“核聚變與等離子體物理”課程教學(xué)改革與應(yīng)用

李忠宇，王慶宇，顏強

（哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150001）

“核聚變與等離子體物理”課程教學(xué)改革與應(yīng)用

李忠宇，王慶宇，顏強

（哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150001）

筆者在“核聚變與等離子體物理”課程的教學(xué)過程中，從多方面總結(jié)課程的設(shè)置與講解，為同學(xué)們提供參與課程建設(shè)的機會，明確了教師引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)在教學(xué)過程中的重要作用，為后續(xù)類似課程的開設(shè)和改進提供指導(dǎo)和參考。

引導(dǎo)學(xué)習(xí)；主動學(xué)習(xí)；經(jīng)驗

1 學(xué)生主動學(xué)習(xí)的必要性

為了實現(xiàn)素質(zhì)教育的目標，教師必須在授課過程中激發(fā)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)潛力，逐漸引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成主動發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并盡力解決問題的習(xí)慣［1］。但是，國內(nèi)的大學(xué)生大都習(xí)慣了應(yīng)試教育的學(xué)習(xí)方法，這一點與國外大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式截然不同。他們在課上課下與任課教師的交流較多，并能夠在教師的指導(dǎo)下完成一些小課題［2］。良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不僅能夠加深對知識的理解，更能鍛煉自身的能力。為了使我們的學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度，教師應(yīng)當引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。

2 核能知識的主動學(xué)習(xí)

核能分為裂變能和聚變能兩種，現(xiàn)在世界上普遍采用的是裂變能源，而可控的聚變能源到現(xiàn)在為止還沒有實現(xiàn)，正處于實驗階段，所以對于核聚變的知識還沒有形成完整的理論體系。之所以可控的核聚變能源還沒有實現(xiàn)，原因較多，例如高溫等離子體的約束問題，面向等離子體的第一壁材料的抗輻照性能，低溫超導(dǎo)技術(shù)，等等。在這種背景下，“核聚變與等離子體物理”這門課程的主要內(nèi)容之一就是討論可控核聚變研究中面臨的關(guān)鍵問題。而在同樣的問題面前，每個人觀察的角度都不一樣，得到的結(jié)論也不同，也許同學(xué)們的某個結(jié)論就是將來解決可控核聚變的可行方法。因此，教師在授課過程中要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力。

3 主動學(xué)習(xí)在本課程中的實施

3.1 教學(xué)內(nèi)容的選擇與安排

本課程的教學(xué)內(nèi)容以普通物理、原子核物理和核反應(yīng)堆物理課程為基礎(chǔ)，是對核工程專業(yè)知識的拓展。主要講授可控核聚變研究中用到的物理原理、觀察到的物理現(xiàn)象以及遇到的關(guān)鍵問題。由于可控的核聚變還處于實驗階段，所以現(xiàn)在還沒有特別完整的理論體系，教學(xué)內(nèi)容主要來自于北京大學(xué)的核聚變課程講義以及核聚變研究的相關(guān)文獻。在這個過程中難免遇到相關(guān)支撐理論內(nèi)容少，難以理解的問題，這些問題都是限制本課程教學(xué)效果的因素。

另外，可控核聚變的科學(xué)研究代價較高，除了全世界的科研工作者共同努力以外，還要有相關(guān)國家的共同支持。為了適應(yīng)可控核聚變國際發(fā)展的需要，筆者在課程內(nèi)容中加入了適量的英語，主要是用來介紹物理概念，提出相關(guān)的技術(shù)難點。采用的課件為英文和中文的混合課件，配合中文講解，使同學(xué)們既能掌握核聚變的基本概念，又能鍛煉英語能力。

3.2 實施方案

針對本課程授課過程中出現(xiàn)的各種問題，筆者提出了以下措施：第一，核聚變的基本原理部分由教師講解，主要包括核聚變能量的來源，磁約束核聚變與慣性約束核聚變兩種途徑的原理，以及實驗設(shè)備中各個部件的功能。第二，提出可控核聚變面臨的各種關(guān)鍵問題，結(jié)合學(xué)生們的反應(yīng)歸結(jié)為多個題目，例如第一壁材料的抗輻照性能，核聚變?nèi)剂想暗脑鲋?，等等。第三，學(xué)生分組選擇題目并對每個題目進行調(diào)研討論，主要方法是查閱文獻并結(jié)合每個人對問題的看法，然后每組分別做一個總結(jié)報告，其他同學(xué)可以對總結(jié)報告進行提問并討論。第四，由學(xué)生提出本課程教學(xué)過程中的問題，大家進行討論，對于尚不清楚的核聚變方面的專業(yè)知識，請教北京大學(xué)和中國科學(xué)院等離子體物理研究所相關(guān)專家。第五，在課程考核時，提出一道核聚變方面的討論題，學(xué)生可以利用在課程中所學(xué)知識以及自己對核聚變的理解進行解答。

