“核安全监管”课程教学实践与探索

蔡幸福 王魁 黎素芬

摘  要：随着我国核安全理念的不断演变，核安全监管人才的培养已成为高校辐射防护与核安全专业教学的重要责任和义务，“核安全监管”成了一门新兴课程。在进一步明确课程开设目的和意义的基础上，火箭军工程大学开展了“5+2”理论体系、“3+1”实践体系、“核+X”支撑体系课程建设，通过精选安全案例、加强实践教学、变革考核方式，创新了课程教学模式，尤其是引入了以核安全对话为主要形式的综合素质考核，更好地达到了考核目的，提高了教学效果。近几年的教学实践表明，该课程的教学实践与探索成果达到了教学目的，满足了人才培养方案要求，可为本专业其他课程教学提供借鉴。

关键词：核安全监管;课程建设;教学模式;探索

中图分类号：G642.3    文献标识码：A   文章编号：1673-7164（2022）02-0193-04

核安全是发展核能的前提和生命线，人类历史上的三次重大核事故为各国敲响了警钟[1]。随着核能的不断发展，核安全监管日益成为国际社会广泛关注的焦点，各国普遍建立核安全监管机构代表国家对核设施和核活动进行有效监管，大力健全完善开展核活动标准和依据的核安全法律法规体系[2]。我国正在从核能大国向核能强国迈进，先后颁布《中华人民共和国放射性污染防治法》《中华人民共和国核安全法》等法律2部，《民用核安全设备监督管理条例》《核材料管制条例》等行政法规9部，发布部门规章30余项和安全导则100余项，制订核安全相关国家标准和行业标准100余项，中国大陆地区31个省、自治区、直辖市制定地方性法规文件200余个，建立健全了“三位一体”核安全监管机构，实施全链条审评许可，开展全过程监督执法，监测全天候辐射环境，实施科学有效的核安全监管。

我国对原有5个核工程类专业进行了调整，保留并突出了“辐射防护与核安全”专业，体现了国家对辐射防护与核安全监管人才培养的重视。“核安全监管”课程是该专业领域的新兴主干课程，内容涉及核安全法规标准、核安全评价技术、核安全事故分析、核安全审评审批、核安全监督检查、核安全资格管理、核安全文化等，知识点覆盖面广，部分概念抽象，学生很难通过纯粹的课堂教学深入理解其中的奥妙，对核安全事故进程和应对措施缺乏感性的认识。因此，需要借鉴当代科学的教学理念和方法，优化整合教学资源，创新实践教学方法，加强实践教学环节，培养学生科学的核安全素养和创新应用能力，以达到培养要求和目标。

一、“核安全监管”课程建设实践

“核安全监管”课程是我校輻射防护与核安全专业新兴的主干课程，国内开设同专业的院校中，尚没有同类课程开设，缺乏可参照的建设模式，必须通过大量调研和探索，结合学科优势，依据人才培养方案，科学组织课程建设，形成具备专业特色的教学理论体系、实践体系和支撑体系。

（一）整合教学资源，形成“5+2”理论体系

教材是教学资源的重要承载形式，合适的教材有利于开展课堂教学与学生自学，对促进教学改革和提高教学质量意义重大。目前，在缺少专门教材的情况，教学组充分借鉴相近教材相关知识，如《核安全导论》（吴宜灿等编著.中国科学技术大学出版社，2017）《核安全文化理论与实践》（柴建设编著.化学工业出版社，2012）等，结合学科特色，整合形成了“核安全监管”课程“5+2”理论体系。

“5+2”理论体系是指以5个特色知识面为核心，将2个理念知识点（法规理念和文化理念）贯穿始末，5个特色知识面包括核安全评价技术、核安全事故分析、核安全审评审批、核安全监督检查、核安全资格管理，2个理念知识点为核安全法规标准、核安全文化。5个特色知识面涵盖了核安全监管涉及的安全评价、事故分析、审评审批、监督检查和资格管理等主要内容，内容全面，有利于学生掌握系统的知识体系;2个理念知识点贯穿始末，重点培养学生的法规意识、文化意识，消除学生恐核心理，培养岗位所需的合格人才。整体来讲，建设形成的“5+2”理论体系满足人才培养方案和课程教学计划需求，为教学质量提升奠定了坚实基础。

