建筑類院校應用物理學專業方向的思考與實踐

郭玉獻+張學勇+李義寶+黃鳳+馮艷+吳徐平

摘要：針對建筑類院校的特點，對所開設的應用物理學專業的人才培養方向進行了思考，確立了物理學與建筑學交叉融合的培養方向，編寫并實施了具體的應用物理學專業人才培養方案，并對這種人才培養模式進行了積極的實踐與探索。

關鍵詞：應用物理學；專業方向；建筑類院校

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）49-0215-02

一、引言

應用物理學專業屬于理學專業，要求學生具有扎實的理論功底，系統地學習物理類基礎課程；該專業具有課程任務重、專業方向較多等特點。目前，在很多高校都開設應用物理學專業，具體專業方向與學校的辦學定位相關，都是基于物理學理論知識與技能在某一具體領域的應用。與同方向的工科專業相比，該專業所學應用類專業課程偏少，但物理理論知識比較系統；因此，在就業過程中存在發展潛力大，但開始時上手慢的特點。

建筑類院校是以建筑類專業為依托，圍繞土建的專業特色形成的高等院校。通常，數學、物理類課程是該類高校工科專業的基礎課程。我校應用物理學專業2004年開始招生，起初的辦學方向定位于傳感器檢測與工程應用，在近年來的專業發展過程中，越來越發現：該方向較難與學校的“大土建”特色高效融合，凸顯學校辦學特色，從而也導致本專業的發展受到限制。目前，多數本科院校根據自身的特色，把應用物理學專業的方向限定在光電檢測、太陽能利用、微電子或者傳感器技術等領域[1-4]。一個專業如果能與學校的辦學定位有機結合，那對于專業的發展無疑是非常有利的。然而，由于現代物理學主要研究的是物質的微觀結構，而建筑領域通常面對的卻是宏觀的物體。因此，作為建筑院校的應用物理學專業面臨著巨大挑戰，如何使其與建筑類專業有機結合是需要重點思考并解決的問題。

二、應用物理學專業方向的思考

本專業現有物理教師多為公共物理課的教師，研究方向多集中為凝聚態物理、材料物理等，把這些領域的研究在建筑相關領域進行應用，不是一件容易的事情。通過院系專業教師多次研討，最終，把專業方向的落腳點集中在建筑聲、光、熱的環境上。一方面，對于建筑環境的研究仍然屬于物理學的范疇，另一方面，一個舒適的建筑，其聲、光、熱環境的實現與提升，往往與新型建筑功能材料的應用是分不開的[5]，而對不同材料的制備與物性研究，恰恰是材料物理學擅長的內容。

基于上述考慮，我們確立了新型人才培養方案的思路，即在專業方向上，物理學與建筑學并重；同時，努力挖掘兩學科之間的結合點。通過材料物理的研究，可以帶動專業教師的積極性，基于材料在建筑環境領域的應用，可以實現應用物理學與建筑學科的有機融合。新版的應用物理學專業培養方案要求學生，在學習好物理類課程的基礎上，熟悉建筑環境研究的相關背景知識；通過功能材料的制備與研究，把建筑與物理兩個領域有機地結合起來。新方案中，在學習完作為專業基礎的物理類課程后，逐漸學習如《建筑環境學》、《熱工基礎》、《傳感器原理及應用》等課程，使學生對建筑環境的研究領域有一個大體的了解。在此基礎上，專業方向分為三個，即建筑熱環境、建筑聲環境與建筑光環境。建筑熱環境主要研究建筑物內部熱環境的特點，通過模擬與分析，并根據建筑節能的要求對建筑熱環境進行合理設計與檢測。建筑聲環境主要研究建筑物內部的聲響效果，以及吸聲材料的合理應用與室內聲環境的設計等；具體如何構造新型的聲學材料，這與應用物理學的專業知識是密不可分的。至于建筑光環境領域的研究，主要是針對近年來逐漸加劇的城市光污染，加強光檢測與新型光學材料的研發，從而為人們打造一個柔和、舒適、節能的光環境。同時，近年來，LED燈的大量使用，使人們對光環境的設計更加自由，而LED的核心部分則是物理材料研究中人們廣泛關注的半導體材料與技術。總之，通過研究物理材料的聲、光、熱特性，可以把物理學的理論、技能與建筑環境有機結合起來，從而使學生同時受到物理學與建筑學的雙重熏陶，在其交叉領域能有所作為。在這個前提下，物理材料的研究也不再局限于基礎研究，其研究成果能很快在生活中得以應用。

三、應用物理學特色培養方案的撰寫

基于上述思路，我們以新編《應用物理學人才培養方案》為抓手，對建筑學與物理學結合給出了具體的方案。整個方案實行“2+2”的教學模式，即大學本科前兩年，主要學習物理類的基礎課，包括物理專業的四大力學等。在此基礎上，學生已經形成了關于物理學的知識框架，為以后物理學知識在建筑環境領域的應用奠定基礎。后兩年，開始介入專業和專業方向課程的學習，以建筑熱環境方向為例，即先學習《建筑環境學》、《熱工基礎》、《熱工檢測技術》、《建筑節能》等課程，再學習《固體物理》、《半導體物理》、《納米材料與結構》等課程。最后，通過實踐類課程與畢業設計的訓練，加深學生對兩者關系的了解。

從專業培養目標來看，該方向主要培養具有扎實的數理基礎和綜合實驗技能，能適應社會主義現代化建設需要，同時，在建筑環境檢測與建筑聲學、照明工程、建筑節能設計，以及相關技術開發等應用領域從事科研、教學、技術應用開發和管理工作的復合型應用人才。其主干包括物理學與建筑學，即在兩者的結合領域進行研究；核心課程主要包括物理類與建筑環境類課程，如：力學、熱學、光學、電磁學、理論力學、熱力學與統計物理、傳熱學、熱工基礎、傳感器與檢測技術、建筑節能、電氣照明設計、建筑光學材料、聲學基礎、建筑聲環境。為進一步拓寬學生的知識面，我們開設了大量的專業選修課與公共選修課。同時，為加強對學生創新能力的訓練，我們增開了7個學分的專業創新創業實訓的內容，具體包括創業基礎課、大學生就業創業課，以及創新創業教育與實踐等。另外，我們還對大學生參加社會實踐與課外創新學分進行認定，通過對諸如科技成果、學術論文、專利等的認定，大大激發了學生運用所學知識進行創新的熱情。

四、結語

總之，我們針對建筑類院校應用物理學專業的人才培養方向進行了思考，在物理學與建筑學的結合領域確立了專業發展方向，形成了具有鮮明建筑特色的應用物理學專業人才培養方案，可以為社會培養具有扎實的數理功底，在建筑聲、光、熱環境方向有所作為的應用復合型人才。

參考文獻：

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[5]鄒鈺.我國建筑節能材料的發展現狀[J].房材與應用，2006，34（3）：59-61.