高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程案例解析與教學(xué)實踐研究

摘" 要：核能在保障能源安全、助力“碳達(dá)峰、碳中和”上發(fā)揮著重要的作用，核工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聚焦提高核能技術(shù)的利用效率、安全性和可持續(xù)性，推動中國雙碳目標(biāo)與世界能源轉(zhuǎn)型的實現(xiàn)?；诖耍治隽藝鴥?nèi)外核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)現(xiàn)狀并對環(huán)境模式進(jìn)行對比，闡述了基于國內(nèi)現(xiàn)狀下西安交通大學(xué)在開設(shè)核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中的教學(xué)實踐經(jīng)驗，并對核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展趨勢展開了分析。研究旨在探討如何在核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中提升學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：核工程專業(yè)；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)；案例分析；培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642.4" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2024）35-0171-04

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各國對于化石能源的消耗大大增加，同時也造成了日益加劇的環(huán)境問題。核能因為其清潔、高功率密度、經(jīng)濟(jì)安全等卓越性能，使得各國都在積極研究和探索將其應(yīng)用于核能發(fā)電、核動力裝置、核能供熱在內(nèi)的各個重要領(lǐng)域。［1］

核工業(yè)的發(fā)展面臨著諸多的挑戰(zhàn)，亟須培養(yǎng)一批創(chuàng)新型人才。［2］中國的核工程專業(yè)需要不斷創(chuàng)新，推動核能技術(shù)的發(fā)展，提高核能的經(jīng)濟(jì)性和安全性，為中國的清潔能源發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本研究總結(jié)了國內(nèi)外核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的現(xiàn)狀，介紹了西安交通大學(xué)在核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程方面的實踐研究，并提出建議，可為國內(nèi)開設(shè)相關(guān)課程的高校提供參考。

一、國際核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例解析

國際上，不少高等院校在核工程專業(yè)領(lǐng)域開展了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，這些創(chuàng)新不僅關(guān)注如何提高核能技術(shù)的效率和安全性，還關(guān)注減少利用核能對環(huán)境的影響，探索新的商業(yè)模式和市場機(jī)會。

美國Oklo是一家專注于小型模塊化反應(yīng)堆的初創(chuàng)公司，該公司由麻省理工學(xué)院（MIT）畢業(yè)生杰克·德威特和卡羅琳·科克倫于2013年創(chuàng)立。2023年，美國空軍向Oklo授予意向合同，后者將在美國空軍阿拉斯加某空軍基地設(shè)計、建造、運營一種先進(jìn)微型核反應(yīng)堆，預(yù)計該堆于2027年投入使用。［3］

美國NuScale Power是一家專注于小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）技術(shù)開發(fā)的初創(chuàng)企業(yè)，其首席技術(shù)官兼聯(lián)合創(chuàng)始人José Reyes博士為俄勒岡州立大學(xué)核工程和輻射防護(hù)系主任。［4］而公司早期的員工均來自Reyes執(zhí)教時候的學(xué)生。2022年7月，美核管會認(rèn)證的第一個SMR設(shè)計便來自該公司。

在聚變領(lǐng)域，同樣誕生了諸多由學(xué)?？蒲许椖哭D(zhuǎn)化而來的初創(chuàng)企業(yè)。Commonwealth Fusion Systems是美國一家以商業(yè)核聚變?yōu)槟繕?biāo)的能源公司，由MIT創(chuàng)立，該公司計劃在美國建立一座聚變反應(yīng)堆SPARC，預(yù)期在2030年代初期實現(xiàn)商業(yè)核聚變發(fā)電［5］。英國First Light Fusion則是牛津大學(xué)屬下核聚變初創(chuàng)公司，其嘗試開發(fā)射彈引燃技術(shù)以實現(xiàn)可控核聚變。［6］

總體上看，隨著核工程領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，借助強(qiáng)勁的市場活力，國際上許多核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊逐步發(fā)展成為初創(chuàng)公司，扭轉(zhuǎn)了過去很長一段時間以來僅憑借大型科研機(jī)構(gòu)為研究主導(dǎo)的行業(yè)氛圍，形成了高校科研團(tuán)隊突破創(chuàng)新－風(fēng)投資本支持－政府機(jī)構(gòu)訂單采購的道路，且孕育出了NuScale Power、Oklo等初具規(guī)模的核能商業(yè)公司。

