改革应用物理专业培养模式，培养卓越工程创新人才

方莉俐

(中原工学院理学院，河南郑州450007)

0 引言

应用物理专业培养具有坚实的物理基础理论知识、基本的实验方法和技能、理工结合的高级复合型工程技术人才.为了贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》(2010－2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010－2020年)》，深化教育改革，充分体现“宽口径、厚基础、重能力、高素质”的人才培养模式，适应更宽口径的专业需要和人才需求的变化，根据应用物理专业培养目标和基本要求，着力培养创新能力强、适应社会发展需要的应用物理类卓越工程创新人才，已经成为高等院校应用物理专业教学的重中之重.应用物理专业从专业性质上属于理科专业，是自然科学中的基础学科——物理学与其他应用学科相结合的学科，随着国家“卓越工程师教育培养计划”的实施，工科院校应用物理专业培养模式的改革探索和实践已势在必行.

本文分析了工科院校应用物理专业的招生、培养和就业现状，以培养卓越工程创新人才为目标，从应用物理专业培养模式入手，围绕专业特长培养与现代化教学、实践动手能力培养与实验教学工作、科学研究能力和创新意识的培养与毕业论文工作、就业能力的培养与跨学科问题等几个方面的问题，提出了一种工科院校应用物理专业培养模式.

1 工科院校应用物理专业现状

1.1 招生现状

目前，我国许多高等院校都设有应用物理系，或者在物理系内设应用物理专业.应用物理专业方向十分广泛，可以说涉及应用学科的各个方面，目前主要的研究方向有:光学、半导体科学、材料科学、核技术应用、生物物理等，其中每一个方向又可以细分为一些具体的分支.国际上最著名的学府如美国麻省理工学院、美国宾夕法尼亚大学、英国剑桥大学、日本的东京大学等都设有应用物理专业，主要研究的课题包括核技术、宇航技术、固体物理、凝聚态物理，声、光、电学的基础开发和应用等.我国的北京大学物理系、中科大的应用物理专业、上海交通大学应用物理系、西安交通大学理学院的应用物理专业、北京科技大学应用物理专业、中科院物理所等，在国内应用物理专业领域都具有较高的知名度.

但是，工科院校中的应用物理专业招生状况一直令人担忧，大多数的工科院校中，应用物理专业的学生是通过专业调剂录取的，学生来源较其他工科专业差，甚至有的院校存在生源不足的现象.

1.2 培养现状

目前，大多数工科院校中的应用物理专业培养模式基本相同，课程设置主要分为三部分:公共基础课程(包括英语、思想政治、计算机基础等本科专业公共课程)、物理基础理论课程(包括力学、光学、电磁学、热学、量子力学、固体物理等)、专业方向拓展课程(不同院校设置不同)等.在课程设置方面，如果理论课程偏多，影响学生实践能力的培养;而如果专业方向课程偏多，又将不可避免地倾向某个工科专业，使应用物理专业变得不伦不类.虽然理论知识的学习比较扎实，但在实践动手能力培养、科学研究能力和创新意识的培养、就业能力的培养等方面，应用物理专业明显逊色于其他工科专业.而且，由于学生来源问题，大多数调剂的学生对本专业不感兴趣，学习积极性不高，甚至有的学生存在一定的怨气，使得教学效果不够理想.

1.3 就业现状

就业是所有学生和家长以及培养单位最为重视的问题，也是我们高等院校的首要任务.从目前的就业情况来看，应用物理专业就业率很低，毕业分配走向复杂，大部分学生选择与物理相关的其他专业如微电子、自动化、计算机等就业.其专业特点和传统的培养模式与工科专业的培养模式有着很大的差别，学生的理论知识学习较工科专业学生强，但在工程实践能力方面训练较少，尤其是在具体的实训方面较为欠缺，学生动手能力和创新能力不够强，就业竞争能力较差.从考研情况看，工科院校中的应用物理专业中继续选择物理专业的学生寥寥无几，绝大部分都选择了其他相关工科专业，这是一个值得我们物理教育工作者认真思考并亟待解决的问题.

2 以培养卓越工程创新人才为目标的工科院校应用物理专业培养模式改革初探

卓越工程创新人才培养，要求强化学生工程能力与创新能力，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务.作为工科院校中的应用物理专业，虽然是理科专业，但又倾向于应用，兼顾了理、工双重特性，必须以强化工程能力与创新能力为重点改革人才培养模式.

2.1 专业特长培养与现代化教学［1］

“合格+特长”是一种科学的大学生素质培养模式.一个合格的大学毕业生应当达到“合格+特长”的培养目标，在各种素质都必须合格的前提条件下，注重专业特长发展，努力使学生的专业素质达到优秀标准;同时，还要正确引导学生的个性发展，不断挖掘每个学生的个人潜力，发挥个人长处，努力使每个学生发展成为具有专业特长、个性突出、全面发展的优秀人才.

通过正确分析应用物理专业发展现状和就业现状，明确了应用物理专业的具体特色在于培养的学生具有较高的物理综合素质，能够充分利用现有资源、很快学会并进行实践，进而分析、解决相关技术问题.将专业方向定位为前景较为看好的具体方向，通过优化整合专业课程设置、开放实验室、应用物理专业学生参与辅导工科大学物理学生实验、上好绪论课等手段，让学生主动说“我要学”.

