物理類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探究

柳聞鵑，朱善華，劉良科

(湖南工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，湖南 株洲412007)

地方本科院校如何根據(jù)學(xué)校自身特點(diǎn)和所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的實(shí)際情況，恰當(dāng)?shù)剡x取人才培養(yǎng)模式是值得深入探討的課題。近年來，我們以應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)為例，對(duì)物理類應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了研究與探索，逐步形成了物理與材料相結(jié)合的特色，實(shí)踐效果較好，得到了社會(huì)認(rèn)可，就業(yè)率逐年上升。

1 物理專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式現(xiàn)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(xué)院、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院這些世界一流大學(xué)的應(yīng)用物理專業(yè)培養(yǎng)模式均強(qiáng)調(diào)數(shù)理基礎(chǔ)的重要性，同時(shí)開設(shè)與物理學(xué)有密切關(guān)系的新型領(lǐng)域?qū)W科的課程，學(xué)生有充分自主選擇應(yīng)用方向的機(jī)會(huì)。國內(nèi)地方高校物理類人才培養(yǎng)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(jié)

目前本科院校應(yīng)用物理專業(yè)的開辦可分為兩類:一類是在原先純物理專業(yè)的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)調(diào)整教學(xué)計(jì)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(chǔ)，教師教學(xué)和科研偏理論，涉及工科應(yīng)用的少。由于教師本身大多數(shù)畢業(yè)于純物理專業(yè)，有扎實(shí)的物理基礎(chǔ)，但對(duì)物理原理在相關(guān)工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用不夠通曉，在專業(yè)教學(xué)中往往與工程應(yīng)用脫節(jié)，培養(yǎng)的畢業(yè)生雖然理論知識(shí)厚實(shí)，但面對(duì)實(shí)際工作時(shí)往往不知所措，不能很快上手，用人單位不滿意，就業(yè)率不高，又反過來影響了生源的選擇，限制了應(yīng)用物理專業(yè)的自身建設(shè)與發(fā)展。而后一類工強(qiáng)理弱，甚至理科工化，科學(xué)教育被明顯弱化。由于師資偏工科，理念偏工科，理科基礎(chǔ)薄弱，培養(yǎng)的畢業(yè)生經(jīng)過若干年的工作實(shí)踐之后發(fā)現(xiàn)，功底欠佳，后勁不足，創(chuàng)新乏力。

1.2 基礎(chǔ)“軟化”

目前，我國還未形成規(guī)范的崗前培訓(xùn)制度，用人單位只錄用與某種崗位相對(duì)應(yīng)的專業(yè)人才，希望被錄用的人員能夠立即上崗工作，其專業(yè)越“?！痹胶?。為了迎合社會(huì)的需求，又由于總學(xué)時(shí)有限，學(xué)校在培養(yǎng)計(jì)劃中往往將一些基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)時(shí)壓縮，“軟化”基礎(chǔ)，增加許多工科類專業(yè)課程，以盡量突出專業(yè)內(nèi)容的特點(diǎn)。這些技術(shù)性的專業(yè)課程不僅使學(xué)生投入到繁雜的課程學(xué)習(xí)中去，同時(shí)使一些重要的基礎(chǔ)理論課程的內(nèi)容科普化，結(jié)果使學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)下滑，潛力變?nèi)?，造就出一批“萬金油”式的畢業(yè)生，什么都知道一點(diǎn)，但哪一門也不精通。

2 應(yīng)用型物理專業(yè)人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

要構(gòu)建合理的培養(yǎng)模式，就要樹立正確的教育觀念。“教”是手段、是基礎(chǔ)、是前提，“育”才是目的、是人才培養(yǎng)的歸宿。為此，我們構(gòu)建了“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐”的人才培養(yǎng)模式(見圖1)，明確提出了整體優(yōu)化培養(yǎng)方案的基本原則:一是理論與實(shí)踐并重的原則;二是知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展共同提高的原則;三是因材施教，充分體現(xiàn)學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)主體的原則;同時(shí)，明確教學(xué)體系，縱向按通識(shí)教育、專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)方向三個(gè)平臺(tái)設(shè)置，橫向按理論教學(xué)體系、課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)體系、課外實(shí)踐教學(xué)體系和因材施教四個(gè)部分設(shè)置。根據(jù)上述原則和框架制定應(yīng)用物理本科專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，通識(shí)教育課程占總學(xué)時(shí)(學(xué)分)的32.4%，專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課程占總學(xué)時(shí)(學(xué)分)的43.5%，專業(yè)特色、專業(yè)方向平臺(tái)課程占總學(xué)時(shí)(學(xué)分)的24%。培養(yǎng)計(jì)劃的頂層設(shè)計(jì)，優(yōu)化了人才的知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，突出了學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，也為培養(yǎng)應(yīng)用型人才創(chuàng)造了條件。

圖1 物理學(xué)專業(yè)“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)模式

2.1 夯實(shí)基礎(chǔ)，理、工滲透

物理學(xué)是一切工程技術(shù)的基礎(chǔ)，物理學(xué)回答“是什么”“為什么”，工程技術(shù)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(guān)系，是物理學(xué)課程與工程相關(guān)課程交互滲透的關(guān)鍵［2］。通過構(gòu)建知識(shí)單元，突出物理教學(xué)的基礎(chǔ)性:即突出作為自然科學(xué)基本規(guī)律，能長期發(fā)揮作用的基礎(chǔ)性內(nèi)容;突出通過滲透、融合可伸向工程技術(shù)學(xué)科與課程的基礎(chǔ)性內(nèi)容。