二、國內(nèi)核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例解析

相比之下，中國的核工程行業(yè)的發(fā)展主要由中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)及國電投集團(tuán)等主導(dǎo)，總體上看市場活躍度較低，誕生的初創(chuàng)企業(yè)較少。

2021年，北京大學(xué)物理系本科、斯坦福大學(xué)理論物理系博士楊釗回國創(chuàng)辦了中國首家聚變能源商業(yè)公司——能量奇點，聚焦于有商業(yè)發(fā)電潛力的高磁場、高參數(shù)、緊湊型高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置及其運行控制軟件系統(tǒng)研發(fā)。一年后，能量奇點完成融資金額近4億元人民幣的首輪融資。［7］同在2021年，清華大學(xué)工程物理系核能所聚變團(tuán)隊成立了星環(huán)聚能，在2022年完成了天使輪融資，金額達(dá)數(shù)億元。［8］

此外，通過“以賽促教、以賽促學(xué)，以賽促改、以賽促建”。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)單位聯(lián)合，舉辦了多種類型的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，如綜合性的中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+” 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，針對核工程領(lǐng)域的高校學(xué)生課外“核+X”創(chuàng)意大賽，給予了廣大青年學(xué)子施展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的舞臺。在第七屆全國高校學(xué)生課外“核+X”創(chuàng)意大賽中，哈爾濱工程大學(xué)的“輻射不育技術(shù)——蘋果博士復(fù)仇記”團(tuán)隊以輻射不育技術(shù)為原型，通過蘋果博士對侵占果園的蛾子們展開復(fù)仇的故事，向觀眾講解了輻射不育技術(shù)的基本原理，并在結(jié)尾彩蛋中介紹了輻射不育技術(shù)在害蟲防治與公共衛(wèi)生方面的應(yīng)用。［9］同時，核工業(yè)學(xué)院的“‘核’心跳動”團(tuán)隊以患者植入核電池心臟起搏器后重獲新生為故事脈絡(luò)，通過形象系統(tǒng)地闡述核電池的發(fā)電原理、續(xù)航優(yōu)勢、輻射安全、醫(yī)療及深空探測等方面的運用。［10］此類創(chuàng)新競賽為大眾科普了核行業(yè)，強(qiáng)化了民眾對中國核工業(yè)發(fā)展的信心。

核工程行業(yè)的龍頭集團(tuán)內(nèi)部也舉辦了相應(yīng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，激發(fā)內(nèi)部員工科研熱情，實現(xiàn)以賽助研，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果實際對接顯示面臨的工程問題。如中核集團(tuán)內(nèi)部，成功舉辦了兩屆科技創(chuàng)新大賽，其中的揭榜掛帥專題賽，為中核內(nèi)部17個單位釋放26項需求，釋放總訂單合計4億7650萬，吸引了國內(nèi)眾多優(yōu)秀項目團(tuán)隊開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動了科技成果落地轉(zhuǎn)化。［11］

三、西安交通大學(xué)核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例解析及培養(yǎng)模式

（一）課程培育打基礎(chǔ)

西安交通大學(xué)核工程專業(yè)致力于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，開設(shè)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)和實踐機(jī)會。在核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽案例研究課中，學(xué)生團(tuán)隊對核工程領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例進(jìn)行深入研究和分析，提出解決方案并進(jìn)行實踐驗證。經(jīng)過課程教學(xué)，培育出了NUSTER、NUSPACE、NUTURCK團(tuán)隊，分別獲得第六屆、第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎、第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎。

學(xué)校還邀請了一批具有豐富創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗的企業(yè)家和專家學(xué)者擔(dān)任創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的講師，分享他們的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷和成功案例，為學(xué)生提供寶貴的經(jīng)驗和指導(dǎo)。

此外，學(xué)校還為學(xué)生提供了豐富的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺。學(xué)生可以在學(xué)校的實踐教學(xué)中心（工程坊）、中國西部先進(jìn)核能技術(shù)研究院等地方開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，接受專業(yè)的指導(dǎo)和支持，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功率。同時，學(xué)校還組織各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽和活動，為學(xué)生提供展示創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果的機(jī)會，拓寬其創(chuàng)業(yè)視野。

