改革應用物理專業培養模式，培養卓越工程創新人才

方莉俐

(中原工學院理學院，河南鄭州450007)

0 引言

應用物理專業培養具有堅實的物理基礎理論知識、基本的實驗方法和技能、理工結合的高級復合型工程技術人才.為了貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》(2010－2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010－2020年)》，深化教育改革，充分體現“寬口徑、厚基礎、重能力、高素質”的人才培養模式，適應更寬口徑的專業需要和人才需求的變化，根據應用物理專業培養目標和基本要求，著力培養創新能力強、適應社會發展需要的應用物理類卓越工程創新人才，已經成為高等院校應用物理專業教學的重中之重.應用物理專業從專業性質上屬于理科專業，是自然科學中的基礎學科——物理學與其他應用學科相結合的學科，隨著國家“卓越工程師教育培養計劃”的實施，工科院校應用物理專業培養模式的改革探索和實踐已勢在必行.

本文分析了工科院校應用物理專業的招生、培養和就業現狀，以培養卓越工程創新人才為目標，從應用物理專業培養模式入手，圍繞專業特長培養與現代化教學、實踐動手能力培養與實驗教學工作、科學研究能力和創新意識的培養與畢業論文工作、就業能力的培養與跨學科問題等幾個方面的問題，提出了一種工科院校應用物理專業培養模式.

1 工科院校應用物理專業現狀

1.1 招生現狀

目前，我國許多高等院校都設有應用物理系，或者在物理系內設應用物理專業.應用物理專業方向十分廣泛，可以說涉及應用學科的各個方面，目前主要的研究方向有:光學、半導體科學、材料科學、核技術應用、生物物理等，其中每一個方向又可以細分為一些具體的分支.國際上最著名的學府如美國麻省理工學院、美國賓夕法尼亞大學、英國劍橋大學、日本的東京大學等都設有應用物理專業，主要研究的課題包括核技術、宇航技術、固體物理、凝聚態物理，聲、光、電學的基礎開發和應用等.我國的北京大學物理系、中科大的應用物理專業、上海交通大學應用物理系、西安交通大學理學院的應用物理專業、北京科技大學應用物理專業、中科院物理所等，在國內應用物理專業領域都具有較高的知名度.

但是，工科院校中的應用物理專業招生狀況一直令人擔憂，大多數的工科院校中，應用物理專業的學生是通過專業調劑錄取的，學生來源較其他工科專業差，甚至有的院校存在生源不足的現象.

1.2 培養現狀

目前，大多數工科院校中的應用物理專業培養模式基本相同，課程設置主要分為三部分:公共基礎課程(包括英語、思想政治、計算機基礎等本科專業公共課程)、物理基礎理論課程(包括力學、光學、電磁學、熱學、量子力學、固體物理等)、專業方向拓展課程(不同院校設置不同)等.在課程設置方面，如果理論課程偏多，影響學生實踐能力的培養;而如果專業方向課程偏多，又將不可避免地傾向某個工科專業，使應用物理專業變得不倫不類.雖然理論知識的學習比較扎實，但在實踐動手能力培養、科學研究能力和創新意識的培養、就業能力的培養等方面，應用物理專業明顯遜色于其他工科專業.而且，由于學生來源問題，大多數調劑的學生對本專業不感興趣，學習積極性不高，甚至有的學生存在一定的怨氣，使得教學效果不夠理想.

1.3 就業現狀

就業是所有學生和家長以及培養單位最為重視的問題，也是我們高等院校的首要任務.從目前的就業情況來看，應用物理專業就業率很低，畢業分配走向復雜，大部分學生選擇與物理相關的其他專業如微電子、自動化、計算機等就業.其專業特點和傳統的培養模式與工科專業的培養模式有著很大的差別，學生的理論知識學習較工科專業學生強，但在工程實踐能力方面訓練較少，尤其是在具體的實訓方面較為欠缺，學生動手能力和創新能力不夠強，就業競爭能力較差.從考研情況看，工科院校中的應用物理專業中繼續選擇物理專業的學生寥寥無幾，絕大部分都選擇了其他相關工科專業，這是一個值得我們物理教育工作者認真思考并亟待解決的問題.

