“一流學(xué)科”建設(shè)背景下物理學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的初步探索與實(shí)踐

陳敏 方亮 高雷

摘? 要：人才培養(yǎng)是“雙一流”建設(shè)的核心內(nèi)容，蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院依托“一流學(xué)科”建設(shè)，圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這一核心點(diǎn)，在創(chuàng)新物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式基礎(chǔ)上，通過科學(xué)構(gòu)建課程體系、探索多樣化教學(xué)模式和豐富教學(xué)資源，建設(shè)物理學(xué)專業(yè)高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，深度融合科研和教學(xué)，建立多樣化的國際交流機(jī)制等具體措施，探索培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的物理學(xué)專業(yè)人才有效途徑。

關(guān)鍵詞：“雙一流”建設(shè);本科教育;創(chuàng)新人才

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-000X（2019）14-0026-03

Abstract： Talent cultivation is the core content of construction of "Double First-class". School of Physical Science and Technology in Soochow University relies on the "first-class discipline" construction and focuses on the core point of comprehensively improving talent cultivation ability. On the basis of improving talent training ability in physics of innovation， we construct the scientific curriculum system， explore diversified teaching mode and teaching resource， construct the high level teaching team， and establish diversified international communication mechanism， in order to explore effective ways to cultivate physics professional talents with innovation ability.

Keywords： construction of "Double First-class"; undergraduate education; innovative talents

2015年11月5日，國務(wù)院發(fā)布《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》文件。文件指出，到2020年，若干所大學(xué)和一批學(xué)科進(jìn)入世界一流行列，若干學(xué)科進(jìn)入世界一流學(xué)科前列。到2030年，更多的大學(xué)和學(xué)科進(jìn)入世界一流行列，若干所大學(xué)進(jìn)入世界一流大學(xué)前列，一批學(xué)科進(jìn)入世界一流學(xué)科前列，高等教育整體實(shí)力顯著提升。到本世紀(jì)中葉，一流大學(xué)和一流學(xué)科的數(shù)量和實(shí)力進(jìn)入世界前列，基本建成高等教育強(qiáng)國[1]。2017年9月21日，教育部、財政部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》的文件，共有42所高校入圍一流大學(xué)建設(shè)高校，95所高校入選一流學(xué)科建設(shè)高校[2]，正式開啟了“雙一流”建設(shè)的序幕。其中蘇州大學(xué)“物質(zhì)科學(xué)與工程”學(xué)科進(jìn)入一流學(xué)科建設(shè)名單。該學(xué)科以物理學(xué)和化學(xué)兩大領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ)，以材料科學(xué)與工程為核心，光電信息及器件、新能源、環(huán)保、紡織和生物材料等應(yīng)用為出口，全面開展人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、師資隊(duì)伍以及國際合作與交流等方面的工作。2018年8月8日，教育部、財政部、國家發(fā)展改革委又聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于高等學(xué)校加快“雙一流”建設(shè)的指導(dǎo)意見》的通知[3]，明確指出，要率先確立建成一流本科教育目標(biāo)，強(qiáng)化本科教育基礎(chǔ)地位，把一流本科教育建設(shè)作為“雙一流”建設(shè)的基礎(chǔ)任務(wù)，加快實(shí)施“六卓越一拔尖”人才培養(yǎng)計(jì)劃2.0，建成一批一流本科專業(yè)[4]。

近年來，蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理學(xué)一級學(xué)科發(fā)展迅速，不僅作為蘇州大學(xué)“物質(zhì)科學(xué)與工程”一流學(xué)科建設(shè)的五個重要支持學(xué)科之一，也是江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程三期項(xiàng)目中唯一的物理學(xué)學(xué)科，江蘇省“十三五”重點(diǎn)學(xué)科。蘇州大學(xué)物理學(xué)本科專業(yè)則源于1914年的東吳大學(xué)物理系，雖歷經(jīng)百年的發(fā)展，但一直未停止對物理學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索。近些年來物理學(xué)專業(yè)先后成為國家高等學(xué)校特色專業(yè)，江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)專業(yè)以及江蘇省高等學(xué)校品牌專業(yè)培育項(xiàng)目。本文以蘇州大學(xué)物理學(xué)專業(yè)建設(shè)為例，探討在“一流學(xué)科”建設(shè)中，如何開展物理學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基本思路和具體措施，以期對其它高校同類專業(yè)提供借鑒作用。

