基于科研賦能核工程專業(yè)人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的探索與實踐

楊超　　于濤　　謝金森　　陳珍平　　伍海彪

［摘 要］培養(yǎng)創(chuàng)新意識強(qiáng)、實踐能力強(qiáng)、具備國際視野的高素質(zhì)綜合型“新工科”人才是新時代社會的需要，也是大學(xué)人才培養(yǎng)的重要任務(wù)。以南華大學(xué)核工程專業(yè)為對象，分析了科教融合的必要性與迫切性，構(gòu)建了“成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容、項目轉(zhuǎn)化為實訓(xùn)資源、平臺轉(zhuǎn)化為實踐載體”的“三轉(zhuǎn)合一”的課程科研賦能模式，實現(xiàn)科研教學(xué)相長，賦予學(xué)生自主創(chuàng)新和工程實踐能力。

［關(guān)鍵詞］教學(xué)；核工程；創(chuàng)新實踐能力

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）16-0117-03

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力是時代授予高等學(xué)校的基本任務(wù)。創(chuàng)新能力是指大學(xué)生在產(chǎn)生新方法、新思想、創(chuàng)造新事物過程中所必備的各種技能、技巧的總和[1]。工程實踐能力是指能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專業(yè)理論知識和工程實際相結(jié)合，并將所學(xué)知識應(yīng)用到設(shè)計、建造、運(yùn)行維護(hù)等工程實踐中，解決現(xiàn)實工程問題的能力[2]。科教融合是培養(yǎng)高等學(xué)校學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的必經(jīng)之路，科研的本質(zhì)是創(chuàng)造知識和解決工程實踐問題，教學(xué)則將科研創(chuàng)造的知識進(jìn)行傳授與傳承，科研與教學(xué)的關(guān)系就像水是“源”與“流”的關(guān)系，教學(xué)只有把科研作為“源頭”，才能源遠(yuǎn)流長。高質(zhì)量的教育需要高質(zhì)量的科學(xué)研究來保障，而高質(zhì)量的科學(xué)研究又要求通過高質(zhì)量的教學(xué)實現(xiàn)其價值。科教融合模式下的人才培養(yǎng)，以科學(xué)研究與教學(xué)過程緊密結(jié)合為基礎(chǔ)，通過將科研項目與教學(xué)過程緊密結(jié)合，可以將其轉(zhuǎn)化為實際的實訓(xùn)資源，并通過科研平臺來提供教學(xué)實踐機(jī)會，從而使學(xué)生能夠在課堂上更好地掌握科學(xué)研究的技能和方法，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力[3]。

一、科教融合在核工程人才培養(yǎng)教學(xué)中的必要性與迫切性

核類專業(yè)致力于探索核工程、核技術(shù)、核物理等領(lǐng)域的最新發(fā)展，并通過實踐應(yīng)用來提升專業(yè)技能水平，為社會做出貢獻(xiàn)。核工程專業(yè)培養(yǎng)面向我國核工業(yè)、國防、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的，具有良好的人文科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)知識的人才，使之成為具備在核能工程、核技術(shù)及應(yīng)用、電離輻射防護(hù)技術(shù)、醫(yī)學(xué)物理等領(lǐng)域的科學(xué)研究、工程設(shè)計、運(yùn)行管理、技術(shù)開發(fā)等工作所需的扎實的專業(yè)理論知識、專業(yè)技術(shù)知識和實踐能力的創(chuàng)新型高級工程技術(shù)人才。可見，核工程專業(yè)是一個工程實踐和技能應(yīng)用專業(yè)背景很強(qiáng)的專業(yè)[4-5]。

行業(yè)需求：核工業(yè)要發(fā)展，人才是關(guān)鍵。目前我國正在大力發(fā)展核電，2021年《中國核能發(fā)展報告》藍(lán)皮書指出，2025年我國商用核電站的在運(yùn)裝機(jī)容量將達(dá)到約7000萬千瓦；到2035年，我國核電站的發(fā)電量占比將到達(dá)10%[6]。核電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，急需一批基礎(chǔ)知識扎實、通識素養(yǎng)寬厚、實踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的綜合型核工程人才[7]。

學(xué)校人才培養(yǎng)需求：南華大學(xué)核工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案明確指出，深化科教融合、產(chǎn)教協(xié)同，建立創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)體系，持續(xù)推進(jìn)教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計、方法手段，促進(jìn)科研與教學(xué)互動，及時把科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)與科研院所、行業(yè)企業(yè)聯(lián)合人才培養(yǎng)。

