物理院系中工科专业发展

段智勇， 马刘红， 李梦珂， 钟英辉， 路书祥

(郑州大学 物理工程学院， 河南 郑州 450001)

0 引言

物理学作为一级学科，在国内很多大学中都单独作为一个学院、系的形式存在。其中有些高校的物理类院系中同时开设有工科专业，如湖南大学物理学院中的电子科学与技术专业；郑州大学物理工程学院的电子科学与技术、测控技术及仪表等专业；哈尔滨理工大学应用科学学院(前物理系)的电子科学与技术专业。这些工科专业在物理院系中发展，很多都与该学院特殊的发展历史密切相关，尤其是电子科学与技术。在1998年以前,当电子元器件及材料存在于中国大学的招生目录中时，由于其科学研究、教学涉及到半导体物理、固体物理、热力学统计等多门物理相关课程，放在物理学院发展似有天然的学科优势[1]。

近年来，在这些高校物理院系中发展的工科专业都遇到了一些新问题，概括起来说，从事电子科学与技术、测控技术及仪表这些工科专业教学、科研的物理院系教师的科研进展缓慢、学术研究平台缺乏、人才引进和评价体系受限等等。但这些工科专业毕业的学生的就业和升学情况却优于物理学大类其它专业的学生，这些物理院系中的工科专业，从学院发展、教师待遇、院系声誉及招生资源等方面来看很难舍弃[2]。因此，如何在物理院系中健康、全面地发展工科专业是当前亟待解决的一个问题。

1 问题的讨论与分析

1.1 教师队伍发展思路

工科专业的教师队伍有其天然的特点，其工程、应用性质十分明显，若都按照物理类的人才评价体系和引进方案，如高影响因子论文发表、前沿研究热点研究等，物理院系中的工科专业就很难引进优秀人才。如，以IEEE系列杂志为代表的电类学术杂志很少有超过10分以上评价的期刊，机械电子和MEMS领域中著名的Mechatronics杂志，连4分都不到。因此，物理院系中工科专业的教师人才引进和评价体系，应该将理、工区别对待，工科这部分教师在发展SCI论文、授权专利、科研项目基础之上，更应该关注其实际工作中的实验动手能力和解决复杂工程问题的逻辑思维能力。而不是简单的关注其有多少高分论文，是不是研究最新热点等。

1.2 科研平台和学科交叉支持

在物理类院系中，工科专业一般都处于弱势，很难有大笔资金专门发展工科专业的科研平台。这种情况下，大部分任课教师都在做一些简单的电子器件应用研究，以企业小型横向项目为主，很难形成长期的、稳定的、具有前瞻性的科研方向。长此以往，学科专业有职教化、功利化、平庸化的发展趋势，以参加种类繁多的各种层次的竞赛、比赛成为学生的科研能力训练的主要手段，学风浮躁。学科影响力的逐渐消失，学生的基础理论储备缺乏，难以适应企业、深层次科研的需要，并进而恶性循环。

为了促进物理类院系中工科教师队伍的健康发展，从学院层面上需要鼓励和帮助工科教师充分利用物理优势学科的科研平台发展物理与电子、物理与仪器、物理与测量等与工科交叉的研究方向。鼓励教师申请国家、省部级科研项目，并政策性倾斜于工科教师科研项目的配套资金。对工科方向采取扶一把、送一程的办法。例如：在有限资金支撑情况下，对集成电路器件、MEMS器件、特色仪器仪表、光电器件等工科研究方向给予一定的支持，这些方向的发展需要物理基础、电子技术、仪器基础且对学生毕业的就业、升学能够形成良性循环[3]。

1.3 理工结合的课程体系建设

物理学院的工科专业，在课程设置上不能照搬纯粹工科院系的工科专业设置。需要兼顾理、工两个学科的交叉，将物理学院理论基础深厚的优点充分发挥出来。在专业基础科中多设置如数学物理方程、半导体物理、固体物理、测试计量基础、电磁学及电磁兼容、热力学统计、理论力学等等基于物理大类的工科应用性课程，在此基础上，二年级下到三年级期间再开设电子、仪器仪表、信息等方向的工科专业课，有了坚实的基础理论支撑，专业课即使开设多一点，学生学习也不会吃力。这对培养基础理论扎实的工科人才，具有可操作性。其实，这种思路在中国科技大学上世纪80-90年代的课程体系中相当风行，培养出了目前各个领域的不少领军人物，只是后来在各种因素的作用下，课程逐渐减少、深度降低。现在看来这种思路还是非常有值得借鉴的地方。

促进本科生进科研实验室。其实，在很多985重点高校或者著名国外的高校，本科生进科研实验室进行科学研究并不鲜见。很多物理院系在经过多年的发展后，其实已经拥有让本科生进入科研实验室的硬件条件，但更多的是考虑让物理类学生进入，实验平台设计更多倾向物理类方向。让理科院系的工科本科生进入有一定理论深度的、具备国际前沿性研究的科学实验室，能够激发工科学生从理论层面去考虑问题，而且对工科中的部分实验加强理论分析，改变目前很多工科学生在科研工作中出现的简单、重复、创新性差的局面。

