新形勢下材料物理專業教學改革探討

熊禮威 汪建華 王傳新 滿衛東 劉治田

【摘要】近年來，隨著國家在新能源、新材料以及光電子信息三大支柱產業投入的逐漸加大，社會對材料物理專業畢業生的工程能力以及業務水平要求不斷提高，對現有材料物理專業教學體制的改革勢在必行。本文分別從教學理念、課程建設、教學實踐以及師資隊伍建設四個方面對材料物理專業教學改革進行了探討，并對如何向社會輸送專業技術更加扎實的材料物理專業畢業生提出了建議。

【關鍵詞】材料物理 教學改革 人才培養

【基金項目】湖北省教育廳教學研究項目（編號：2011276，2012288）。

Abstract： In recent years， with the gradual increase of the national investment in new energy， new materials， and optoelectronic information industry， the demands of social engineering capabilities， as well as business level of materials physics graduates increase accordingly. It？蒺s imperative to reform the existing teaching system of materials physics. In this work， the reform of teaching system of materials physics was discussed from four aspects of teaching philosophy， curriculum development， teaching practice， and faculty development. In addition， some suggestions on how to train more professional materials physics graduates were given.

Key words： materials physics； teaching reform； personnel training

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）06-0170-02

材料物理專業屬于材料科學類，其培養目標是培養較系統的掌握材料科學的基本理論與技術，具備材料物理相關基本知識和基本技能，能在與材料科學與工程相關的領域從事研究、教學、科技開發及相關管理工作的材料物理高級專門人才[1]。隨著科學技術的不斷發展，社會對材料物理專業人才的需求情況也在逐漸發生變化。近幾年國家在新能源、新材料以及光電信息領域投入的不斷加大，使得企業對于材料物理專業畢業生的需求數量也在逐年增加，特別是對于具有較強專業基礎和實踐能力的人才的需求，是很多高新技術企業每年人才發展計劃的重點。

材料物理是物理學與材料科學的一個交叉學科，主要通過各種物理技術和物理效應，實現材料的合成、制備、加工、修飾與應用。主要研究范圍包括材料的合成、結構、性質與應用；新型材料的設計以及材料的計算機模擬等。隨著國家對本專業人才需求的變化，對本專業的教學體系進行一定的改革迫在眉睫。本文以武漢工程大學材料物理專業的發展為出發點，分別從教學理念、課程建設、教學實踐以及師資隊伍建設四個方面入手，詳細探討了本專業在新形勢下進行教學改革的一些措施。

一、教學理念的更新

面向未來的教學改革需要現代化的教學思想，需要前瞻性的教學理念[2]。這些教學理念包括從專業教育向綜合素質教育，從重知識傳授向能力培養轉變；從封閉式的學校教育模式向開放型的產、學、研三結合的教育模式轉變；從標準化培養模式向個性化、選擇性培養模式轉變；從維持性學習向創新性學習轉變[3]。

武漢工程大學材料物理專業所屬學科為省級重點學科及湖北省首批優勢特色學科，本專業依托自身的學科優勢和人才優勢，將專業人才培養特色定位于低溫等離子體技術及應用和功能薄膜材料的開發，重點培養在光電信息材料、新能源材料、環境材料等方面具有扎實的基礎理論知識和實踐能力的應用型創新人才。

為適應新時期國家建設對材料物理專業人才需求的變化，在對本專業人才的需求情況以及人才市場走向等問題進行充分調查論證的基礎上，明確了我校材料物理專業的培養目標，即在專業設置和課程體系設計上盡量體現“拓寬專業面、夯實基礎、重視能力培養”的指導思想，著力培養學生的創新能力，真正提高本科生的素質教育。同時，我們也注意到現實的就業壓力對學生的影響，在打好基礎，增強適應性的同時，設置功能薄膜材料和等離子體技術2個專業方向，提供了更多的課程、豐富了教學內容，擴大了學生的選擇空間，滿足學生多樣化的需求，進一步體現了因材施教的思想；同時也體現我校等離子體學科及薄膜材料研究方面的特色。

新的教學方案力求將全面素質教育的精神滲透到專業教育之中，使基礎知識教育、能力訓練和素質培養結合起來，對學生進行較為系統的基本知識和基本理論的教學，加強對學生基本方法和技能的訓練，重視對學生創造能力和創新意識的培養。

二、課程建設的優化

在不同的社會需求下，根據社會對畢業生需求的調研及預測對材料物理專業的課程體系進行適當的修訂，突出本專業在不同時期的重點，對于培養滿足社會需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理專業在課程建設方面主要集中在提升現有課程和推出新課程/新內容兩個方面。

在提升現有課程方面，對于本專業的一些老牌重點課程，采取主講教師負責制，其余教師積極參與，分工合作，加強重點課程建設，并積極申報新的重點課程。經過幾年建設，已在多門課程的建設方面取得了較好成果，如《材料科學基礎》、《工業等離子體原理》、《薄膜材料與制備技術》等課程已建設成為校級精品課程，《納米材料與技術》、《固體物理學》課程成為校級重點建設課程。這些重點課程的建設一方面鍛煉了隊伍，提高了整體素質，另一方面對其他課程的建設起到很好的示范帶動作用。在重點課程建設過程中，本專業一直在積極探索課程教學改革方法，采用多媒體教學的課程由2002年的1門發展到現在所有課程都使用多媒體教學；雙語教學也從無到有，《工業等離子體原理》、《薄膜材料與技術》已采用雙語教學。

