新形势下材料物理专业教学改革探讨

熊礼威 汪建华 王传新 满卫东 刘治田

【摘要】近年来，随着国家在新能源、新材料以及光电子信息三大支柱产业投入的逐渐加大，社会对材料物理专业毕业生的工程能力以及业务水平要求不断提高，对现有材料物理专业教学体制的改革势在必行。本文分别从教学理念、课程建设、教学实践以及师资队伍建设四个方面对材料物理专业教学改革进行了探讨，并对如何向社会输送专业技术更加扎实的材料物理专业毕业生提出了建议。

【关键词】材料物理 教学改革 人才培养

【基金项目】湖北省教育厅教学研究项目（编号：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

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0170-02

材料物理专业属于材料科学类，其培养目标是培养较系统的掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关基本知识和基本技能，能在与材料科学与工程相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才[1]。随着科学技术的不断发展，社会对材料物理专业人才的需求情况也在逐渐发生变化。近几年国家在新能源、新材料以及光电信息领域投入的不断加大，使得企业对于材料物理专业毕业生的需求数量也在逐年增加，特别是对于具有较强专业基础和实践能力的人才的需求，是很多高新技术企业每年人才发展计划的重点。

材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和物理效应，实现材料的合成、制备、加工、修饰与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等。随着国家对本专业人才需求的变化，对本专业的教学体系进行一定的改革迫在眉睫。本文以武汉工程大学材料物理专业的发展为出发点，分别从教学理念、课程建设、教学实践以及师资队伍建设四个方面入手，详细探讨了本专业在新形势下进行教学改革的一些措施。

一、教学理念的更新

面向未来的教学改革需要现代化的教学思想，需要前瞻性的教学理念[2]。这些教学理念包括从专业教育向综合素质教育，从重知识传授向能力培养转变；从封闭式的学校教育模式向开放型的产、学、研三结合的教育模式转变；从标准化培养模式向个性化、选择性培养模式转变；从维持性学习向创新性学习转变[3]。

武汉工程大学材料物理专业所属学科为省级重点学科及湖北省首批优势特色学科，本专业依托自身的学科优势和人才优势，将专业人才培养特色定位于低温等离子体技术及应用和功能薄膜材料的开发，重点培养在光电信息材料、新能源材料、环境材料等方面具有扎实的基础理论知识和实践能力的应用型创新人才。

为适应新时期国家建设对材料物理专业人才需求的变化，在对本专业人才的需求情况以及人才市场走向等问题进行充分调查论证的基础上，明确了我校材料物理专业的培养目标，即在专业设置和课程体系设计上尽量体现“拓宽专业面、夯实基础、重视能力培养”的指导思想，着力培养学生的创新能力，真正提高本科生的素质教育。同时，我们也注意到现实的就业压力对学生的影响，在打好基础，增强适应性的同时，设置功能薄膜材料和等离子体技术2个专业方向，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间，满足学生多样化的需求，进一步体现了因材施教的思想；同时也体现我校等离子体学科及薄膜材料研究方面的特色。

新的教学方案力求将全面素质教育的精神渗透到专业教育之中，使基础知识教育、能力训练和素质培养结合起来，对学生进行较为系统的基本知识和基本理论的教学，加强对学生基本方法和技能的训练，重视对学生创造能力和创新意识的培养。

二、课程建设的优化

在不同的社会需求下，根据社会对毕业生需求的调研及预测对材料物理专业的课程体系进行适当的修订，突出本专业在不同时期的重点，对于培养满足社会需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理专业在课程建设方面主要集中在提升现有课程和推出新课程/新内容两个方面。

在提升现有课程方面，对于本专业的一些老牌重点课程，采取主讲教师负责制，其余教师积极参与，分工合作，加强重点课程建设，并积极申报新的重点课程。经过几年建设，已在多门课程的建设方面取得了较好成果，如《材料科学基础》、《工业等离子体原理》、《薄膜材料与制备技术》等课程已建设成为校级精品课程，《纳米材料与技术》、《固体物理学》课程成为校级重点建设课程。这些重点课程的建设一方面锻炼了队伍，提高了整体素质，另一方面对其他课程的建设起到很好的示范带动作用。在重点课程建设过程中，本专业一直在积极探索课程教学改革方法，采用多媒体教学的课程由2002年的1门发展到现在所有课程都使用多媒体教学；双语教学也从无到有，《工业等离子体原理》、《薄膜材料与技术》已采用双语教学。