2.1.1 增加數(shù)理基礎(chǔ)課時(shí)，刪減部分工學(xué)課程

一是增加數(shù)理基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)數(shù)。將“普通物理”分為力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)5 門課，將“理論物理”分為理論力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理4 門課?！皵?shù)理方法”由原來的56 增至72 學(xué)時(shí)。課時(shí)增多，各方面的內(nèi)容都能講深講透，打下的基礎(chǔ)比較扎實(shí)［3］，這樣的課程設(shè)置將會(huì)保證學(xué)生有一個(gè)較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)。二是盡量避免教學(xué)內(nèi)容重復(fù)?？紤]到力學(xué)的基本原理已在“力學(xué)”中講過，將“理論力學(xué)”改為“分析力學(xué)”，由原來的64 學(xué)時(shí)減少到32 學(xué)時(shí)。三是壓縮一些內(nèi)容相對(duì)陳舊的課程的學(xué)時(shí)數(shù)。如“基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)”由原來的100 學(xué)時(shí)壓縮到60 學(xué)時(shí)。四是刪除了一些專業(yè)方向及所屬專業(yè)課程。如刪除了凝聚態(tài)物理、計(jì)算物理等方向及所屬專業(yè)方向課程，刪除了部分計(jì)算機(jī)課程如單片機(jī)原理等。

2.1.2 改革專業(yè)課程，實(shí)現(xiàn)理、工滲透

適當(dāng)拓寬專業(yè)口徑，實(shí)現(xiàn)理工滲透，關(guān)鍵在于課程改革，使學(xué)生獲得完整的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)。我校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)材料科學(xué)方向設(shè)置了6 門專業(yè)課:材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料學(xué)導(dǎo)論、材料工程導(dǎo)論，其中材料工程導(dǎo)論課程又以固體物理、量子力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)等物理學(xué)課程為基礎(chǔ)，從材料的組成、微觀組織結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系到各種材料形成原理、性能特點(diǎn)以及制備、成型和改性的原理、特點(diǎn)等，為學(xué)生打下系統(tǒng)、完整的材料學(xué)專業(yè)理論基礎(chǔ)。還開設(shè)了材料的物理性能、材料現(xiàn)代研究方法課程，課程以實(shí)驗(yàn)為主，在綜合“力學(xué)”“電磁學(xué)”“熱學(xué)”“光學(xué)”等普通物理學(xué)原理的基礎(chǔ)上介紹材料研究方法、材料科學(xué)與工程通用設(shè)備的原理及材料宏觀性能的測試技術(shù)和手段，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。另外，為了強(qiáng)化學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)和提高計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，還設(shè)置了材料設(shè)計(jì)與計(jì)算課程，該課程也可以說是“固體物理”“量子力學(xué)”“熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理”知識(shí)在材料科學(xué)的延伸和拓展。

2.2 重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)能力培養(yǎng)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、提高綜合素質(zhì)的有效途徑。通過實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和各類實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)使得學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。一是建立層次分明、完善的實(shí)驗(yàn)課程體系。將實(shí)驗(yàn)課程體系分為:基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)、近現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)和材料物理實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次。基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的選擇堅(jiān)持兩個(gè)原則:第一，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以訓(xùn)練學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)方法、手段和技能。第二，所選實(shí)驗(yàn)包括了物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中既有特別重要意義又蘊(yùn)含了豐富設(shè)計(jì)思想的內(nèi)容。選取那些從應(yīng)用技術(shù)中把物理問題提煉出來的、有明確物理內(nèi)容的、并且與實(shí)用技術(shù)有緊密聯(lián)系的項(xiàng)目，重點(diǎn)讓學(xué)生從中學(xué)習(xí)物理原理、方法和訓(xùn)練實(shí)際動(dòng)手能力［4］。三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)均減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。二是課程設(shè)計(jì)的選題做到理論與工程實(shí)際相聯(lián)系。在課程設(shè)計(jì)中積極開展科研訓(xùn)練項(xiàng)目(SRT)，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新研究的能力。讓學(xué)生較早參加科研訓(xùn)練，在科研實(shí)踐中學(xué)習(xí)。頭兩年比較系統(tǒng)地打數(shù)學(xué)和物理學(xué)的基礎(chǔ)，從第三年開始連續(xù)三個(gè)學(xué)期，每學(xué)期都開設(shè)有兩門以上專業(yè)課程。為加強(qiáng)創(chuàng)新與實(shí)踐能力訓(xùn)練，大多數(shù)課程都配有一周以上的課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的選題與工程技術(shù)相聯(lián)系，將該門課程的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問題中去。如理論力學(xué)課程結(jié)束時(shí)，帶學(xué)生參觀工廠、工地的實(shí)際機(jī)械裝備和結(jié)構(gòu)部件，由學(xué)生自己建立、分析模型并完成計(jì)算。三是對(duì)實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行整體規(guī)劃。從大一到大四，按照認(rèn)知—驗(yàn)證(基礎(chǔ))—綜合—設(shè)計(jì)—研究的層次安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)踐教學(xué)占總課時(shí)的32.8%。建設(shè)了時(shí)代新材、南車電機(jī)和硬質(zhì)合金公司3 個(gè)穩(wěn)定的實(shí)習(xí)基地，物理專業(yè)學(xué)生參加改造的實(shí)驗(yàn)儀器近十臺(tái)套。

［1］陳火英，曹林奎.通才教育——高等教育發(fā)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(xué)物理”教學(xué)模式改革的研究與實(shí)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(yīng)用物理學(xué)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，6(3):48－49.

［4］柳聞鵑.工科院校物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革探析［J］.株洲工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，16(1):94 －96.