思政引领、教学创新、实践深化——《核反应堆热工分析》

教学改革与实践

成果总结

摘要：本成果围绕国家核能发展战略与高素质人才培养需求，针对《核反应堆热工分析》课程思政融合不足、教材内容滞后、教学模式僵化及实践环节薄弱等方面存在的不足，系统开展了十余年的教学改革探索，提出“思政引领、教学创新、实践深化”的改革路径。改革以立德树人为根本，推动课程思政自然融入，强化学生的国家意识、安全责任与职业认同；通过建设数字教材、引入混合式教学与多元化教学模式，优化过程性考核机制，激发学生学习主动性与课堂参与度；同时，拓展实验内容、构建“实体+虚拟”仿真平台、强化课程设计与毕业设计衔接，全面提升学生的工程实践与创新能力。成果构建了“知识—能力—价值”三位一体育人体系，有效提升了课程教学质量与学生综合素质，学生评价显著提高，实践成果丰硕，为核工程领域高水平人才培养提供了可借鉴的改革路径，也为同类专业课程改革提供了可借鉴的范式。

关键词：热工分析、课程思政、核工程、教学创新、实践深化

一、成果形成背景

核能发电作为我国实现“双碳”目标、保障能源安全的战略性支柱，正经历前所未有的高速发展。截至2024年，我国在运核电机组已达58台，总装机容量突破6000万千瓦；同时，28台在建机组稳步推进，使核电总装机规模跃升至1.13亿千瓦，位居全球首位。这一规模不仅彰显了我国核工业体系的成熟度，更对核心技术人才的培养提出紧迫需求。华北电力大学面对国家能源发展战略需求，确定了着力打造核电学科的战略方针。

图1.1 我国核电分布状况及装机容量发展

《核反应堆热工分析》是华北电力大学核工程类专业的核心必修课，肩负培养反应堆设计与运行高端人才的关键使命。课程以压水堆热工水力特性为核心载体，系统传授堆内传热过程分析、稳态/瞬态工况运行规律及安全设计准则，构建从理论模型到工程实践的知识体系（图1.2）。通过强化热工安全分析能力训练，重点培养学生独立解决复杂工程问题的核心素养，为核反应堆设计、安全评审及运行维护等核心岗位输送专业技术骨干。该课程自2008年起被纳入本科生“四三三”核心课程体系，持续支撑专业人才培养质量提升。

图1.2 课程建设目标

自2009年首次开设《核反应堆热工分析》课程以来，课程团队不断探索与优化，建立起较为完善的课程体系。但随着教育理念和行业发展的不断演进，原有教学资源、教学与考核模式、实践范围等已无法满足实际需要，主要存在以下三个方面问题：

1. 课程思政体系缺位，价值引领与职业认同弱化

早期教学中思政元素呈零散化状态，缺乏与专业知识的深度融合。例如核安全文化、国家“双碳”战略等重大命题仅以口号式插入，未通过“华龙一号”设计攻坚、福岛核事故伦理反思等案例实现价值内化。这导致学生难以建立“核安全即国家安全”的责任意识，专业认同感不足，甚至埋下轻视安全规范的隐患。

2. 教材内容滞后脱节，知识体系与技术发展失配

课程长期依赖2002年版《核反应堆热工分析》教材，其核心问题为：（1）技术前沿断层，教材内容基于20世纪末国际技术体系编译，未纳入四代堆、小型堆等新型反应堆的热工设计准则，难以支撑当前核电技术迭代需求；（2）课程体系割裂，部分章节与《反应堆安全分析》《反应堆系统与设备》等课程内容重复，且因翻译改编导致知识点逻辑跳跃，加重学生学习负担。

3. 教学与评价机制僵化，能力培养成效不足

教学方法单向灌输：课堂教学以教师讲授为主，学生被动接受知识，对堆芯热流密度振荡、沸腾危机等抽象概念缺乏可视化交互手段，导致学习积极性弱化。考核评价片面化：依赖期末笔试（占比60%）+考勤的简单模式，忽视学生在学习过程中的综合能力表现，助长“考前突击”倾向，不利于牢固掌握理论知识。