（二）坚持虚实结合，形成“3+1”实践体系

实践教学对于学生技能的培养、知识的获取、能力的形成具有重要作用。在构建理论知识体系的同时，必须加强实践教学平台建设，使理论与实践相结合，促进学生将所学的理论知识转变为解决问题的能力[3]。考虑到核环境的高放射性、高危险性，以及实物系统的极端复杂，实体实验平台建设成本高、保障需求大等问题，学校坚持虚实结合的原则，依托1个数值计算中心，采用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建了“核电厂虚拟仿真平台”“核事故源项计算平台”“核安全分析平台”3个实践教学平台，为核安全监管课程教学提供全方位的实践实验条件。

1. 核电厂虚拟仿真平台

核电厂虚拟仿真平台是基于美国WSC公司3KeyMaster设计，能够在Windows操作系统平台环境下实时运行仿真模型[4]，该仿真平台采用Access数据库，能够为仿真建模提供大量的模型及工具库，人机界面友好，面向对象建模，并具有方便引入事故、过程回放及进行远程控制等功能。主要用于核电厂的建模研究、核装置事故安全分析以及操作人员的考试培训等。

与其他软件系统相比，该仿真平台具有以下特色优势：首先，该平台具备面向对象的建模能力以及丰富的模型和工具库，可以准确地仿真全范围的核电厂系统;其次，人机交互良好，具有图形化的主控台和动态图表，使得虚拟仿真过程更接近于实际操作过程;第三，具有数据快照和过程回放等功能，便于事故过程的全面分析;第四，扩展性良好，兼容FORTRAN，C和C++等常用计算机语言，可以很方便地实现和分散控制系统（DCS）、I/O以及电厂过程计算机的对接。

2. 核事故源项计算平台

核事故源项计算平台是基于我国自行研发的放射性源项计算程序设计开发，是一款集可视化建模、粒子输运计算、可视化后处理为一体的源项计算软件，以商业CAD为开发平台，内置点核积分方法，提供多种源定义、输运算法、区域分解等方法手段，可实现粒子输运数值模拟和可视化显示，给出放射性核素的成分、比活度、源强等参数及其随时间的变化规律。

3. 核安全分析平台

核安全分析平台是基于PCTRAN开发设计的仿真软件包[5-6]，可开展对堆芯熔化、安全壳失效和放射性物质释放等严重事故的核安全分析。在模拟操作方面，平台提供了正常运行时的仪表和控制显示，还提供了反应堆冷却剂边界泄漏或者安全壳失效的图标;在仿真计算方面，平台可根据现实的气象条件提供应急计划区的剂量预测，并且仿真控制速度支持实时速度和快进速度两种模式。

4. 数值计算中心

数值计算中心是一套采用高密度服务器构建的超算系统，主要由管理节点、计算节点、存储系统、网络系统、软件系统组成，其中管理节点为1台浪潮NF5280M5服务器;计算节点为4台浪潮i48/NS5488M5超算服务器，计算峰值为11.98Tflops;存储系统为浪潮高性能存储系统，AS2150G2磁盘阵列存储，共76TB容量;网络系统为100Gb EDR Infiniband高速网络;软件系统为浪潮Cluster Engine集群管理软件。数值计算中心主要为核电厂虚拟仿真平台、核事故源项计算平台、核安全分析平台提供计算服务。

（三）持续内容更新，形成“核+X”支撑体系

为进一步促进教学改革和提高教学质量，在完善课程理论体系、搭建课程实践体系的基础上，坚持以“核”为中心，构建以课件、文档、图像、视频、音频、网站等为“X”的教学资源支撑体系。

