“核安全監(jiān)管”課程教學(xué)實踐與探索

蔡幸福 王魁 黎素芬

摘 ?要：隨著我國核安全理念的不斷演變，核安全監(jiān)管人才的培養(yǎng)已成為高校輻射防護與核安全專業(yè)教學(xué)的重要責(zé)任和義務(wù)，“核安全監(jiān)管”成了一門新興課程。在進一步明確課程開設(shè)目的和意義的基礎(chǔ)上，火箭軍工程大學(xué)開展了“5+2”理論體系、“3+1”實踐體系、“核+X”支撐體系課程建設(shè)，通過精選安全案例、加強實踐教學(xué)、變革考核方式，創(chuàng)新了課程教學(xué)模式，尤其是引入了以核安全對話為主要形式的綜合素質(zhì)考核，更好地達到了考核目的，提高了教學(xué)效果。近幾年的教學(xué)實踐表明，該課程的教學(xué)實踐與探索成果達到了教學(xué)目的，滿足了人才培養(yǎng)方案要求，可為本專業(yè)其他課程教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：核安全監(jiān)管;課程建設(shè);教學(xué)模式;探索

中圖分類號：G642.3 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1673-7164（2022）02-0193-04

核安全是發(fā)展核能的前提和生命線，人類歷史上的三次重大核事故為各國敲響了警鐘[1]。隨著核能的不斷發(fā)展，核安全監(jiān)管日益成為國際社會廣泛關(guān)注的焦點，各國普遍建立核安全監(jiān)管機構(gòu)代表國家對核設(shè)施和核活動進行有效監(jiān)管，大力健全完善開展核活動標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)的核安全法律法規(guī)體系[2]。我國正在從核能大國向核能強國邁進，先后頒布《中華人民共和國放射性污染防治法》《中華人民共和國核安全法》等法律2部，《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理條例》《核材料管制條例》等行政法規(guī)9部，發(fā)布部門規(guī)章30余項和安全導(dǎo)則100余項，制訂核安全相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)100余項，中國大陸地區(qū)31個省、自治區(qū)、直轄市制定地方性法規(guī)文件200余個，建立健全了“三位一體”核安全監(jiān)管機構(gòu)，實施全鏈條審評許可，開展全過程監(jiān)督執(zhí)法，監(jiān)測全天候輻射環(huán)境，實施科學(xué)有效的核安全監(jiān)管。

我國對原有5個核工程類專業(yè)進行了調(diào)整，保留并突出了“輻射防護與核安全”專業(yè)，體現(xiàn)了國家對輻射防護與核安全監(jiān)管人才培養(yǎng)的重視?！昂税踩O(jiān)管”課程是該專業(yè)領(lǐng)域的新興主干課程，內(nèi)容涉及核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、核安全評價技術(shù)、核安全事故分析、核安全審評審批、核安全監(jiān)督檢查、核安全資格管理、核安全文化等，知識點覆蓋面廣，部分概念抽象，學(xué)生很難通過純粹的課堂教學(xué)深入理解其中的奧妙，對核安全事故進程和應(yīng)對措施缺乏感性的認識。因此，需要借鑒當(dāng)代科學(xué)的教學(xué)理念和方法，優(yōu)化整合教學(xué)資源，創(chuàng)新實踐教學(xué)方法，加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的核安全素養(yǎng)和創(chuàng)新應(yīng)用能力，以達到培養(yǎng)要求和目標(biāo)。

一、“核安全監(jiān)管”課程建設(shè)實踐

“核安全監(jiān)管”課程是我校輻射防護與核安全專業(yè)新興的主干課程，國內(nèi)開設(shè)同專業(yè)的院校中，尚沒有同類課程開設(shè)，缺乏可參照的建設(shè)模式，必須通過大量調(diào)研和探索，結(jié)合學(xué)科優(yōu)勢，依據(jù)人才培養(yǎng)方案，科學(xué)組織課程建設(shè)，形成具備專業(yè)特色的教學(xué)理論體系、實踐體系和支撐體系。

（一）整合教學(xué)資源，形成“5+2”理論體系

教材是教學(xué)資源的重要承載形式，合適的教材有利于開展課堂教學(xué)與學(xué)生自學(xué)，對促進教學(xué)改革和提高教學(xué)質(zhì)量意義重大。目前，在缺少專門教材的情況，教學(xué)組充分借鑒相近教材相關(guān)知識，如《核安全導(dǎo)論》（吳宜燦等編著.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2017）《核安全文化理論與實踐》（柴建設(shè)編著.化學(xué)工業(yè)出版社，2012）等，結(jié)合學(xué)科特色，整合形成了“核安全監(jiān)管”課程“5+2”理論體系。

