反应堆热工课程设计研究

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摘要：任务驱动法是一种以任务为主线，以学生为主体的教学方法。本文结合反应堆热工课程设计的教学实践，探讨任务驱动法在课程设计中的应用。并以“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”为例，通过科学设计课程任务、合理设置实施方案和有效优化评价体系三个过程，阐述任务驱动法在反应堆热工课程设计中的应用。结果表明不仅有利于提高学生的实践能力，还能培养学生分析问题和解决问题的能力，充分发掘学生的创造潜能。

关键词：任务驱动法；反应堆热工；课程设计

引言

近年来，核电技术的迅速拓展及深入对高校核电技术人才培养提出了更高的要求。培养学生实践创新能力已成高校人才培养的主要目标。课程设计是提高学生实践创新能力的重要途径。我校针对核工程与核技术专业反应堆工程方向开设反应堆热工课程设计，该课程以我校核能与核技术工程国家级虚拟仿真实验教学中心为依托，是我校培养核专业学生实践能力和创新精神的重要手段。传统反应堆课程设计教学是以教师为主的手把手式的教学模式，不能充分激发学生的创造潜能。采用任务驱动教学法，明确“任务”的目标性和教学情境的创建，使学生带着真实任务在探索中学习，从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

一、反应堆热工课程设计的任务

“反应堆热工课程设计”是我校在《反应堆热工》理论课程学习后开展的一门独立课程。该课程的任务主要包含以下几点：其一，以反应堆相关理论知识为基础，建立符合课程设计任务要求的热工模型；其二，强调利用数学思维解决问题，引导学生学习先进数值模拟方法，其三，以我校国家级核能与核技术虚拟仿真实验教学中心为依托，利用各种编程语言开发求解程序，完成题目内容、分析对比、撰写报告。以“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”为例，其主要任务包含：利用压水堆堆芯单通道相关理论知识，建立堆芯单通道稳态模型，采用数值计算方法如四阶龙格库塔方法求解模型方程组，最后开展计算分析并撰写报告。目的是培养学生综合运用反应堆热工相关知识，提高学生解决实际问题的能力，培养研究性思维和创新能力，获取新的知识和经验。

二、任务驱动法的实践

“任务驱动法”教学是“以任务为主线，以学生为主体，教师为辅，全程参与”的教学模式，改变了以往以教师为主的手把手式的教学模式，创造以任务定目标，学生主动参与，自主学习的新型教学模式。

（一）科学设计任务

要科学建立课程设计任务，就必须彻底打破学科“各自为政”的课程设计思路，增强课程设计内容与能力要求的相关性。要求在设计任务时必须考虑如下几点：

1.任务目的的科学性。反应堆热工课程设计的教学目标包含认知目标和操作目标两个层面。认知目标主要是要求学生理解掌握反应堆热工的基础知识；操作目标主要是要求学生学会利用计算机技术和先进数值计算方法，熟练开展反应堆热工设计，能够发现自己的错误并予以改正。

2.任务的实践性和可操作性。课程设计的实践性和可操作性是完成设计任务的必要前提。教师在进行任务设计时，一定要注重任务的实践性和任务的可操作性，尽可能设计一些通过设计操作完成的教学任务的案例。比如“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”这一任务，先通过分组，开展单通道建模及模型求解，然后开展小组内讨论，及时纠正问题，然后进行小组比赛，最后通过小组互评和教师评价得出最后的名次，这样的任务具有可操作性、趣味性、激励作用。

3.任务层次感分明。由于学生学习能力存在差异，因此设计任务时应注重层次，即把一个大“任务”转换成一个个小“任务”，同时考虑这些“任务”之间是循序渐进、层层深入的，只有这样，学生才能更好、更快地掌握这项技能，才能用已经掌握的“任务”作铺垫，学习其他更深层次的“任务”。例如“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”这一任务，需要计算堆芯单通道内的温度场，包括燃料芯块温度、包壳温度及冷却剂温度。在已知稳态轴向功率分布的情况下，通过建立堆芯稳态单通道模型，依次求解得到冷却剂温度、包壳温度、燃料芯块温度。

（二）合理设置实施方案

确定好设计任务后，需要明确实施方案。在反应堆热工课程设计教学中，通过以下几个步骤开展实施方案：第一步，查阅资料。学生可以利用学校图书馆及互联网数据库查阅收集与课程设计相关的资料，抓住课程设计任务的本质，从而可以为下一步作准备，便于能够独立地进行每一个工作步骤。同时，也可以将收集到的信息以个人或小组的形式准备对课程设计任务的分析。在这一教学环节结束时，教师将每人准备的答案贴在黑板上，引导学生展开讨论和交流各自的依据，明确设计任务的本质。第二步，制定计划。围绕课程设计任务制定完成设计任务的计划，包括具体工作的日程安排。通常以书面的形式拟定工作计划。第三步，决策实施。采用师生相互交流的方式开展讨论，就所拟定的计划是否适合学生的实际水平、提出的解决方案是否可行以及所选择的工具是否合适等问题交换意见，作出较为合理的决策。在执行决策中，工作与检验互相交替，不断反馈，调整进度和修订方案。以小组的形式工作，要求学生既要学会独立思考，又要有较好的团队合作精神。第四步，检查分析。从两个大的方面开展检查分析，一是在整个实施过程中需要建立正确的数学模型，并制定可行的计算流程，在编制程序中要确保程序中结构逻辑的正确性；二是在实施终结时，将最后的计算结果进行组内互查，及时发现自己的错误，再在小组之间进行互查和老师检查。

（三）有效优化评价体系

以最终的分析报告作为学生评分的最终依据的传统评分方式，评价过程简单、评价方法单一，这种评价方式无法全面考察被评价者在动态的、真实的背景中的综合能力。因此，优化课程设计评价体系意义重大。可以通过采用发展性课程评价方式，提倡评价方法多样化和融合性的方式完善评价体系。评价内容主要包括对前几个步骤的评价、任务完成的成果的评价和学生行为的评价，如工作态度、责任心等评价。通过评价学生学到必要的技术规范，学会对自己行为做出公正的评价，同时激发他们的学习热情。最后教师要通过学生完成任务的情况、本节应用到的知识、技能进行总结和点评，让学生理清思路，让层次较低的学生得到提高。比如：根据规定的评价指标，采用小组互评和教师评价两种方式评定小组成绩和学生个人成绩，并由教师综合小组互评和教师评价的结果给出“小组最终成绩”和“学生最终成绩”肯定优点，作为宝贵的经验。发现问题，查找原因，提出预防措施和改正方案。不同的评价方法相互结合、取长补短，优势互补，使评价结果更加客观、公正、准确。

三、结束语

以我校核能与核技术工程国家级虚拟仿真实验教学中心为依托，采用任务驱动法开展对“反应堆热工课程设计”课程教学方法的实践探索，取得了良好的教学效果，但在采用任务驱动法开展其他专业内容的教学时，还需必须结合实际情况灵活选择，以达到教学质量和教学效果的最优化。

参考文献

[1]付山明.任务驱动法在《建筑工程测量》课程中的应用探讨[J].科技信息，2011.

[2]熊淑慧.任务驱动主体参与教学法探讨[J].中国职业技术教育，2007.

[3]唐占红.竞赛任务驱动法在高职高专计算机专业课程教学中的应用研究[J].高教学刊，2015.

作者：曾文杰 李志锋 李宗伦 左国平 程品晶 单位：南华大学核科学技术学院