以“核”为中心，就是紧紧围绕核专业特色，在核安全的基础上，拓展核技术、核能、核辐射、核事故应急等理论知识，开阔学员视野，完善学员知识结构。融合“X”项教学资源，首先，制作容量适中的教学课件，便于學生方便自如地结合课件和教材，熟悉和掌握教学重点内容;其次，结合课程特点，建设核安全案例库14个，涵盖了各作业对象、操作流程、关键环节的典型核安全案例，便于学员全面掌握所学知识;第三，在课件中配备丰富的图片、视频、音频等教学素材，便于学生形象直观地熟悉各类安全防护管理与技术措施;第四，为解决学生检索能力不足，课程引入了各大门户网站信息，包括国际原子能机构、联合国原子能辐射效应委员会、国际放射防护委员会等，介绍了中国知网、维普、万方、PubMed、Springer等中外文检索工具的使用方法，引导学生不断获得学科前沿信息等。“核+X”支撑体系为核安全监管课程教学提供了许多直观、方便、形象、多样的教学资源，解决了当前新兴课程的资源短缺问题，根据科技发展的新情况，可及时将最新的前沿知识补充到教学内容中，有利于保持教学内容的不断更新。

二、“核安全监管”课程教学模式创新

“核安全监管”课程是辐射防护与核安全专业的一门新兴课程，教学组在完成高质量课程建设的基础上，采用传统教学模式与创新教学模式相结合的方式，既遵循了传统教学规律特点，又在案例教学、实践教学、考核方式等方面实现了创新。

（一）精选安全案例，采用基于任务驱动的问题探究式教学方法

案例教学是近几年兴起的教学模式，有利于学生理解理论与应用之间的关系，进一步明确“为什么学”“学什么”“怎么学”“怎么用”等问题，激发学生的求知欲，提高学习兴趣和学习效果，增强其利用所学知识解决实际问题的能力[7]。“核安全监管”课程采用小班教学，更便于案例教学的展开，本课程具有较强的工程应用性，天然具备更多的安全案例，如世界三大核事故、某操作过程中的核安全分析、某核安全分析报告的审评、某法规标准的具体应用等等，通过精选安全案例，可使教学活动更加丰富多彩，提高教学效果。

针对精选的安全案例，在教学过程中采用基于任务驱动的问题探究式教学方法，该方法是将整个案例归纳成解决具体问题的某干项任务，再将要完成的每一项任务划分为若干个具体问题，通过利用所学知识解决这些具体问题，完成任务，并达到课程教学目标;整个教学过程是一个“由总到分”的逆向过程和一个“由分到总”的正向过程组成，重在培养学生积极思考、创新思维的能力以及参与意识和参与能力，能把知识学习和能力培养有机地结合起来，以培养更多的适应社会需求、具有创新能力的应用型人才。

（二）加强实践教学，提高学生的知识运用能力

实践教学是提高教学质量、培养创新人才的关键环节。核安全监管课程中的很多知识点，对于接触工作较少的学生来说较为陌生，单纯在课堂上讲授，难以取得较好的授课效果，因此，必须重视实践教学环节的作用，以便进一步加深学生对理论知识的消化吸收，提高学生的动手能力和知识运用能力。

依托“核安全监管”课程的“3+1”实践体系，开设3大类10项实验内容，核电厂虚拟仿真类实验主要有：①压水堆核岛仿真建模实验;②反应性引入事故仿真实验;③一回路冷却剂丧失事故仿真实验。核事故源项计算类实验主要有：①重带电粒子与物质相互作用实验;②γ射线与物质相互作用实验;③放射性物质扩散实验。核安全分析类实验主要有：①堆芯熔化事故仿真实验;②核事故污染区剂量预测实验;③气冷堆型核安全分析实验;④铅铋堆型核安全分析实验。

为提高学生实验的主动性，每名学生需要至少选择并完成其中的6项实验，独立形成实验报告，让学生运用所学的理论知识对工作的核安全问题进行分析评价，提出相应优化策略和方法，通过实验，切实提高学生的知识运用能力，为将来从事相关岗位工作奠定能力基础。

