物理類專業應用型人才培養模式探究

柳聞鵑，朱善華，劉良科

(湖南工業大學 理學院，湖南 株洲412007)

地方本科院校如何根據學校自身特點和所在地區經濟建設的實際情況，恰當地選取人才培養模式是值得深入探討的課題。近年來，我們以應用物理學專業為例，對物理類應用型人才培養模式進行了研究與探索，逐步形成了物理與材料相結合的特色，實踐效果較好，得到了社會認可，就業率逐年上升。

1 物理專業應用型人才培養模式現狀分析

近十年來，通才教育是高等教育改革的趨勢［1］，美國加利福尼亞理工學院、斯坦福大學、麻省理工學院這些世界一流大學的應用物理專業培養模式均強調數理基礎的重要性，同時開設與物理學有密切關系的新型領域學科的課程，學生有充分自主選擇應用方向的機會。國內地方高校物理類人才培養模式仍處在改革和探索階段，未形成一般的體系，主要存在以下問題。

1.1 理、工脫節

目前本科院校應用物理專業的開辦可分為兩類:一類是在原先純物理專業的基礎上，通過適當調整教學計劃建立的;另一類是在完全工科背景下開辦的。前一類往往缺少工科背景，只有純理科的基礎，教師教學和科研偏理論，涉及工科應用的少。由于教師本身大多數畢業于純物理專業，有扎實的物理基礎，但對物理原理在相關工程技術領域中的應用不夠通曉，在專業教學中往往與工程應用脫節，培養的畢業生雖然理論知識厚實，但面對實際工作時往往不知所措，不能很快上手，用人單位不滿意，就業率不高，又反過來影響了生源的選擇，限制了應用物理專業的自身建設與發展。而后一類工強理弱，甚至理科工化，科學教育被明顯弱化。由于師資偏工科，理念偏工科，理科基礎薄弱，培養的畢業生經過若干年的工作實踐之后發現，功底欠佳，后勁不足，創新乏力。

1.2 基礎“軟化”

目前，我國還未形成規范的崗前培訓制度，用人單位只錄用與某種崗位相對應的專業人才，希望被錄用的人員能夠立即上崗工作，其專業越“專”越好。為了迎合社會的需求，又由于總學時有限，學校在培養計劃中往往將一些基礎理論知識的學時壓縮，“軟化”基礎，增加許多工科類專業課程，以盡量突出專業內容的特點。這些技術性的專業課程不僅使學生投入到繁雜的課程學習中去，同時使一些重要的基礎理論課程的內容科普化，結果使學生的數理基礎下滑，潛力變弱，造就出一批“萬金油”式的畢業生，什么都知道一點，但哪一門也不精通。

2 應用型物理專業人才培養模式的構建

要構建合理的培養模式，就要樹立正確的教育觀念。“教”是手段、是基礎、是前提，“育”才是目的、是人才培養的歸宿。為此，我們構建了“厚基礎、強實踐”的人才培養模式(見圖1)，明確提出了整體優化培養方案的基本原則:一是理論與實踐并重的原則;二是知識、能力、素質協調發展共同提高的原則;三是因材施教，充分體現學生作為教學活動主體的原則;同時，明確教學體系，縱向按通識教育、專業基礎和專業方向三個平臺設置，橫向按理論教學體系、課內實踐教學體系、課外實踐教學體系和因材施教四個部分設置。根據上述原則和框架制定應用物理本科專業培養計劃，通識教育課程占總學時(學分)的32.4%，專業基礎平臺課程占總學時(學分)的43.5%，專業特色、專業方向平臺課程占總學時(學分)的24%。培養計劃的頂層設計，優化了人才的知識、能力和素質結構，突出了學生個性的發揮和創新精神的培養，也為培養應用型人才創造了條件。

圖1 物理學專業“應用型”人才培養模式

2.1 夯實基礎，理、工滲透

物理學是一切工程技術的基礎，物理學回答“是什么”“為什么”，工程技術回答“做什么”“怎么做”，處理好“是什么”“為什么”與“做什么”“怎么做”的關系，是物理學課程與工程相關課程交互滲透的關鍵［2］。通過構建知識單元，突出物理教學的基礎性:即突出作為自然科學基本規律，能長期發揮作用的基礎性內容;突出通過滲透、融合可伸向工程技術學科與課程的基礎性內容。

