物理院系中工科專業(yè)發(fā)展

段智勇， 馬劉紅， 李夢珂， 鐘英輝， 路書祥

(鄭州大學(xué) 物理工程學(xué)院， 河南 鄭州 450001)

0 引言

物理學(xué)作為一級學(xué)科，在國內(nèi)很多大學(xué)中都單獨(dú)作為一個學(xué)院、系的形式存在。其中有些高校的物理類院系中同時開設(shè)有工科專業(yè)，如湖南大學(xué)物理學(xué)院中的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院的電子科學(xué)與技術(shù)、測控技術(shù)及儀表等專業(yè)；哈爾濱理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(前物理系)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。這些工科專業(yè)在物理院系中發(fā)展，很多都與該學(xué)院特殊的發(fā)展歷史密切相關(guān)，尤其是電子科學(xué)與技術(shù)。在1998年以前,當(dāng)電子元器件及材料存在于中國大學(xué)的招生目錄中時，由于其科學(xué)研究、教學(xué)涉及到半導(dǎo)體物理、固體物理、熱力學(xué)統(tǒng)計等多門物理相關(guān)課程，放在物理學(xué)院發(fā)展似有天然的學(xué)科優(yōu)勢[1]。

近年來，在這些高校物理院系中發(fā)展的工科專業(yè)都遇到了一些新問題，概括起來說，從事電子科學(xué)與技術(shù)、測控技術(shù)及儀表這些工科專業(yè)教學(xué)、科研的物理院系教師的科研進(jìn)展緩慢、學(xué)術(shù)研究平臺缺乏、人才引進(jìn)和評價體系受限等等。但這些工科專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生的就業(yè)和升學(xué)情況卻優(yōu)于物理學(xué)大類其它專業(yè)的學(xué)生，這些物理院系中的工科專業(yè)，從學(xué)院發(fā)展、教師待遇、院系聲譽(yù)及招生資源等方面來看很難舍棄[2]。因此，如何在物理院系中健康、全面地發(fā)展工科專業(yè)是當(dāng)前亟待解決的一個問題。

1 問題的討論與分析

1.1 教師隊(duì)伍發(fā)展思路

工科專業(yè)的教師隊(duì)伍有其天然的特點(diǎn)，其工程、應(yīng)用性質(zhì)十分明顯，若都按照物理類的人才評價體系和引進(jìn)方案，如高影響因子論文發(fā)表、前沿研究熱點(diǎn)研究等，物理院系中的工科專業(yè)就很難引進(jìn)優(yōu)秀人才。如，以IEEE系列雜志為代表的電類學(xué)術(shù)雜志很少有超過10分以上評價的期刊，機(jī)械電子和MEMS領(lǐng)域中著名的Mechatronics雜志，連4分都不到。因此，物理院系中工科專業(yè)的教師人才引進(jìn)和評價體系，應(yīng)該將理、工區(qū)別對待，工科這部分教師在發(fā)展SCI論文、授權(quán)專利、科研項(xiàng)目基礎(chǔ)之上，更應(yīng)該關(guān)注其實(shí)際工作中的實(shí)驗(yàn)動手能力和解決復(fù)雜工程問題的邏輯思維能力。而不是簡單的關(guān)注其有多少高分論文，是不是研究最新熱點(diǎn)等。

1.2 科研平臺和學(xué)科交叉支持

在物理類院系中，工科專業(yè)一般都處于弱勢，很難有大筆資金專門發(fā)展工科專業(yè)的科研平臺。這種情況下，大部分任課教師都在做一些簡單的電子器件應(yīng)用研究，以企業(yè)小型橫向項(xiàng)目為主，很難形成長期的、穩(wěn)定的、具有前瞻性的科研方向。長此以往，學(xué)科專業(yè)有職教化、功利化、平庸化的發(fā)展趨勢，以參加種類繁多的各種層次的競賽、比賽成為學(xué)生的科研能力訓(xùn)練的主要手段，學(xué)風(fēng)浮躁。學(xué)科影響力的逐漸消失，學(xué)生的基礎(chǔ)理論儲備缺乏，難以適應(yīng)企業(yè)、深層次科研的需要，并進(jìn)而惡性循環(huán)。

為了促進(jìn)物理類院系中工科教師隊(duì)伍的健康發(fā)展，從學(xué)院層面上需要鼓勵和幫助工科教師充分利用物理優(yōu)勢學(xué)科的科研平臺發(fā)展物理與電子、物理與儀器、物理與測量等與工科交叉的研究方向。鼓勵教師申請國家、省部級科研項(xiàng)目，并政策性傾斜于工科教師科研項(xiàng)目的配套資金。對工科方向采取扶一把、送一程的辦法。例如：在有限資金支撐情況下，對集成電路器件、MEMS器件、特色儀器儀表、光電器件等工科研究方向給予一定的支持，這些方向的發(fā)展需要物理基礎(chǔ)、電子技術(shù)、儀器基礎(chǔ)且對學(xué)生畢業(yè)的就業(yè)、升學(xué)能夠形成良性循環(huán)[3]。

