地方院校国家级一流本科专业建设探索与实践——以青岛大学应用物理学专业为例

云茂金，钟德高，邵渭泉，郝 伟，滕 冰

（青岛大学应用物理国家级实验教学示范中心，山东 青岛 266071）

无论是百年未有之大变局下的新发展格局，还是新一轮科技革命和产业革命引发的深刻变革，都对新时代人才培养提出了新要求。而专业是人才培养的基本单元，是建设高水平本科教育、培养一流人才的“四梁八柱”。［1］为此，教育部于2019年全面启动一流本科专业建设“双万计划”，推动做强一流本科、建设一流专业、培养一流人才，全面振兴本科教育，提高高校人才培养能力，实现高等教育内涵式发展。［2］［3］“双万计划”面向中央部门所属高校和地方高校分列名额，向地方高校倾斜，鼓励支持高校在服务国家和区域经济社会发展中建设一流本科专业。青岛大学应用物理学本科专业在学科上以物理学一级学科博士点、凝聚态物理山东省特色优势重点学科和光子学材料与器件山东省高校重点实验室为基础；在专业建设上，以应用物理学国家级一流本科专业、应用物理国家级实验教学示范中心和山东省海洋观测与宽带通信技术协同创新中心为支撑，强化建设应用物理学专业，辐射带动新能源科学与工程省级一流本科专业、光电信息科学与工程省级一流本科专业以及材料物理三个“新工科”专业，为地方区域经济建设培养了大批理工融合新工科的高素质创新人才。青岛大学应用物理学专业于2019年成功入选首批国家级一流本科专业，在学科建设、专业建设、师资队伍建设、课程建设以及产学研协同育人等方面为地方高校的一流本科专业建设起到了一定的示范和推广作用。

一、青岛大学应用物理学本科专业发展历程

青岛大学应用物理学专业自1986年成立以来，根植齐鲁大地，立足青岛而发展，在多年发展中形成了物理学科（应用物理学专业）教育区域优势明显，新能源（新能源科学与工程专业）、新一代信息技术（光电信息科学与工程专业）、新材料（材料物理专业）多专业协调发展的新格局。专业建设上，应用物理学专业于2008年获批山东省品牌专业，2010年获批国家级特色专业，2013年获批应用物理国家级实验教学示范中心，2019年入选首批国家级一流本科专业；学科基础上，在应用物理学本科专业发展的基础上，2003年和2005年先后开始招收凝聚态物理和理论物理研究生，2010年获批物理学一级学科硕士点，2018年获批物理学一级学科博士点、凝聚态物理山东省特色重点学科，形成了本-硕-博完整的人才培养体系；学科平台上，建设有应用物理国家级实验教学示范中心、中央与地方共建高校特色优势学科光电材料与器件实验室、山东省工程实验室、山东省中法纳米光电技术国际合作中心、山东省高校光子学材料与技术强化重点实验室、山东省高校人才培养模式创新实验区、山东省研究生联合培养基地、青岛市工程研究中心和青岛市科普教育基地，为培养学生实践能力和创新创业能力提供了强有力的平台支撑；产学研协同育人上，青岛大学物理科学学院与山东大学海洋研究院、复旦大学青岛研究院、自然资源部第一海洋研究所、山东省计量科学研究院、山东省科学院激光研究所、青岛市光电工程技术研究院、青岛镭创光电技术有限公司、青岛天宝科技集团有限公司、山东省信息产业服务有限公司、深圳市海斯比船艇科技股份有限公司等12家省内外高校、科研院所与企事业单位合作共建山东省高校海洋观测与宽带通信技术协同创新中心。协同创新中心围绕海洋观测与通信、海洋传感器研发、多源遥感海洋监测技术开发、水下光通信技术开发、海上通信网络建设等方面开展海洋观测与通信应用基础研究、产业化实验及成果应用推广等工作，促进了产、学、研三位一体的协同发展。在专业、学科及协同育人平台发展的基础上，青岛大学应用物理学专业坚持以立德树人为根本任务，紧紧围绕全面提高人才培养能力这个核心点，构建了本科、硕士、博士完整的应用物理学高水平人才培养体系，为地方区域经济建设培养了大批高素质创新人才。

青岛大学应用物理学专业建设过程中立足青岛，瞄准地方区域经济发展，主动对接国家战略新兴产业和山东省新旧动能转换中所涉及的新材料、新能源和新一代信息技术三个方向，实施“物理学”大类招生和“通识+专业+多元/实践”的人才培养模式。通过通识强基为通才打基础、专业固本为专才长技能、继续深造和创新创业的多元发展实现全方位、高素质创新人才培养。新生入校首先接受一年通识强基教育，大二开始根据个人兴趣和特长自主选择进入“通才（应用物理学）、理工融合（新能源科学与工程、光电信息科学与工程、材料物理）、卓越（应用物理创新班）”三类教育体系，最终实现“厚基础、宽口径、重实践、强能力”的理工融合新工科育人特色。

