材料物理專業(yè)課程設置優(yōu)化研究

張莉芹　彭順金　李云寶　張國宏　范薇

[摘 要]材料物理專業(yè)是材料科學不可或缺的重要組成部分。武漢科技大學材料物理專業(yè)課題組對現有材料物理專業(yè)的課程設置進行了優(yōu)化研究，對材料物理專業(yè)現狀進行了分析，在平臺+模塊的框架下提出了材料物理專業(yè)課程設置的優(yōu)化方案，并將材料物理課程設置分為五個層次探討作為高新材料研發(fā)理論和技術基礎的材料物理專業(yè)課程體系的改革。

[關鍵詞]材料物理；課程設置；優(yōu)化研究

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0007-02

材料物理專業(yè)是材料科學不可或缺的重要組成部分。國內高校的材料物理專業(yè)是 1998 年教育部本科專業(yè)目錄調整后產生的一個新專業(yè)，是物理學與材料科學的一個交叉學科，隸屬于材料科學與工程一級學科。由于不同學校的學科背景存在差異，材料物理專業(yè)的課程體系和人才培養(yǎng)目標因校而異，難以形成統(tǒng)一的標準。[1]2001年，武漢科技大學理學院開設了材料物理專業(yè)，武漢科技大學前身為武漢鋼鐵學院，材料物理專業(yè)如何以學校的鋼鐵特色為基礎，結合當今社會對人才的要求建立科學的課程體系將對本校材料物理專業(yè)的發(fā)展至關重要。

一、材料物理專業(yè)現狀分析

材料物理專業(yè)在專業(yè)籌建初期，許多高校將相近的專業(yè)如金屬物理、材料科學、應用物理等專業(yè)改名為材料物理專業(yè)。各高校根據自身的情況對該專業(yè)也有不同的稱謂，如華中科技大學將專業(yè)命名為應用物理，而武漢理工大學和武漢科技大學則稱為材料物理。由所調研的學校來看，有70%的高校采用材料物理作為專業(yè)名稱。由于開辦專業(yè)的高校及專業(yè)所屬院系不同，雖然專業(yè)名稱相同，但專業(yè)的內涵并不完全相同。[2]該專業(yè)在專業(yè)招生、人才培養(yǎng)和畢業(yè)生就業(yè)等方面仍存在嚴峻挑戰(zhàn)，其中最根本的原因與材料物理專業(yè)性質有關。材料物理是材料學科中偏重理論的專業(yè)，畢業(yè)生適宜到高校、研究所及高新技術企業(yè)的研發(fā)機構從事教學、理論研究和新材料的研究開發(fā)工作。而一般的企業(yè)對該類學生并不青睞。但是，高校、研究所及高新技術企業(yè)的研發(fā)機構招收的都是高層次人才，對本科畢業(yè)生門檻較高。另一方面，我國的材料類高新技術企業(yè)及研發(fā)機構相對較少，對材料物理專業(yè)的畢業(yè)生需求數量較少。眾多的因素阻礙著材料物理專業(yè)學生的發(fā)展，但究其根本還是學生的專業(yè)課程設置安排，不同的課程設置體系會培養(yǎng)出不同能力的學生，最終的結果也會大不相同。

二、材料物理專業(yè)的課程設置

武漢科技大學理學院的前身是基礎課部，2001年材料物理專業(yè)建設初期由于一系列原因使得課程在設置時只能依托基礎課部物理專業(yè)師資力量開設了較大比例的物理類課程，培養(yǎng)目標也主要傾向于培養(yǎng)科研人才。隨著學校的發(fā)展和專業(yè)建設經驗的成熟，材料物理專業(yè)在探索中發(fā)展，并逐漸形成了與學科特色相結合的材料物理專業(yè)課程體系，培養(yǎng)目標逐漸過渡為培養(yǎng)具備堅實的自然科學基礎、材料物理專業(yè)基礎、良好的人文社會科學基礎，擁有良好的科學研究素質、較強的工程實踐能力和創(chuàng)新精神，具有較強的改善材料性能、開拓材料新應用和開發(fā)新材料能力以及良好的交流和溝通能力、組織管理能力，能適應社會主義市場經濟建設需要且具有一定國際視野、全面發(fā)展的高級技術及管理人才。

武漢科技大學材料物理專業(yè)成立初期按照“必修+選修”的設置模式開設了必修的公共基礎課程、實踐課程、學科基礎課程及專業(yè)基礎課程和創(chuàng)新教育學分，在選修設置中開設了公共選修、專業(yè)限選和專業(yè)任選課程。隨著材料物理專業(yè)的逐漸發(fā)展、各個研究方向科研平臺的搭建以及高層次專業(yè)人才的引進，舊的課程體系越來越不能夠適應本系材料物理專業(yè)的發(fā)展。首先，開設過多的物理類課程使得專業(yè)課的開設受到限制，部分專業(yè)必修和選修課在總學分的限制下不能開設或者是只能少學時的開設；其次，借鑒其他同類高校的課程安排使得其要隨著專業(yè)方向凝練，要不斷摒棄不適合的課程轉而開設對專業(yè)特色發(fā)展有貢獻的課程；再次，課程開設的時間不僅要考慮每門課程的先修課程，做好理論學習的承前啟后，還要考慮到不同學期學生的學習重點和學時均勻性。然而在專業(yè)成立初期，我們只在金屬材料研究方向有一定師資力量及學術優(yōu)勢，而其與我校材冶學院存在同質化問題，使得新建的材料物理專業(yè)特色不明顯。因此在課程設置時材料物理專業(yè)的基礎課就是一些最基本的知識。[3][4]由于沒有自身特色，開設的專業(yè)選修課也存在著不受重視的現象，安排的時間較晚，幾乎都在第六和第七學期。而第七學期是本科生復習考研的關鍵時期，大部分的選修課都存在出勤率低、學生學習興趣不高的現象。針對上述現象，材料物理的課程設置需要進一步修改和優(yōu)化。

