新形勢(shì)下材料物理專業(yè)教學(xué)改革探討

熊禮威 汪建華 王傳新 滿衛(wèi)東 劉治田

【摘要】近年來，隨著國(guó)家在新能源、新材料以及光電子信息三大支柱產(chǎn)業(yè)投入的逐漸加大，社會(huì)對(duì)材料物理專業(yè)畢業(yè)生的工程能力以及業(yè)務(wù)水平要求不斷提高，對(duì)現(xiàn)有材料物理專業(yè)教學(xué)體制的改革勢(shì)在必行。本文分別從教學(xué)理念、課程建設(shè)、教學(xué)實(shí)踐以及師資隊(duì)伍建設(shè)四個(gè)方面對(duì)材料物理專業(yè)教學(xué)改革進(jìn)行了探討，并對(duì)如何向社會(huì)輸送專業(yè)技術(shù)更加扎實(shí)的材料物理專業(yè)畢業(yè)生提出了建議。

【關(guān)鍵詞】材料物理 教學(xué)改革 人才培養(yǎng)

【基金項(xiàng)目】湖北省教育廳教學(xué)研究項(xiàng)目（編號(hào)：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(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）06-0170-02

材料物理專業(yè)屬于材料科學(xué)類，其培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)較系統(tǒng)的掌握材料科學(xué)的基本理論與技術(shù)，具備材料物理相關(guān)基本知識(shí)和基本技能，能在與材料科學(xué)與工程相關(guān)的領(lǐng)域從事研究、教學(xué)、科技開發(fā)及相關(guān)管理工作的材料物理高級(jí)專門人才[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)材料物理專業(yè)人才的需求情況也在逐漸發(fā)生變化。近幾年國(guó)家在新能源、新材料以及光電信息領(lǐng)域投入的不斷加大，使得企業(yè)對(duì)于材料物理專業(yè)畢業(yè)生的需求數(shù)量也在逐年增加，特別是對(duì)于具有較強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)和實(shí)踐能力的人才的需求，是很多高新技術(shù)企業(yè)每年人才發(fā)展計(jì)劃的重點(diǎn)。

材料物理是物理學(xué)與材料科學(xué)的一個(gè)交叉學(xué)科，主要通過各種物理技術(shù)和物理效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)材料的合成、制備、加工、修飾與應(yīng)用。主要研究范圍包括材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用；新型材料的設(shè)計(jì)以及材料的計(jì)算機(jī)模擬等。隨著國(guó)家對(duì)本專業(yè)人才需求的變化，對(duì)本專業(yè)的教學(xué)體系進(jìn)行一定的改革迫在眉睫。本文以武漢工程大學(xué)材料物理專業(yè)的發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，分別從教學(xué)理念、課程建設(shè)、教學(xué)實(shí)踐以及師資隊(duì)伍建設(shè)四個(gè)方面入手，詳細(xì)探討了本專業(yè)在新形勢(shì)下進(jìn)行教學(xué)改革的一些措施。

一、教學(xué)理念的更新

面向未來的教學(xué)改革需要現(xiàn)代化的教學(xué)思想，需要前瞻性的教學(xué)理念[2]。這些教學(xué)理念包括從專業(yè)教育向綜合素質(zhì)教育，從重知識(shí)傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變；從封閉式的學(xué)校教育模式向開放型的產(chǎn)、學(xué)、研三結(jié)合的教育模式轉(zhuǎn)變；從標(biāo)準(zhǔn)化培養(yǎng)模式向個(gè)性化、選擇性培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變；從維持性學(xué)習(xí)向創(chuàng)新性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變[3]。

武漢工程大學(xué)材料物理專業(yè)所屬學(xué)科為省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科及湖北省首批優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科，本專業(yè)依托自身的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和人才優(yōu)勢(shì)，將專業(yè)人才培養(yǎng)特色定位于低溫等離子體技術(shù)及應(yīng)用和功能薄膜材料的開發(fā)，重點(diǎn)培養(yǎng)在光電信息材料、新能源材料、環(huán)境材料等方面具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

為適應(yīng)新時(shí)期國(guó)家建設(shè)對(duì)材料物理專業(yè)人才需求的變化，在對(duì)本專業(yè)人才的需求情況以及人才市場(chǎng)走向等問題進(jìn)行充分調(diào)查論證的基礎(chǔ)上，明確了我校材料物理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，即在專業(yè)設(shè)置和課程體系設(shè)計(jì)上盡量體現(xiàn)“拓寬專業(yè)面、夯實(shí)基礎(chǔ)、重視能力培養(yǎng)”的指導(dǎo)思想，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，真正提高本科生的素質(zhì)教育。同時(shí)，我們也注意到現(xiàn)實(shí)的就業(yè)壓力對(duì)學(xué)生的影響，在打好基礎(chǔ)，增強(qiáng)適應(yīng)性的同時(shí)，設(shè)置功能薄膜材料和等離子體技術(shù)2個(gè)專業(yè)方向，提供了更多的課程、豐富了教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大了學(xué)生的選擇空間，滿足學(xué)生多樣化的需求，進(jìn)一步體現(xiàn)了因材施教的思想；同時(shí)也體現(xiàn)我校等離子體學(xué)科及薄膜材料研究方面的特色。

