應(yīng)用物理專業(yè)方向的定位與探索

王嚴(yán)東，路大勇

(吉林化工學(xué)院理學(xué)院，吉林吉林 132022)

物理規(guī)律是自然類學(xué)科的基礎(chǔ)以及新技術(shù)的先驅(qū)。應(yīng)用物理學(xué)的主要方向?yàn)槲锢砼c工程應(yīng)用相結(jié)合，最終對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生重大提高。物理學(xué)的基礎(chǔ)知識和工程應(yīng)用兩種才能都很重要。但是必須注意二者之間的聯(lián)系。應(yīng)用物理學(xué)主要開發(fā)研究物理學(xué)的工程生產(chǎn)能力。它們正在國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展。所以物理學(xué)應(yīng)用新技術(shù)及應(yīng)用開發(fā)人員必須具有良好的理論基礎(chǔ)知識和工程實(shí)踐能力。

應(yīng)用物理工程專業(yè)教育的主要任務(wù)就是要在實(shí)踐創(chuàng)新性、知識綜合性、人文性等工程理念指導(dǎo)思想下，培養(yǎng)具備堅(jiān)實(shí)的物理專業(yè)基礎(chǔ)，具備較強(qiáng)的工程應(yīng)用實(shí)踐能力，同時(shí)具備科學(xué)精神和人文精神的實(shí)踐型工程技術(shù)人才。側(cè)重物理學(xué)主要發(fā)展方向，立足于工程實(shí)踐意識、側(cè)重物理在工程實(shí)踐的應(yīng)用，培養(yǎng)出口廣闊的工程技術(shù)人員，以學(xué)生專業(yè)就業(yè)方向?yàn)閷?dǎo)向，設(shè)置學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)方案［1-2］。

一、應(yīng)用物理專業(yè)現(xiàn)狀

由于物理學(xué)能夠運(yùn)用到幾乎任意工程學(xué)科，所以國內(nèi)對于應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)方向定位可謂是五花八門。其定位為大多為激光與光信息技術(shù)、凝聚態(tài)物理與功能材料、微電子技術(shù)、計(jì)算物理、和理論物理等。這些學(xué)科方向差異很大，導(dǎo)致應(yīng)用物理專業(yè)專業(yè)課程的設(shè)置也就有了很大不同。我國普通高校基本都開設(shè)具有本學(xué)校特色的應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)，由于國內(nèi)本專業(yè)基本由大學(xué)物理公共課人馬進(jìn)行建設(shè)，導(dǎo)致應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的工程應(yīng)用方面建設(shè)不足。一般是在物理學(xué)科的基礎(chǔ)上，參考本學(xué)校相關(guān)專業(yè)并借鑒原有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建立起來。應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)面比較廣，好像任何工程應(yīng)用方向都做，但對于相應(yīng)工程基礎(chǔ)知識不夠牢靠。所以應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)存在的普遍問題是工程訓(xùn)練不足、專業(yè)方向模糊、就業(yè)方向不明朗［3-4］。

二、應(yīng)用物理專業(yè)材料學(xué)專業(yè)方向建設(shè)

按照國家本科專業(yè)目錄，應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)必修課程有高等數(shù)學(xué)、大學(xué)外語、人文社科類課程、普通物理學(xué)(力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、原子物理)、理論物理(理論力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理、固體物理學(xué))、電子技術(shù)(模擬和數(shù)字電子技術(shù))、計(jì)算機(jī)類課程等。大四按照光信息方向、材料方向、計(jì)算物理方向等不同學(xué)校的專業(yè)定位而設(shè)置相應(yīng)專業(yè)選修課程。

理論物理課程數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁復(fù)、物理圖像較為抽象，學(xué)生理解較為困難。由于這些課程課時(shí)量大、內(nèi)容多，導(dǎo)致專業(yè)方向課程學(xué)分嚴(yán)重不足，因此需要按專業(yè)方向?qū)A(chǔ)理論課程進(jìn)行改革優(yōu)化。