三、材料物理專業(yè)課程設置的優(yōu)化

武漢科技大學材料物理經過十幾年的專業(yè)探索，逐漸改革和優(yōu)化了原有的課程設置。本專業(yè)自2012年培養(yǎng)方案修訂方案規(guī)定，課程設置按照“平臺+模塊”的形式推出后，經過校教務處、院教學辦公室和所有材料物理專業(yè)課教師認真討論研究，確立了平臺和模塊課程。

從2016年的培養(yǎng)方案來看，武漢科技大學材料物理專業(yè)課程設置共分五個層次，如表1所示。其中第一、第二層次課程設置的目的是培養(yǎng)本專業(yè)學生的基本素質，打牢材料物理專業(yè)學生的基礎理論知識，拓寬基礎知識領域，增強人才對社會適用性的可能。第三層次的課程設置是在精進物理學基礎的同時結合了武漢科技大學材料物理的專業(yè)特色。由于材料物理專業(yè)是多學科知識交叉、滲透的結果，在第一、第二層次課程設置的前提下我們開設了量子力學、固體物理等課程夯實學生的物理理論基礎，并為繼續(xù)深入進行材料科學研究和新材料開發(fā)打下堅實的基礎。大部分的專業(yè)課程采取了實驗+理論的教學模式，理論課中的課堂教學學時與實驗課學時占比一般是5∶1至2∶1。此外，對專業(yè)的材料物理性能和固體表面與界面采用雙語（漢語和英語）教學，以提升本專業(yè)學生的國際競爭力，這些教學改革對學生今后的工作和繼續(xù)深造都具有積極的作用。第四層次的課程設置是增強學生的實踐能力。實踐教學體系包括基礎實驗教學、專業(yè)實驗教學、實習、本科創(chuàng)新科研實驗和畢業(yè)論文/設計多級培養(yǎng)平臺。學生通過進入鋼鐵企業(yè)或和本專業(yè)相關的實習實訓單位進行認識和生產實習，了解和掌握各類材料生產工藝、產品檢測和生產管理方法，加強理論與實踐相結合的能力，增強對企業(yè)的適應性。畢業(yè)設計是學生初步掌握科學研究方法，學會獨立地解決某種材料學理論或技術上的問題。第五層次的課程設置是為了培養(yǎng)大學生實踐能力和創(chuàng)新能力，并通過第二課堂的學科競賽、科技創(chuàng)新、文化藝術、實踐志愿、就業(yè)創(chuàng)業(yè)、組織建設等開展各類型活動，為學生提供更好的個人提升途徑、實踐創(chuàng)新平臺，文化生活渠道，社會認知方式以及未來發(fā)展空間。

在開設這五個層次的課程設置的同時，對具體課程開始的時間節(jié)點也進行了考慮，例如將“材料物理導論” 作為專業(yè)概述課程放在第二學期開設引起學生對本專業(yè)的興趣，此外還邀請相關專家對本學科前沿研究進行專題講座開闊學生的視野，為學生選擇進一步專業(yè)研究方向提供指導。在課程設置上強調專業(yè)課的理論與實踐結合，盡量開創(chuàng)條件讓專業(yè)課可以增開實驗及實訓內容，加強學生對專業(yè)理論知識的理解。將實踐課程的開課時間也進行了調整，盡量不安排在學期結束前的周次前進行，避免學生由于要備考而影響實踐課程的上課質量。同時在第七學期盡量不安排必修的專業(yè)課程，只大量安排專業(yè)選修課程，學生可以根據自己的畢業(yè)學分要求只選擇需要選修的課程等。

四、結語

課程體系的結構是由各課程要素及其相互關系決定的，課程體系的不同價值取向會影響課程體系的結構，而不同的課程體系結構具有不同的性質和功能，從而產生不同的人才培養(yǎng)效果。[5]武漢科技大學材料物理專業(yè)申報2015年湖北省 “戰(zhàn)略性新興（支柱）產業(yè)計劃重點產業(yè)人才培養(yǎng)計劃”項目，獲得了成功。由此，材料物理專業(yè)形成了以金屬材料及防護、磁性材料研究為支撐的專業(yè)課程體系學科特色，在課程設置上分層次遞進地開設專業(yè)課程，增加計算機在工程中的應用及雙語課程，并加大實習實訓的比例，達到培養(yǎng)具備材料物理專業(yè)知識和材料工程的基礎知識的高素質應用型、復合型、技能型專門人才的目的。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張霞.工科院校材料物理專業(yè)課程設置的研究[J].科教文匯（上旬刊），2013（6）：77.

[2] 方道來，童六牛，夏愛林，等.材料物理專業(yè)定位及課程體系設置的探索[J].安徽工業(yè)大學學報（社會科學版），2011（3）：104-105.

[3] 員美娟，劉宏玉，范薇，李云寶，李鈺.國內材料物理專業(yè)的發(fā)展研究[J].教育教學論壇，2012（19）：58-59.

[4] 劉宏玉，王媛媛.材料物理專業(yè)的特色方向研究——以武漢科技大學為例[J].新課程研究，2011（5）：14.

[5] 林健.面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）：62.

[責任編輯：劉鳳華]