材料物理專業綜合改革研究與實踐

王永強 蘇玉玲

摘要：依托學科特色，結合現有的教學科研條件，針對材料物理專業的專業綜合改革進行了研究。圍繞培養和造就富有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質的人才培養理念，優化了該專業的課程體系和課程設置，加強了實驗教學環節，重建了專業實驗的教學內容體系。實踐證明，教學效果得到明顯提高，學生的創新能力和實踐能力得到明顯提升。

關鍵詞：專業綜合改革；材料物理專業；課程體系；課程設置；專業實驗

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）09-0248-02

2011年，國家教育部和財政部聯合啟動了高等學校專業綜合改革試點項目，倡導高校推進培養模式、教學團隊、課程教材、教學管理等專業發展重要環節的綜合改革，新材料作為國家戰略需求的新興產業之一，其相關專業也成為此次國家“本科教學工程”的重點支持領域之一。鄭州輕工業學院的材料物理專業是河南省最早設立的材料物理本科專業，已在省內形成較大的影響并具有良好的聲譽。該專業屬于材料科學與物理學交叉學科領域，其定位是一個理科專業，一直以來更加注重學生物理類專業知識和專業技能的培養，對材料類的相關知識和技能的培養和訓練重視不夠，學生的實踐能力有所欠缺，已逐漸跟不上國家、河南省迅速發展新材料產業的人才需求。鑒于此，我們立足于本專業學科特色，結合現有的教學科研條件，圍繞培養和造就富有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質的人才培養理念，認真梳理和構建了本專業的課程體系，優化了課程設置，增加了實踐教學環節，重新規劃了本專業的專業實驗內容，力求提高學生的實踐能力、創新能力，以更好地服務于河南省和國家新材料產業的發展。

一、課程體系的梳理和重構

課程體系關系到整個專業的培養目標和要求[1]。課程體系的設計是否合理直接關系到人才培養的質量。我們緊緊圍繞培養具有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質的人才的目標，本著“夯實基礎、注重綜合、加強實踐、鼓勵創新”的原則[2]，立足于專業的學科背景和就業“出口”，對材料物理專業的課程體系進行了認真的梳理和重構。

本次改革，除學校統一安排的全校性人文社科課程平臺、素質教育平臺和理工科的公共基礎課平臺之外，我們對專業相關的課程體系進行了比較大的調整。學科基礎課程平臺主要包括本專業方向所屬材料科學和物理學科的基礎理論和基礎知識以及一些基本工具類的課程，為學生專業課程的學習打下良好的基礎。專業課程平臺主要包括材料科學學科和少部分物理學科的專業理論、專業知識和專業技能，以及本專業科學、應用前沿及發展趨勢等方面的課程，為學生就業做知識儲備。集中實踐教學平臺主要是對學生學習的學科基礎課程及專業課程理論知識和技能進行實踐實訓，培養和鍛煉學生勤于思考、綜合應用專業知識解決本專業范圍內一般問題的解決能力，提高學生實踐能力和綜合素質。創新、創業教學課程平臺則是為了培養學生獨立設計和完成的專業課題的能力，提高其創新能力。四個大類的課程平臺前后關聯、緊密結合，一起構成了材料物理專業的課程體系。建成后，四類專業相關課程學分占學生畢業所需總學分的60.95%，其中必修部分占近80%。

二、理論課程設置的調整

專業相關的課程設置直接關系到學生畢業后的“出口”。如前所述，材料物理專業屬于材料科學和物理學科交叉領域，學生“出口”也集中在這兩個領域。其中物理類側重于考研深造，材料類則是考研和就業兼而有之。

考研的專業和方向主要包括材料物理與化學、凝聚態物理、材料學及材料工程等。涉及的課程主要有《量子力學》、《固體物理學》、等學科基礎課。以前的課程設置更側重物理類，《量子力學》和《固體物理學》的學時比較飽滿，《材料科學基礎》則只開設一個學期50學時，且未開設與材料合成與制備密切相關的《物理化學》。考慮到這種情況，本次改革在學科基礎課方面將《材料科學基礎》課程調整為兩學期80學時，并增開了70學時的《物理化學》（包括58學時理論課時和12學時實驗課時），充分做到了“厚基礎”，不但有利于學生考研深造，也為學生學習后面的專業課程和走向工作崗位打下了堅實的基礎。

根據材料物理專業的培養目標，本專業的就業方向主要是在材料的設計、合成、改性、加工、測試、分析和應用等材料相關領域從事科學研究、技術和產品開發、材料選用等方面工作。為了更好地服務于國家和河南省新材料產業的發展，實現真正的“寬口徑”，在必修課方面，我們設置了8門理論課，包括《半導體物理》、《材料合成與制備》、《現代分析技術》、《材料物理性能》、《薄膜技術與薄膜材料》等，內容涵蓋了材料的設計、合成、改性、測試、分析和應用等各個材料相關領域的專業知識和技能。在選修課程方面，我們共設置了13門理論課程供學生選擇。主要向學生介紹各種新型材料及其應用、材料科學和物理學領域最前沿的科研成果，主要包括《先進材料科學與進展》、《電解質材料及應用》、《新能源材料》、《信息材料學》、《發光材料學》等等，進一步拓寬學生的知識面，了解更多材料物理領域前沿，為學生將來的就業選擇提供更多的可能。

