——核电总工参编“融合知识体系”新教材，深度融合产业前沿与实践平台，以科研案例驱动创新思维，全方位育才铸就核工程教育新篇章

摘要：“核电厂系统与设备”是我校核工程与核技术专业的第一门核心专业课，持续开设已有20年。课程涵盖二代和三代压水堆核电厂的主、辅、安全系统等核心知识。课程目标在于建立核电厂系统与设备知识体系、培养工程问题解决能力、提升创新能力和塑造职业素养。构建融合核电知识体系，邀请核电总工参编新形态教材。课程邀请相关学科教师完善跨学科知识体系，并将我校科研案例融入教学，激发创新思维。打造了核电厂“实体”+“虚拟”教学综合仿真平台。采用全方位思政育人，培育核工程专业人才。该课程取得显著成效，学生满意度和达成度得到提升，获得多项教学和学生创新成果奖项。“核电厂系统与设备”课程为培养核工程人才提供了广泛的资源与实践平台，提升了学生投身核电事业发展的热情。

关键字：核电厂系统与设备、教学创新、实践教育、核工程培养、课程建设

一、     概述

1.课程基本情况

“核电厂系统与设备”课程从2004年开设至今，共48课时，授课对象为核工程与核技术专业的大三学生，每年约150人。课程邀请核电总工参编“融合知识体系”新教材《二代和三代压水堆核电厂系统与设备（核岛部分）》，获评“北京高等学校优质本科教材”。

课程被评定为北京高校优质本科课程，教学团队被评为北京市优秀育人本科团队，拥有国家级虚拟仿真实验中心和国家级工程实践教育中心。

2.课程主要内容

（1）课堂教学方面：二代（M310机组）和三代压水堆核电厂（AP1000机组和华龙一号机组）核岛关键设备的功能和结构；主系统、辅助系统、安全系统的功能和流程。

（2）实践教学方面：参观压水堆及内部设备结构模型，结合虚拟仿真平台，加深理解。教师带领参观科研实验室和研究成果，通过讲解和现场观察，开拓视野，培养创新思维。

二、学情分析

“核电厂系统与设备”课程开设已有20年，是我校核工程与核技术专业三年级本科生的第一门核心专业课。学生初步掌握了工科的理论知识体系，对核工程有初步的认识，需要通过本课程的学习，建立扎实的核电厂系统与设备知识体系，为后续的核反应堆热工分析、核反应堆安全分析和核反应堆物理分析打下坚实的基础。应该说本课程是连接基础课和专业课的桥梁，对未来学生的知识体系建设、实践能力培养和择业规划都有重要影响。

三、教学问题

目前核电厂系统与设备课程存在如下教学问题。

（1）原有教材内容陈旧，难以满足目前我国多堆型共存的核电发展要求。随着“华龙一号”和“国和一号”等自主品牌三代核电的逐步应用，现有的《核电厂系统与设备》教材仍停留在二代核电（如大亚湾核电厂）的内容，未能涵盖我国新型三代核电（如“华龙一号”）的相关技术和设备。此外，目前我国在运核电机组技术路线多样（二代和三代共存），系统差异显著，导致学生在学习过程中知识体系分散，难以建立对不同堆型中同类系统的关联认知，缺乏举一反三的能力。

（2）学生缺少工程和科研的实践和经验，对备跨学科的核工程系统理解不深刻。作为涉及力学、传热、核物理、机械等多学科的综合课程，“核电厂系统与设备”需要学生具备跨学科的综合能力。此外，由于缺乏足够的工程与科研实践，学生在知识应用和跨学科整合方面存在障碍，创新能力较弱。在实际的核电厂工程和科研问题上，学生对其深度理解不足，缺乏灵活运用所学知识的能力。

（3）核电厂放射性限制现场实习，学生实践不足。由于核电厂内部存在放射性，学生无法深入参与现场实习，受到核安全管理规定的制约，导致他们缺乏工程实践经验。学生对设备结构、系统运行过程和原理的理解仍然不足，难以真正将理论与实际结合，影响了他们对核电厂系统的全面认知。

（4）部分学生对核辐射有顾虑，专业自信不足。部分学生因对核辐射的顾虑，缺乏对核电专业的自信，导致学习积极性不高。作为核心专业课程，本课程不仅应帮助学生树立专业自信，还要激发他们的学习热情和报国情怀，增强他们在核电领域的使命感与责任感。

