基于科研赋能核工程专业人才创新实践能力培养的探索与实践

杨超　　于涛　　谢金森　　陈珍平　　伍海彪

［摘 要］培养创新意识强、实践能力强、具备国际视野的高素质综合型“新工科”人才是新时代社会的需要，也是大学人才培养的重要任务。以南华大学核工程专业为对象，分析了科教融合的必要性与迫切性，构建了“成果转化为教学内容、项目转化为实训资源、平台转化为实践载体”的“三转合一”的课程科研赋能模式，实现科研教学相长，赋予学生自主创新和工程实践能力。

［关键词］教学；核工程；创新实践能力

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）16-0117-03

培养学生的创新意识和实践能力是时代授予高等学校的基本任务。创新能力是指大学生在产生新方法、新思想、创造新事物过程中所必备的各种技能、技巧的总和[1]。工程实践能力是指能够将所学的专业理论知识和工程实际相结合，并将所学知识应用到设计、建造、运行维护等工程实践中，解决现实工程问题的能力[2]。科教融合是培养高等学校学生创新实践能力的必经之路，科研的本质是创造知识和解决工程实践问题，教学则将科研创造的知识进行传授与传承，科研与教学的关系就像水是“源”与“流”的关系，教学只有把科研作为“源头”，才能源远流长。高质量的教育需要高质量的科学研究来保障，而高质量的科学研究又要求通过高质量的教学实现其价值。科教融合模式下的人才培养，以科学研究与教学过程紧密结合为基础，通过将科研项目与教学过程紧密结合，可以将其转化为实际的实训资源，并通过科研平台来提供教学实践机会，从而使学生能够在课堂上更好地掌握科学研究的技能和方法，并培养他们的创新思维和实践能力[3]。

一、科教融合在核工程人才培养教学中的必要性与迫切性

核类专业致力于探索核工程、核技术、核物理等领域的最新发展，并通过实践应用来提升专业技能水平，为社会做出贡献。核工程专业培养面向我国核工业、国防、环保、医疗卫生事业，培养德智体美劳全面发展的，具有良好的人文科学、自然科学和工程技术基础知识的人才，使之成为具备在核能工程、核技术及应用、电离辐射防护技术、医学物理等领域的科学研究、工程设计、运行管理、技术开发等工作所需的扎实的专业理论知识、专业技术知识和实践能力的创新型高级工程技术人才。可见，核工程专业是一个工程实践和技能应用专业背景很强的专业[4-5]。

行业需求：核工业要发展，人才是关键。目前我国正在大力发展核电，2021年《中国核能发展报告》蓝皮书指出，2025年我国商用核电站的在运装机容量将达到约7000万千瓦；到2035年，我国核电站的发电量占比将到达10%[6]。核电规模的不断扩大，急需一批基础知识扎实、通识素养宽厚、实践创新能力强的综合型核工程人才[7]。

学校人才培养需求：南华大学核工程专业人才培养方案明确指出，深化科教融合、产教协同，建立创新实践能力的培養体系，持续推进教育教学改革，创新教学设计、方法手段，促进科研与教学互动，及时把科研成果转化为教学内容，推进与科研院所、行业企业联合人才培养。

个人发展：对南华大学核工程专业本科生的毕业去向进行统计分析，有 80%左右的学生进入了核领域，其中有30%左右的学生选择了继续深造。近三年，本科生进入“双一流”高校、核行业知名科研院所开展研究工作的比例显著提高，2020年考研升学率为26.16%，2021年考研升学率为29.78%，2022年考研升学率为38.48%。从学生的就业去向可以看出，针对本科生开展科研赋能教学模式，提高了学生的科研素养和创新意识，对学生今后的学习和工作产生重大影响。

二、科教融合，构建“三转合一”的全方位科研赋能教学模式

构建 “成果转化为教学内容、项目转化为实训资源、平台转化为实践载体”的“三转合一”的 “科教贯穿、学术育人”模式（见图1），将“科学研究的密度”转变成 “教学创新的浓度”，赋予学生自主科研创新和工程实践的能力。

（一）科研项目转化为课程实训资源

通过逐级进阶科研训练模式，组织学生参与科研项目，引导学生主动探索专业科学问题，激发学生勇于挑战科学难题，实现能力突破（见图2）。一是开放创新项目激兴趣。实施“大一专业激发，大二学习观察、大三参与跟进、大四学用结合”的模式，培养学生的专业素养。大一开设核类专业导论课程，让学生了解核工程专业的发展历程以及意义，激发学生的专业兴趣。以“自愿加入，择优选拔”的原则组建科研兴趣小组，鼓励学生自主申请“核+X”创意大赛、大学生创新创业等开放创新项目，激发学生的发散思维和专业兴趣，科研兴趣小组形成了以大二学生为基础，大三学生为主力，大四学生为引领的人才培养结构层次。二是科学研究项目强能力。吸纳兴趣小组的优秀学生加入教师科研团队，通过文献调研、申请书撰写、科学问题讨论等方式，深度参与教师的科研项目，培育学生的自主创新能力。三是基地实践项目解问题。派送学生前往核电站和中国原子能科学研究院、中国核动力设计研究院等科研基地，运用所学专业知识解决复杂的工程实际问题。