鼓励理科学生和工科学生之间交叉选课，这种院系开设了很多理论深度较高的课程，工科方向也不可能开全所有这些课程。在不以考分、学分为诱惑前提下，鼓励工科学生选择理科课程旁听。建设大课程平台，尤其是应用、理论相结合的课程，如经典的数学物理方程，对工科学生极为有用，但考虑到难度，目前很多理科院系还只面向物理、应用物理专业的学生开设。

2 改变及探索

2.1 课程体系及硬件平台建设

我校物理工程学院作为最早创校三个系之一，很早就开设有工科专业，早期的自动化专业在院系调整中撤除后，后续又开设了测控技术及仪表、电子科学与技术、电子信息科学技术等专业。但在20多年的发展过程中，三个本科专业特色并不鲜明、和物理类专业协调不好、没有长期的科学研究方向。在一批老教授逐渐退休后，人才队伍出现青黄不接，甚至排课都产生困难。

近年来，学院开始关注工科三专业的改革与试点。在科研方向和平台建设方面，改变过去长期集中于横向项目、应用型项目的趋势，鼓励教师申请国家自然科学基金、省自然科学基金、人才培育性项目等，截止2017年，学院已经完成2项国家自然基金面上项目，在研国家自然科学基金2项，省自然科学基金3项。学院多方筹集资金，投资2000余万元，建立了微纳加工与微纳器件科研平台，100级洁净室面积达300余平米，制备与表征实验能力达到国内同类高校前列。同时物理类的材料物理教育部重点实验室、离子束省重点实验室设备也面向工科教师开放。工科方向明确了以微纳加工和微纳器件(MEMS)研究作为重点学术研究方向，将电科、仪器、电信都调整到该学术方向和学术平台上。以此平台和团队为基础，2017年6月获得2018年省高校科技创新团队资助100万元支持。

课程体系设置方面，改变过去三个专业区别度不大，课程雷同较多的问题，在大二下学期到大三期间开设专业特色课程，如“微纳电子学”、“计量学”、“自动检测技术”、“集成电路设计”、“集成电路测试与封装”等，而在大一至大二上这三学期多开设“半导体物理”、“半导体器件”、“固体物理”、“微纳制造”等基础理论课程。针对教师短缺的情况，基础课更多地倾向邀请物理类教师承担。逐渐实现以理促工并朝着培养具备理论基础扎实的工科人才方向前进。

鼓励本科生进入科研实验室，学院层面颁布了《郑州大学物理工程学院关于本科生进入科研实验室的规定(试 行)》等文件，制定了本科生进入科研实验室的规章制度，引领工科学生在大二、大三阶段就及早进入科研实验室，促进工科科研人才培养。

为健全人才引进及评价体系，我校单独设置工科引进博士人才的详细规定，注重论文发表但不以论文、研究课题前沿一刀切，强调求学期间完成的项目内涵、实际动手能力测试等工科特色的评价方法，近3年来依据该规定已经引进中科院大学(声学所、半导体所)、北京理工大学、西安电子科技大学等单位毕业的优秀博士6人，有效缓解了教师短缺、人才梯队断档的严重问题。

2.2 专业定位及培养目标的优化

我院的工科方向如果要完全脱出大物理的限制，最优方法就是独立建院、独立发展。尽管有包括老院士在内的不少先见人士提出该动议，但这牵扯到各方利益平衡、人员平衡、硬件平台分割等最后都不了了之。但是如果仅仅将工科定位于物理的辅助性学科、解决院就业率提升的学科显然是不合适的且相互牵扯也拖累物理学科的提升。

在我校建设的新的学科体系中，我们强调的是工科专业和物理专业具有同等重要的定位，工科专业不再局限于培养学生熟悉电子元器件的应用、简单软件编写、电路板的布图与调试等等专科性、职业化教育，而是强调科研、学术性人才队伍的梯队培育，引导学生接触微纳电子技术、测控技术等方向的世界性前沿问题，鼓励本科生大二进入专业实验室参与指导教师的基础性、基础与前沿性课题研究；强调在借助物理学科优势基础理论教育打好专业基础的同时，更多地向微纳米电子技术、测控及仪器技术等特色专业上拓展。

经过近年的调整和优化，物理学院工科专业的本科毕业生名列在前20%的都可以保送进985高校、中科院研究生院攻读硕士学位或硕博连读；70%的毕业生可以通过考试进入到211以上的大学和科研院所继续深造，就业学生也大多能够进入国内500强企业从事消费电子、自动控制、仪器仪表方面的研发工作，就业率稳居全校前列。更可喜的是，每年有10%左右的本科毕业生能够在核心刊物上发表学术论文和获得授权发明专利，对学院的科研成果积累贡献了重要力量。目前工科专业已经呈现学术前沿研究、基础应用研究、工程技术研究并重的格局。

3 结语

物理类院系发展工科专业，本身具有得天独厚的学科优势，但如果政策、学科不合理、僵化，反而会限制工科专业的发展进而拖累本身主流的理科专业。从学科课程上设置强调理工结合，以理促工，可以培养理论知识扎实的工科应用型、工科学术型人才。

其实，在理科院系中开展工科专业，并不只有物理一家。如化学一级学科院系中存在的部分化工专业、生物医药方向等；数学院系中有不少金融、统计方面的专业方向；生命科学学院不少也在做BioMEMS器件；本文的研究同样适用于这些院系以资借鉴。