在推出新課程/新內容方面，本專業根據畢業生就業新形勢對培養方案進行了大量修改。新的培養方案進一步體現了因材施教的思想，提供了更多的課程、豐富了教學內容，擴大了學生的選擇空間；同時也體現了我校等離子體學科優勢的特色。如新培養計劃針對社會需求開設了《電子材料》和《工業等離子體工程》等課程，課程內容緊緊圍繞目前工業生產中涉及到的新產品和新技術，有利于學生更好地完成從學校到社會的銜接。此外，現有課程的授課內容也逐步以市場為導向，在保持現有特色的同時，增加與市場需求相關聯的專業知識體系，學生畢業后反響良好。

三、教學實踐改革

材料物理專業的實踐教學主要分為校內實踐和校外實踐兩部分。校內實踐主要是指在學校現有的實驗條件下進行的一系列基礎實驗和專業實驗，因此實驗室建設也是提高實踐教學質量的必要前提[8-10]。我校材料物理專業以湖北省等離子體化學與新材料重點實驗室、湖北省微波等離子體技術研究工程中心和專業實驗室為校內實踐教學平臺，在材料制備、加工，材料性能（力學、電學、磁學、熱學等性質）測試、材料組織結構測定及材料應用等方面開展實驗室建設，并結合本學科科研發展方向進行建設，設備采購主要圍繞著材料科學基礎、材料合成與加工、薄膜材料、材料表面改性、等離子體加工、納米材料等課程進行。

在此基礎上，我校材料物理專業根據學科建設發展情況，在2005年對實踐教學環節進行了重大改革，將原來分散在各個課程中的實驗課程進行整合，對原有實驗體系進行重新規劃，開設單獨的實驗課程，制定統一大綱，整合實驗內容，并對實驗內容適當更新，使實驗體系更加完備，并與實用化緊密結合，側重于培養學生動手能力。整合后的校內實驗課為《材料科學基礎實驗》、《材料物理專業實驗》以及《等離子體技術與應用實驗》三門課程，總學時由原來的80個增加到108個。

同時，在實驗內容上進行創新，將科研成果轉化為教學內容，以科研促進教學。目前，在材料物理專業開設的3門實驗課中，《材料物理專業實驗》以及《等離子體技術與應用實驗》全部實驗均為教師科研轉化而來。所有專業實驗將科研與教學緊密結合，一方面彌補教學經費的不足，另一方面讓學生接觸科學前沿，激發從事科研工作興趣，培養學生在從事科學研究的同時加深對課程內容的理解，提高教學效果。

此外，在校內實踐教學中增設《學年論文》這一實踐教學內容，讓學生模擬實際科學研究，通過教師擬定方向，學生收集資料、歸納總結收集到的信息寫出文獻綜述、然后針對發現的問題確定具體的研究題目，再制定詳細的實驗方案，并預測可能的結果。最后通過答辯，完成這一實踐教學環節。

在校外實踐教學方面，本專業設置有《畢業實習》環節，畢業實習地點的選擇主要以人才市場需求為導向，目前學校已與多家從事光電信息材料、新能源材料、環境材料的企業簽訂實習協議，并在幾家硅材料制造企業、LED制造企業及薄膜制備企業建立了實習基地，為學生的畢業實習提供了保障。此外，在指導畢業論文過程中，鼓勵學生采取“宜化模式”完成畢業論文。由于“宜化模式”課題來源于企業，結合工廠實際，其研究結果更具有實用性。學生在做畢業論文過程中能夠更好地將書本上的理論知識與現實的生產實際相結合，有效訓練學生綜合應用知識的能力。本專業近年來在學生畢業實習和畢業論文環節中有超過25%的學生采取“宜化模式”進行畢業論文。

四、加強師資隊伍建設

師資隊伍建設是專業建設的重要環節。為了培養出滿足社會需要的高素質人才，教師的知識更新和自身素質提升十分關鍵[9，11]。本專業在職教師具有學歷層次高、職稱結構合理、平均年齡低的特點，基于這樣一個教師隊伍現狀，材料物理專業的師資隊伍建設一直堅持高標準、高水平的指導思想，在引進高水平的學術帶頭人、責任教授的同時，加大力度對現有的青年教師進行培養，提高他們的教學、科研水平。具體措施主要包括對青年教師進行幫扶指導，努力提高青年教師的教學技能；合理安排好現有教師的教學和科研工作，在保證教學質量的前提下，積極開展科學研究工作，通過科學研究，不斷提高教師的學術素養；積極引進優秀教師，逐步建立一支高水平、穩定的教師隊伍。

此外，本專業在教學過程中積極聘請相關行業的優秀工程師為學生講授專業基礎課程或進行專題報告，在此過程中讓老師和學生充分了解國內外相關行業的發展動態，探討材料物理專業今后的發展方向和畢業生應該具備的基礎知識和基本技能，以此加強學生對本專業的了解，更進一步提高教學效果。

五、結語

如何培養滿足新形勢要求的材料物理專業高素質應用型人才，是所有高校材料物理專業教學人員需要探討的核心問題。教學改革是一個隨社會形勢發展而不斷進行的過程，因此，我們時刻緊跟社會發展步伐，在充分了解國家和社會對本專業人才需求的前提下不斷探求新形勢下的教學改革，這樣才能不斷為社會輸出高水平的專業人才。

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