材料學(xué)是在凝聚態(tài)物理和化學(xué)專業(yè)上建立起來的，涉及到材料物理、材料科學(xué)與工程、材料化學(xué)、高分子材料等不同專業(yè)方向，因此我們建議應(yīng)用物理學(xué)材料方向定位于材料物理或材料科學(xué)與工程。這兩個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)課程包含了量子力學(xué)、熱力學(xué)和固體物理學(xué)，還要增加開設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)以及材料分析測試、材料合成制備等工程應(yīng)用課程(教育部本科專業(yè)目錄，2012)。因此按照物理學(xué)體系進(jìn)行教學(xué)會導(dǎo)致專業(yè)課程學(xué)分學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足，學(xué)生專業(yè)方向?qū)W習(xí)僅僅是個(gè)皮毛，因此需要對基礎(chǔ)課程進(jìn)行削減。

首先將應(yīng)用物理單獨(dú)開設(shè)的力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、原子物理學(xué)、光學(xué)課程合為一門“普通物理學(xué)”。對于工程應(yīng)用為主的培養(yǎng)模式基本夠用，然后對理論物理課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，選擇內(nèi)容較為簡單、實(shí)踐應(yīng)用較強(qiáng)的教材，削減理論物理學(xué)時(shí)，將電動力學(xué)、理論力學(xué)課程減為每門32學(xué)時(shí)，并對其考核方式設(shè)為考查，這就節(jié)約下來大量學(xué)時(shí)為專業(yè)課程的開設(shè)贏得空間。由于材料學(xué)專業(yè)也分無機(jī)非金屬材料、金屬材料的等不同專業(yè)方向，因此對于材料學(xué)方向也需要學(xué)生進(jìn)行具體課程選擇，按照金屬方向和非金屬方向進(jìn)行選修課課程。去掉人文類、外語類、數(shù)學(xué)類、體育、實(shí)踐類等所有本科院校都開設(shè)的課程，應(yīng)用物理學(xué)主要課程開設(shè)學(xué)時(shí)、學(xué)期等內(nèi)容如表1所示。

表1 應(yīng)用物理專業(yè)有關(guān)課程設(shè)置

三、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐能力培養(yǎng)

與基礎(chǔ)理論知識相比，實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力具有更大的工程實(shí)用價(jià)值，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生熟練地掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識、基本技能和工程應(yīng)用能力。要加強(qiáng)工程訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，完善實(shí)踐教學(xué)體系。大力提倡與企業(yè)合作，回歸工程、面向工程，開展實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)，為學(xué)生提供參與工程實(shí)踐的機(jī)會，使學(xué)生在自主、動手、綜合、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新能力等方面得到一定的鍛煉。

首先建立完善、層次分明的應(yīng)用物理實(shí)體系，對物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模塊劃分。廢除高中時(shí)期開設(shè)的老舊實(shí)驗(yàn)，減少物理規(guī)律的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力為重點(diǎn)的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主。把先進(jìn)材料檢測技術(shù)、材料合成制備、材料加工等工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)引入應(yīng)用物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入部分材料學(xué)基本實(shí)驗(yàn)，如材料合成制備、固相反應(yīng)、程控電爐使用等，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入材料檢測、硬度、結(jié)構(gòu)測量、粒度分析等材料學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與專業(yè)課程相結(jié)合，使應(yīng)用物理專業(yè)方向明確［5］。

應(yīng)用物理專業(yè)既然涉及到工程應(yīng)用，這就必須為學(xué)生解決企業(yè)實(shí)習(xí)問題。實(shí)習(xí)企業(yè)的產(chǎn)品方向、生產(chǎn)流程決定了學(xué)生的眼界和就業(yè)方向。因此實(shí)習(xí)單位建設(shè)就顯得尤為重要，需要主管專業(yè)的系主任、專業(yè)教師、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)共同發(fā)力，聯(lián)系相應(yīng)實(shí)習(xí)單位，解決實(shí)習(xí)問題。學(xué)校和企業(yè)都要參與實(shí)踐教學(xué)，學(xué)校統(tǒng)一安排學(xué)生管理工作，企業(yè)為學(xué)生提供實(shí)習(xí)場所，最好是一個(gè)真正的工作崗位操作場所。相關(guān)企業(yè)的工程技術(shù)人員做為工程訓(xùn)練指導(dǎo)教師進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，對于在校企合作期間發(fā)生的問題則需要雙方共同協(xié)商討論做出決定，學(xué)校要對實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，使學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)不流于形式［6］。

四、應(yīng)用物理專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)