4. 实践广度和深度不足，工程实践能力培养虚化

教学实践环节存在形式化问题，实验课受限于设备数量（热工水力实验台架仅3套），每组8人轮替操作，人均实操不足15分钟，难以起到良好的动手操作效果。课程设计题目过于固定，选择余地小，易导致学生抄袭、同质化，严重制约创新能力培养。

二、成果主要内容

针对课程痛点，教学团队十余年来持续深化教学改革：自2017年起系统贯彻“全流程、全要素、全员、全面”建设理念，以立德树人为根本，推动课程思政与专业教育深度融合；基于OBE理念重构课程体系，强化实践创新能力培养。重点推进“课内教学创新”与“课外实践深化”双轨并进模式，实现知识传授、能力培养与价值塑造的协同提升，显著提高核工程人才培养质量。

1. 落实立德树人根本任务，推动课程思政自然融入，强化价值引领

在课程教学中，课程组始终坚持以立德树人为根本任务，深入推进课程思政建设，注重将价值引领融入专业教育全过程。全体教师严格遵守《新时代高校教师职业行为十项准则》，以高度的责任感和使命感要求自身，做到为人师表、率先垂范，在教学中通过言传身教发挥积极示范作用，潜移默化地引导学生树立正确的人生观、价值观和职业操守，强化育人实效。

结合课程内容特点，课程组精选贴合专业背景的思政案例自然融入课堂教学，部分示例如图2.1所示。在讲授反应堆热工理论和工程实践方法的同时，强调核能技术在国家能源安全、国防建设和民生保障中的战略价值，引导学生增强爱国情怀。重点强化核安全文化理念，帮助学生建立“安全第一、责任至上”的工程伦理意识，通过工程分析与价值引导相结合，引发学生对核能安全与社会责任的深度思考。通过引导式教学、互动讨论等方式，激发学生的探索精神与批判性思维，增强课堂参与感。通过这些举措，在帮助学生夯实热工理论基础的同时，也为其今后从事核电设计、运行和管理工作打下了坚实的思想基础和道德根基。

图2.1 《核反应堆热工分析》思政元素示例

2. 建设数字教材，探索教学模式，优化考核机制，综合评价学生表现

在课程教学改革过程中，课程组着力推动教材建设、教学模式创新与考核机制优化（图2.2），全面提升教学质量和育人效果。在保留经典教材核心内容的基础上，剔除部分过时或与其他课程重复的章节，并结合核电技术的最新发展，补充诸如第四代核能系统等前沿内容。积极参与新版教材编写，完成了《核反应堆热工分析》数字教材建设，实现了从传统纸质教材向数字化教学资源的转型升级。

课程组录制了慕课视频资源，并配套设置了章节在线测试，实现了线上线下混合式教学，极大地方便了学生在课前预习、课后复习和答疑巩固中的灵活应用。课程组坚持开展集体备课和教学研讨，围绕“如何激发学生兴趣、提高课堂参与度”持续优化授课方式，探索出案例式、启发式、问题导向式等多元教学模式。配合雨课堂、学习通等信息化平台，由传统“灌输式”转向“交互式”“讨论式”教学，学生的学习积极性、专注度和参与感显著增强，课堂氛围更加活跃。

课程组在课程考核方面也进行了结构调整，构建以“全过程、全方位”为导向的综合评价体系。过程性评价权重提升至50%，考试比例降为50%，更注重学生在整个学习过程中的持续投入与能力提升。将考勤、实验、平时表现等量化纳入综合成绩，其中平时表现细化为核电新闻、慕课学习、课堂讨论等多个维度，不仅体现了对学生知识掌握情况的关注，更注重其综合素质与工程思维的培养。

图2.2 《核反应堆热工分析》教学创新的构成

3. 丰富课内实践内容，拓展课外实践渠道，有效提升学生实践与创新能力

在持续提升学生实践与创新能力的努力中，课程组实施了一系列改进。首先，新增了两相流流型测量实验装置，在原有竖直管基础上增加了水平管与倾斜管测量实验。这一扩展不仅拓宽了实验学习范围，还加深了学生的实践参与度，使其能够探索不同管型中复杂流动特性的奥秘。通过亲身参与这些实验，学生对核反应堆热工分析中关键的多相流动行为有了更深刻的认识。