四、教学目标

结合我校“厚基础、重实践、强能力、求创新”的能源电力人才培养特色，和核工程研究、设计和运行人才培养要求，本课程制定了如下教学目标。

（1）知识目标

建立扎实的核电厂系统与设备知识体系：使学生掌握二代和三代压水堆核电厂主、辅和安全系统的功能、组成、流程的基本知识。

（2）能力目标

培养分析问题和解决问题能力，通过实践提升创新能力：以三代核电技术改进点为突破口，引导学生发现二代核电存在的问题、掌握三代核电解决问题方式。依托国家级虚拟仿真实验教学中心和科研平台，使学生在实践中提出工程问题的解决方案，聚力创新。

（3）素质目标

具备核工程领域的职业规范素养：引导学生加强对核工业精神、大国工匠精神的理解，引导学生眼光面向世界科技前沿，为国家建功立业的伟大情怀。

五、创新举措

1.课程特色与创新

为解决教学中出现的问题，实现预期教学目标，本课程形成了如下课程特色和创新举措。

图 1 教学改革思路

（1）构建融合核电知识体系，邀请核电总工参编新形态教材

针对原有知识体系陈旧的问题，课程结合我国核电的现实（多机型共存），增加了三代核电的内容，将二代核电部分作为基础，三代核电部分（AP1000机组和华龙一号机组）重点强调差异和改进，使学生构建统一知识体系。课程还邀请昌江核电华龙一号项目总设计师作为教材副主编，引入我国华龙一号图文、示范慕课视频等电子资源，形成新形态教材。

图 2 三代核电副总工程师参编教材，紧密结合工程实践

（2）多学科协同与科研融课并举，激发创新思维。

教材编写团队联合传热学、核物理、核安全等相关学科的资深教师撰写了跨学科的相关专业知识电子附录，供学生查阅，以强化课程内容的系统性、逻辑性与工程导向。此外课程同步开发了包含慕课、教学幻灯片、图像资料、视频与动画等在内的丰富教材电子资源，助力个性化学习与课堂教学的有机融合。此外，课堂上，不仅引入开放式题目的专题技术汇报，还采用专题课的形式，介绍主讲教师承担的非能动余热排出、堆内熔融物滞留和乏燃料贮存等重大核能科研项目的研究成果，让学生理解科研，学习如何创新，引导学生跟踪科技前沿，培养创新思维。

图 3本教材搭建的数字资源平台和我校科研融入教学案例

（3）核电厂“实体”+“虚拟”教学综合仿真平台

课程依托国家级“核动力工程全范围虚拟仿真”实验教学中心，让学生走进实验室亲身体验，为学生提供“看得见，摸得着”的实践机会。课程设置了实验教学和工程案例分析，培养学生动手能力和解决问题的能力。

图 4 实体实验教学平台+国家级虚拟仿真教学平台

（4）全方位思政育人，培育核工程领域职业素养

课程思政以华龙一号为例，讲述了我国核电技术“引进-消化吸收-再创新-跻身世界前列”的历程，为学生树立专业自信；讲述两弹一星典型案例，培养学生无私奉献勇攀高峰的精神；邀请生态环境部专家，介绍我国核安全的监管体系和专业要求，培养学生责任心和核安全理念，形成核工程领域职业素养。

图 5 全方位思政育人，培育专业人才

图 6  教学资源

2.资源建设

为了辅助上述创新举措的实现，本课程进行了如下课程资源建设。

（1）新形态教材：联合企业专家新编新形态教材《二代和三代压水堆核电厂系统与设备（核岛部分）》（43万字），补充了华龙一号机组的知识体系（10万字），整合AP1000机组内容，系统性梳理并重构知识体系，并加入慕课、图片、视频和动画等电子资源。

（2）实践平台：核电厂模型与实体演示实验室、核反应堆结构力学仿真实验、核电厂系统仿真实验平台和压水堆核电厂三维VR系统等多项实践平台。

（3）课件、教具和电子资源：2023年版PPT、H5交互动画、华龙一号积木、华龙一号纪录片等、新版三代核电题库；引入校外慕课视频资源“核电厂系统与设备”。

3.组织实施情况

本课程结合上述教学资源，将创新理念投入到实际教学实践中。

（1）二代和三代核电技术融合的教学内容体系：教学内容围绕新教材，以传统二代“能动”技术为基础，加入国际上三代核电“非能动”技术和我国华龙一号核电“能动+非能动”的技术。二代核电部分主要采用讲授、启发式教学等方式引导学生掌握核电系统的基本功能和流程等重点知识；三代核电技术部分主要强调核电创新和技术特点，这部分内容给学生发挥自主学习的空间，主要采用互动讨论、翻转课堂、辅助以讲授。