新的教學(xué)方案力求將全面素質(zhì)教育的精神滲透到專業(yè)教育之中，使基礎(chǔ)知識(shí)教育、能力訓(xùn)練和素質(zhì)培養(yǎng)結(jié)合起來，對(duì)學(xué)生進(jìn)行較為系統(tǒng)的基本知識(shí)和基本理論的教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生基本方法和技能的訓(xùn)練，重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)造能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

二、課程建設(shè)的優(yōu)化

在不同的社會(huì)需求下，根據(jù)社會(huì)對(duì)畢業(yè)生需求的調(diào)研及預(yù)測(cè)對(duì)材料物理專業(yè)的課程體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)男抻?，突出本專業(yè)在不同時(shí)期的重點(diǎn)，對(duì)于培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理專業(yè)在課程建設(shè)方面主要集中在提升現(xiàn)有課程和推出新課程/新內(nèi)容兩個(gè)方面。

在提升現(xiàn)有課程方面，對(duì)于本專業(yè)的一些老牌重點(diǎn)課程，采取主講教師負(fù)責(zé)制，其余教師積極參與，分工合作，加強(qiáng)重點(diǎn)課程建設(shè)，并積極申報(bào)新的重點(diǎn)課程。經(jīng)過幾年建設(shè)，已在多門課程的建設(shè)方面取得了較好成果，如《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《工業(yè)等離子體原理》、《薄膜材料與制備技術(shù)》等課程已建設(shè)成為校級(jí)精品課程，《納米材料與技術(shù)》、《固體物理學(xué)》課程成為校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)課程。這些重點(diǎn)課程的建設(shè)一方面鍛煉了隊(duì)伍，提高了整體素質(zhì)，另一方面對(duì)其他課程的建設(shè)起到很好的示范帶動(dòng)作用。在重點(diǎn)課程建設(shè)過程中，本專業(yè)一直在積極探索課程教學(xué)改革方法，采用多媒體教學(xué)的課程由2002年的1門發(fā)展到現(xiàn)在所有課程都使用多媒體教學(xué)；雙語教學(xué)也從無到有，《工業(yè)等離子體原理》、《薄膜材料與技術(shù)》已采用雙語教學(xué)。

在推出新課程/新內(nèi)容方面，本專業(yè)根據(jù)畢業(yè)生就業(yè)新形勢(shì)對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行了大量修改。新的培養(yǎng)方案進(jìn)一步體現(xiàn)了因材施教的思想，提供了更多的課程、豐富了教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大了學(xué)生的選擇空間；同時(shí)也體現(xiàn)了我校等離子體學(xué)科優(yōu)勢(shì)的特色。如新培養(yǎng)計(jì)劃針對(duì)社會(huì)需求開設(shè)了《電子材料》和《工業(yè)等離子體工程》等課程，課程內(nèi)容緊緊圍繞目前工業(yè)生產(chǎn)中涉及到的新產(chǎn)品和新技術(shù)，有利于學(xué)生更好地完成從學(xué)校到社會(huì)的銜接。此外，現(xiàn)有課程的授課內(nèi)容也逐步以市場(chǎng)為導(dǎo)向，在保持現(xiàn)有特色的同時(shí)，增加與市場(chǎng)需求相關(guān)聯(lián)的專業(yè)知識(shí)體系，學(xué)生畢業(yè)后反響良好。

三、教學(xué)實(shí)踐改革

材料物理專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)主要分為校內(nèi)實(shí)踐和校外實(shí)踐兩部分。校內(nèi)實(shí)踐主要是指在學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的一系列基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)，因此實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也是提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的必要前提[8-10]。我校材料物理專業(yè)以湖北省等離子體化學(xué)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北省微波等離子體技術(shù)研究工程中心和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，在材料制備、加工，材料性能（力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等性質(zhì)）測(cè)試、材料組織結(jié)構(gòu)測(cè)定及材料應(yīng)用等方面開展實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，并結(jié)合本學(xué)科科研發(fā)展方向進(jìn)行建設(shè)，設(shè)備采購(gòu)主要圍繞著材料科學(xué)基礎(chǔ)、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(jìn)行。

在此基礎(chǔ)上，我校材料物理專業(yè)根據(jù)學(xué)科建設(shè)發(fā)展情況，在2005年對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了重大改革，將原來分散在各個(gè)課程中的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整合，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行重新規(guī)劃，開設(shè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程，制定統(tǒng)一大綱，整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容適當(dāng)更新，使實(shí)驗(yàn)體系更加完備，并與實(shí)用化緊密結(jié)合，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。整合后的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)課為《材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》、《材料物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)》以及《等離子體技術(shù)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》三門課程，總學(xué)時(shí)由原來的80個(gè)增加到108個(gè)。