（三）变革考核方式，突出以能力素质为目标的考核

“核安全监管课程”是一门考试课程，传统的课程考核主要以单一的闭卷考试为主，缺乏对学生进行综合能力与素质的考察，不利于调动学生课堂学习的积极性，不利于学生自学能力、动手能力和创新能力培养，势必影响大学教育的质量[8]。

因此，本课程结合课程特点，对考核方式进行了变革，采取了闭卷考试、实验考核和核安全对话相结合的方式，其中，闭卷考试主要以课堂教学内容为主，但不限于课堂教学内容，考试试卷中适当设置与本课程相关的论述题，题目注重学生对课程教学内容的理解与思考，注重独立思考，占总成绩的50%;实验考核重在考核实验过程、实验报告和创新性想法，实验过程和实验报告体现了学生对课程知识的基本掌握情况，但创新性想法则要求学生对实验本身有更深的认识，提出问题并给出自己对问题的解决思路和方案，占总成绩的20%;核安全对话是结合本课程特点采取的一种新的考核方式，考试时，首先将学生分为四组，每组学生针对某一特定的任务或工作，编制核安全分析报告，然后每组同学以审评专家的身份评阅上一组核安全分析报告，最后分别采取面对面的方式进行核安全对话，指明被审评的核安全分析报告存在的问题，这种方式中，每组学生既是核安全分析报告的编写者，又是审评专家，培养了学生的综合能力和全面素质，占总成绩的30%。

三、结语

随着核能的发展及核技术的广泛应用，核安全监管将面临更多的问题和挑战，培养符合岗位需求的核安全监管人才是辐射防护与核安全专业的重要责任和义务。作为一门新兴课程，进一步明确了课程开设的目的意义;在缺乏可参考的建设模式基础上，通过整合教学资源，形成了“5+2”理论体系，坚持虚实结合，形成了“3+1”实践体系，持续内容更新，形成“核+X”支撑体系，完成了课程建设;在教学模式创新中，精选安全案例，采用了基于任务驱动的问题探究式教学方法，提高了理论教学效果，不断加强实践教学，提高学生的知识运用能力，变革考核方式，引入以核安全对话为主要形式的综合素质考核，更好地达到考核目的。经过近几年的教学实踐，学生们普遍反映良好，尤其是毕业学员反馈：所学知识与从事的实际工作结合紧密，能够很快转变为开展具体工作的能力。但在后续的课程建设和教学工作，仍需进一步加强案例库建设，充实更多典型案例，进一步开设实验内容，具备更多实验条件，进一步加强核安全对话考试，提高学生综合素质。

参考文献：

[1] 国家核安全局. 中国核电厂总体安全状况[BD/OL]. （2021-08-20）. http：//www.spi.mee.gov.cn.

[2] 吴宜灿，李静云，李研，等. 中国核安全监管体制现状与发展建议[J]. 中国科学：技术科学，2020，50（08）：1009-1018.

[3] 杨强，刘军，魏生斌，等. 核辐射与安全虚拟仿真实验教学建设[J]. 实验技术与管理，2018，35（02）：117-120.

[4] 罗朋，刘鸿，吴先荣，等. 基于3KEYMASTER软件的核电站6.6kV系统仿真研究[J]. 计算机时代，2016（04）：6-8.

[5] Schulz，T. L .. Westinghouse AP1000 Advanced Passive Plant[J]. Nuclear Engineering and Design，2006（14/16）：1547-1557.

[6] Stoll，S.，Schweiger，A.. EasySpin，a Comprehensive Software Package for Spectral Simulation and Analysis in EPR[J]. Journal of Magnetic Resonance，2006（01）：42-55.

[7] 王业钊. 浅谈案例教学法在煤矿安全法规教学中的运用[J]. 现代企业教育，2013（04）：30-31.

[8] 郑平卫，周星火，李向阳，等. “核与辐射”课程教学实践与探索[J]. 南昌师范学院学报（综合）2015，36（06）：26-29.

（责任编辑：淳洁）