一、優(yōu)化物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式

根據(jù)國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，特別是對高素質(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的要求，學(xué)院對照本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)[5]，并參照理科專業(yè)認(rèn)證要求，提出了“夯實(shí)物理專業(yè)基礎(chǔ)、提升學(xué)科交叉能力、拓寬國際交流視野”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，并對物理學(xué)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革。根據(jù)現(xiàn)有物理學(xué)專業(yè)不同人才培養(yǎng)目標(biāo)，分別構(gòu)建物理學(xué)、物理學(xué)（師范）、物理學(xué)（國際班）三套獨(dú)立的人才培養(yǎng)方案，初步形成以學(xué)生學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE）的人才培養(yǎng)體系[6]。同時實(shí)行基于OBE的課程設(shè)計(jì)與評價，明確課程的培養(yǎng)目標(biāo)并細(xì)化學(xué)習(xí)成效，設(shè)計(jì)和優(yōu)化課程的各個環(huán)節(jié)。積極推動“三個轉(zhuǎn)變”，即“以教為主”向“以學(xué)為主”轉(zhuǎn)變，“課堂為主”向“課內(nèi)外結(jié)合”轉(zhuǎn)變，“結(jié)果評價為主”向“結(jié)果和過程評價結(jié)合”轉(zhuǎn)變，建立“以學(xué)生為本，以學(xué)為中心”的人才培養(yǎng)模式。

二、科學(xué)構(gòu)建課程體系、探索多樣化教學(xué)模式和豐富教學(xué)資源，滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求

在本科教育中，課程是人才培養(yǎng)的核心要素[7]，學(xué)院在課程體系方面主要從三個方面著手建設(shè)，突出了課程結(jié)構(gòu)的整體性與層次性的統(tǒng)一，特色化和多樣化的統(tǒng)一。1. 形成“一縱兩橫”課程設(shè)置新格局，新建縱向課程包括物理學(xué)專業(yè)創(chuàng)新導(dǎo)學(xué)課（STEAM-物理學(xué)習(xí)的新思路）、專業(yè)研討課（量子力學(xué)趣談、神奇等離子體）等、本-研-博貫通課（固體物理II、高等量子力學(xué)）等;橫向打造專業(yè)選修課（薄膜技術(shù)與納米材料、太陽能電池原理與技術(shù)）等、跨專業(yè)選修課（材料化學(xué)、納米材料的合成與表征）等課程。2. 通過“圈層功能模塊式”的構(gòu)建，重點(diǎn)建設(shè)課程結(jié)構(gòu)的立體化：以“力、熱、光、電、原+四大力學(xué)+固體物理”物理學(xué)十門核心課程群為內(nèi)層核心圈，以半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料與工藝、太陽能電池原理與技術(shù)等十二門專業(yè)應(yīng)用課程群為中層特色圈，以軟凝聚態(tài)物理、集成電路工藝、生物物理等二十門相關(guān)交叉學(xué)科選修課程群為外層拓展圈。同時每個圈層均包含理論基礎(chǔ)課程和實(shí)踐技能課程兩大模塊，實(shí)踐技能課程的學(xué)分?jǐn)?shù)不少于總學(xué)分的30%。3. 適應(yīng)國際化教學(xué)的需求，構(gòu)建物理學(xué)全英文核心課程群。目前有三門全英文物理學(xué)專業(yè)課程獲批江蘇省高校英文授課精品課程，另有五門課程獲批蘇州大學(xué)全英文課程建設(shè)。

在教學(xué)模式和教學(xué)資源方面主要的舉措是：1. 在空間上形成了“課堂教學(xué)+網(wǎng)絡(luò)教學(xué)+實(shí)踐教學(xué)”相結(jié)合的全方位、多層次、線上和線下的教學(xué)模式，在物理學(xué)十門核心課程中，已有五門課程開展了在線課程、微課或翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學(xué)探索工作。在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和微信公眾號替代原有的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，截止到2018年12月，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)訪問人數(shù)已達(dá)8000余人次，微信公眾號關(guān)注人數(shù)達(dá)4000多人。2. 在時間上由“第一課堂”向“第二課堂”延伸，通過舉辦“格物致理”學(xué)術(shù)講座、參與教師科研課題、開展企業(yè)實(shí)習(xí)等形式，讓學(xué)生親身體驗(yàn)和學(xué)習(xí)課本之外的知識，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。3. 在教學(xué)過程中，采用過程性評價體系，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對教學(xué)過程的主動參與，從而更好地鞏固教學(xué)效果。例如《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》、《量子力學(xué)》開展過程化教學(xué)改革試點(diǎn)的工作后，通過分階段教學(xué)考試、試卷講評、學(xué)生問題探究等方法，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。兩門課程的考試優(yōu)秀率、及格率較改革前均提高了15%左右。4. 鼓勵和支持教師主動將前沿原創(chuàng)性科研成果轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。例如在《等離子體物理》、《凝聚態(tài)物理導(dǎo)論》等課程中，教師將自己所承擔(dān)的科研項(xiàng)目部分研究內(nèi)容作為學(xué)生課堂實(shí)踐，學(xué)生通過對這些研究內(nèi)容的深入討論加深了對物理概念的理解，也更好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、建設(shè)物理學(xué)專業(yè)高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，推動優(yōu)質(zhì)師資為本科生授課