（二）以賽促教增本領(lǐng)

核工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程注重理論與實踐相結(jié)合。學(xué)生在學(xué)習(xí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論的同時，也會參與各種實踐活動，包括創(chuàng)業(yè)項目策劃、市場調(diào)研、商業(yè)模式設(shè)計等，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R應(yīng)用到實際中，提高實踐能力。課程平臺將不同專業(yè)、不同背景的學(xué)生進(jìn)行組合，不僅鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，還能拓展和培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，使其能從更多維度看待自己的產(chǎn)品設(shè)計與推廣方式，為他們的創(chuàng)業(yè)之路奠定堅實的基礎(chǔ)。

在指導(dǎo)NUSPACE及NUSTER學(xué)生團(tuán)隊參與中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+” 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽過程中，通過鼓勵學(xué)生聯(lián)合外專業(yè)同學(xué)進(jìn)行組隊，制訂市場調(diào)研計劃，使得核工程專業(yè)學(xué)生提升了調(diào)查分析的能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。通過比賽也促使團(tuán)隊在技術(shù)專業(yè)性與項目商業(yè)性上獲得了平衡，培養(yǎng)了學(xué)生為項目制訂和切實可行的商業(yè)發(fā)展計劃的能力。以賽促教的過程讓學(xué)生充分意識到知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的迫切性與必要性，增強(qiáng)學(xué)生撰寫專利的能力，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建知識產(chǎn)權(quán)堡壘的技能，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。

（三）項目引導(dǎo)強(qiáng)應(yīng)用

基于我國目前核工程行業(yè)由各大龍頭企業(yè)集團(tuán)牽引發(fā)展的特點，西安交通大學(xué)積極將核工程專業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新課程與相關(guān)需求方進(jìn)行聯(lián)合對接，對在課程競賽的實際研究和操作中發(fā)現(xiàn)的工程新現(xiàn)象、新困難與各大科研院所及企業(yè)進(jìn)行交流合作。一方面協(xié)助了對接企業(yè)的預(yù)研需求，另一方面也為創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項目獲得了可持續(xù)的資源投入及應(yīng)用需求對接的支持。

在核工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中，NUTURCK團(tuán)隊學(xué)生聚焦于緊湊型核動力能源系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換需求，針對多模式多場景的應(yīng)用背景，創(chuàng)新性地開展了雙模式能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的樣機(jī)實驗研究，搭建了對應(yīng)的一體化集成實驗裝置，取得了能源轉(zhuǎn)換性能的測試數(shù)據(jù)。［12］基于這一研究成果，西安交通大學(xué)聯(lián)合對接科研單位，將團(tuán)隊學(xué)生所形成的創(chuàng)新成果開展進(jìn)一步的項目研究，支撐學(xué)生提升凝練出更充分、全面的面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的研究成果。［13］

熱工水力現(xiàn)象是核工程專業(yè)領(lǐng)域研究的一個重點，基于“在確保安全的前提下，積極有序發(fā)展核電”的方針，尋找并制備傳熱效率高、具備非能動特性、結(jié)構(gòu)簡單可靠的換熱元件是當(dāng)前核工程專業(yè)領(lǐng)域的一大需求，而熱管是一種出色的換熱元件，在核工程領(lǐng)域具備著廣泛的應(yīng)用潛力。［14］

2020年，NUSTER團(tuán)隊學(xué)生基于課程教學(xué)啟發(fā)，開展了高溫?zé)峁軅鳠崽匦缘膶嶒炑芯?，攻克熱管制備測試等關(guān)鍵技術(shù)，制備出運行溫度區(qū)間在400℃至600℃的高溫?zé)峁?，并完成了相?yīng)的性能測試。［15］基于該研究成果，西安交通大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院積極聯(lián)系相關(guān)科研院所，針對該項技術(shù)進(jìn)行深度攻關(guān)，支撐團(tuán)隊學(xué)生先后針對面向600至1000℃高溫運行區(qū)域下的鈉熱管，開展對傳熱性能、傳熱極限、不凝氣影響等關(guān)鍵問題的應(yīng)用研究，獲得一系列原創(chuàng)性成果，［16］支撐并實現(xiàn)了對學(xué)生創(chuàng)新探索能力的培養(yǎng)。