三、實驗教學環節的調整

實踐教學環節是將知識轉化為能力的過程，對培養學生的觀察能力、實踐能力和創新能力起著重要作用[3]。改革前，本校材料物理專業的專業相關的實踐教學環節主要包括《課程設計》、《專業實驗》和《畢業設計》。其中，專業實驗是其中最重要的一環。通過專業實驗，可使學生在加深對材料物理專業理論和知識理解的同時，了解和熟悉本專業的研究對象及其使用的研究方法和測試手段，掌握必要的專業實驗技能[4]，為其后的《畢業設計》環節打下良好的基礎。因此，在本次教學改革中，我們著重加強了專業實驗的規劃和建設。

此前，本校材料物理專業的專業實驗分為A和B兩個部分，共80學時，設置有20個實驗項目，分別在第六和第七學期開設。其中，絕大部分實驗項目和實驗設備是2003年本專業開始招生是設置和購置的，在近十年間未經過大的調整，在學生能力培養方面逐漸暴露出一些問題。主要包括：部分實驗項目已跟不上材料物理領域科技發展和應用的變化，與生產實踐脫節；部分實驗項目與本專業課程內容聯系不夠緊密，不能起到理論聯系實際，學以致用的效果；專業實驗的開設學期與相關專業課教學不同步；實驗項目絕大多數為驗證性實驗，綜合設計類項目較少，對學生創新能力的培養未能起到預期效果。

鑒于以上問題，本次改革中，我們首先將專業實驗A和B的開設學期調整至第五和第六學期，并根據本學期開設的專業課程重新安排了針對性的實驗項目，將課程理論和實驗環節有機結合起來，比如：針對第五學期開設的《材料科學基礎2》、《材料合成與制備》、《納米材料》等課程，該學期的專業實驗項目主要集中在材料合成與制備方面；針對第六學期開設的《薄膜技術與薄膜材料》、《電子材料學》、《現代分析技術》等課程，該學期的專業實驗項目則以薄膜材料、電子材料等的表征、分析為主。其次，淘汰了一批明顯與生產實踐脫節的實驗項目和陳舊的實驗設備，并安排了新的實驗項目作為補充，其中包括五個綜合設計性實驗項目，如“介/鐵電陶瓷材料的合成與性能分析”、“材料光致發光特性研究”等。最后，我們新增了《專業實驗C》（第七學期選修）和《研究型實驗》（第五、六、七學期選修），為學有余力的同學提供更多的實踐訓練。

改革完成后，材料物理專業的專業實驗環節包括專業實驗與研究型實驗兩個部分。其中專業實驗分A、B和C，共30個實驗項目，分別在第五、第六和第七學期開設。所有實驗項目均與課程內容緊密結合，綜合設計性實驗比重增加，實驗項目緊跟材料物理領域國際前沿，加強了實踐性和創新性。研究型實驗為期4周，在第五、六、七學期向學生開放，供學有余力的學生選擇，一般都是圍繞教師承擔的科研項目引導學生開展科學研究，系統訓練學生解決問題的實踐能力和創新能力。

四、改革實踐和效果

鄭州輕工業學院材料物理專業綜合改革實施近三年半，首批學生已經是大四第一學期，本次改革內容已基本實施完畢。雖然還沒有經過人才市場的考驗，但從教學效果上來看，改革非常成功，得益于整個課程體系和課程設置的合理安排，學生對專業基礎知識和基本理論的掌握得到明顯改善，綜合運用專業知識的能力也得到明顯提高，這些成果集中反映在每個學期期末考試成績中。自實施改革以來，學生專業基礎課和專業課的考試成績明顯提高、在試題難度基本相同的情況下，學生不及格率從往屆學生的近10%降低到5%。經過系統的專業實驗訓練，學生的專業技能掌握良好，對本專業的實驗手段和實驗方法有了充分的了解，在綜合設計性實驗中表現出較強的實踐動手能力和創新能力。有將近30%的學生參與了本專業教師的科學研究項目，受到了老師們的一致好評，有4名同學參與完成科研論文，其中楊棟宇同學以第一作者完成一篇學術論文，并參與研發了一套實驗裝置，發展出一種高溫高壓下液體密度測量的新方法。

五、結語

本次專業綜合改革的成效已在理論、實驗教學效果和學生參與科學研究的實踐中得到初步體現，但學生的真正“質量”還需等待半年后用人單位的檢驗。屆時，我們將根據學生的考研和就業情況，再對我們的改革計劃進行適當的調整，力求為社會、為國家培養一批具有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質的人才。

參考文獻：

[1]李波.按培養模式重構地方高校課程體系[J].教育研究，2011，（8）：59-63.

[2]張健.應用型本科教育課程體系建設芻議[J].當代教育論壇，2010，（11）：81-82.

[3]吳偉.打造品牌專業，加強實踐教學建設，全面提高教學質量[J].中國地質教育，2008，（2）：41-45.