二、应用物理学一流本科专业建设的具体举措及实施

1、聚焦课程思政，践行立德树人，推动一流本科专业内涵发展

应用物理学专业建设过程中坚持以学生发展为中心，以立德树人为根本任务，结合学校办学定位、应用物理学专业培养目标，围绕“为谁培养人，培养什么人、怎样培养人”这一教育的根本问题，［4］［5］重构课程体系和课程教学内容，从物理学基本知识的过去、现在和未来挖掘课程蕴含的思政元素，合理设计思政教学切入点。如：学习原子物理这门专业课时，在掌握书本理论的基础上（过去），组织学生了解我国大科学装置——上海光源（现在），并介绍其在生命科学、凝聚态物理、材料科学、能源等多个学科前沿基础研究和高新技术研发领域取得的具有国际影响力的研究成果。通过这一科学装置，老师既要把基础知识与学科前沿动态和社会发展需求紧密联系起来，还要用心把科学家献身科学事业所蕴含的道理讲深、讲透、讲活，让学生用心领悟，达到沟通心灵、启智润心、激扬斗志的目的。在此基础上，进一步启发学生思考屡被“卡脖子”的光刻机等未来的事情，使学生站在民族发展的高度进行自我规划。由此将物理学基本知识的传授与社会主义核心价值观相融合，在讲授专业知识的同时润物无声地将知识传授、价值塑造和能力培养三者融为一体，践行为党育新人，为国育良才的使命。在“物理光学”省级课程思政示范课程、“材料物理”校级课程思政示范课的引领下，应用物理学专业的课程思政建设取得显著成效、立德树人的根本任务得以落实、专业内涵发展得以推进。如应用物理学专业学生自发组织了科普教育学生志愿服务宣讲团，利用应用物理国家级实验教学示范中心对全市中小学生开展科普教育，不仅提升了青少年的科学素质、激发科学兴趣，还于2020年获批青岛市科普教育基地。应用物理学专业学生党支部于2019年获批全国高校党建工作“样板支部”培育创建单位。

2、构建一流师资队伍，助推一流本科专业建设

习近平总书记在全国教育大会上指出，教师是人类灵魂的工程师，是人类文明的传承者，承载着传播知识、传播思想、传播真理，塑造灵魂、塑造生命、塑造新人的时代重任。［6］百年大计，教育为本；教育大计，教师为本。高素质师资队伍是一流本科专业建设和全面提高人才培养能力的保证。［7］［8］师资队伍建设上，青岛大学应用物理学专业围绕国家级一流本科专业建设目标，以物理学学科建设为基础，聚焦构建一流师资队伍，通过“高端引领、引育并举、整体推进”多措并举的原则，构建了一支由国家“万人计划”、全国模范教师、省级教学名师、省级课程思政示范团队、中科院“百人计划”、教育部“新世纪优秀人才培养计划”、山东省泰山学者、青岛市教学名师领衔的教学水平高、科研能力强、实践经验丰富的教学科研团队；教学研究上，团队成员近年来主持应用物理学国家级一流本科专业、教育部产学合作协同育人项目、山东省本科高校教学改革重点研究项目、山东省一流本科专业和山东省一流本科课程等教研项目，团队的教学研究能力得到大幅提升，2014年获山东省高等教育省级教学成果三等奖2项、2018年获山东省高等教育省级教学成果奖一等奖2项、“物理光学”课程教学团队于2021年入选山东省课程思政示范教学团队；科学研究上，团队成员近年来主持国家自然科学基金联合基金项目、国防科技创新特区重点项目、国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、山东省联合基金、山东省重大基础研究等多项国家、省部级项目，获教育部自然科学二等奖1项、山东省自然科学二等奖3项、三等奖1项。教学团队围绕创新人才培养和区域经济发展，主动对接国家战略新兴产业和山东省新旧动能转换，围绕新一代信息技术、新能源材料开展的一系列高水平科研、教学研究，获得了一系列支撑物理学科建设的高水平的教学、科研成果，彰显了应用物理学专业特色，反哺了教师教学、科研，为全面提高人才培养质量提供了优越的教学、科研平台。