“5+2”理論體系是指以5個特色知識面為核心，將2個理念知識點（法規(guī)理念和文化理念）貫穿始末，5個特色知識面包括核安全評價技術(shù)、核安全事故分析、核安全審評審批、核安全監(jiān)督檢查、核安全資格管理，2個理念知識點為核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、核安全文化。5個特色知識面涵蓋了核安全監(jiān)管涉及的安全評價、事故分析、審評審批、監(jiān)督檢查和資格管理等主要內(nèi)容，內(nèi)容全面，有利于學(xué)生掌握系統(tǒng)的知識體系;2個理念知識點貫穿始末，重點培養(yǎng)學(xué)生的法規(guī)意識、文化意識，消除學(xué)生恐核心理，培養(yǎng)崗位所需的合格人才。整體來講，建設(shè)形成的“5+2”理論體系滿足人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)計劃需求，為教學(xué)質(zhì)量提升奠定了堅實基礎(chǔ)。

（二）堅持虛實結(jié)合，形成“3+1”實踐體系

實踐教學(xué)對于學(xué)生技能的培養(yǎng)、知識的獲取、能力的形成具有重要作用。在構(gòu)建理論知識體系的同時，必須加強實踐教學(xué)平臺建設(shè)，使理論與實踐相結(jié)合，促進學(xué)生將所學(xué)的理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q問題的能力[3]。考慮到核環(huán)境的高放射性、高危險性，以及實物系統(tǒng)的極端復(fù)雜，實體實驗平臺建設(shè)成本高、保障需求大等問題，學(xué)校堅持虛實結(jié)合的原則，依托1個數(shù)值計算中心，采用虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建了“核電廠虛擬仿真平臺”“核事故源項計算平臺”“核安全分析平臺”3個實踐教學(xué)平臺，為核安全監(jiān)管課程教學(xué)提供全方位的實踐實驗條件。

1. 核電廠虛擬仿真平臺

核電廠虛擬仿真平臺是基于美國WSC公司3KeyMaster設(shè)計，能夠在Windows操作系統(tǒng)平臺環(huán)境下實時運行仿真模型[4]，該仿真平臺采用Access數(shù)據(jù)庫，能夠為仿真建模提供大量的模型及工具庫，人機界面友好，面向?qū)ο蠼＃⒕哂蟹奖阋胧鹿?、過程回放及進行遠程控制等功能。主要用于核電廠的建模研究、核裝置事故安全分析以及操作人員的考試培訓(xùn)等。

與其他軟件系統(tǒng)相比，該仿真平臺具有以下特色優(yōu)勢：首先，該平臺具備面向?qū)ο蟮慕Ｄ芰σ约柏S富的模型和工具庫，可以準(zhǔn)確地仿真全范圍的核電廠系統(tǒng);其次，人機交互良好，具有圖形化的主控臺和動態(tài)圖表，使得虛擬仿真過程更接近于實際操作過程;第三，具有數(shù)據(jù)快照和過程回放等功能，便于事故過程的全面分析;第四，擴展性良好，兼容FORTRAN，C和C++等常用計算機語言，可以很方便地實現(xiàn)和分散控制系統(tǒng)（DCS）、I/O以及電廠過程計算機的對接。

2. 核事故源項計算平臺

核事故源項計算平臺是基于我國自行研發(fā)的放射性源項計算程序設(shè)計開發(fā)，是一款集可視化建模、粒子輸運計算、可視化后處理為一體的源項計算軟件，以商業(yè)CAD為開發(fā)平臺，內(nèi)置點核積分方法，提供多種源定義、輸運算法、區(qū)域分解等方法手段，可實現(xiàn)粒子輸運數(shù)值模擬和可視化顯示，給出放射性核素的成分、比活度、源強等參數(shù)及其隨時間的變化規(guī)律。

3. 核安全分析平臺

核安全分析平臺是基于PCTRAN開發(fā)設(shè)計的仿真軟件包[5-6]，可開展對堆芯熔化、安全殼失效和放射性物質(zhì)釋放等嚴(yán)重事故的核安全分析。在模擬操作方面，平臺提供了正常運行時的儀表和控制顯示，還提供了反應(yīng)堆冷卻劑邊界泄漏或者安全殼失效的圖標(biāo);在仿真計算方面，平臺可根據(jù)現(xiàn)實的氣象條件提供應(yīng)急計劃區(qū)的劑量預(yù)測，并且仿真控制速度支持實時速度和快進速度兩種模式。

4. 數(shù)值計算中心

數(shù)值計算中心是一套采用高密度服務(wù)器構(gòu)建的超算系統(tǒng)，主要由管理節(jié)點、計算節(jié)點、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)組成，其中管理節(jié)點為1臺浪潮NF5280M5服務(wù)器;計算節(jié)點為4臺浪潮i48/NS5488M5超算服務(wù)器，計算峰值為11.98Tflops;存儲系統(tǒng)為浪潮高性能存儲系統(tǒng)，AS2150G2磁盤陣列存儲，共76TB容量;網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為100Gb EDR Infiniband高速網(wǎng)絡(luò);軟件系統(tǒng)為浪潮Cluster Engine集群管理軟件。數(shù)值計算中心主要為核電廠虛擬仿真平臺、核事故源項計算平臺、核安全分析平臺提供計算服務(wù)。