2.1.1 增加數理基礎課時，刪減部分工學課程

一是增加數理基礎課程的學時數。將“普通物理”分為力學、熱學、電磁學、光學、原子物理學5 門課，將“理論物理”分為理論力學、電動力學、量子力學、熱力學與統計物理4 門課。“數理方法”由原來的56 增至72 學時。課時增多，各方面的內容都能講深講透，打下的基礎比較扎實［3］，這樣的課程設置將會保證學生有一個較強的數理基礎。二是盡量避免教學內容重復。考慮到力學的基本原理已在“力學”中講過，將“理論力學”改為“分析力學”，由原來的64 學時減少到32 學時。三是壓縮一些內容相對陳舊的課程的學時數。如“基礎物理實驗”由原來的100 學時壓縮到60 學時。四是刪除了一些專業方向及所屬專業課程。如刪除了凝聚態物理、計算物理等方向及所屬專業方向課程，刪除了部分計算機課程如單片機原理等。

2.1.2 改革專業課程，實現理、工滲透

適當拓寬專業口徑，實現理工滲透，關鍵在于課程改革，使學生獲得完整的專業知識結構。我校應用物理學專業材料科學方向設置了6 門專業課:材料科學基礎、材料學導論、材料工程導論，其中材料工程導論課程又以固體物理、量子力學、電動力學等物理學課程為基礎，從材料的組成、微觀組織結構與宏觀性能的關系到各種材料形成原理、性能特點以及制備、成型和改性的原理、特點等，為學生打下系統、完整的材料學專業理論基礎。還開設了材料的物理性能、材料現代研究方法課程，課程以實驗為主，在綜合“力學”“電磁學”“熱學”“光學”等普通物理學原理的基礎上介紹材料研究方法、材料科學與工程通用設備的原理及材料宏觀性能的測試技術和手段，具有較強的應用性。另外，為了強化學生綜合運用所學專業知識和提高計算機解決實際問題的能力，還設置了材料設計與計算課程，該課程也可以說是“固體物理”“量子力學”“熱力學統計物理”知識在材料科學的延伸和拓展。

2.2 重視實踐教學環節，加強能力培養

實踐教學是培養學生動手能力、提高綜合素質的有效途徑。通過實驗、課程設計和各類實習等實踐環節使得學生掌握實驗的基本知識、方法和基本技能，培養學生的動手能力和工程實踐能力。一是建立層次分明、完善的實驗課程體系。將實驗課程體系分為:基礎物理實驗、近現代物理實驗和材料物理實驗三個層次。基礎物理實驗的選擇堅持兩個原則:第一，通過基礎實驗項目可以訓練學生基本的實驗方法、手段和技能。第二，所選實驗包括了物理實驗領域中既有特別重要意義又蘊含了豐富設計思想的內容。選取那些從應用技術中把物理問題提煉出來的、有明確物理內容的、并且與實用技術有緊密聯系的項目，重點讓學生從中學習物理原理、方法和訓練實際動手能力［4］。三個層次的實驗均減少驗證性實驗，增加綜合性、創新性實驗的比例，以培養學生創新能力和工程實踐能力。二是課程設計的選題做到理論與工程實際相聯系。在課程設計中積極開展科研訓練項目(SRT)，進一步訓練學生分析問題、解決問題和創新研究的能力。讓學生較早參加科研訓練，在科研實踐中學習。頭兩年比較系統地打數學和物理學的基礎，從第三年開始連續三個學期，每學期都開設有兩門以上專業課程。為加強創新與實踐能力訓練，大多數課程都配有一周以上的課程設計。課程設計的選題與工程技術相聯系，將該門課程的知識運用到實際問題中去。如理論力學課程結束時，帶學生參觀工廠、工地的實際機械裝備和結構部件，由學生自己建立、分析模型并完成計算。三是對實踐活動進行整體規劃。從大一到大四，按照認知—驗證(基礎)—綜合—設計—研究的層次安排實踐教學內容，實踐教學占總課時的32.8%。建設了時代新材、南車電機和硬質合金公司3 個穩定的實習基地，物理專業學生參加改造的實驗儀器近十臺套。

［1］陳火英，曹林奎.通才教育——高等教育發展的趨勢［J］.教育探索，2003(12):39 －41.

［2］王建邦，張旭峰，楊軍，等.“大學物理”教學模式改革的研究與實踐［J］.物理與工程，2006，16(3):62－63.

［3］王永剛.“理工融合”教育理念與北郵應用物理學專業培養計劃［J］.北京郵電大學學報，2004，6(3):48－49.

［4］柳聞鵑.工科院校物理實驗內容改革探析［J］.株洲工學院學報，2002，16(1):94 －96.