加州大学伯克利分校核工程专业本科创新人才培养研究

摘  要：我国提出在21世纪中叶实现“碳达峰”“碳中和”，在实现此节能降碳发展目标的进程中，核能及核技术越来越受到关注，是发展清洁能源的重要方向。该文针对我国核工程类人才培养方案的现状和在新时代对核专业人才的新需求，深入梳理分析加州大学伯克利分校核工程专业的人才培养理念、专业设置与课程体系、科研创新实践活动等做法。该校强调学生学习体验，培养一大批具有全局观念、创新思维的专业人才，对进一步优化适合我国国情的核工程类人才培养方案有借鉴意义。

关键词：核工程专业；本科；人才培养；课程设置；学习体验

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）11-0008-06

Abstract： Our country proposes to achieve "carbon peak"， "carbon neutrality" in the middle of 21st century， and in the process of realizing this development goal of energy saving and carbon reduction， nuclear energy and nuclear technology have attracted more attentions， and are the important direction of the development of clean energy. Aiming at the current situation of nuclear engineering talent training program in China and the new demands for nuclear professionals in the new era， this work deeply analyzed the education mission， major and curriculum system setting， scientific research and innovation practice activities of The nuclear engineering major in UC Berkeley. This major emphasizes students' learning experience and cultivates a large number of professionals with global concepts and innovative thinking， it is helpful for further optimizing the nuclear engineering personnel training program suitable for our country.

Keywords： Nuclear Engineering major; undergraduate education; personnel training; curriculum system; academic experience

核产业是绿色产业，核能是绿色能源。实现“碳达峰”“碳中和”，是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策，是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择[1]。美国能源部发布的《迈向100%清洁电力之路》报告认为，核能是一种负荷因子超过90%的清洁基荷能源，能够为电网运营提供灵活性，推进现有核电厂延寿以及未来建设先进核电厂是美实现100%清洁电力的必由之路[2]。在此背景下，在国家有序、高效发展核能的今天，核产业在“碳达峰”“碳中和”目标实现过程中将会有越来越重要的贡献，按照“十四五”规划，到2025年，我国核电总装机容量将达到7 000万千瓦；到2035年，我国核电发电量占全国发电量比例也有望达到10%左右[3]。核工程是高度跨学科领域，对建设高质量核产业起到重要的夯基作用；核安全是实现高质量核产业的保障，是国家总体安全观的重要组成部分。新时代，国家对高质量核专业相关人才的需求比以往任何时候都更加强烈。因此，培养高质量、创新性核工程专业本科人才是新时代的迫切需求，是建设新型、高效核产业的关键基础。

此外，工程教育专业认证是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。自我国成为《华盛顿协议》[4]会员国以来，我国对于工程教育认证的理念、标准等均发生了较大变化，对各类工程专业建设提出了更高的要求。进一步完善核工程专业课程体系建设，对于提升本科教育教学质量、培养符合国家战略需求的高素质专业人才、服务地方经济社会发展等具有非常关键的作用。

加州大学伯克利分校的工程学处于美国工程科学领域的最前沿[5]，尤其核工程项目久负盛名。加州大学伯克利分校核工程系成立于1958年，与毗邻的劳伦斯伯克利国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室有着密切合作，使学生有机会获得更广阔的跨学科科学训练[6]。该系毕业生常受雇于美国学术界、工业界、国家实验室、州和联邦机构，在海外也广受欢迎。

调研、分析加州大学伯克利分校核工程专业的人才培养体系对完善我国相关专业的人才培养方案具有很好的借鉴意义，为加速建设世界一流核工程及核技术专业大有助益。

一  加州大学伯克利分校的本科教育理念

加州大学伯克利分校是美国公立研究性大学的典型代表，从20世纪90年代起，致力于本科教育的改革与创新，真正把本科教育作为研究型大学的核心使命。加州大学伯克利分校认为能为学生做的最重要的事情之一，不仅仅是教授他们特定的知识和技能，而是帮助他们将自己的兴趣与职业道路相匹配。在这样的理念指引下，提出了一系列以学生学习为中心的改善本科教育教学质量的方案与措施，包括帮助新生完成高中生向本科生的过渡、关注学生学习过程、优化专业教学资源与结构、构建校园学习互助体系等等[7-8]。加州大学伯克利分校工程学院核工程系的本科教育宗旨是通过提升和应用核科学与技术来维持并强化加州大学唯一的卓越核工程教育和研究中心，并为加州和国家服务。本科生培养宗旨是培养领导者、创造知识、服务社会，使学生获得能受益一生的技术能力，在学术研究、政府管理、国家实验室以及工业领域成长为专业领导人才。为此，加州大学伯克利分校核工程（NE）项目（本科生）设定了培养本科生的五个关键目标：①运用扎实的基础数学和自然（物理和生物）科学知识，为工程应用奠定基础。②了解核过程，并将一般自然科学和工程原理应用于当前或未来对社会重要的核及相关系统的分析和设计。③具有较强的独立学习、分析和解决问题的能力，特别强调设计、沟通和团队合作能力。④展示对核工程实践的社会、伦理、安全和环境的理解。⑤重视并实践终身学习。

为更好地适应行业发展趋势，加州大学伯克利分校核工程系不断在内部审查这些目标的时代适应性，以确保其满足学生、社会当前的需求，每年春季项目咨询委员会开会审查项目并提出修改建议，以更好地为学生服务。该咨询委员会成立于1988年，由工业界、国家实验室和学术界的高级领导组成。通过四年的学习，加州大学伯克利分校的核工程专业为本科生在工业、国家实验室、州和联邦机构以及学术界（研究生研究项目）等领域就业或深造做好准备。