教学过程中注重现代化教学手段与传统教学手段相结合.在互联网时代更好地应用现代信息技术，对物理专业学生专业特长培养，提高物理课程教学质量，提高物理专业学生择业能力起着至关重要的作用.传统的“语言+板书”的形式特点是叙述清楚、衔接自然、逻辑严密，集形体语言、书写艺术于一体，有利于教学内容的理解和教师与学生的交流互动，适宜做理论分析和演算.电化教学能充分运用声、像教学手段，使教学过程丰富多彩，加大信息量，有利于某些物理概念、定律的讲解.推广和应用多媒体技术，广泛采用电子教案，使用动态图形，运用电脑模拟和动画合成，使物理概念和演算过程更加形象逼真，极大地增加学习兴趣.除了课堂讲授，还应加强答疑环节.教师每周安排一定的面对面辅导答疑时间，对学生学习中出现的问题及时予以解决，做到教、辅同步.另外，充分利用网络资源优势，将相关的教学资料、教学文件、教学课件以及教师的教学研究论文在网上公布，实现教学资源的共享，学生可以随时在网上浏览教学信息，并进行网上答疑，教师也可以随时了解学生的学习情况.以上几种方法结合运用，真正做到教学相长，使现代教育技术在教学改革中发挥越来越大的作用.

2.2 实践动手能力培养与实验教学工作［2］

物理学是一门理论和实验高度结合的精密科学.物理学中几乎所有的定律和规律都来自实验事实.应用物理专业的学生必须具备很强的实际动手能力和实验操作技能.我们在专业基础课程(力学、电磁学、光学)课内实验开设方式上，改变传统的分组上实验课的方法，实验室对学生完全开放，学生可以在工作日的任何时间进行预约实验，并在考试方式上进行了大胆改革，让学生辅助实验教师完成一次工科学生大学物理实验的教学全过程，让学生转变角色，由学转变成教，极大地激发学生的积极性和责任感，同时在与学生之间的互动过程中，动手能力得到了加强，取得了非常满意的效果.为了推广这一实验教学改革成果，应加大实验室开放力度，包括演示实验、近代物理实验、设计性实验、教师的科研项目都要对学生开放，全方位加强学生实践动手能力的培养，并对一些与实际应用结合比较紧密的实验项目进行进一步的深化改造.

比如，把力学实验中规则物体密度的测定，深化改造成不规则物体密度的测定及颗粒状材料密度的测定.改造后虽然所依据的基本原理相同，但在实验的设计上学生要应用更多以前学过的知识，同时实验中要用到一些生产和科研中常用的仪器设备.通过实验，学生可以了解实际检测中测量不确定度的大小，并学习分析实际检测中产生测量不确定度的因素，以及减小测量不确定度的方法，充分体现活学活用、理论联系实际，对学生是一次全方位的训练.本实验由具有实际工作经验的教师重点负责，使学生在实验过程中体会如何发挥自己的智慧，把理论应用到实际工程领域，达到真正锻炼实际动手能力的目的.

2.3 科学研究能力和创新意识的培养与毕业论文工作

在鼓励科技创新方面，从教师和学生两方面着手.一方面，鼓励教师搞科研;另一方面，通过教师带动和影响学生参与到科研活动当中，尤其是要发挥博士、教授的科研优势，以科研项目为平台，加强学生科学研究能力和创新意识的培养.积极开辟第二课堂，教师的科研项目适时向本科学生公开，通过吸收学生参与科研课题，巩固和深化培养专业思想，孕育学生的创新精神，从加强学生专业兴趣入手，逐渐提高学生的科学研究能力.重点在大三和大四学生中，吸纳部分学生参与到教师的科研项目中来，并在毕业论文阶段让学生承担部分科研内容的实验分析工作，使学生在具体参与中得到科学研究能力和创新意识的培养.

在大四毕业实习阶段，尽可能多地与校外实习实训基地相结合，并在毕业论文的实践环节中，实行师生双向选择，师生科研协作.将全体教师的科研方向和在研项目向全体学生通报，并由项目负责人向学生详细介绍项目内容，广泛激发学生的科研兴趣，将有能力的学生吸纳到科研项目中来.

将学生参与教师科研项目的具体内容物化，尤其是在毕业论文阶段所做的课题内容物化，开发成学生实验项目，充实到物理实验当中，作为专业物理实验的研究型实验项目，在全体学生中开放实验，实现科研——教学——科研的良性循环，真正做到科研与教学相结合，为培养卓越工程创新人才打下良好的基础.

2.4 就业能力的培养与跨学科问题

从学生考研和就业情况来看，工科院校应用物理专业的大部分学生选择了微电子、自动化等相关专业攻读硕士研究生，就业方向大部分为以物理学为基础的其他相关专业.这种跨学科就业现象，一方面反映出了本专业的就业劣势，另一方面也反映出了应用物理专业基础厚、就业面宽的专业特点.可以通过广泛调研相关专业特点和用人单位对往届毕业生的反馈意见，合理安排校内专业实验和课程设计，适当开设跨学科专业选修课，加强学生跨学科就业能力的培养.

3 结论与展望

为了改善工科院校应用物理专业的招生、培养和就业现状，培养卓越工程创新人才，通过现代化教学手段与传统教学手段相结合、专业实验开设模式改革、与实际应用结合比较紧密的传统实验项目的深化改造、毕业实习和毕业论文的实践环节中师生科研协作、科研成果物化与研究型实验开设、合理增设专业相关选修课等一系列具体问题的思考和尝试，应用物理专业学生的实践动手能力、科研意识、创新意识、创新精神和创新能力一定会得到加强，专业前景一定会越来越广阔.

［1］ 方莉俐.物理专业学生专业特长培养与现代化教学［C］//大学物理课程报告论坛组委会.大学物理课程报告论坛文集2009.北京:高等教育出版社，2010:129－131.

［2］ 方莉俐.《力学》课程教学方法的探索与实践［C］//大学物理课程报告论坛组委会.大学物理课程报告论坛文集2010.北京:高等教育出版社，2011:10－12.