近年來，學(xué)院大力引進(jìn)和培養(yǎng)了一批“四老”或“四青”高水平師資，學(xué)院通過在職稱評審、績效分配政策上引導(dǎo)教師處理好教學(xué)與科研關(guān)系，要求教師尤其是高科研水平師資投身本科教學(xué)工作。2017年5月諾貝爾物理學(xué)獎得主John Michael Kosterlitz教授正式加盟我院，在領(lǐng)銜蘇州大學(xué)高等研究院開展研究工作的同時，他還擔(dān)任物理學(xué)（國際班）名譽(yù)班主任，并親自為本科生《科學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新》授課約1個月，讓學(xué)生足不出戶就能與國際學(xué)術(shù)大師面對面交流科學(xué)問題。其次，通過對專業(yè)課、公共課和競賽社會服務(wù)課程的梳理，采用不同的措施，在物理學(xué)專業(yè)形成 “理論+實(shí)驗(yàn)”的123教學(xué)團(tuán)隊(duì)，即基礎(chǔ)物理（實(shí)驗(yàn)）1個國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)，理論物理課程群和普通物理2個校級教學(xué)團(tuán)隊(duì)，基礎(chǔ)物理課程群、大學(xué)生物理學(xué)科競賽和物理奧賽科普3個院級教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)的形成極大促進(jìn)了教師的教學(xué)水平，教師的教學(xué)工作也受到了揚(yáng)子晚報、新浪、騰訊、網(wǎng)易等新聞媒體的廣泛關(guān)注[8]。同時學(xué)院鼓勵教師參與企業(yè)行業(yè)合作，并積極推進(jìn)企業(yè)行業(yè)兼職教師選聘工作，現(xiàn)有江蘇省“產(chǎn)業(yè)教授”2名，分別是來自全球光伏領(lǐng)軍企業(yè)阿特斯陽光電力有限公司研發(fā)副總裁和研發(fā)總監(jiān)，他們不僅為物理學(xué)專業(yè)學(xué)生提供見習(xí)和實(shí)習(xí)的機(jī)會，同時還每學(xué)期來學(xué)校為本科生授課或指導(dǎo)本科畢業(yè)論文，將行業(yè)最新發(fā)展和技術(shù)介紹給學(xué)生。

四、 STEAM（Science， Technology， Engineering， Art?and Mathematics）理念貫穿學(xué)生科研訓(xùn)練，實(shí)行進(jìn)階式的交叉學(xué)科科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在課程體系的支撐下，學(xué)院建立了STEAM理念貫穿全學(xué)段的不同層級學(xué)生科研訓(xùn)練，將科研能力要素的培養(yǎng)細(xì)分并融入到科研訓(xùn)練全過程中。根據(jù)學(xué)生的具體狀態(tài)，知識層次和科研經(jīng)驗(yàn)的積累、拓展逐步加深內(nèi)容和要求。大一階段以“國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽（IYPT）”賽題為抓手，鼓勵學(xué)生參與“中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽”（CUPT）的活動。大二階段為認(rèn)識和了解科研工作的初級階段，在大一CUPT活動的基礎(chǔ)上，遴選出部分學(xué)生參與初級科研訓(xùn)練。其科研活動內(nèi)容主要是在本科生導(dǎo)師課題組中學(xué)習(xí)相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識，參加組會和討論，并根據(jù)情況完成力所能及的科研活動。大三階段則進(jìn)一步遴選出一些學(xué)生，布置具體、合適的科研任務(wù)，可以是基本的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，也可以是相關(guān)的計(jì)算、推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)、分析等。大四階段則與畢業(yè)設(shè)計(jì)貫通，所有本科生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