國內(nèi)一般本科院校(二本院校)應(yīng)用物理專業(yè)大多是由原來的大學(xué)物理教研室的基礎(chǔ)上建立，存在師資力量工程實(shí)踐能力不足的問題。這些教師基本有著良好的教學(xué)基礎(chǔ)、較為嚴(yán)格的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作流程。最為自然科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)，這些教師是合格的，但由于長期沒有涉及專業(yè)教學(xué)，對于專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐類課程顯得經(jīng)驗(yàn)不足。很多專業(yè)教師科研方向目標(biāo)不明卻，甚至沒有自己的科研方向，教學(xué)任務(wù)僅僅完成基礎(chǔ)課程教學(xué)。當(dāng)應(yīng)用物理專業(yè)成立后，需要重新學(xué)習(xí)新的教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文等內(nèi)容，年紀(jì)大的教師會顯得力不從心。特別是還需要專業(yè)教師具備自己的科研項(xiàng)目或工廠工程實(shí)踐項(xiàng)目才能引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文環(huán)節(jié)，因此專業(yè)教師的培養(yǎng)和引進(jìn)就是專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容。

要確定引進(jìn)人才的專業(yè)方向，一定以專業(yè)建設(shè)方向引入人才，按照每年1-2名人員進(jìn)行引進(jìn)，注意學(xué)緣結(jié)構(gòu)、本科學(xué)歷專業(yè)等內(nèi)容。一般要求新進(jìn)教師具有博士學(xué)位，若實(shí)在緊缺不能引入可以考慮招入高水平碩士。引進(jìn)的人才應(yīng)有意識注重實(shí)踐課程鍛煉，給他們提供進(jìn)入工廠、企業(yè)以及科研一線的機(jī)會。

同時(shí)加強(qiáng)自身人才培養(yǎng)，積極制定政策，使專業(yè)人才能夠走出去，還能夠回的來。培養(yǎng)自身原有的教師出去讀博或進(jìn)行國內(nèi)外高級訪問學(xué)者，增加原有教師的博士學(xué)歷學(xué)位比例，擴(kuò)大教師的科研視野，培養(yǎng)其科研、實(shí)踐能力。

建立起以年輕人為主，老中青相結(jié)合的、完整的、可持續(xù)的科研團(tuán)隊(duì)，以學(xué)科建設(shè)方向積極申報(bào)國家中央財(cái)政和省財(cái)政專項(xiàng)，系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。按照專業(yè)方向進(jìn)行調(diào)研，采購相應(yīng)的教學(xué)科研設(shè)備。使引進(jìn)的人才能夠有一個(gè)良好的教、科研平臺，讓每個(gè)專業(yè)教師按照平臺確定自身的科研、工程實(shí)踐方向。

五、結(jié) 語

于2004年進(jìn)行了應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的招生，至今已有8屆畢業(yè)生，學(xué)生就業(yè)基本為專業(yè)對口就業(yè)，就業(yè)前景看好，按照材料學(xué)專業(yè)方向培養(yǎng)方案的設(shè)置較為成功。在應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)上，以材料學(xué)方向?yàn)橐龑?dǎo)，我們于2011年開始招收材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生、2013年開始招收材料物理專業(yè)學(xué)生。應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)作為基礎(chǔ)孵化器作用明顯，專業(yè)輻射面廣，已經(jīng)產(chǎn)生了兩個(gè)新專業(yè)。

應(yīng)用物理專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到理論、實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的優(yōu)化取舍，因此還需要在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系等方面進(jìn)一步深化改革，準(zhǔn)確定位專業(yè)方向，建立完整的專業(yè)教學(xué)體系。

［1］ 林德華，王新強(qiáng)，李芳昱.應(yīng)用物理專業(yè)課程建設(shè)和教學(xué)改革［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，7(5):149-150.

［2］ 王嚴(yán)東，胡勇，王顯德.應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課程體系的改革與實(shí)踐［J］.吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，30(4):59-61.

［3］ 方莉俐.改革應(yīng)用物理專業(yè)培養(yǎng)模式，培養(yǎng)卓越工程創(chuàng)新人才［J］.河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，22(1):62-64.

［4］ 王嚴(yán)東，路大勇，張鈺，等.材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)與思考［J］.吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，32(2):67-69.

［5］ 邢德勝.應(yīng)用物理專業(yè)校企合作辦學(xué)人才培養(yǎng)模式研究［J］.赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，30(2):241-243.

［6］ 吳俊芳，張英堂.淺談應(yīng)用物理學(xué)特色專業(yè)建設(shè)［J］.西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，16(S2):66-67.