基于Seminar教學(xué)法在“核燃料化學(xué)”碩士課程教學(xué)中的應(yīng)用初探
——以東華理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)為例

馬建國(guó) 劉淑娟 羅明標(biāo) 彭道鋒 花 榕

(東華理工大學(xué)化學(xué)生物與材料科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

研究生教育是高等教育中一個(gè)非常重要的層次，研究生培養(yǎng)質(zhì)量好壞與否決定了一個(gè)國(guó)家的高端人才教育水平的高低。研究生教育包括科研項(xiàng)目及課程教學(xué)，其中課堂教學(xué)著重培養(yǎng)和提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)水平，擴(kuò)大知識(shí)范圍，它對(duì)確保研究生培養(yǎng)質(zhì)量，拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、提升科研能力有著不可或缺的作用。然而，我國(guó)研究生課堂教學(xué)過(guò)程中依然存在教學(xué)內(nèi)容更新不足、教學(xué)方式陳舊不變等諸多問(wèn)題[1]。為此，教育部在《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)研究生培養(yǎng)工作的幾點(diǎn)意見》(教研[2000]1號(hào)文件)指出，“研究生教育的改革與發(fā)展必須緊密結(jié)合國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的實(shí)際。根據(jù)社會(huì)對(duì)不同學(xué)科、不同類型研究生的要求進(jìn)行改革和新的探索，不斷提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量和適應(yīng)社會(huì)需求的程度；并且根據(jù)區(qū)域、行業(yè)和學(xué)科的發(fā)展水平及其對(duì)高層次人才數(shù)量、質(zhì)量和類型的要求，對(duì)研究生工作進(jìn)行分類規(guī)劃與指導(dǎo)”[2]。因而，為提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量，改變傳統(tǒng)的教育思想和課堂教學(xué)模式，積極探索研究生教學(xué)新方法，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，是研究生教育不斷創(chuàng)新的永恒話題。

東華理工大學(xué)作為一所具有地學(xué)優(yōu)勢(shì)和核學(xué)科特色的多科性大學(xué)，該?；瘜W(xué)學(xué)科下屬應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)及教育是彰顯學(xué)校核特色教育的重要組成部分。60多年來(lái)為國(guó)防、核軍工企事業(yè)單位輸送了上千名核化學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域人才。為進(jìn)一步適應(yīng)我國(guó)核能發(fā)展戰(zhàn)略以及國(guó)防、核工業(yè)對(duì)核化學(xué)領(lǐng)域高端人才的需求，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士生培養(yǎng)不斷加大核化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)的傳授力度，從課堂教學(xué)、科研項(xiàng)目等方面提高學(xué)生對(duì)核燃料循環(huán)過(guò)程中所涉及的核化學(xué)基礎(chǔ)理論、實(shí)踐操作技能的掌握和應(yīng)用?！昂巳剂匣瘜W(xué)”課程作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士的一門專業(yè)課程，主要以核燃料作為研究對(duì)象，介紹有關(guān)鈾、釷、钚等放射性核素的基本性質(zhì)及鈾、釷、钚化學(xué)的基礎(chǔ)理論，還講述了核燃料循環(huán)前處理和后處理工藝，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。該課程的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生深入了解核燃料循環(huán)化學(xué)理論及工藝的基本知識(shí)和基本原理。但是，過(guò)去的研究生專業(yè)課程教學(xué)方式和許多本科理論課堂教學(xué)相似，主要以教師講授，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)為主，無(wú)法激發(fā)和帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，造成教學(xué)效果不佳，不利于人才培養(yǎng)[3]。因此，探討與改進(jìn)“核燃料化學(xué)”課程課堂教學(xué)方法，對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)水平和科研創(chuàng)新能力，突出學(xué)校人才培養(yǎng)定位和特色，具有重要的意義。