個人發(fā)展：對南華大學(xué)核工程專業(yè)本科生的畢業(yè)去向進(jìn)行統(tǒng)計分析，有 80%左右的學(xué)生進(jìn)入了核領(lǐng)域，其中有30%左右的學(xué)生選擇了繼續(xù)深造。近三年，本科生進(jìn)入“雙一流”高校、核行業(yè)知名科研院所開展研究工作的比例顯著提高，2020年考研升學(xué)率為26.16%，2021年考研升學(xué)率為29.78%，2022年考研升學(xué)率為38.48%。從學(xué)生的就業(yè)去向可以看出，針對本科生開展科研賦能教學(xué)模式，提高了學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生重大影響。

二、科教融合，構(gòu)建“三轉(zhuǎn)合一”的全方位科研賦能教學(xué)模式

構(gòu)建 “成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容、項目轉(zhuǎn)化為實訓(xùn)資源、平臺轉(zhuǎn)化為實踐載體”的“三轉(zhuǎn)合一”的 “科教貫穿、學(xué)術(shù)育人”模式（見圖1），將“科學(xué)研究的密度”轉(zhuǎn)變成 “教學(xué)創(chuàng)新的濃度”，賦予學(xué)生自主科研創(chuàng)新和工程實踐的能力。

（一）科研項目轉(zhuǎn)化為課程實訓(xùn)資源

通過逐級進(jìn)階科研訓(xùn)練模式，組織學(xué)生參與科研項目，引導(dǎo)學(xué)生主動探索專業(yè)科學(xué)問題，激發(fā)學(xué)生勇于挑戰(zhàn)科學(xué)難題，實現(xiàn)能力突破（見圖2）。一是開放創(chuàng)新項目激興趣。實施“大一專業(yè)激發(fā)，大二學(xué)習(xí)觀察、大三參與跟進(jìn)、大四學(xué)用結(jié)合”的模式，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。大一開設(shè)核類專業(yè)導(dǎo)論課程，讓學(xué)生了解核工程專業(yè)的發(fā)展歷程以及意義，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣。以“自愿加入，擇優(yōu)選拔”的原則組建科研興趣小組，鼓勵學(xué)生自主申請“核+X”創(chuàng)意大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等開放創(chuàng)新項目，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維和專業(yè)興趣，科研興趣小組形成了以大二學(xué)生為基礎(chǔ)，大三學(xué)生為主力，大四學(xué)生為引領(lǐng)的人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)層次。二是科學(xué)研究項目強(qiáng)能力。吸納興趣小組的優(yōu)秀學(xué)生加入教師科研團(tuán)隊，通過文獻(xiàn)調(diào)研、申請書撰寫、科學(xué)問題討論等方式，深度參與教師的科研項目，培育學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。三是基地實踐項目解問題。派送學(xué)生前往核電站和中國原子能科學(xué)研究院、中國核動力設(shè)計研究院等科研基地，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識解決復(fù)雜的工程實際問題。

（二）科研成果轉(zhuǎn)化為課程教學(xué)內(nèi)容

以科研成果專著“進(jìn)課程、進(jìn)教材、進(jìn)課堂”為引導(dǎo)，將學(xué)術(shù)成果落地第一課堂，實現(xiàn)專業(yè)知識迭代升級，提高課堂學(xué)術(shù)涵養(yǎng)，多向度開拓學(xué)生的思路和視野。一是科研資源進(jìn)課程。面向新型核能裝置是對傳統(tǒng)核能技術(shù)領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng)新，鼓勵教師將新型核能裝置的最新科研成果及時轉(zhuǎn)化為課程資源，更新課程內(nèi)容，完善課程結(jié)構(gòu)體系，以優(yōu)質(zhì)的科研成果支撐高質(zhì)量課程體系建設(shè)。二是科研資源進(jìn)教材。激勵和引導(dǎo)教師將新的科研成果編著成教學(xué)教材、實踐實驗，使科研成果進(jìn)入教材、引入課堂，促進(jìn)教育教學(xué)實踐，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維和工程實踐能力。三是科研資源進(jìn)課堂。整合數(shù)字化核電、人工智能、移動App等先進(jìn)的智能化手段的科學(xué)研究成果進(jìn)行輔助教學(xué)。依托科研平臺研發(fā)多款核工程類先進(jìn)的智能化輔助教學(xué)工具，應(yīng)用于反應(yīng)堆物理分析課程、核電廠運(yùn)行課程等核工程專業(yè)核心課程的教學(xué)。