（2）科教融合的专题授课：开设与课程内容密切相关的科研项目专题课，采用讲授、讨论和参观等方式，让学生深刻体会创新思维过程。以我校获得省部级奖励的国家科技重大专项项目为案例，开展三个专题授课：事故情况下堆芯非能动余热排出、堆内熔融物滞留、乏燃料贮存。课程讲授技术原理、研发内容、创新点、成果获奖、并组织学生现场参观。

图 7 教师为学生介绍科研案例的思路

（3）核工程领域的课程思政：从开拓创新（研发华龙一号研发历程）、爱国情怀（两弹一星精神）、职业素养（核安全文化思想）几个方面开展思政教育。

（4）“实体+虚拟仿真”的实践环节：参观核电厂实体模型、核电虚拟VR验室、核反应堆结构力学仿真实验和核电厂系统仿真实验平台、华龙一号厂房认识（核电积木拼搭）。

图 8学生制作拼搭“华龙一号” 积木过程和拍摄的影视短片

（5）探究性自主学习：设计不同挑战度的自主学习题目供学生选择，包括：分组调研汇报（核电新技术原理调研、各堆型各系统技术对比）；观看核电纪录片和技术资料（回答问题，撰写报告）；大学生创新项目（浮动核电、堆芯减震装置、乏燃料贮存安全…）。

六、创新成效

1. 教材应用：

（1）《二代和三代压水堆核电厂系统与设备（核岛部分）》作为本科生教材，服务核工程与核技术、辐射防护与核安全专业学生150余人/年；作为研究生教材，服务核科学与核技术、核能工程专业学生110余人/年。

（2）西安交通大学、哈尔滨工程大学、重庆大学和中国核电工程有限公司等企业的工程设计人员都对本教材给与高度评价。上述高校与核电企业将本教材列为“核电厂系统与设备”课程与培训的推荐书目。西安交通大学能源与动力工程学院院长、核学科带头人苏光辉教授认为：“该教材跟上了核能发展的步伐，反映了核能领域最前沿的成果”。

图 9教材使用情况

（3）湖北科技学院核技术与化学生物学院2025年秋季学期将使用《二代和三代压水堆核电厂系统与设备》作为课程指定教材。

（4）湖北科技学院核技术与化学生物学院已确定2025秋季学期选用《二代和三代压水堆核电厂系统与设备》作为课程教材。

图 10教材使用效果

2. 本教材使用效果：

（1）学生反馈：教材激发了学生的学习兴趣，拓宽了学生的视野。学生在使用教材后，对第三代压水堆技术特点的课程达成度提升10%。问卷调查结果表明，学生满意度达到95%。

（2）教师反馈：教师结合教材使用情况，教材具备一定的理论和实践深度，符合“高阶性、创新性、挑战度”的教学需求，且便于教学实施，课堂使用效果优良。

（3）企业反馈：中国核动力研究设计院、中广核研究院、华能核能技术研究院、中国核电工程有限公司、国家电投科学技术研究院等单位对教材给与高度评价，并将本教材选为设计人员的推荐书目。

3. 教学成效：

（1）学生满意度从2015年的84%提升至目前的95%左右；

（2）学生创新实践成果显著，在“大学生创新实践”和“核+X”比赛中取得了优异的成绩。教学团队指导学生获得“大学生创新实践”8项，其中4项获评市级项目；在创新实践的基础上，学生开展反应堆关键设备研究，研究成果获得北京市优秀本科毕业设计2项。

图 11学生开展创新实践

七、结论

“核电厂系统与设备”课程在我校核工程与核技术专业中扮演着重要角色，持续二十年的发展中积累了丰富的教学经验。通过教学创新、实践教育、以及不断完善的课程建设，这门课程为学生提供了全面系统的核工程知识体系，培养问题解决能力和创新潜力。课程邀请核电总工参编“融合知识体系”新教材。课程设置自主研讨，并将我校科研案例融入教学，激发创新思维。打造了核电厂“实体”+“虚拟”教学综合仿真平台。采用全方位思政育人，培育核工程专业人才。学生对课程的满意度和达成度得到提升。“核电厂系统与设备”课程为培养核工程人才提供了广泛的资源与实践平台，提升了学生投身核电事业发展的热情。