反應堆熱工課程設計研究論文
反應堆熱工課程設計研究論文
摘要：任務驅動法是一種以任務為主線，以學生為主體的教學方法。本文結合反應堆熱工課程設計的教學實踐，探討任務驅動法在課程設計中的應用。並以“壓水堆堆芯單通道穩態熱工分析”為例，透過科學設計課程任務、合理設定實施方案和有效最佳化評價體系三個過程，闡述任務驅動法在反應堆熱工課程設計中的應用。結果表明不僅有利於提高學生的實踐能力，還能培養學生分析問題和解決問題的能力，充分發掘學生的創造潛能。
關鍵詞：任務驅動法；反應堆熱工；課程設計
引言
近年來，核電技術的迅速拓展及深入對高校核電技術人才培養提出了更高的要求。培養學生實踐創新能力已成高校人才培養的主要目標。課程設計是提高學生實踐創新能力的重要途徑。我校針對核工程與核技術專業反應堆工程方向開設反應堆熱工課程設計，該課程以我校核能與核技術工程國家級虛擬模擬實驗教學中心為依託，是我校培養核專業學生實踐能力和創新精神的重要手段。傳統反應堆課程設計教學是以教師為主的手把手式的教學模式，不能充分激發學生的創造潛能。採用任務驅動教學法，明確“任務”的目標性和教學情境的建立，使學生帶著真實任務在探索中學習，從而培養出獨立探索、勇於開拓進取的自學能力。
一、反應堆熱工課程設計的任務
“反應堆熱工課程設計”是我校在《反應堆熱工》理論課程學習後開展的一門獨立課程。該課程的任務主要包含以下幾點：其一，以反應堆相關理論知識為基礎，建立符合課程設計任務要求的熱工模型；其二，強調利用數學思維解決問題，引導學生學習先進數值模擬方法，其三，以我校國家級核能與核技術虛擬模擬實驗教學中心為依託，利用各種程式語言開發求解程式，完成題目內容、分析對比、撰寫報告。以“壓水堆堆芯單通道穩態熱工分析”為例，其主要任務包含：利用壓水堆堆芯單通道相關理論知識，建立堆芯單通道穩態模型，採用數值計算方法如四階龍格庫塔方法求解模型方程組，最後開展計算分析並撰寫報告。目的是培養學生綜合運用反應堆熱工相關知識，提高學生解決實際問題的能力，培養研究性思維和創新能力，獲取新的知識和經驗。
二、任務驅動法的實踐
“任務驅動法”教學是“以任務為主線，以學生為主體，教師為輔，全程參與”的教學模式，改變了以往以教師為主的手把手式的教學模式，創造以任務定目標，學生主動參與，自主學習的新型教學模式。
（一）科學設計任務
要科學建立課程設計任務，就必須徹底打破學科“各自為政”的課程設計思路，增強課程設計內容與能力要求的相關性。要求在設計任務時必須考慮如下幾點：
1.任務目的的科學性。反應堆熱工課程設計的教學目標包含認知目標和操作目標兩個層面。認知目標主要是要求學生理解掌握反應堆熱工的基礎知識；操作目標主要是要求學生學會利用計算機技術和先進數值計算方法，熟練開展反應堆熱工設計，能夠發現自己的錯誤並予以改正。
2.任務的實踐性和可操作性。課程設計的實踐性和可操作性是完成設計任務的必要前提。教師在進行任務設計時，一定要注重任務的實踐性和任務的可操作性，儘可能設計一些透過設計操作完成的教學任務的案例。比如“壓水堆堆芯單通道穩態熱工分析”這一任務，先透過分組，開展單通道建模及模型求解，然後開展小組內討論，及時糾正問題，然後進行小組比賽，最後透過小組互評和教師評價得出最後的名次，這樣的任務具有可操作性、趣味性、激勵作用。
3.任務層次感分明。由於學生學習能力存在差異，因此設計任務時應注重層次，即把一個大“任務”轉換成一個個小“任務”，同時考慮這些“任務”之間是循序漸進、層層深入的，只有這樣，學生才能更好、更快地掌握這項技能，才能用已經掌握的“任務”作鋪墊，學習其他更深層次的“任務”。例如“壓水堆堆芯單通道穩態熱工分析”這一任務，需要計算堆芯單通道內的溫度場，包括燃料芯塊溫度、包殼溫度及冷卻劑溫度。在已知穩態軸向功率分佈的情況下，透過建立堆芯穩態單通道模型，依次求解得到冷卻劑溫度、包殼溫度、燃料芯塊溫度。
（二）合理設定實施方案
確定好設計任務後，需要明確實施方案。在反應堆熱工課程設計教學中，透過以下幾個步驟開展實施方案：第一步，查閱資料。學生可以利用學校圖書館及網際網路資料庫查閱收集與課程設計相關的資料，抓住課程設計任務的本質，從而可以為下一步作準備，便於能夠獨立地進行每一個工作步驟。同時，也可以將收集到的資訊以個人或小組的形式準備對課程設計任務的分析。在這一教學環節結束時，教師將每人準備的答案貼在黑板上，引導學生展開討論和交流各自的依據，明確設計任務的本質。第二步，制定計劃。圍繞課程設計任務制定完成設計任務的.計劃，包括具體工作的日程安排。通常以書面的形式擬定工作計劃。第三步，決策實施。採用師生相互交流的方式開展討論，就所擬定的計劃是否適合學生的實際水平、提出的解決方案是否可行以及所選擇的工具是否合適等問題交換意見，作出較為合理的決策。在執行決策中，工作與檢驗互相交替，不斷反饋，調整進度和修訂方案。以小組的形式工作，要求學生既要學會獨立思考，又要有較好的團隊合作精神。第四步，檢查分析。從兩個大的方面開展檢查分析，一是在整個實施過程中需要建立正確的數學模型，並制定可行的計算流程，在編制程式中要確保程式中結構邏輯的正確性；二是在實施終結時，將最後的計算結果進行組內互查，及時發現自己的錯誤，再在小組之間進行互查和老師檢查。
（三）有效最佳化評價體系
以最終的分析報告作為學生評分的最終依據的傳統評分方式，評價過程簡單、評價方法單一，這種評價方式無法全面考察被評價者在動態的、真實的背景中的綜合能力。因此，最佳化課程設計評價體系意義重大。可以透過採用發展性課程評價方式，提倡評價方法多樣化和融合性的方式完善評價體系。評價內容主要包括對前幾個步驟的評價、任務完成的成果的評價和學生行為的評價，如工作態度、責任心等評價。透過評價學生學到必要的技術規範，學會對自己行為做出公正的評價，同時激發他們的學習熱情。最後教師要透過學生完成任務的情況、本節應用到的知識、技能進行總結和點評，讓學生理清思路，讓層次較低的學生得到提高。比如：根據規定的評價指標，採用小組互評和教師評價兩種方式評定小組成績和學生個人成績，並由教師綜合小組互評和教師評價的結果給出“小組最終成績”和“學生最終成績”肯定優點，作為寶貴的經驗。發現問題，查詢原因，提出預防措施和改正方案。不同的評價方法相互結合、取長補短，優勢互補，使評價結果更加客觀、公正、準確。
三、結束語
以我校核能與核技術工程國家級虛擬模擬實驗教學中心為依託，採用任務驅動法開展對“反應堆熱工課程設計”課程教學方法的實踐探索，取得了良好的教學效果，但在採用任務驅動法開展其他專業內容的教學時，還需必須結合實際情況靈活選擇，以達到教學質量和教學效果的最最佳化。
參考文獻
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