Seminar教學(xué)法是目前流行于歐美大學(xué)研究生教育的一種新模式，“Seminar”，顧名思義為研討會(huì)，原指專門針對(duì)行業(yè)領(lǐng)域或具體討論主題在集中場(chǎng)地進(jìn)行研究、討論交流的會(huì)。經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和吸收轉(zhuǎn)化，目前已作為新興教學(xué)方法被世界上大多數(shù)高校廣泛采用[4]。該方法將課堂教學(xué)由教師在講臺(tái)上講授改變?yōu)閷W(xué)生主講與師生討論相結(jié)合的形式，即由授課教師就課程內(nèi)容協(xié)助學(xué)生選定某一討論議題，由學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)，準(zhǔn)備材料，然后作為該議題的主講人，將自己查閱資料獲得的知識(shí)給大家做一個(gè)詳細(xì)的講授，然后再與教師、同學(xué)相互之間共同討論，形成一種交互式交流學(xué)習(xí)過(guò)程。Seminar教學(xué)模式使教師教授的課程由過(guò)去的教師講授，學(xué)生聽課記筆記的單向被動(dòng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸v授-討論”的雙向互動(dòng)模式，既有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間協(xié)作學(xué)習(xí)的能力，又能促使教師教學(xué)重心由教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心和以實(shí)用能力為中心。同時(shí)，還間接促進(jìn)教師努力提高自身的教學(xué)水平、科研能力以及專業(yè)知識(shí)面[5，6]。目前，我國(guó)“Seminar”教學(xué)模式的研究與實(shí)踐尚處于初級(jí)階段，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士課堂教學(xué)過(guò)程中采用“Seminar”教學(xué)的還較少見[7]。

為調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，建立以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)模式，我們針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士“核燃料化學(xué)”課程的教學(xué)，嘗試采用Seminar教學(xué)法進(jìn)行了課堂教學(xué)，具體實(shí)施過(guò)程如下圖1所示幾個(gè)階段完成：

圖1 Seminar的實(shí)施階段

一、Seminar題目設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備

在Seminar開始之前，先由教師幫助學(xué)生一起根據(jù)課程不同章節(jié)知識(shí)的側(cè)重點(diǎn)及特點(diǎn)，選定討論的題目，并讓學(xué)生在課余通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源如搜索引擎、圖書館文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)等自行查閱、收集準(zhǔn)備相關(guān)資料。在“核燃料化學(xué)”課程中，鈾、釷、钚化合物的性質(zhì)、采冶、分離、提純及后處理工藝是重點(diǎn)知識(shí)，老師可以引導(dǎo)學(xué)生選擇鈾、釷、钚的絡(luò)合物化學(xué)、鈾、釷、钚的氧化還原反應(yīng)、鈾、釷、钚的萃取化學(xué)、鈾、釷的生產(chǎn)工藝以及核燃料的后處理工藝等章節(jié)選定6～8個(gè)討論議題，讓學(xué)生去查閱相關(guān)資料，詳細(xì)了解這些放射性核素的提取、分離應(yīng)用技術(shù)及分離處置辦法。

二、Seminar的組織與實(shí)施

1.教師介紹：由任課教師先將學(xué)生進(jìn)行分組，每組5～8人，每組選出一個(gè)主講報(bào)告人。然后教師需簡(jiǎn)要介紹討論議題的基本問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，但不做任何詳細(xì)和深入評(píng)價(jià)，以免影響學(xué)生的自我判斷，學(xué)生需認(rèn)真記錄議題的重點(diǎn)和難點(diǎn)，方便指導(dǎo)資料查詢。

2.主講學(xué)生報(bào)告：由各組主講報(bào)告人針對(duì)選題查閱文獻(xiàn)資料后，結(jié)合所學(xué)的基本理論知識(shí)，在分組討論會(huì)上以多媒體課件的形式對(duì)選題開展報(bào)告主講，通過(guò)主講人對(duì)主題內(nèi)容進(jìn)行較為深入、系統(tǒng)地闡述和分析，提出自己的觀點(diǎn)。

3.討論與交流：各組學(xué)生圍繞交流主題，報(bào)告人與參與者之間開展互動(dòng)討論和交流，提出各自的觀點(diǎn)和意見，在此過(guò)程中，學(xué)生的知識(shí)積累和表達(dá)能力等得到充分展示，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

4.教師引導(dǎo)：Seminar開始后，教師通常也會(huì)參與到各小組的分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中，當(dāng)有的學(xué)生發(fā)言不積極或不參與議題時(shí)，教師就會(huì)提醒他們或向他們發(fā)問(wèn)，當(dāng)他們跑題時(shí)，教師應(yīng)將他們引回原題。

5.教師總結(jié)：由教師針對(duì)專題開展評(píng)點(diǎn)，指出討論的不足之處，簡(jiǎn)短地總結(jié)討論。

6.總結(jié)報(bào)告：Seminar過(guò)程結(jié)束后，主講學(xué)生根據(jù)議題討論過(guò)程中其他同學(xué)及老師提出的意見，進(jìn)行歸納、總結(jié)，撰寫總結(jié)報(bào)告，并提交給老師。

7.成績(jī)?cè)u(píng)定：教師將Seminar課堂研討成績(jī)分成以下三個(gè)方面按不同權(quán)重記分(百分制)：

(1)學(xué)生的準(zhǔn)備情況(30分)，如是否查閱了與課堂Seminar內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)?是否能夠提供紙質(zhì)材料？

(2)Seminar過(guò)程的表現(xiàn)(40分)，如在討論議題時(shí)是否積極主動(dòng)?提問(wèn)或回答同學(xué)的提問(wèn)是否確切?是否提出了切中要害的關(guān)鍵問(wèn)題或針對(duì)議題建立了合理有效的解決方案?

