建筑类院校应用物理学专业方向的思考与实践

郭玉献+张学勇+李义宝+黄凤+冯艳+吴徐平

摘要：针对建筑类院校的特点，对所开设的应用物理学专业的人才培养方向进行了思考，确立了物理学与建筑学交叉融合的培养方向，编写并实施了具体的应用物理学专业人才培养方案，并对这种人才培养模式进行了积极的实践与探索。

关键词：应用物理学；专业方向；建筑类院校

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）49-0215-02

一、引言

应用物理学专业属于理学专业，要求学生具有扎实的理论功底，系统地学习物理类基础课程；该专业具有课程任务重、专业方向较多等特点。目前，在很多高校都开设应用物理学专业，具体专业方向与学校的办学定位相关，都是基于物理学理论知识与技能在某一具体领域的应用。与同方向的工科专业相比，该专业所学应用类专业课程偏少，但物理理论知识比较系统；因此，在就业过程中存在发展潜力大，但开始时上手慢的特点。

建筑类院校是以建筑类专业为依托，围绕土建的专业特色形成的高等院校。通常，数学、物理类课程是该类高校工科专业的基础课程。我校应用物理学专业2004年开始招生，起初的办学方向定位于传感器检测与工程应用，在近年来的专业发展过程中，越来越发现：该方向较难与学校的“大土建”特色高效融合，凸显学校办学特色，从而也导致本专业的发展受到限制。目前，多数本科院校根据自身的特色，把应用物理学专业的方向限定在光电检测、太阳能利用、微电子或者传感器技术等领域[1-4]。一个专业如果能与学校的办学定位有机结合，那对于专业的发展无疑是非常有利的。然而，由于现代物理学主要研究的是物质的微观结构，而建筑领域通常面对的却是宏观的物体。因此，作为建筑院校的应用物理学专业面临着巨大挑战，如何使其与建筑类专业有机结合是需要重点思考并解决的问题。

二、应用物理学专业方向的思考

本专业现有物理教师多为公共物理课的教师，研究方向多集中为凝聚态物理、材料物理等，把这些领域的研究在建筑相关领域进行应用，不是一件容易的事情。通过院系专业教师多次研讨，最终，把专业方向的落脚点集中在建筑声、光、热的环境上。一方面，对于建筑环境的研究仍然属于物理学的范畴，另一方面，一个舒适的建筑，其声、光、热环境的实现与提升，往往与新型建筑功能材料的应用是分不开的[5]，而对不同材料的制备与物性研究，恰恰是材料物理学擅长的内容。

基于上述考虑，我们确立了新型人才培养方案的思路，即在专业方向上，物理学与建筑学并重；同时，努力挖掘两学科之间的结合点。通过材料物理的研究，可以带动专业教师的积极性，基于材料在建筑环境领域的应用，可以实现应用物理学与建筑学科的有机融合。新版的应用物理学专业培养方案要求学生，在学习好物理类课程的基础上，熟悉建筑环境研究的相关背景知识；通过功能材料的制备与研究，把建筑与物理两个领域有机地结合起来。新方案中，在学习完作为专业基础的物理类课程后，逐渐学习如《建筑环境学》、《热工基础》、《传感器原理及应用》等课程，使学生对建筑环境的研究领域有一个大体的了解。在此基础上，专业方向分为三个，即建筑热环境、建筑声环境与建筑光环境。建筑热环境主要研究建筑物内部热环境的特点，通过模拟与分析，并根据建筑节能的要求对建筑热环境进行合理设计与检测。建筑声环境主要研究建筑物内部的声响效果，以及吸声材料的合理应用与室内声环境的设计等；具体如何构造新型的声学材料，这与应用物理学的专业知识是密不可分的。至于建筑光环境领域的研究，主要是针对近年来逐渐加剧的城市光污染，加强光检测与新型光学材料的研发，从而为人们打造一个柔和、舒适、节能的光环境。同时，近年来，LED灯的大量使用，使人们对光环境的设计更加自由，而LED的核心部分则是物理材料研究中人们广泛关注的半导体材料与技术。总之，通过研究物理材料的声、光、热特性，可以把物理学的理论、技能与建筑环境有机结合起来，从而使学生同时受到物理学与建筑学的双重熏陶，在其交叉领域能有所作为。在这个前提下，物理材料的研究也不再局限于基础研究，其研究成果能很快在生活中得以应用。

三、应用物理学特色培养方案的撰写

基于上述思路，我们以新编《应用物理学人才培养方案》为抓手，对建筑学与物理学结合给出了具体的方案。整个方案实行“2+2”的教学模式，即大学本科前两年，主要学习物理类的基础课，包括物理专业的四大力学等。在此基础上，学生已经形成了关于物理学的知识框架，为以后物理学知识在建筑环境领域的应用奠定基础。后两年，开始介入专业和专业方向课程的学习，以建筑热环境方向为例，即先学习《建筑环境学》、《热工基础》、《热工检测技术》、《建筑节能》等课程，再学习《固体物理》、《半导体物理》、《纳米材料与结构》等课程。最后，通过实践类课程与毕业设计的训练，加深学生对两者关系的了解。

从专业培养目标来看，该方向主要培养具有扎实的数理基础和综合实验技能，能适应社会主义现代化建设需要，同时，在建筑环境检测与建筑声学、照明工程、建筑节能设计，以及相关技术开发等应用领域从事科研、教学、技术应用开发和管理工作的复合型应用人才。其主干包括物理学与建筑学，即在两者的结合领域进行研究；核心课程主要包括物理类与建筑环境类课程，如：力学、热学、光学、电磁学、理论力学、热力学与统计物理、传热学、热工基础、传感器与检测技术、建筑节能、电气照明设计、建筑光学材料、声学基础、建筑声环境。为进一步拓宽学生的知识面，我们开设了大量的专业选修课与公共选修课。同时，为加强对学生创新能力的训练，我们增开了7个学分的专业创新创业实训的内容，具体包括创业基础课、大学生就业创业课，以及创新创业教育与实践等。另外，我们还对大学生参加社会实践与课外创新学分进行认定，通过对诸如科技成果、学术论文、专利等的认定，大大激发了学生运用所学知识进行创新的热情。

四、结语

总之，我们针对建筑类院校应用物理学专业的人才培养方向进行了思考，在物理学与建筑学的结合领域确立了专业發展方向，形成了具有鲜明建筑特色的应用物理学专业人才培养方案，可以为社会培养具有扎实的数理功底，在建筑声、光、热环境方向有所作为的应用复合型人才。

参考文献：

[1]宋昭远，张雷，张磊磊.应用物理学专业特色建设及实践能力培养探索[J].教育教学论坛，2017，（2）：139-141.

[2]朱桥，张鹏，闫友房.应用物理学专业建设的思考[J].教育教学论坛，2014（7）：3-4.

[3]王长昊，路大勇，王严东，杨雪.应用物理学专业微电子特色方向人才培养的探索与实践[J].吉林化工学院学报，2015，32（10）：45-47.

[4]朱桥，符林军.浅议本科应用物理专业开设太阳能光伏技术方向[J].大学教育，2014，（6）：91-92.

[5]邹钰.我国建筑节能材料的发展现状[J].房材与应用，2006，34（3）：59-61.