[摘 要] 基于國家推進教育信息化與高校實驗教學改革相融合的時代背景，從大學物理實驗類教學中開展核與輻射類實驗的必要性入手，針對核與輻射類實操實驗開展過程中存在的放射源監(jiān)管壓力、安全風險和輻射危害等問題，本著實驗教學既要滿足學生培養(yǎng)要求，又要實現實驗安全風險人為可控的目標，從消除放射源監(jiān)管壓力、減少人力和物力投入、消除安全風險與輻射危害、增加學習方式的靈活性等幾個方面探討了開展核與輻射類虛擬仿真實驗的可行性，以期為新時代高校物理實驗類教學改革創(chuàng)新提供一定參考。

　　[關鍵詞] 核與輻射;虛擬仿真實驗;物理實驗類教學

　　作者：馮光文

　　按照國家對物理學、應用物理學等大學本科專業(yè)的培養(yǎng)要求，學生需要掌握一定的原子核物理知識，也需要通過普通物理實驗和近代物理實驗來掌握一些常用物理量(如：輻射通量或輻射通量(面)密度)的測量;按照國家對非物理類理工學科大學物理實驗課程教學的基本要求，大學物理實驗除了要包括力學、熱學、電磁學和光學等經典物理實驗，還應包括近代物理實驗，而核與輻射探測類實驗是近代物理實驗的主要組成部分，包括普通物理實驗、近代物理實驗和大學物理實驗在內的物理實驗教學的目的在于增強學生對科學理論的認知、提高學生科學實驗素養(yǎng)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力等[1，2]。隨著近年來信息化技術的發(fā)展，虛擬仿真實驗教學作為一種新的教學模式，正在逐漸引領國家倡導的教育信息化與高等學校實驗教學改革的發(fā)展道路，并已經在生物學、計算機等學科領域展現出良好的示范化效應[3-5]。當前高校核與輻射類實驗以實操實驗為主，主要涉及放射源的使用，管理嚴格且潛在安全風險較大，實驗操作不當可能會對學生和教師產生一定的輻射危害[6]。針對上述問題，本文既要滿足學生的培養(yǎng)要求，又要實現實驗安全風險人為可控的目標，從大學物理實驗教學中開展核與輻射類實驗的必要性、核與輻射類實操實驗過程中存在的主要問題、核與輻射類虛擬仿真實驗的優(yōu)越性等方面，探討了在大學物理實驗教學中開展核與輻射類虛擬仿真實驗的必要性與可行性。

　　一、開展核與輻射類實驗的必要性

　　(一)國家對物理學類與非物理類理工學科專業(yè)培養(yǎng)的目標要求

　　按照國家制定的《普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準(物理學類)》和《高等學校物理學/應用物理學本科指導性專業(yè)規(guī)范》的要求[7-9]，在基本理論知識體系中的核心知識單元——“4-1原子與亞原子結構”中要求學生掌握原子核物理的基礎知識，在物理實驗知識體系中要求學習常用物理量(輻射通量或輻射通量(面)密度)的測量，并在近代物理實驗中給出部分基礎實驗的選題，要求各校根據自己的特點從中選擇。

　　根據教育部高等學校非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導分委員會制定的《非物理類理工學科大學物理實驗課程教學基本要求(正式報告稿)》的要求，高校開設的物理實驗應包括普通物理實驗(力學、熱學、電學、光學實驗)和近代物理實驗，這些實驗可涉及力、熱、電、光、近代物理等各個領域的內容，各校應根據本校的實際情況設置不同類型的實驗內容，但必須包含一定比例的近代物理實驗內容[ 10 ]。原子核物理知識是近代物理學的主要內容之一[ 11 ]，開展核與輻射類實驗不僅可以滿足教學中對近代物理實驗的內容要求，更有利于提升非物理類專業(yè)學生利用核與輻射知識創(chuàng)新性的解決實際問題的能力。

　　(二)順應不同學科專業(yè)發(fā)展需要的必然要求

　　鑒于現代科技的發(fā)展，核與輻射技術已經逐漸影響到世界各國的經濟發(fā)展、科技進步和國防安全，并在工業(yè)、農業(yè)、國防、醫(yī)學、環(huán)保、考古、科研等領域展現出廣泛的應用前景[ 12 ]。核與輻射技術在工業(yè)領域主要用于輻照材料加工、輻照消毒、核儀表、輻射測量及工業(yè)探傷等方面;核與輻射技術在農業(yè)領域主要用于輻射誘變育種、輻照保鮮、放射性同位素示蹤等方面;核與輻射技術在國防領域主要用于核武器、核潛艇、核動力航空器等方面;核與輻射技術在醫(yī)學領域主要用于核醫(yī)學影像診療、放射性同位素示蹤、放射性同位素診療等方面;核與輻射技術在環(huán)保領域主要用于輻射環(huán)境監(jiān)測、核與輻射應急、環(huán)境污染治理等方面;核與輻射技術在考古領域主要用于文物真?zhèn)蔚谋孀R、文物斷代、文物的元素成分和含量分析等方面;核與輻射技術在科研領域主要用于先進反應堆技術、加速器技術、高能粒子物理、第四代核電技術、高放廢物處理處置技術等方面。我國高校中設有核物理與核技術、核技術與核工程本科專業(yè)的學校較少，致使現有的專業(yè)人才培養(yǎng)無法滿足不同行業(yè)發(fā)展對核與輻射領域專業(yè)人才的需求，與核物理與核技術、核技術與核工程本科專業(yè)相關或相近專業(yè)(如物理學、應用物理學等)的畢業(yè)生則成為核與輻射專業(yè)領域人才的有益補充。

　　為了盡快解決目前存在的問題，適應時代發(fā)展對不同本科專業(yè)的要求，高等學校應借助大學物理和大學物理實驗作為理工科學生必修課程的獨特條件，將核與輻射基礎知識和基本實驗有機融入大學物理理論和實驗教學中，使得不同專業(yè)的本科生都能掌握基本的核與輻射知識和開展基礎的放射性實驗，更好地滿足新時代不同行業(yè)的發(fā)展對理、工、農、醫(yī)等學科門類本科生的要求，更好地服務于理、工、農、醫(yī)等不同學科領域，甚至人文社科領域的發(fā)展。

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