（三）持續(xù)內(nèi)容更新，形成“核+X”支撐體系

為進一步促進教學(xué)改革和提高教學(xué)質(zhì)量，在完善課程理論體系、搭建課程實踐體系的基礎(chǔ)上，堅持以“核”為中心，構(gòu)建以課件、文檔、圖像、視頻、音頻、網(wǎng)站等為“X”的教學(xué)資源支撐體系。

以“核”為中心，就是緊緊圍繞核專業(yè)特色，在核安全的基礎(chǔ)上，拓展核技術(shù)、核能、核輻射、核事故應(yīng)急等理論知識，開闊學(xué)員視野，完善學(xué)員知識結(jié)構(gòu)。融合“X”項教學(xué)資源，首先，制作容量適中的教學(xué)課件，便于學(xué)生方便自如地結(jié)合課件和教材，熟悉和掌握教學(xué)重點內(nèi)容;其次，結(jié)合課程特點，建設(shè)核安全案例庫14個，涵蓋了各作業(yè)對象、操作流程、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的典型核安全案例，便于學(xué)員全面掌握所學(xué)知識;第三，在課件中配備豐富的圖片、視頻、音頻等教學(xué)素材，便于學(xué)生形象直觀地熟悉各類安全防護管理與技術(shù)措施;第四，為解決學(xué)生檢索能力不足，課程引入了各大門戶網(wǎng)站信息，包括國際原子能機構(gòu)、聯(lián)合國原子能輻射效應(yīng)委員會、國際放射防護委員會等，介紹了中國知網(wǎng)、維普、萬方、PubMed、Springer等中外文檢索工具的使用方法，引導(dǎo)學(xué)生不斷獲得學(xué)科前沿信息等?！昂?X”支撐體系為核安全監(jiān)管課程教學(xué)提供了許多直觀、方便、形象、多樣的教學(xué)資源，解決了當(dāng)前新興課程的資源短缺問題，根據(jù)科技發(fā)展的新情況，可及時將最新的前沿知識補充到教學(xué)內(nèi)容中，有利于保持教學(xué)內(nèi)容的不斷更新。

二、“核安全監(jiān)管”課程教學(xué)模式創(chuàng)新

“核安全監(jiān)管”課程是輻射防護與核安全專業(yè)的一門新興課程，教學(xué)組在完成高質(zhì)量課程建設(shè)的基礎(chǔ)上，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式與創(chuàng)新教學(xué)模式相結(jié)合的方式，既遵循了傳統(tǒng)教學(xué)規(guī)律特點，又在案例教學(xué)、實踐教學(xué)、考核方式等方面實現(xiàn)了創(chuàng)新。

（一）精選安全案例，采用基于任務(wù)驅(qū)動的問題探究式教學(xué)方法

案例教學(xué)是近幾年興起的教學(xué)模式，有利于學(xué)生理解理論與應(yīng)用之間的關(guān)系，進一步明確“為什么學(xué)”“學(xué)什么”“怎么學(xué)”“怎么用”等問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，增強其利用所學(xué)知識解決實際問題的能力[7]?！昂税踩O(jiān)管”課程采用小班教學(xué)，更便于案例教學(xué)的展開，本課程具有較強的工程應(yīng)用性，天然具備更多的安全案例，如世界三大核事故、某操作過程中的核安全分析、某核安全分析報告的審評、某法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的具體應(yīng)用等等，通過精選安全案例，可使教學(xué)活動更加豐富多彩，提高教學(xué)效果。

針對精選的安全案例，在教學(xué)過程中采用基于任務(wù)驅(qū)動的問題探究式教學(xué)方法，該方法是將整個案例歸納成解決具體問題的某干項任務(wù)，再將要完成的每一項任務(wù)劃分為若干個具體問題，通過利用所學(xué)知識解決這些具體問題，完成任務(wù)，并達到課程教學(xué)目標(biāo);整個教學(xué)過程是一個“由總到分”的逆向過程和一個“由分到總”的正向過程組成，重在培養(yǎng)學(xué)生積極思考、創(chuàng)新思維的能力以及參與意識和參與能力，能把知識學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來，以培養(yǎng)更多的適應(yīng)社會需求、具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。

（二）加強實踐教學(xué)，提高學(xué)生的知識運用能力

實踐教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。核安全監(jiān)管課程中的很多知識點，對于接觸工作較少的學(xué)生來說較為陌生，單純在課堂上講授，難以取得較好的授課效果，因此，必須重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的作用，以便進一步加深學(xué)生對理論知識的消化吸收，提高學(xué)生的動手能力和知識運用能力。