在推出新课程/新内容方面，本专业根据毕业生就业新形势对培养方案进行了大量修改。新的培养方案进一步体现了因材施教的思想，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间；同时也体现了我校等离子体学科优势的特色。如新培养计划针对社会需求开设了《电子材料》和《工业等离子体工程》等课程，课程内容紧紧围绕目前工业生产中涉及到的新产品和新技术，有利于学生更好地完成从学校到社会的衔接。此外，现有课程的授课内容也逐步以市场为导向，在保持现有特色的同时，增加与市场需求相关联的专业知识体系，学生毕业后反响良好。

三、教学实践改革

材料物理专业的实践教学主要分为校内实践和校外实践两部分。校内实践主要是指在学校现有的实验条件下进行的一系列基础实验和专业实验，因此实验室建设也是提高实践教学质量的必要前提[8-10]。我校材料物理专业以湖北省等离子体化学与新材料重点实验室、湖北省微波等离子体技术研究工程中心和专业实验室为校内实践教学平台，在材料制备、加工，材料性能（力学、电学、磁学、热学等性质）测试、材料组织结构测定及材料应用等方面开展实验室建设，并结合本学科科研发展方向进行建设，设备采购主要围绕着材料科学基础、材料合成与加工、薄膜材料、材料表面改性、等离子体加工、纳米材料等课程进行。

在此基础上，我校材料物理专业根据学科建设发展情况，在2005年对实践教学环节进行了重大改革，将原来分散在各个课程中的实验课程进行整合，对原有实验体系进行重新规划，开设单独的实验课程，制定统一大纲，整合实验内容，并对实验内容适当更新，使实验体系更加完备，并与实用化紧密结合，侧重于培养学生动手能力。整合后的校内实验课为《材料科学基础实验》、《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》三门课程，总学时由原来的80个增加到108个。

同时，在实验内容上进行创新，将科研成果转化为教学内容，以科研促进教学。目前，在材料物理专业开设的3门实验课中，《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》全部实验均为教师科研转化而来。所有专业实验将科研与教学紧密结合，一方面弥补教学经费的不足，另一方面让学生接触科学前沿，激发从事科研工作兴趣，培养学生在从事科学研究的同时加深对课程内容的理解，提高教学效果。

此外，在校内实践教学中增设《学年论文》这一实践教学内容，让学生模拟实际科学研究，通过教师拟定方向，学生收集资料、归纳总结收集到的信息写出文献综述、然后针对发现的问题确定具体的研究题目，再制定详细的实验方案，并预测可能的结果。最后通过答辩，完成这一实践教学环节。

在校外实践教学方面，本专业设置有《毕业实习》环节，毕业实习地点的选择主要以人才市场需求为导向，目前学校已与多家从事光电信息材料、新能源材料、环境材料的企业签订实习协议，并在几家硅材料制造企业、LED制造企业及薄膜制备企业建立了实习基地，为学生的毕业实习提供了保障。此外，在指导毕业论文过程中，鼓励学生采取“宜化模式”完成毕业论文。由于“宜化模式”课题来源于企业，结合工厂实际，其研究结果更具有实用性。学生在做毕业论文过程中能够更好地将书本上的理论知识与现实的生产实际相结合，有效训练学生综合应用知识的能力。本专业近年来在学生毕业实习和毕业论文环节中有超过25%的学生采取“宜化模式”进行毕业论文。

四、加强师资队伍建设

师资队伍建设是专业建设的重要环节。为了培养出满足社会需要的高素质人才，教师的知识更新和自身素质提升十分关键[9，11]。本专业在职教师具有学历层次高、职称结构合理、平均年龄低的特点，基于这样一个教师队伍现状，材料物理专业的师资队伍建设一直坚持高标准、高水平的指导思想，在引进高水平的学术带头人、责任教授的同时，加大力度对现有的青年教师进行培养，提高他们的教学、科研水平。具体措施主要包括对青年教师进行帮扶指导，努力提高青年教师的教学技能；合理安排好现有教师的教学和科研工作，在保证教学质量的前提下，积极开展科学研究工作，通过科学研究，不断提高教师的学术素养；积极引进优秀教师，逐步建立一支高水平、稳定的教师队伍。

此外，本专业在教学过程中积极聘请相关行业的优秀工程师为学生讲授专业基础课程或进行专题报告，在此过程中让老师和学生充分了解国内外相关行业的发展动态，探讨材料物理专业今后的发展方向和毕业生应该具备的基础知识和基本技能，以此加强学生对本专业的了解，更进一步提高教学效果。

五、结语

如何培养满足新形势要求的材料物理专业高素质应用型人才，是所有高校材料物理专业教学人员需要探讨的核心问题。教学改革是一个随社会形势发展而不断进行的过程，因此，我们时刻紧跟社会发展步伐，在充分了解国家和社会对本专业人才需求的前提下不断探求新形势下的教学改革，这样才能不断为社会输出高水平的专业人才。

参考文献：

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