3.3 教學(xué)手段

第一，作為任課教師，要根據(jù)收集的材料和對核聚變的理解，講解核聚變的原理，介紹當前人類正在努力試圖實現(xiàn)可控核聚變的實驗方法，并簡單提出每種實驗方法的局限性。第二，學(xué)生要主動參與。由同學(xué)們提出針對核聚變原理以及實驗方法的問題，與每種實驗方法的局限性結(jié)合在一起，總結(jié)出若干個小課題。對同學(xué)們進行分組，每組限定3～5人，選取感興趣的小課題進行調(diào)研和組內(nèi)討論，時間大約為2w。第三，選取一課時，每組選派1名同學(xué)對本組所選課題的調(diào)研和討論結(jié)果進行講解報告，講解時間每組大約為10～15min，其他同學(xué)可以對報告的內(nèi)容提出問題和自己的見解，并進行討論，最后由任課教師進行總結(jié)。第四，任課教師對每組報告和討論的結(jié)果進行總結(jié)，作為本課程考核的依據(jù)，把有意義的內(nèi)容納入教學(xué)內(nèi)容，以便在以后的教學(xué)過程中繼續(xù)使用。

4 實踐效果分析

通過這種參與教學(xué)過程的方法，使學(xué)生能夠?qū)φn程內(nèi)容提出自己的問題和見解，也能夠?qū)司圩儗嶒炑芯棵媾R的問題進行調(diào)研和討論，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生對知識的理解也更加深刻，實現(xiàn)了主動學(xué)習(xí)的目的。同時也使學(xué)生逐漸擺脫了應(yīng)試教育的學(xué)習(xí)方法，逐漸向素質(zhì)教育的學(xué)習(xí)方法轉(zhuǎn)變。在課堂上講解報告也是為學(xué)生們提供了一次鍛煉的機會，國內(nèi)絕大部分的課程都以授課教師的講解為主，學(xué)生只是被動的接受。而在這個課程中，通過講解報告，讓學(xué)生自己發(fā)揮語言組織能力。

通過問卷調(diào)查得知，學(xué)生們都支持這樣的教學(xué)方式，愿意參與到這樣的教學(xué)過程中來。90%以上的學(xué)生認為通過這樣的學(xué)習(xí)過程，既學(xué)到了核聚變的專業(yè)知識，對核能有了更加深入的認識，又鍛煉了自己的綜合能力。

5 結(jié)語

針對核聚變科學(xué)研究的特點，采取教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)和學(xué)生主動學(xué)習(xí)的方式，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生們參與到這門課程的建設(shè)中來，既提高了本課程的教學(xué)質(zhì)量，加深學(xué)生對核聚變的了解，又鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。因此，我們將進一步完善本課程的教學(xué)，優(yōu)化課程的內(nèi)容體系，并在實踐中加以完善和提高。

［1］周遠清.素質(zhì)教育是體現(xiàn)中國教育方針性的教育思想［J］.中國高等教育，2011，（1）：1-3.

［2］田聯(lián)進.美國研究生教育制度國家特征的探討［J］.中國高等教育，2009，（5）：20-22.

Teaching Reform and Application of the"Nuclear Fusion Plasmas Physics"

LI Zhong-yu,WANGQing-yu,YANQiang
(Nuclear Science and TechnologyInstitute,Harbin EngineeringUniversity,Harbin 150001,China)

In the teaching process of"nuclear fusion plasmas physics",the author summarizes the teaching process ofthe course,definitude the importance ofstudents with the opportunity to participate in the curriculum construction,and provide guidance and reference for the creation and improvement ofsimilar courses.

Guided learning;Active learning;Experience

G423.02

A

1674-8646（2015）10-0048-02

2015-08-16

本文由哈爾濱工程大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目支持（JG2014BYB43）

李忠宇（1982-），男，遼寧海城人，碩士，講師，主要從事核材料的輻照損傷效應(yīng)研究。