依托“核安全監(jiān)管”課程的“3+1”實踐體系，開設(shè)3大類10項實驗內(nèi)容，核電廠虛擬仿真類實驗主要有：①壓水堆核島仿真建模實驗;②反應(yīng)性引入事故仿真實驗;③一回路冷卻劑喪失事故仿真實驗。核事故源項計算類實驗主要有：①重帶電粒子與物質(zhì)相互作用實驗;②γ射線與物質(zhì)相互作用實驗;③放射性物質(zhì)擴散實驗。核安全分析類實驗主要有：①堆芯熔化事故仿真實驗;②核事故污染區(qū)劑量預(yù)測實驗;③氣冷堆型核安全分析實驗;④鉛鉍堆型核安全分析實驗。

為提高學(xué)生實驗的主動性，每名學(xué)生需要至少選擇并完成其中的6項實驗，獨立形成實驗報告，讓學(xué)生運用所學(xué)的理論知識對工作的核安全問題進行分析評價，提出相應(yīng)優(yōu)化策略和方法，通過實驗，切實提高學(xué)生的知識運用能力，為將來從事相關(guān)崗位工作奠定能力基礎(chǔ)。

（三）變革考核方式，突出以能力素質(zhì)為目標(biāo)的考核

“核安全監(jiān)管課程”是一門考試課程，傳統(tǒng)的課程考核主要以單一的閉卷考試為主，缺乏對學(xué)生進行綜合能力與素質(zhì)的考察，不利于調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，不利于學(xué)生自學(xué)能力、動手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，勢必影響大學(xué)教育的質(zhì)量[8]。

因此，本課程結(jié)合課程特點，對考核方式進行了變革，采取了閉卷考試、實驗考核和核安全對話相結(jié)合的方式，其中，閉卷考試主要以課堂教學(xué)內(nèi)容為主，但不限于課堂教學(xué)內(nèi)容，考試試卷中適當(dāng)設(shè)置與本課程相關(guān)的論述題，題目注重學(xué)生對課程教學(xué)內(nèi)容的理解與思考，注重獨立思考，占總成績的50%;實驗考核重在考核實驗過程、實驗報告和創(chuàng)新性想法，實驗過程和實驗報告體現(xiàn)了學(xué)生對課程知識的基本掌握情況，但創(chuàng)新性想法則要求學(xué)生對實驗本身有更深的認識，提出問題并給出自己對問題的解決思路和方案，占總成績的20%;核安全對話是結(jié)合本課程特點采取的一種新的考核方式，考試時，首先將學(xué)生分為四組，每組學(xué)生針對某一特定的任務(wù)或工作，編制核安全分析報告，然后每組同學(xué)以審評專家的身份評閱上一組核安全分析報告，最后分別采取面對面的方式進行核安全對話，指明被審評的核安全分析報告存在的問題，這種方式中，每組學(xué)生既是核安全分析報告的編寫者，又是審評專家，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力和全面素質(zhì)，占總成績的30%。

三、結(jié)語

隨著核能的發(fā)展及核技術(shù)的廣泛應(yīng)用，核安全監(jiān)管將面臨更多的問題和挑戰(zhàn)，培養(yǎng)符合崗位需求的核安全監(jiān)管人才是輻射防護與核安全專業(yè)的重要責(zé)任和義務(wù)。作為一門新興課程，進一步明確了課程開設(shè)的目的意義;在缺乏可參考的建設(shè)模式基礎(chǔ)上，通過整合教學(xué)資源，形成了“5+2”理論體系，堅持虛實結(jié)合，形成了“3+1”實踐體系，持續(xù)內(nèi)容更新，形成“核+X”支撐體系，完成了課程建設(shè);在教學(xué)模式創(chuàng)新中，精選安全案例，采用了基于任務(wù)驅(qū)動的問題探究式教學(xué)方法，提高了理論教學(xué)效果，不斷加強實踐教學(xué)，提高學(xué)生的知識運用能力，變革考核方式，引入以核安全對話為主要形式的綜合素質(zhì)考核，更好地達到考核目的。經(jīng)過近幾年的教學(xué)實踐，學(xué)生們普遍反映良好，尤其是畢業(yè)學(xué)員反饋：所學(xué)知識與從事的實際工作結(jié)合緊密，能夠很快轉(zhuǎn)變?yōu)殚_展具體工作的能力。但在后續(xù)的課程建設(shè)和教學(xué)工作，仍需進一步加強案例庫建設(shè)，充實更多典型案例，進一步開設(shè)實驗內(nèi)容，具備更多實驗條件，進一步加強核安全對話考試，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

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（責(zé)任編輯：淳潔）