（三）科研平臺轉(zhuǎn)化為課程實踐載體

一是整合科研資源，構(gòu)建核工業(yè)人才培養(yǎng)共同體。依托國家特色專業(yè)、卓越工程師培養(yǎng)計劃，集聚整合國家級實驗教學(xué)示范中心——核工程實驗教學(xué)中心、國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心——核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心等科研設(shè)施，建成培養(yǎng)創(chuàng)新型核工程人才的科研大平臺。二是平臺開放式管理，共享學(xué)術(shù)資源。科研平臺對本科生教育實施管理開放制，與本科教學(xué)實踐平臺形成優(yōu)勢互補(bǔ)，通過吸引優(yōu)秀的大學(xué)生加入科研團(tuán)隊，激發(fā)大學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、互聯(lián)網(wǎng)+、“核+X”創(chuàng)意大賽等科研活動，完善創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。三是平臺開放時間多元化，滿足個性化需求。針對不同層次的科研項目，科研平臺實施不同的開放模式。對于開放創(chuàng)新實驗項目，學(xué)生可以自主申請并提交相應(yīng)的實施方案，責(zé)任教師審批通過后制訂具體的實驗計劃；對于教師的國家級、省級重要科研項目，參與學(xué)生可以全天候靈活使用科研平臺。

三、核工程人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)改革的效果

一是構(gòu)建了“成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容、項目轉(zhuǎn)化為實訓(xùn)資源、平臺轉(zhuǎn)化為實踐載體”的“三轉(zhuǎn)合一”的課程科研賦能模式，賦予學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。堅持科研賦能教學(xué)，將科研成果編入教材、融入課堂，實現(xiàn)科研教學(xué)相互促進(jìn)；將科研項目轉(zhuǎn)化為課程實訓(xùn)資源，將科研軟硬件平臺開放共享，強(qiáng)化逐級進(jìn)階挑戰(zhàn)，鼓勵學(xué)生自主選題、自擬創(chuàng)新項目，經(jīng)歷完整的科研實踐訓(xùn)練。

二是切實提高了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，在“成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容、項目轉(zhuǎn)化為實訓(xùn)資源、平臺轉(zhuǎn)化為實踐載體”的“三轉(zhuǎn)合一”的課程科研賦能模式人才培養(yǎng)模式指導(dǎo)下，堅持科研賦能教學(xué)模式，多種路徑把科研成果、項目、動向、方法、平臺、設(shè)備等全方位引入課程建設(shè)，服務(wù)教學(xué)實踐，實現(xiàn)“科學(xué)研究的密度”向“教學(xué)創(chuàng)新的濃度”的轉(zhuǎn)變。近三年，本科生主持大學(xué)生創(chuàng)新課題國家級16項、省級53項，在核科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域SCI/EI期刊發(fā)表論文49篇。本科生獲全國數(shù)學(xué)建模競賽、物理實驗競賽、“核+X”創(chuàng)意大賽等國家級榮譽(yù)79項（國家一等獎11項）、省級榮譽(yù)119項。近三年，本科生進(jìn)入“雙一流”高校、核行業(yè)知名科研院所深造的比例顯著提高，考研升學(xué)率從26.16%提升到38.48%。

四、結(jié)語

文章以培養(yǎng)創(chuàng)新意識強(qiáng)、實踐能力強(qiáng)、具備國際視野的高素質(zhì)綜合型“新工科”人才是新時代社會需要為導(dǎo)向，結(jié)合南華大學(xué)核工程專業(yè)的特點(diǎn)，構(gòu)建了“成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容、項目轉(zhuǎn)化為實訓(xùn)資源、平臺轉(zhuǎn)化為實踐載體”的“三轉(zhuǎn)合一”的課程科研賦能模式，實現(xiàn)課堂知識迭代更新，提高課堂學(xué)術(shù)涵養(yǎng)，讓學(xué)生接觸科技前沿及應(yīng)用前端，開闊學(xué)生的思路和視野。通過科研訓(xùn)練延展第一課堂，在實戰(zhàn)中掌握應(yīng)用知識的本領(lǐng)，培養(yǎng)創(chuàng)造知識的意識。實踐證明，課程科研賦能模式成效顯著，本科生在創(chuàng)新課題申報數(shù)量、高水平專業(yè)學(xué)術(shù)論文發(fā)表篇數(shù)、考研升學(xué)率等方面明顯提高。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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[5] 劉永闊，謝春麗.高校核工程與核技術(shù)專業(yè)本科科教結(jié)合教學(xué)模式探究[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2010（10）：84-85.

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[7] 秦昭曼，劉叢林. 淺談核工程類專業(yè)工程教育認(rèn)證工作體系[C]//中國核學(xué)會.中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報告（第五卷）：中國核學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會論文集第9冊.北京：中國原子能出版社，2017.

［責(zé)任編輯：黃緊德］