2 以培養卓越工程創新人才為目標的工科院校應用物理專業培養模式改革初探

卓越工程創新人才培養，要求強化學生工程能力與創新能力，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務.作為工科院校中的應用物理專業，雖然是理科專業，但又傾向于應用，兼顧了理、工雙重特性，必須以強化工程能力與創新能力為重點改革人才培養模式.

2.1 專業特長培養與現代化教學［1］

“合格+特長”是一種科學的大學生素質培養模式.一個合格的大學畢業生應當達到“合格+特長”的培養目標，在各種素質都必須合格的前提條件下，注重專業特長發展，努力使學生的專業素質達到優秀標準;同時，還要正確引導學生的個性發展，不斷挖掘每個學生的個人潛力，發揮個人長處，努力使每個學生發展成為具有專業特長、個性突出、全面發展的優秀人才.

通過正確分析應用物理專業發展現狀和就業現狀，明確了應用物理專業的具體特色在于培養的學生具有較高的物理綜合素質，能夠充分利用現有資源、很快學會并進行實踐，進而分析、解決相關技術問題.將專業方向定位為前景較為看好的具體方向，通過優化整合專業課程設置、開放實驗室、應用物理專業學生參與輔導工科大學物理學生實驗、上好緒論課等手段，讓學生主動說“我要學”.

教學過程中注重現代化教學手段與傳統教學手段相結合.在互聯網時代更好地應用現代信息技術，對物理專業學生專業特長培養，提高物理課程教學質量，提高物理專業學生擇業能力起著至關重要的作用.傳統的“語言+板書”的形式特點是敘述清楚、銜接自然、邏輯嚴密，集形體語言、書寫藝術于一體，有利于教學內容的理解和教師與學生的交流互動，適宜做理論分析和演算.電化教學能充分運用聲、像教學手段，使教學過程豐富多彩，加大信息量，有利于某些物理概念、定律的講解.推廣和應用多媒體技術，廣泛采用電子教案，使用動態圖形，運用電腦模擬和動畫合成，使物理概念和演算過程更加形象逼真，極大地增加學習興趣.除了課堂講授，還應加強答疑環節.教師每周安排一定的面對面輔導答疑時間，對學生學習中出現的問題及時予以解決，做到教、輔同步.另外，充分利用網絡資源優勢，將相關的教學資料、教學文件、教學課件以及教師的教學研究論文在網上公布，實現教學資源的共享，學生可以隨時在網上瀏覽教學信息，并進行網上答疑，教師也可以隨時了解學生的學習情況.以上幾種方法結合運用，真正做到教學相長，使現代教育技術在教學改革中發揮越來越大的作用.

2.2 實踐動手能力培養與實驗教學工作［2］

物理學是一門理論和實驗高度結合的精密科學.物理學中幾乎所有的定律和規律都來自實驗事實.應用物理專業的學生必須具備很強的實際動手能力和實驗操作技能.我們在專業基礎課程(力學、電磁學、光學)課內實驗開設方式上，改變傳統的分組上實驗課的方法，實驗室對學生完全開放，學生可以在工作日的任何時間進行預約實驗，并在考試方式上進行了大膽改革，讓學生輔助實驗教師完成一次工科學生大學物理實驗的教學全過程，讓學生轉變角色，由學轉變成教，極大地激發學生的積極性和責任感，同時在與學生之間的互動過程中，動手能力得到了加強，取得了非常滿意的效果.為了推廣這一實驗教學改革成果，應加大實驗室開放力度，包括演示實驗、近代物理實驗、設計性實驗、教師的科研項目都要對學生開放，全方位加強學生實踐動手能力的培養，并對一些與實際應用結合比較緊密的實驗項目進行進一步的深化改造.