3、打造一流本科课程，赋能一流本科专业建设

课程是教育教学和人才培养的核心要素，课程体系的建设，是夯实人才培养、落实“立德树人”根本任务的有力保障。［9］［10］为了进一步坚持“以本为本”，推进“四个回归”，提升本科课程教学质量和专业办学水平，教育部于2019年实施一流本科专业建设“双万计划”之后，全面开展一流本科课程建设。青岛大学应用物理教学团队以“学生中心、产出导向、持续改进”的理念和“高阶性、创新性、挑战度”的课程标准，对课程教学进行了全面深入的改革。课程改革以学生发展为中心，以立德树人为根本任务，以提升学生的创新、创业能力为目标，对课程教学内容和课程体系进行优化。课程体系设置上，强化数理相关基础课程，借助于高水平师资队伍、国家级规划教材、先进实用的教学方法，切实提高应用物理学专业的“五大基础”、“四大力学”等核心课程的教学水平和学习效果，夯实学生的专业基础功底，激发探究物理的兴趣。在此基础上，通过应用物理专业先导课、模块化课程（应用物理学模块、光电信息科学与工程模块、新能源科学与工程模块、材料物理模块）、物理学前沿讲座、高端学术报告等课程激发学生科学精神与科研潜力；课程内容上，在讲授课本内容的基础上通过教师科研的融入做到科教协同，通过学科竞赛的融入做到以赛促学、以赛促教、以赛促建，通过建模仿真的融入做到变抽象的物理原理为直观、清晰的物理图像，通过课程论文及课堂讨论做到学生参与度的大幅提高；考核方式上，实施全过程学业评价和非标准答案的考核方式，通过课程论文、建模仿真、学科竞赛、专题讨论等“非标准答案”的考核方式，重点考查学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，最终实现基础扎实，富有创新精神，堪当大任的“高阶性”人才培养目标；课程思政与教学内容有机融合，贯穿所有教学环节，起到有意无形、润物无声地育人作用。团队成员围绕课程建设分别于2019年获批“物理光学”省级一流课程、2020年获批“物理光学”省级课程思政示范课程、2021年获批“基于光学方法的宽谱太赫兹波产生和应用”省级虚拟仿真实验项目，这不仅为应用物理学专业的课程建设起到示范作用，还为全面提高人才培养能力、建设应用物理学国家级一流本科专业提供了强有力的支撑。

4、“两个平台、四个层次、全程开放式”产教研协同育人实践教学体系，夯实一流本科专业建设

实践教学是培养学生实践能力和创新创业能力的重要环节，也是全面提高人才培养能力的有效途径。［11］［12］教育部一流本科专业建设“双万计划”中明确指出要积极集聚优质教育资源，优化人才培养机制，着力推进与政府部门、企事业单位合作办学、合作育人、合作就业、合作发展，强化实践教学，不断提升人才培养的目标达成度和社会满意度。青岛大学应用物理学专业紧扣理工融合新工科育人特色，强力打造“两个平台、四个层次、全程开放式”产教研协同育人实践教学体系。平台建设上，依托应用物理国家级实验教学示范中心、山东省海洋观测与宽带通信技术协同创新中心、山东省高校光子学材料与技术重点实验室、中央与地方共建光电材料与器件特色优势学科实验室、山东省高校人才培养模式创新实验区等校内教学平台和青岛市光电工程技术研究院、自然资源部第一海洋研究所、青岛海信等校企协作育人平台构建基础实验和专业实验两个平台；实验内容上，把实践教学内容分为基础类、专业类、综合设计和研究创新类四个层次实验。基于基础实验和专业实验两个平台仪器的开放性和组合性，针对不同的物理学学术方向和现代前沿技术方向，在每个平台上增设具有开放性、探究性、挑战度的实验项目，激发学生实验探究的兴趣和内在动力。学生根据自己的兴趣和特长自主选择和设计实验，实现其科学思维和创新意识的培养；教学组织上，协调各个平台的师资、仪器等资源，做到实验室、实验内容、实验仪器的全程开放，保证学生能根据自己的时间、兴趣和特长来自由选择实验时间、实验项目，为培养多样化、个性化、高素质创新人才提供实践平台。自“两个平台、四个层次、全程开放式”产教研协同育人实践教学体系实施以来，学生的创新能力、技术产业开发能力、经济社会管理能力和社会发展适应能力得到了明显提升。近三年，应用物理学专业学生100余人次在国家级、省级以上学科竞赛中获奖。如：学生曾获全国大学生数学建模竞赛一等奖、全国大学生光电设计竞赛二等奖、“挑战杯”全国大学生课外学术竞赛三等奖等。还有多名本科生获国家发明专利、以第一作者在《实验室科学》、Optics Express等期刊发表高水平论文。