（二）科研成果转化为课程教学内容

以科研成果专著“进课程、进教材、进课堂”为引导，将学术成果落地第一课堂，实现专业知识迭代升级，提高课堂学术涵养，多向度开拓学生的思路和视野。一是科研资源进课程。面向新型核能装置是对传统核能技术领域的颠覆性创新，鼓励教师将新型核能装置的最新科研成果及时转化为课程资源，更新课程内容，完善课程结构体系，以优质的科研成果支撑高质量课程体系建设。二是科研资源进教材。激励和引导教师将新的科研成果编著成教学教材、实践实验，使科研成果进入教材、引入课堂，促进教育教学实践，激发学生的创造思维和工程实践能力。三是科研资源进课堂。整合数字化核电、人工智能、移动App等先进的智能化手段的科学研究成果进行辅助教学。依托科研平台研发多款核工程类先进的智能化辅助教学工具，应用于反应堆物理分析课程、核电厂运行课程等核工程专业核心课程的教学。

（三）科研平台转化为课程实践载体

一是整合科研资源，构建核工业人才培养共同体。依托国家特色专业、卓越工程师培养计划，集聚整合国家级实验教学示范中心——核工程实验教学中心、国家级虚拟仿真实验教学中心——核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心等科研设施，建成培养创新型核工程人才的科研大平台。二是平台开放式管理，共享学术资源。科研平台对本科生教育实施管理开放制，与本科教学实践平台形成优势互补，通过吸引优秀的大学生加入科研团隊，激发大学生参加创新创业项目、互联网+、“核+X”创意大赛等科研活动，完善创新实践教学体系。三是平台开放时间多元化，满足个性化需求。针对不同层次的科研项目，科研平台实施不同的开放模式。对于开放创新实验项目，学生可以自主申请并提交相应的实施方案，责任教师审批通过后制订具体的实验计划；对于教师的国家级、省级重要科研项目，参与学生可以全天候灵活使用科研平台。

三、核工程人才创新实践能力培养改革的效果

一是构建了“成果转化为教学内容、项目转化为实训资源、平台转化为实践载体”的“三转合一”的课程科研赋能模式，赋予学生创新实践能力。坚持科研赋能教学，将科研成果编入教材、融入课堂，实现科研教学相互促进；将科研项目转化为课程实训资源，将科研软硬件平台开放共享，强化逐级进阶挑战，鼓励学生自主选题、自拟创新项目，经历完整的科研实践训练。

二是切实提高了学生的创新实践能力，在“成果转化为教学内容、项目转化为实训资源、平台转化为实践载体”的“三转合一”的课程科研赋能模式人才培养模式指导下，坚持科研赋能教学模式，多种路径把科研成果、项目、动向、方法、平台、设备等全方位引入课程建设，服务教学实践，实现“科学研究的密度”向“教学创新的浓度”的转变。近三年，本科生主持大学生创新课题国家级16项、省级53项，在核科学与技术领域SCI/EI期刊发表论文49篇。本科生获全国数学建模竞赛、物理实验竞赛、“核+X”创意大赛等国家级荣誉79项（国家一等奖11项）、省级荣誉119项。近三年，本科生进入“双一流”高校、核行业知名科研院所深造的比例显著提高，考研升学率从26.16%提升到38.48%。

四、结语

文章以培养创新意识强、实践能力强、具备国际视野的高素质综合型“新工科”人才是新时代社会需要为导向，结合南华大学核工程专业的特点，构建了“成果转化为教学内容、项目转化为实训资源、平台转化为实践载体”的“三转合一”的课程科研赋能模式，实现课堂知识迭代更新，提高课堂学术涵养，让学生接触科技前沿及应用前端，开阔学生的思路和视野。通过科研训练延展第一课堂，在实战中掌握应用知识的本领，培养创造知识的意识。实践证明，课程科研赋能模式成效显著，本科生在创新课题申报数量、高水平专业学术论文发表篇数、考研升学率等方面明显提高。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 赵瑞芳，盛国军，李彦.大学生创新意识和创新能力的调查与思考：以教学型院校大学生为例[J].职业圈，2007（7）：44-45.

[2] 瞿福存，周蓉.应用型大学工程实践能力培养的探索与实践[J].教育教学论坛，2018（28）：153-155.

[3] 苏俊宏，徐均琪，吴慎将，等. 科研赋能教学模式下研究生创新能力培养的探索与实践[J].学位与研究生教育，2021（2）：36-39.

[4] 吴宏春，张斌，李云召，等.培养核工程人才实践能力的虚拟仿真实验探索[J].高等工程教育研究，2019（S1）：211-214.

[5] 刘永阔，谢春丽.高校核工程与核技术专业本科科教结合教学模式探究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2010（10）：84-85.

[6] 张廷克.核能：从研发原子弹到跻身核电大国[J].中国经济周刊，2021（12）：65-67.

[7] 秦昭曼，刘丛林. 浅谈核工程类专业工程教育认证工作体系[C]//中国核学会.中国核科学技术进展报告（第五卷）：中国核学会2017年学术年会论文集第9册.北京：中国原子能出版社，2017.

［责任编辑：黄紧德］