比如，把力學實驗中規則物體密度的測定，深化改造成不規則物體密度的測定及顆粒狀材料密度的測定.改造后雖然所依據的基本原理相同，但在實驗的設計上學生要應用更多以前學過的知識，同時實驗中要用到一些生產和科研中常用的儀器設備.通過實驗，學生可以了解實際檢測中測量不確定度的大小，并學習分析實際檢測中產生測量不確定度的因素，以及減小測量不確定度的方法，充分體現活學活用、理論聯系實際，對學生是一次全方位的訓練.本實驗由具有實際工作經驗的教師重點負責，使學生在實驗過程中體會如何發揮自己的智慧，把理論應用到實際工程領域，達到真正鍛煉實際動手能力的目的.

2.3 科學研究能力和創新意識的培養與畢業論文工作

在鼓勵科技創新方面，從教師和學生兩方面著手.一方面，鼓勵教師搞科研;另一方面，通過教師帶動和影響學生參與到科研活動當中，尤其是要發揮博士、教授的科研優勢，以科研項目為平臺，加強學生科學研究能力和創新意識的培養.積極開辟第二課堂，教師的科研項目適時向本科學生公開，通過吸收學生參與科研課題，鞏固和深化培養專業思想，孕育學生的創新精神，從加強學生專業興趣入手，逐漸提高學生的科學研究能力.重點在大三和大四學生中，吸納部分學生參與到教師的科研項目中來，并在畢業論文階段讓學生承擔部分科研內容的實驗分析工作，使學生在具體參與中得到科學研究能力和創新意識的培養.

在大四畢業實習階段，盡可能多地與校外實習實訓基地相結合，并在畢業論文的實踐環節中，實行師生雙向選擇，師生科研協作.將全體教師的科研方向和在研項目向全體學生通報，并由項目負責人向學生詳細介紹項目內容，廣泛激發學生的科研興趣，將有能力的學生吸納到科研項目中來.

將學生參與教師科研項目的具體內容物化，尤其是在畢業論文階段所做的課題內容物化，開發成學生實驗項目，充實到物理實驗當中，作為專業物理實驗的研究型實驗項目，在全體學生中開放實驗，實現科研——教學——科研的良性循環，真正做到科研與教學相結合，為培養卓越工程創新人才打下良好的基礎.

2.4 就業能力的培養與跨學科問題

從學生考研和就業情況來看，工科院校應用物理專業的大部分學生選擇了微電子、自動化等相關專業攻讀碩士研究生，就業方向大部分為以物理學為基礎的其他相關專業.這種跨學科就業現象，一方面反映出了本專業的就業劣勢，另一方面也反映出了應用物理專業基礎厚、就業面寬的專業特點.可以通過廣泛調研相關專業特點和用人單位對往屆畢業生的反饋意見，合理安排校內專業實驗和課程設計，適當開設跨學科專業選修課，加強學生跨學科就業能力的培養.

3 結論與展望

為了改善工科院校應用物理專業的招生、培養和就業現狀，培養卓越工程創新人才，通過現代化教學手段與傳統教學手段相結合、專業實驗開設模式改革、與實際應用結合比較緊密的傳統實驗項目的深化改造、畢業實習和畢業論文的實踐環節中師生科研協作、科研成果物化與研究型實驗開設、合理增設專業相關選修課等一系列具體問題的思考和嘗試，應用物理專業學生的實踐動手能力、科研意識、創新意識、創新精神和創新能力一定會得到加強，專業前景一定會越來越廣闊.

［1］ 方莉俐.物理專業學生專業特長培養與現代化教學［C］//大學物理課程報告論壇組委會.大學物理課程報告論壇文集2009.北京:高等教育出版社，2010:129－131.

［2］ 方莉俐.《力學》課程教學方法的探索與實踐［C］//大學物理課程報告論壇組委會.大學物理課程報告論壇文集2010.北京:高等教育出版社，2011:10－12.