(3)總結(jié)報(bào)告(30分)，根據(jù)Seminar報(bào)告的合理性、分析透徹與否，是否有自己的見解等方面相應(yīng)加分。

三、核燃料化學(xué)”課程Seminar教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

在應(yīng)用化學(xué)碩士的“核燃料化學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容組織上，可根據(jù)本學(xué)科的基本知識(shí)、基本理論或發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)開展交流討論，學(xué)生可自行收集文獻(xiàn)資料，在Seminar上相互討論交流，Seminar可采用多種形式，既可以用1小時(shí)討論，也可以用幾分鐘討論；既可以是全班討論，也可以分組討論；而且課程教學(xué)地點(diǎn)不限。同時(shí)，也可就課程中遇到的問(wèn)題難點(diǎn)或是工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論，有助于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力?，F(xiàn)將Seminar教學(xué)法在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士的“核燃料化學(xué)”課程教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用舉例如下：

實(shí)例1：討論主題-鈾的水冶化學(xué)中鈾的酸、堿浸出法的區(qū)別及影響因素。

目前鈾的生產(chǎn)工藝中酸浸出法和堿浸出法是常用方法。這兩種方法有很大差別，而且影響這兩種鈾浸出方法的因素很多，如礦物的特性、巖性、鈾的存在狀態(tài)、組分和圍巖的分散狀況等，是實(shí)際工作中需要解決的問(wèn)題。在Seminar實(shí)施過(guò)程中，主講學(xué)生從包裹鈾的圍巖組分、裂變產(chǎn)物對(duì)鈾浸出的影響、浸出的溫度、酸度和浸出時(shí)間等條件分析浸出效果，并舉實(shí)例如砂巖鈾礦、瀝青鈾礦、次生鈾礦物、鈾釷共生礦、含鈾頁(yè)巖等鈾礦的不同浸出方法加以說(shuō)明，在討論過(guò)程中，其他學(xué)生們提出的問(wèn)題，由主講學(xué)生解答，教師給予引導(dǎo)，通過(guò)學(xué)習(xí)、討論，學(xué)生們對(duì)酸、堿浸出法提取鈾有了一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)。由于討論的內(nèi)容很多在教科書上沒有，需要參加者預(yù)先針對(duì)議題的內(nèi)容查閱國(guó)內(nèi)外專業(yè)期刊文獻(xiàn)，這樣既了解了專業(yè)理論知識(shí)，又鍛煉了學(xué)生文獻(xiàn)閱讀及歸納能力，能取得更大的收獲。

實(shí)例2：討論主題-高選擇性萃取鈾礦冶廢液中鈾酰離子的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)。

在鈾礦冶過(guò)程中含鈾廢水主要來(lái)源于生產(chǎn)中的工藝廢液、排放的沉淀母液和吸附尾液、工藝過(guò)程用水、礦井或露天采場(chǎng)的外排水以及地表堆積的廢礦石或表外礦石和尾礦的浸漬水等。鈾礦冶廢水中鈾質(zhì)量濃度約為天然水體中濃度的10000倍。通常廢水中的鈾較易以鈾酰根離子(UO22+)等形式發(fā)生彌散、遷移。高含量的鈾將會(huì)產(chǎn)生輻射能量，導(dǎo)致生物體的放射性病變，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大危害。若直接排放會(huì)造成水和土壤污染，將對(duì)環(huán)境和人類造成嚴(yán)重危害。因此，對(duì)含UO22+廢水的處理刻不容緩。因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單、高效、低成本，溶劑萃取成為去除鈾礦廢水中UO22+的常用有效方法。但是高選擇性萃取分離鈾過(guò)程中萃取劑的選擇非常關(guān)鍵。超分子是基于分子間的作用力(即非共價(jià)鍵形式，如氫鍵、靜電作用、氧鍵、范德華力和短程斥力等)，通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的模塊依靠分子間力的協(xié)同作用而締合起來(lái)的結(jié)構(gòu)化合物，其最重要的特點(diǎn)就是分子識(shí)別能力非常強(qiáng)。利用超分子化合物的分子識(shí)別特性，可以達(dá)到對(duì)UO22+的高選擇性吸附。主講學(xué)生結(jié)合萃取UO22+時(shí)的萃取劑濃度、UO22+的初始濃度、硝酸濃度、鹽析劑、稀釋劑、雜質(zhì)離子以及溫度等影響因素，設(shè)計(jì)出了四叔丁基硫代杯[4]芳烴/NaHCO3/NaOH萃取體系、5，11，17，23-四(二丙基甲基次膦酸)25，26，27，28-四丙氧基杯[4]芳烴/TBP/三己基四癸基膦-六氟磷酸鹽離子液體、間-叔丁基杯[8]芳烴/H2O-HNO3等萃取體系，以上幾種方案讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。通過(guò)教學(xué)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，拓寬了知識(shí)面，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為今后從事鈾礦分析打下良好的基礎(chǔ)。