二  核工程专业设置与课程体系

（一）  核工程专业设置

加州大学伯克利分校工程学院设有航空航天工程、生物工程、土木与环境工程、电气工程与计算机科学、工程科学、工业工程与运筹学、材料科学与工程、机械工程以及核工程九个工程类专业。申请就读工程学院的本科生需申请进入工程学院的特定专业学习，加州大学伯克利分校的学生通过更改学院申请进入工程专业的可能性很小。

就读于加州大学伯克利分校工程学院的多数学生在完成本科学业后，将继续深造完成学制为一年的硕士学位项目（该部门没有五年的硕士项目）。对科学研究或大学教学感兴趣的学生可以继续完成博士学位。

核工程系与工学院其他院系设有3个联合专业，与化学系设有1个联合专业，分别是化学工程/核工程（化学学院化学与生物分子工程系）、电气工程与计算机科学/核工程（电气工程与计算机科学系）、材料科学与工程/核工程（材料科学与工程系）以及机械工程/核工程（机械工程系）。

（二）  核工程专业课程设置特点

加州大学伯克利分校核工程专业本科生项目旨在为学生在工业、国家实验室或州或联邦监管机构的职业生涯做好准备，达到该项目要求后学生可获得核工程学士学位。新生在入学之初可通过查阅学生导读手册（Berkeley Academic Guide2023-24）来了解专业相关的课程体系、培养方案以及毕业要求等。该系本科生毕业条件由加州大学学校要求（University of California Requirements）、加州大学伯克利分校要求（Campus Requirements）以及学院要求（College Requirements）共同组成。其中加州大学要求规定新入学学生的英语写作水平须达到入学水平要求（Entry Level Writing Requirement， ELWP），同时需修满美国历史和制度（American History and Institutions Requirements）等课程，达到规定的学分要求。加州大学伯克利分校要求学生需修读关于美国文化的课程且得分不低于C。加州大学伯克利分校开设了多达20门次美国文化、制度、历史相关的课程供不同年级学生选修。学院要求则对专业学生的修学课程体系及绩点提出了明确要求。

该系的研究重点集中在核工程的以下领域：核反应与辐射、核医学成像、核反应堆理论与设计、聚变动力工程、放射性废物管理、辐射与生物物理学和核材料等，为提升本科生培养质量、帮助学生奠定坚实的理论基础与实践创新开发能力，核工程系周密地设置了课程体系，并且将学生未来可能参与或主导具体工程项目所需的知识储备对应课程通过课程群导图形式展示出来，以便学生在选课时更有针对性，如图1 所示。通过查阅核工程系2023级本科生培养计划及学生导读手册，其课程设置安排见表1[9]。

由表1可以发现，该系的课程体系具有很强的针对性，对培养、提升数理思维能力、工程应用体系、创新应用实践等设置了详细的培养环节，对培养学生应用数理知识描绘、破解核工程相关的技术问题能力有很强的系统方案。通过设置微积分、多元微积分、线性代数与微分方程、统计与数据分析、科学与工程物理、工程热力学以及科学与工程中的程序设计等课程，培养学生具有坚定的数学物理基础以及核工程中常用的模拟计算能力；进一步通过开设核工程导论、反应堆理论、辐射测量与仪器、核系统设计等专业课程，将数理基础能力服务于专业知识构建，提升了学习的系统性。加州大学伯克利分校核工程专业本科生须至少完成120个学分才能获得本科学士学位，其中英语入门写作和美国历史与机制是加州大学伯克利分校制定的校级毕业要求，可通过工学院制定的培养方案完成。例如，为了使学生获得更加丰富多样的教育体验，在每个专业的技术要求之外，工程学院在所有的学习项目中都加入了人文和社会科学（H/SS）的广度要求，核工程系要求学生在最短3学期（或4季度）修完至少6个学分的人文和社会科学课程，其中2学分用于选修阅读与写作（成绩至少达到C-），另外4学分须在规定的学校通选课程清单（如美国历史、美国制度、美国文化、艺术与文学、历史研究、国际研究、哲学与价值、社会与行为科学）中选修完成。其中3学分必须在一年级结束前完成，并且有2学分是通过选修高年级阶段课程（课程编号100—196）获得。此外，核工程系还提供了包含束流与加速器应用、裂变电力工程、聚变电力工程、数学计算方法、国土安全与防扩散、核材料、核燃料循环和废物管理、辐射与健康物理学、风险、安全和系统分析等多达60门的高年级阶段选修课程，见表2，以此来帮助本科生将其选择集中在特定的专业技能目标上，在最大程度上体现突出学生体验教育、融合学生职业生涯发展的教育理念。

（三）  辅修专业课程设置

加州大学伯克利分校核工程系为对核工程相关领域具有兴趣的本科生提供了学习机会，这部分学生可以选择核工程作为辅修专业。通常，辅修专业学生需要研习的专业课程比本科专业少，但为其本科教育提供了更好的深度和广度。工程学院不提供额外的时间完成辅修课程，但通常可以通过精心设计课程规划在规定的时间内达到辅修学位要求。鼓励学生与其ESS顾问会面，讨论完成辅修课程的可行性。

辅修专业要求：所有申请参加辅修专业的学生需满足一定条件方可被录取，具体条件如下。