1.3 理工結(jié)合的課程體系建設(shè)

物理學(xué)院的工科專業(yè)，在課程設(shè)置上不能照搬純粹工科院系的工科專業(yè)設(shè)置。需要兼顧理、工兩個學(xué)科的交叉，將物理學(xué)院理論基礎(chǔ)深厚的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來。在專業(yè)基礎(chǔ)科中多設(shè)置如數(shù)學(xué)物理方程、半導(dǎo)體物理、固體物理、測試計量基礎(chǔ)、電磁學(xué)及電磁兼容、熱力學(xué)統(tǒng)計、理論力學(xué)等等基于物理大類的工科應(yīng)用性課程，在此基礎(chǔ)上，二年級下到三年級期間再開設(shè)電子、儀器儀表、信息等方向的工科專業(yè)課，有了堅實(shí)的基礎(chǔ)理論支撐，專業(yè)課即使開設(shè)多一點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)也不會吃力。這對培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實(shí)的工科人才，具有可操作性。其實(shí)，這種思路在中國科技大學(xué)上世紀(jì)80-90年代的課程體系中相當(dāng)風(fēng)行，培養(yǎng)出了目前各個領(lǐng)域的不少領(lǐng)軍人物，只是后來在各種因素的作用下，課程逐漸減少、深度降低?，F(xiàn)在看來這種思路還是非常有值得借鑒的地方。

促進(jìn)本科生進(jìn)科研實(shí)驗(yàn)室。其實(shí)，在很多985重點(diǎn)高?；蛘咧麌獾母咝?，本科生進(jìn)科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)研究并不鮮見。很多物理院系在經(jīng)過多年的發(fā)展后，其實(shí)已經(jīng)擁有讓本科生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室的硬件條件，但更多的是考慮讓物理類學(xué)生進(jìn)入，實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計更多傾向物理類方向。讓理科院系的工科本科生進(jìn)入有一定理論深度的、具備國際前沿性研究的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，能夠激發(fā)工科學(xué)生從理論層面去考慮問題，而且對工科中的部分實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)理論分析，改變目前很多工科學(xué)生在科研工作中出現(xiàn)的簡單、重復(fù)、創(chuàng)新性差的局面。

鼓勵理科學(xué)生和工科學(xué)生之間交叉選課，這種院系開設(shè)了很多理論深度較高的課程，工科方向也不可能開全所有這些課程。在不以考分、學(xué)分為誘惑前提下，鼓勵工科學(xué)生選擇理科課程旁聽。建設(shè)大課程平臺，尤其是應(yīng)用、理論相結(jié)合的課程，如經(jīng)典的數(shù)學(xué)物理方程，對工科學(xué)生極為有用，但考慮到難度，目前很多理科院系還只面向物理、應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生開設(shè)。

2 改變及探索

2.1 課程體系及硬件平臺建設(shè)

我校物理工程學(xué)院作為最早創(chuàng)校三個系之一，很早就開設(shè)有工科專業(yè)，早期的自動化專業(yè)在院系調(diào)整中撤除后，后續(xù)又開設(shè)了測控技術(shù)及儀表、電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息科學(xué)技術(shù)等專業(yè)。但在20多年的發(fā)展過程中，三個本科專業(yè)特色并不鮮明、和物理類專業(yè)協(xié)調(diào)不好、沒有長期的科學(xué)研究方向。在一批老教授逐漸退休后，人才隊(duì)伍出現(xiàn)青黃不接，甚至排課都產(chǎn)生困難。

近年來，學(xué)院開始關(guān)注工科三專業(yè)的改革與試點(diǎn)。在科研方向和平臺建設(shè)方面，改變過去長期集中于橫向項(xiàng)目、應(yīng)用型項(xiàng)目的趨勢，鼓勵教師申請國家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)基金、人才培育性項(xiàng)目等，截止2017年，學(xué)院已經(jīng)完成2項(xiàng)國家自然基金面上項(xiàng)目，在研國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)，省自然科學(xué)基金3項(xiàng)。學(xué)院多方籌集資金，投資2000余萬元，建立了微納加工與微納器件科研平臺，100級潔凈室面積達(dá)300余平米，制備與表征實(shí)驗(yàn)?zāi)芰_(dá)到國內(nèi)同類高校前列。同時物理類的材料物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、離子束省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備也面向工科教師開放。工科方向明確了以微納加工和微納器件(MEMS)研究作為重點(diǎn)學(xué)術(shù)研究方向，將電科、儀器、電信都調(diào)整到該學(xué)術(shù)方向和學(xué)術(shù)平臺上。以此平臺和團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)，2017年6月獲得2018年省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助100萬元支持。

