核科学技术学院
 
 
 
 
 
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建设必要性与可行性

  “十二五”期间是我国高等教育巩固成果、深化改革、提高质量、持续发展的关键时期。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出了关于加强优质教育资源开发与应用,加强网络教学资源体系建设,引进国际优质数字化教学资源,开发网络学习课程,建立数字图书馆和虚拟实验室的要求。教育部“质量工程”也提出迫切需要解决规模与质量、实验资源不均衡等问题。

1. 核电发展必须加大核电人才培养力度,为中心建设提供了宏观现实需求。

  未来二、三十年,我国社会经济发展对能源、特别是电力的需求将保持十分旺盛的势头,而环保的压力则需要尽快改变过分依赖燃烧煤炭等化石燃料的局面,因此核电将成为优化我国能源结构和新增电力的主力军。《核电中长期发展规划( 2011-2020 年)》明确提出,到 2020 年,我国在运核电装机 5800 万千瓦,在建 3000 万千瓦,总计 8800 万千瓦。为保障我国核电安全、稳定和经济运行,需要大量具有高素质的核能与核技术安装调试、运行维护、安全质保、辐射监测等专业技术人员。按照我国核电发展规划,到 2020 年可预测所需的核电人才队伍总规模将达到 18.3 万人。因此,应对核电发展面临的人才缺口,必须加大核电人才培养力度。适应核电人才需求的增大,必须相应提升实验教学能力和水平。

2. 南华大学具有建设该类实验教学中心的整体优势和重要基础。

  南华大学由原隶属中国核工业总公司的中南工学院、核工业第六研究所与原隶属湖南省的衡阳医学院在 2000 年合并组建而成,实行工业和信息化部、国家国防科技工业局、中国核工业集团与湖南省政府共建的管理体制,是一所覆盖核燃料循环产业链核学科专业的高校。

  在“核科学与技术”、“铀矿开采”和“安全工程”等学科领域具有鲜明特色与优势,现有核物理、核工程与核技术、核技术、辐射防护与环境工程、核反应堆工程、核化工与核燃料工程、放射医学、铀矿采冶工程等核类本科专业,在校生 3500 余人, 是我国核类专业最齐全、培养规模最大的高校之一 ;拥有“核科学与技术”、“矿业工程”一级博士后科研流动站,“核技术及应用”、“安全工程”、“矿业工程”博士授权点,“核科学与技术”、“安全工程”、“核能与核技术工程”等学术与专业硕士授权点,具有核类人才本科、硕士、博士和博士后完整的人才培养体系。“十五”、“十一五”期间,学校连续被中国核工业集团公司授予 “为核工业培养和输送人才突出贡献奖” 

   学校拥有核工程类国家级“核工程实验教学中心”和湖南省“核工程与核技术实践教学示范中心”,可以保障全校核类学科专业的教学科研基本需求。同时在“核工程实验教学中心”下设有“核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心”,中心拥有大型存储设备,能够保障网络应用,校园网 100% 覆盖学校教学、科研、管理部门所在的建筑物,校园门户网站对校内外公布虚拟仿真实验教学信息,提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务,已开设基于 Internet 互动性和演示性虚拟仿真实验,基于校园局域网的互动性、设计性的核能与核技术工程虚拟仿真实验课程 10 余门,涉及实验项目 62 项(见图 1 )。南华大学 - 中国原子能科学研究院工程实践教育中心是国家级“本科教学工程”大学生校外实践教育基地,同时学校与中核武汉核电运行技术股份有限公司正式签署协议,共建核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心,实行“平台共建、资源共享、实体共管”的合作模式。


图1 核工程实验教学中心的实践教学模式

  学校具有虚拟仿真实验教学建设、技术支持和运行维护的专职队伍,数量与结构满足核类及相关学科专业的虚拟仿真实验教学与科研需要,一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高素质专业化实验教师队伍逐步形成。中心现有成员 33 人,具有博士学位者占 49% ,硕士占 39% ;具有高级职称者占 45% 。现有国家级实践教学平台 2 个,省级教学团队 2 个;国防科技创新团队 2 个,湖南省科技创新团队 2 个;湖南省教学名师 1 名。核科学与技术科研团队获“全国工人先锋号”称号。

3. 核类人才培养规模和实验教学特点,对实验教学条件和手段提出了新要求。

  目前,南华大学的“核工程国家级实验教学示范中心”为全校核物理、核工程与核技术、核技术、辐射防护与环境工程、核反应堆工程、核化工与核燃料工程、放射医学、铀矿采冶工程等相关学科专业,每学年开设必修或选修核能与核技术工程实验课程达 112000 人时数 / 年,且逐年增加。

  核能与核技术工程专业实验具有特殊性,一些实验需要在加速器、反应堆和大型辐照装置上才能开设,而目前只有中国原子能科学研究院、中国核动力研究设计院、辐照中心等单位才具备了这些实验装置。仅仅依靠这些单位完成较大规模的核类人才培养实验教学任务是不现实、不可能的。

  核物理基础实验、辐射屏蔽实验、放射化学实验、铀资源提取实验和磁约束等离子体物理实验等专业实验,涉及高危、高成本、高消耗或极端环境,具有不可及或不可逆的操作特点,依靠通常意义上的“物理实验教学空间”无法开展;或由于实验设备价格昂贵台套数不足,影响了实验教学效果。

  针对上述问题,学校在进一步加强现有实验室建设的基础上,已开展建设“核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心”。即以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托,建立虚拟仿真实验技术,真实模拟大型实验设备和实验场景,使学生通过人机交互的方式在模拟的实验设备、实验场景和软件中开展实验,达到在虚拟现实环境中实现各种预定实验项目的目的,提供与实际操作相类似的实践体验,从而弥补现实条件下无法开展的实验教学工作,有效解决目前存在的教学资源不足、高危环境、高消耗、不可及和不可逆等诸多现场实验教学问题,达到教学互动、资源共享、不受时空限制、全天候的信息化实验教学目的。