四、核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展趨勢分析

核工程專業(yè)是一個高度專業(yè)化且具有科技前沿性的學(xué)科領(lǐng)域，隨著核能技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對核工程專業(yè)人才的需求也將逐漸增加。因此，相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的需求也將隨之增加，核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的發(fā)展趨勢將受到多方面的影響。

核能技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用將催生一系列新興的產(chǎn)業(yè)和商業(yè)模式，需要具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的專業(yè)人才來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。因此，核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程將更加關(guān)注技術(shù)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新等方面的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技創(chuàng)新的推動，對于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的需求也在不斷增加。越來越多的人意識到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力對于個人職業(yè)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，因此，核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的發(fā)展將更加貼近社會需求和學(xué)生實際發(fā)展需求。

在宏觀層面上，國家對高等教育的改革和創(chuàng)新也將對核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的發(fā)展產(chǎn)生影響，國家將更加注重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育對于人才培養(yǎng)和社會發(fā)展的重要性，鼓勵學(xué)校和行業(yè)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行人員交流合作，為學(xué)生提供更加具備實踐性和前沿性的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程。［17］通過對學(xué)生的聯(lián)合實踐培養(yǎng)，將促進(jìn)核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的不斷更新和完善。

同時，核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程將更加注重跨學(xué)科的融合。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需要多學(xué)科的知識和技能支持，核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程要為學(xué)生提供跨學(xué)科的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)。

五、結(jié)語

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣黾?，核能作為一種低碳、高效的能源形式受到越來越多的關(guān)注。核工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)將聚焦于提高核能技術(shù)的效率、安全性和可持續(xù)性，有力推動中國雙碳目標(biāo)與世界能源轉(zhuǎn)型的實現(xiàn)。相比于國外較為活躍的產(chǎn)學(xué)研用快速轉(zhuǎn)換及市場化運作模式，國內(nèi)的核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式更多地依賴于各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽?；诖耍靼步煌ù髮W(xué)開設(shè)了核工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，創(chuàng)設(shè)起步階段便成功地在近三屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+” 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得兩金一銀的好成績，其主要歸功于課程的建設(shè)模式所解決的教學(xué)問題。

第一，提供了實踐機(jī)會。課程鼓勵學(xué)生參與如“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽實踐項目，通過參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽案例研究，學(xué)生能夠接觸到真實的核工程領(lǐng)域案例，從而提供實踐機(jī)會，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)新思維。

第二，培養(yǎng)了綜合能力。通過對案例的研究和解決方案的提出，學(xué)生需要運用所學(xué)的核工程專業(yè)知識，同時還需要考慮商業(yè)、市場等因素，提升綜合素質(zhì)。

第三，強(qiáng)化了團(tuán)隊合作。學(xué)生需要組成團(tuán)隊進(jìn)行研究案例和制訂解決方案，這要求學(xué)生之間要進(jìn)行有效的溝通和合作，培養(yǎng)學(xué)生之間團(tuán)隊合作能力。

第四，提升了創(chuàng)新意識。通過研究創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例，學(xué)生能夠了解核工程領(lǐng)域的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

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［16］ 田智星，王成龍，郭凱倫，等. 不凝氣體對高溫鈉熱管啟動及穩(wěn)態(tài)熱性能影響的實驗研究［C］//中國科協(xié)航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體. 第六屆空天動力聯(lián)合會議暨中國航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第四十二屆技術(shù)交流會暨2021航空發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展高層論壇論文集（第六冊）. 西安交通大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2022：6.

［17］ 國務(wù)院辦公廳. 國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見［EB/OL］. （2015-05-04）［2024-10-13］. https：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/13/content9740.htm.

（責(zé)任編輯：牛雪璐）

作者簡介：田文喜（1979—），男，博士，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院副院長，核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長，教授，研究方向為核反應(yīng)堆熱工安全與革新型核能系統(tǒng)；王成龍（1989—），男，博士，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院教授，研究方向為先進(jìn)核動力概念設(shè)計及熱工安全特性分析；秋穗正（1965—），男，博士，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院教授，研究方向為核反應(yīng)堆熱工水力；蘇光輝（1966—），男，博士，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院院長，教授，研究方向為核反應(yīng)堆熱工水力；張智鵬（1999—），男，博士在讀，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，研究方向為先進(jìn)核動力系統(tǒng)。