課程體系設(shè)置方面，改變過去三個專業(yè)區(qū)別度不大，課程雷同較多的問題，在大二下學(xué)期到大三期間開設(shè)專業(yè)特色課程，如“微納電子學(xué)”、“計量學(xué)”、“自動檢測技術(shù)”、“集成電路設(shè)計”、“集成電路測試與封裝”等，而在大一至大二上這三學(xué)期多開設(shè)“半導(dǎo)體物理”、“半導(dǎo)體器件”、“固體物理”、“微納制造”等基礎(chǔ)理論課程。針對教師短缺的情況，基礎(chǔ)課更多地傾向邀請物理類教師承擔(dān)。逐漸實(shí)現(xiàn)以理促工并朝著培養(yǎng)具備理論基礎(chǔ)扎實(shí)的工科人才方向前進(jìn)。

鼓勵本科生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室，學(xué)院層面頒布了《鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院關(guān)于本科生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室的規(guī)定(試 行)》等文件，制定了本科生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，引領(lǐng)工科學(xué)生在大二、大三階段就及早進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)工科科研人才培養(yǎng)。

為健全人才引進(jìn)及評價體系，我校單獨(dú)設(shè)置工科引進(jìn)博士人才的詳細(xì)規(guī)定，注重論文發(fā)表但不以論文、研究課題前沿一刀切，強(qiáng)調(diào)求學(xué)期間完成的項(xiàng)目內(nèi)涵、實(shí)際動手能力測試等工科特色的評價方法，近3年來依據(jù)該規(guī)定已經(jīng)引進(jìn)中科院大學(xué)(聲學(xué)所、半導(dǎo)體所)、北京理工大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等單位畢業(yè)的優(yōu)秀博士6人，有效緩解了教師短缺、人才梯隊(duì)斷檔的嚴(yán)重問題。

2.2 專業(yè)定位及培養(yǎng)目標(biāo)的優(yōu)化

我院的工科方向如果要完全脫出大物理的限制，最優(yōu)方法就是獨(dú)立建院、獨(dú)立發(fā)展。盡管有包括老院士在內(nèi)的不少先見人士提出該動議，但這牽扯到各方利益平衡、人員平衡、硬件平臺分割等最后都不了了之。但是如果僅僅將工科定位于物理的輔助性學(xué)科、解決院就業(yè)率提升的學(xué)科顯然是不合適的且相互牽扯也拖累物理學(xué)科的提升。

在我校建設(shè)的新的學(xué)科體系中，我們強(qiáng)調(diào)的是工科專業(yè)和物理專業(yè)具有同等重要的定位，工科專業(yè)不再局限于培養(yǎng)學(xué)生熟悉電子元器件的應(yīng)用、簡單軟件編寫、電路板的布圖與調(diào)試等等專科性、職業(yè)化教育，而是強(qiáng)調(diào)科研、學(xué)術(shù)性人才隊(duì)伍的梯隊(duì)培育，引導(dǎo)學(xué)生接觸微納電子技術(shù)、測控技術(shù)等方向的世界性前沿問題，鼓勵本科生大二進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗(yàn)室參與指導(dǎo)教師的基礎(chǔ)性、基礎(chǔ)與前沿性課題研究；強(qiáng)調(diào)在借助物理學(xué)科優(yōu)勢基礎(chǔ)理論教育打好專業(yè)基礎(chǔ)的同時，更多地向微納米電子技術(shù)、測控及儀器技術(shù)等特色專業(yè)上拓展。

經(jīng)過近年的調(diào)整和優(yōu)化，物理學(xué)院工科專業(yè)的本科畢業(yè)生名列在前20%的都可以保送進(jìn)985高校、中科院研究生院攻讀碩士學(xué)位或碩博連讀；70%的畢業(yè)生可以通過考試進(jìn)入到211以上的大學(xué)和科研院所繼續(xù)深造，就業(yè)學(xué)生也大多能夠進(jìn)入國內(nèi)500強(qiáng)企業(yè)從事消費(fèi)電子、自動控制、儀器儀表方面的研發(fā)工作，就業(yè)率穩(wěn)居全校前列。更可喜的是，每年有10%左右的本科畢業(yè)生能夠在核心刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文和獲得授權(quán)發(fā)明專利，對學(xué)院的科研成果積累貢獻(xiàn)了重要力量。目前工科專業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)學(xué)術(shù)前沿研究、基礎(chǔ)應(yīng)用研究、工程技術(shù)研究并重的格局。

3 結(jié)語

物理類院系發(fā)展工科專業(yè)，本身具有得天獨(dú)厚的學(xué)科優(yōu)勢，但如果政策、學(xué)科不合理、僵化，反而會限制工科專業(yè)的發(fā)展進(jìn)而拖累本身主流的理科專業(yè)。從學(xué)科課程上設(shè)置強(qiáng)調(diào)理工結(jié)合，以理促工，可以培養(yǎng)理論知識扎實(shí)的工科應(yīng)用型、工科學(xué)術(shù)型人才。

其實(shí)，在理科院系中開展工科專業(yè)，并不只有物理一家。如化學(xué)一級學(xué)科院系中存在的部分化工專業(yè)、生物醫(yī)藥方向等；數(shù)學(xué)院系中有不少金融、統(tǒng)計方面的專業(yè)方向；生命科學(xué)學(xué)院不少也在做BioMEMS器件；本文的研究同樣適用于這些院系以資借鑒。