5、以大创项目、学科竞赛为驱动，提升学生创新创业能力，创建一流本科专业

应用物理学专业建设过程中，以学生为中心，以一流的师资队伍为主导，以应用物理国家级实验教学示范中心和山东省海洋观测与宽带通信技术协同创新中心等优势资源为平台，以大创项目、学科竞赛为驱动，［13］以提高学生的创新创业能力为目标，将大创项目、学科竞赛融入课堂教学之中。让学生根据自己的兴趣、特长、结合老师的研究方向，自主申报大创项目和学科竞赛。学院安排学业导师对大创项目、学科竞赛的申报要点进行讲解，引导学生尽早走进实验室、尽早熟悉课题、尽早融入科创团队，尽力让每一位学生参与到大创项目、学科竞赛中。对于专业而言，通过强化应用物理学国家级教学示范中心、山东省协同创新中心等实践教学平台，为学生备赛、参赛提供硬件支持，实现专业内涵的提升发展；对于学生而言，我们始终坚持通过大创项目、学科竞赛来提高学生的自主学习能力和主动创新能力的根本导向，牢牢抓住全面提高学生的创新创业能力这个目标，将大创项目、学科竞赛过程切实转化为提升学生的专业知识、创新能力、合作意识、综合素质的过程；对于教师而言，承担课程教学任务的同时，通过指导学生参与大创项目、学科竞赛，不仅做到了寓教与研、教研相长，还使我们守住了立德树人的初心。例如：在学习双折射晶体的电光效应之后，结合老师在透明压电陶瓷材料方面的科研项目，指导学生自主开发了基于透明陶瓷的多功能电光调制教学实验装置，该实验装置获得国家发明专利，并在全国光电设计大赛中获二等奖。

三、小结

在教育部实施一流本科专业建设“双万计划”的背景下，青岛大学应用物理学专业建设过程中立足山东、服务全国，以物理学科发展为基础，以应用物理学国家级一流本科专业、应用物理国家级实验教学示范中心和山东省海洋观测与宽带通信技术协同创新中心等国家级、省部级优势教学资源为平台，以一流的师资队伍为支撑，瞄准区域经济发展，主动对接战略新兴产业和山东省新旧动能转换中的新材料、新能源和新一代信息技术三个方向，构建了“通识+专业+多元/实践”的人才培养模式，对地方院校应用物理学一流本科专业建设展开了探索和实践。

通过聚焦课程思政，传授专业知识的同时，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，推动了应用物理学本科专业内涵发展；通过“高端引领、引育并举、整体推进”的举措构建一流师资队伍，助推了应用物理学本科专业建设；通过打造《物理光学》省级一流本科课程、《基于光学方法的宽谱太赫兹波产生和应用》省级虚拟仿真实验项目，赋能应用物理学本科专业建设；通过搭建“两个平台、四个层次、全程开放式”产教研协同育人实践教学体系，夯实了应用物理学本科专业建设；通过“以赛促学，以赛促教，教学相长”，促进了学生的创新能力和教师的教学能力的提升；这一系列举措使得“厚基础、宽口径、重实践、强能力”的理工融合新工科育人特色得以实现，人才培养成效得到显著提升。在继续深造和就业上，近三年应用物理学专业考研率高达56%，其中超过80%的学生到双一流大学及中科院系统继续深造，学生初次就业率达95%，并得到用人单位高度认可；在学科竞赛上，近三年应用物理学专业学生在国家级、省级学科竞赛中获奖100余人次，曾获全国大学生数学建模竞赛一等奖、美国大学生物理竞赛一等奖、全国大学生光电设计竞赛二等奖、“挑战杯”全国大学生课外学术竞赛二等奖、山东省光电设计大赛一等奖等多项奖励；在科研上，近三年应用物理学专业本科生在Physical Review A、Optics Express、Journal of Physics：Condensed Matter等期刊发表论文5篇，申请国家发明专利10余项，学生的创新能力得到明显提升；在专业及课程建设上，应用物理学专业于2019年入选首批国家级一流本科专业、“物理光学”于2020年入选省级一流课程、“基于光学方法的宽谱太赫兹波产生和应用”于2021年入选省级虚拟仿真实验项目、“物理光学”于2021年入选省级课程思政示范课程。青岛大学应用物理学专业在课程建设、师资队伍建设、专业建设、学科建设、创新型人才培养、以及产学研协同育人等方面取得了显著的成效，为地方高校应用物理学一流本科专业乃至物理学科的建设起到一定的示范推广作用。