与此同时，课程设计也进行了优化，以更好地贴合实际工程挑战。原有的单节点模型已升级为多节点模型，促使学生构建更复杂的工程模型，提升其解决实际问题的能力。此外，课程设计中引入开放性题目，鼓励学生自主选题并开发计算程序，培养其独立思考与创新精神，激发其在热工分析领域的探索欲望，极大地提升了实践探索能力。

为进一步缩小理论学习与实践应用之间的差距，课程组拓展了课外实践平台，建设了先进压水堆“实体+虚拟”仿真教学系统。这一平台为学生提供了身临其境的学习体验，使其能够直观理解核电系统的结构与运行流程。学生不仅能观察系统运作，还能参与模拟的“检修”演练，在安全可控的环境中锻炼综合动手能力，增强其对实际操作的适应性。此外，课程组将课程设计与毕业设计相结合，鼓励学生围绕热工相关课题尽早开展研究。这些多维度的改进——从先进的实验装置、优化的课程设计，到沉浸式仿真系统与研究项目的整合——共同构建了一个更加全面且体验式的学习环境（图2.3）。

图2.3 《核反应堆热工分析》课内外实践

三、成果的创新点

1. 构建了课程内容与思政元素自然融合的教育教学模式

课程思政并非一个全新的教育理念，但在专业课程实施过程中，常常面临“思政与专业两张皮”的问题，表现为内容割裂、融合生硬，影响育人实效。课程组深刻认识到这一挑战，始终坚持以价值引领为核心，将课程思政建设贯穿于教学全过程。紧密围绕课程知识体系，系统梳理适合融入的思政元素，结合教学重点、难点和学生关注点，精心设计富有专业特色的教学案例，实现知识传授与价值塑造的有机融合。例如，在讲解链式裂变反应机制时，自然引入裂变原理在原子弹中的应用，并进一步引导学生了解新中国第一颗原子弹的研发历程，深入讲述钱三强、邓稼先等老一辈科学家在极端艰苦条件下坚持自主创新、为国铸盾的感人事迹。学生不仅加深了对核裂变物理机制的理解，也深受“两弹一星”精神的感染，激发出强烈的专业使命感和家国情怀。课程思政做到“润物细无声”，实现知识与精神双重传递，为学生今后投身核电事业打下坚实的思想基础。

2. 实施了“教学资源+教学方法+过程考核”的课程改革与创新

针对教材内容更新滞后的问题，课程组积极响应新时代核能技术发展需求，主动参与新版教材的编写工作，在保留经典知识体系的基础上，删减与其他课程重复、内容滞后的部分，并补充前沿技术内容。同时，推动数字教材建设，构建覆盖图文、视频、交互习题等多元形式的知识体系，为学生提供更丰富、灵活的学习资源。教学方式上，摒弃传统“满堂灌”模式，结合课程特点，广泛采用慕课资源、翻转课堂、微课视频、课堂派等信息化教学手段，构建互动式、启发式课堂环境，激发学生学习兴趣，提高学习效果和课堂参与度。针对以往“一考定成绩”的问题，课程组改革考核机制，将期末考试权重下调至50%，大幅提升过程性评价比重，过程成绩细化为考勤、实验、作业、课堂表现、慕课学习等多个维度。此举不仅鼓励学生日常学习投入，更能真实反映其学习状态与综合素质，为因材施教和个性化培养提供依据，有效助力学生全面发展和职业能力提升。

3. “深化课内实验+拓展课外实践”一体化设计，提升学生实践能力

为提升学生的工程实践能力与综合素养，课程组建设了两相流可视化实验台架，扩展了垂直、水平流动等多种方向的典型流型和摩擦压降测量内容，提升对复杂流动现象的理解与分析能力，增强了其实验操作技能与数据处理能力。同时，课程组还建设了先进压水堆“实体+虚拟”仿真教学平台，平台涵盖了核电厂主系统布置、典型运行工况、调节参数控制与故障应对等多个模块，既可作为教学参观与系统认知的工具，又可用于动手操作、参数调节、异常判断与“检修”演练，让学生沉浸式体验核电站真实工作场景，增强职业认同感与岗位适应力。在课程设计环节，通过提高任务复杂度、延长设计周期、设置开放性问题、要求编写计算程序等手段，引导学生解决工程问题，强化理论与实践融合。此外，课程组还依托课程内容布置与热工分析相关的研究课题，鼓励学生提前开展毕业设计，提升科研兴趣与创新意识，实现从知识积累到能力提升的有效转化。