實(shí)例3：討論主體-鈾的生物堆浸生產(chǎn)技術(shù)。

生物礦化技術(shù)是利用微生物細(xì)菌氧化黃鐵礦或Fe2+得到Fe3+，然后利用H2SO4和Fe3+作為鈾的浸出劑，從花崗巖等低品位巖石中提取鈾的方法，它是一種將細(xì)菌浸出技術(shù)與鈾礦石堆浸工藝相結(jié)合的新穎的鈾礦冶生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)彌補(bǔ)了酸法堆浸的不足之處，提高了鈾的浸出率，縮短了生產(chǎn)周期，并降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，可用于大批量提取鈾的生產(chǎn)。主講學(xué)生結(jié)合生物堆浸生產(chǎn)鈾的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，以嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、嗜鐵鉤端螺旋菌、嗜酸性氧化硫硫桿菌等為例，針對(duì)浸礦菌種、酸度、硫酸用量、堆浸過(guò)程中Fe3+和氧化還原電勢(shì)的動(dòng)力學(xué)變化，以及生物堆浸動(dòng)力學(xué)等影響因素提出自己的見解和觀點(diǎn)，然后大家展開討論。通過(guò)從篩選浸礦菌種、菌種馴化、細(xì)菌堆浸工藝參數(shù)等幾方面初步建立合理的生物堆浸生產(chǎn)工藝方案，深入了解生物堆浸生產(chǎn)的工藝方法和關(guān)鍵技術(shù)的解決方案。

四、結(jié)語(yǔ)

在碩士研究生教學(xué)課程中引入Seminar教學(xué)法，不僅提高了學(xué)生的參與度，也加強(qiáng)了老師與學(xué)生在課堂上的交流以及互動(dòng)，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高和學(xué)生綜合素質(zhì)的提升都大有益處。通過(guò)一年的實(shí)施和學(xué)生評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)主講學(xué)生通過(guò)認(rèn)真準(zhǔn)備，對(duì)“核燃料化學(xué)”知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論在專業(yè)中的應(yīng)用有了更深入的理解，演講能力也得到了提升，參與的學(xué)生通過(guò)準(zhǔn)備資料，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)，積極思考，提高了合作和溝通能力，聽報(bào)告的學(xué)生積極提問(wèn)，課堂教學(xué)變生動(dòng)有趣，不再枯燥乏味，培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因而學(xué)生對(duì)Seminar教學(xué)法整體評(píng)價(jià)較高。此外，任課教師通過(guò)在Seminar實(shí)施過(guò)程中的輔助和引導(dǎo)，積極聽取學(xué)生的反饋意見，并認(rèn)真歸納總結(jié)，和碩士生之間加深了師生感情，更促進(jìn)了教師的教學(xué)方法的改進(jìn)和教學(xué)水平的提高。

但是，Seminar教學(xué)法也存在著一些問(wèn)題亟待改進(jìn)，首先，該教學(xué)方法有一定的局限性，對(duì)于一些理論性較強(qiáng)的章節(jié)內(nèi)容如離子交換動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)等不合適，傳統(tǒng)教學(xué)方式則更有效。其次，Seminar法要求學(xué)生準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，如果有的同學(xué)準(zhǔn)備不充分，則造成Seminar實(shí)施效果不理想。同時(shí)，學(xué)生對(duì)Seminar報(bào)告的總結(jié)歸納能力需要進(jìn)一步提高。最后，本方法對(duì)老師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，不僅要求老師基礎(chǔ)理論知識(shí)扎實(shí)，而且還要有較好的對(duì)課堂的把控能力，善于從學(xué)生的問(wèn)題中得到啟迪，及時(shí)準(zhǔn)確地講解學(xué)生難以理解的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。