與之對應(yīng)的是構(gòu)建國家級、省級、校級和院級“四級”可跨學(xué)科的創(chuàng)新科研項(xiàng)目，保障大二、大三遴選出的本科生參與科研訓(xùn)練均有對應(yīng)的項(xiàng)目支持。利用學(xué)院擁有物理、材料、化學(xué)等不同背景的師資優(yōu)勢，學(xué)院與不同學(xué)科的教授共建十幾個高水平、不同學(xué)科的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，例如生物膜實(shí)驗(yàn)室、太陽能光伏實(shí)驗(yàn)室等。學(xué)生可選擇非物理學(xué)科教師作為其導(dǎo)師、研究不同學(xué)科的課題，甚至可以兩個學(xué)科聯(lián)合培養(yǎng)，形成多個跨學(xué)科物理學(xué)人才培養(yǎng)方向，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，并取得了良好的效果。2015屆物理學(xué)本科專業(yè)的馬瑋良同學(xué)在蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院攻讀碩士期間，以第一作者身份在世界頂級期刊《Nature》上發(fā)表論文[9]。近三年來，學(xué)院本科生在國家級物理學(xué)科競賽獲得二等獎3次，國家級物理學(xué)科競賽獲得三等獎3次，省級物理學(xué)科競賽三等獎及以上獲獎43次。研究生升學(xué)率近三年來保持在50%左右，在全校名列前茅。另有近30%學(xué)生進(jìn)入阿特斯陽光電力科技有限公司、三星電子等知名高科技企業(yè)從事研發(fā)工作，培養(yǎng)質(zhì)量贏得高度認(rèn)可，阿特斯陽光電力科技有限公司對我院物理學(xué)專業(yè)人才評價為“該專業(yè)畢業(yè)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐能力強(qiáng)，在工作中具有一定的創(chuàng)新能力……目前有部分已成長為我公司的技術(shù)骨干，我們竭誠歡迎該專業(yè)的畢業(yè)生來我公司工作”。

五、開辦國際班和打造形式多樣的國際交流，拓寬學(xué)生國際化視野

“加大學(xué)生國際交流，開拓國際化視野”是“雙一流”建設(shè)的核心內(nèi)容之一[10]。物理學(xué)專業(yè)建設(shè)順應(yīng)國際化發(fā)展大趨勢，從2013年起開始設(shè)立物理學(xué)（國際班），每屆約20人左右。利用學(xué)院擁有大批有海外求學(xué)深造經(jīng)歷的教師，實(shí)現(xiàn)對專業(yè)課實(shí)行全程英文教學(xué)。通過采用與國際接軌的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃、使用英文原版教材、個性科研指導(dǎo)等措施，不僅將優(yōu)質(zhì)高水平師資引入教學(xué)，培養(yǎng)和打造了一批能適應(yīng)國際化本科生人才培養(yǎng)要求的師資，也為學(xué)生國際化求學(xué)深造奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。迄今兩屆畢業(yè)的國際班39名學(xué)生中，已有14名學(xué)生分別在日本東京大學(xué)、新加坡國立大學(xué)、紐約大學(xué)、香港科技大學(xué)、香港中文大學(xué)等攻讀研究生學(xué)位，另有19名學(xué)生在北京大學(xué)、南京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等著名高校繼續(xù)深造。此外，通過與加拿大滑鐵盧大學(xué)、英國伯明翰大學(xué)、新加坡國立大學(xué)等國外名校開展 “2+2”本科、“3+2”本碩連讀和學(xué)生互訪等聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目，多途徑提升學(xué)生的國際化視野和交往能力，擴(kuò)大學(xué)院的國際影響力。

六、結(jié)束語

人才培養(yǎng)是“雙一流”建設(shè)的核心內(nèi)容，“雙一流” 建設(shè)應(yīng)聚焦人才培養(yǎng)這一落腳點(diǎn)。蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院以全面提高人才培養(yǎng)能力為核心點(diǎn)，通過優(yōu)化物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，科學(xué)構(gòu)建課程體系、探索多樣化教學(xué)模式和豐富教學(xué)資源，建設(shè)物理學(xué)專業(yè)高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，深度融合科研和教學(xué)，建立多樣化的國際交流機(jī)制等具體措施，探索培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的物理學(xué)專業(yè)人才有效途徑。

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