同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)新，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，以科研促進(jìn)教學(xué)。目前，在材料物理專業(yè)開設(shè)的3門實(shí)驗(yàn)課中，《材料物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)》以及《等離子體技術(shù)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》全部實(shí)驗(yàn)均為教師科研轉(zhuǎn)化而來。所有專業(yè)實(shí)驗(yàn)將科研與教學(xué)緊密結(jié)合，一方面彌補(bǔ)教學(xué)經(jīng)費(fèi)的不足，另一方面讓學(xué)生接觸科學(xué)前沿，激發(fā)從事科研工作興趣，培養(yǎng)學(xué)生在從事科學(xué)研究的同時(shí)加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，提高教學(xué)效果。

此外，在校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)中增設(shè)《學(xué)年論文》這一實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生模擬實(shí)際科學(xué)研究，通過教師擬定方向，學(xué)生收集資料、歸納總結(jié)收集到的信息寫出文獻(xiàn)綜述、然后針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題確定具體的研究題目，再制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，并預(yù)測(cè)可能的結(jié)果。最后通過答辯，完成這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

在校外實(shí)踐教學(xué)方面，本專業(yè)設(shè)置有《畢業(yè)實(shí)習(xí)》環(huán)節(jié)，畢業(yè)實(shí)習(xí)地點(diǎn)的選擇主要以人才市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，目前學(xué)校已與多家從事光電信息材料、新能源材料、環(huán)境材料的企業(yè)簽訂實(shí)習(xí)協(xié)議，并在幾家硅材料制造企業(yè)、LED制造企業(yè)及薄膜制備企業(yè)建立了實(shí)習(xí)基地，為學(xué)生的畢業(yè)實(shí)習(xí)提供了保障。此外，在指導(dǎo)畢業(yè)論文過程中，鼓勵(lì)學(xué)生采取“宜化模式”完成畢業(yè)論文。由于“宜化模式”課題來源于企業(yè)，結(jié)合工廠實(shí)際，其研究結(jié)果更具有實(shí)用性。學(xué)生在做畢業(yè)論文過程中能夠更好地將書本上的理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，有效訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。本專業(yè)近年來在學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)中有超過25%的學(xué)生采取“宜化模式”進(jìn)行畢業(yè)論文。

四、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

師資隊(duì)伍建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。為了培養(yǎng)出滿足社會(huì)需要的高素質(zhì)人才，教師的知識(shí)更新和自身素質(zhì)提升十分關(guān)鍵[9，11]。本專業(yè)在職教師具有學(xué)歷層次高、職稱結(jié)構(gòu)合理、平均年齡低的特點(diǎn)，基于這樣一個(gè)教師隊(duì)伍現(xiàn)狀，材料物理專業(yè)的師資隊(duì)伍建設(shè)一直堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、高水平的指導(dǎo)思想，在引進(jìn)高水平的學(xué)術(shù)帶頭人、責(zé)任教授的同時(shí)，加大力度對(duì)現(xiàn)有的青年教師進(jìn)行培養(yǎng)，提高他們的教學(xué)、科研水平。具體措施主要包括對(duì)青年教師進(jìn)行幫扶指導(dǎo)，努力提高青年教師的教學(xué)技能；合理安排好現(xiàn)有教師的教學(xué)和科研工作，在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，積極開展科學(xué)研究工作，通過科學(xué)研究，不斷提高教師的學(xué)術(shù)素養(yǎng)；積極引進(jìn)優(yōu)秀教師，逐步建立一支高水平、穩(wěn)定的教師隊(duì)伍。

此外，本專業(yè)在教學(xué)過程中積極聘請(qǐng)相關(guān)行業(yè)的優(yōu)秀工程師為學(xué)生講授專業(yè)基礎(chǔ)課程或進(jìn)行專題報(bào)告，在此過程中讓老師和學(xué)生充分了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，探討材料物理專業(yè)今后的發(fā)展方向和畢業(yè)生應(yīng)該具備的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，以此加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的了解，更進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

五、結(jié)語

如何培養(yǎng)滿足新形勢(shì)要求的材料物理專業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，是所有高校材料物理專業(yè)教學(xué)人員需要探討的核心問題。教學(xué)改革是一個(gè)隨社會(huì)形勢(shì)發(fā)展而不斷進(jìn)行的過程，因此，我們時(shí)刻緊跟社會(huì)發(fā)展步伐，在充分了解國(guó)家和社會(huì)對(duì)本專業(yè)人才需求的前提下不斷探求新形勢(shì)下的教學(xué)改革，這樣才能不斷為社會(huì)輸出高水平的專業(yè)人才。

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