四、成果的推广应用效果

1. 教师立德树人示范作用与课程思政育人有机融合，取得良好育人成效

课程组始终坚持立德树人为根本任务，全面贯彻《新时代高校教师职业行为十项准则》，将教书与育人紧密结合，注重在知识传授中强化价值引领，在行为示范中彰显人格力量。课程组成员中，有4位教师荣获“教学优秀特等奖”“教学优秀奖”“核电育才奖”“读书育人先进个人”等荣誉称号，展现了过硬的教学水平和良好的师德风貌。所有教师都长期担任班主任工作，深入学生群体，关注成长细节，积极引导学生形成正确的人生观和价值观。共有5位教师获评“十佳班主任”“优秀班主任”“我身边的好老师”等称号，深受学生喜爱和家长肯定。在良好育人氛围的带动下，所带班级屡次荣获“首都‘先锋杯’优秀团支部”“校级十佳优秀班集体”等集体荣誉，学生表现优异，多人获得保研资格，升入清华大学、西安交通大学、上海交通大学等国内一流高校继续深造，充分体现了课程组在专业育人与价值塑造方面的双重成效。

2. 持续优化课程体系，教学质量明显提升

课程组围绕教材建设、教学资源开发、教学模式创新与考核机制优化等多个方面，持续推动课程体系建设与质量提升。教材方面，逐步完成由原有内容滞后的教材向新版参编教材的过渡，紧贴核能技术发展前沿，完成《核反应堆热工分析》配套数字教材的建设，致力于提升教学的互动性与灵活性，满足多样化学习需求。在教学资源方面，课程组于2021年建设并上线《核反应堆热工分析》慕课课程，目前已在学银在线平台成功开设7期，累计选课人数达750人，不仅拓宽了课程覆盖范围，也为异地学生和跨校学习提供了优质资源保障。授课方式上，积极推行翻转课堂、小组研讨、案例分析等互动式教学方法，营造高参与度的课堂氛围，激发了学生的学习兴趣与主动性，实现了课堂出勤率100%、课堂专注度显著提升的良好局面。在考核机制改革方面，强化对学习过程的跟踪与评价，科学提高平时成绩的占比，推动学生从“应试学习”向“能力成长”转变。课程教学质量学生评价（学评教）由改革初期的80%提升至当前的94%左右，充分验证了教学改革的实效性与学生的高度认可。

3. 拓展实践教学内容与形式，全面提升学生实践能力

《核反应堆热工分析》课程高度重视实践教学环节，教学大纲设置了2学时课内实验，为学生提供理论知识与实际操作相结合的机会。早在2014年，课程组便完成了气液两相流实验室的一期建设，并于2020年完成二期升级，新增3台功能完善的两相流实验装置。截止目前，已有655名学生完成实验项目，掌握了基本的流动观测与数据处理技能，夯实了热工分析基础。课程组于2020年启动建设先进压水堆“实体+虚拟”仿真教学平台，并于2025年投入使用。该平台集教学演示、操作模拟与事故应对训练于一体，使学生能在仿真环境中深入理解核电厂系统结构与运行机制，获得接近真实工程现场的操作体验，有效提升了工程理解力和实际应用能力。在课程设计环节，通过强化实践内容、自主编程和开放式题目等方式，激发学生科研兴趣。自2019年以来，已有262名学生选择热工方向毕业设计课题，参与教师科研项目。自2021年开展首届优秀本科毕业设计论文评选以来，共有10名学生在课程组教师指导下获得“百篇优秀毕业设计论文”，占核学院总获奖人数的40%。展现了课程组实践教学改革的显著成效。