物理學(xué)新增碩士點(diǎn)課程建設(shè)

朱長(zhǎng)軍 夏蔡娟 成鵬飛 翟學(xué)軍 王軍

[摘 要] 該文在介紹新增物理學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)概況的基礎(chǔ)上，分析了碩士點(diǎn)課程建設(shè)中面臨的主要問題。針對(duì)課程體系、課程內(nèi)容以及課程教學(xué)方法改革等方面開展探討，總結(jié)了課程體系建設(shè)的方法，緊密結(jié)合學(xué)科的主要研究方向及研究?jī)?nèi)容確定了課程內(nèi)容，開展了課程教學(xué)法改革，顯著提高了教學(xué)效果。課程建設(shè)的規(guī)劃與實(shí)施為促進(jìn)學(xué)科建設(shè)的規(guī)劃與實(shí)施、優(yōu)化學(xué)科人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。

[關(guān)鍵詞] 物理學(xué)科;新增碩士點(diǎn);課程建設(shè);教學(xué)法改革

[基金項(xiàng)目] 西安工程大學(xué)學(xué)位與研究生教育“質(zhì)量工程”項(xiàng)目（18yjgy14）

[作者簡(jiǎn)介] 朱長(zhǎng)軍（1964—），男，博士，西安工程大學(xué)理學(xué)院物理系教授，主要從事超快光學(xué)、光電子學(xué)教學(xué)與研究。

[中圖分類號(hào)] O4 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）17-0331-03 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

一、引言

物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的、具有方法論性質(zhì)的、邏輯嚴(yán)密的定量學(xué)科。當(dāng)代物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)相當(dāng)龐大的學(xué)科群，包括高能物理（粒子物理）、原子核物理、等離子體物理、凝聚態(tài)物理、原子分子物理、光物理、聲學(xué)、計(jì)算物理和理論物理等主體學(xué)科以及許多分支學(xué)科。物理學(xué)內(nèi)部各個(gè)分支學(xué)科的滲透和交叉，物理學(xué)和化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、天文學(xué)等其他學(xué)科的滲透和交叉，產(chǎn)生了許多新的、富有生命力的交叉學(xué)科，形成了眾多極有發(fā)展前途的科學(xué)前沿。物理學(xué)研究的綜合性、深入性、復(fù)雜性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性，都呈現(xiàn)出鮮明的時(shí)代特點(diǎn)。

目前，“雙一流”建設(shè)給我國(guó)新增碩士學(xué)位授予單位研究生培養(yǎng)帶來了許多的挑戰(zhàn)[1]。一流大學(xué)必須要有一流研究生教育的支撐，“雙一流”建設(shè)目標(biāo)下，新增碩士學(xué)位授予單位如何加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)、創(chuàng)新研究生培養(yǎng)體系、探索特色發(fā)展之路，是其面臨的當(dāng)務(wù)之急[2]。課程建設(shè)在學(xué)科建設(shè)以及碩士研究生培養(yǎng)過程中有著舉足輕重的作用。課程設(shè)置在一定程度上影響著高等教育人才培養(yǎng)的質(zhì)量，對(duì)于注重基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的本科階段的培養(yǎng)更是如此[3]。課程是高等學(xué)校教學(xué)建設(shè)的基礎(chǔ)，課程建設(shè)是學(xué)校教學(xué)基本建設(shè)的重要內(nèi)容之一，加強(qiáng)課程建設(shè)是有效落實(shí)教學(xué)計(jì)劃、提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。近年來，隨著對(duì)研究生課程建設(shè)的不斷重視，物理學(xué)科的研究生課程質(zhì)量日益提升，主要體現(xiàn)在培養(yǎng)方案的制定程序規(guī)范有序、研究生可利用的學(xué)習(xí)資源豐富多樣、國(guó)際化的科研信息獲取便捷暢通等方面。筆者所在學(xué)校物理學(xué)科于2001年開設(shè)“應(yīng)用物理學(xué)”本科專業(yè)，并陸續(xù)設(shè)置“微電子科學(xué)與工程”“光電信息科學(xué)與工程”本科專業(yè)，2013年～2018年開設(shè)“纖維物理學(xué)”“物理測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)”“計(jì)算物理學(xué)”三個(gè)交叉二級(jí)碩士學(xué)位點(diǎn)，2018年新增物理學(xué)一級(jí)碩士學(xué)位點(diǎn)。學(xué)科已建成微納加工超凈實(shí)驗(yàn)室、量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、高性能計(jì)算中心等多個(gè)科研平臺(tái)，重點(diǎn)開展強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)、計(jì)算凝聚態(tài)物理、非線性光學(xué)與量子光學(xué)、光電子學(xué)、微納電子材料與器件等方面的研究，學(xué)科緊扣國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃提出的發(fā)展微電子和光電子技術(shù)的要求，開展逼近器件物理極限和面向不同系統(tǒng)應(yīng)用的新材料、新器件和新工藝的前沿研究，形成凝聚態(tài)物理、光學(xué)、微納電子物理三個(gè)穩(wěn)定的學(xué)科研究方向。

二、課程建設(shè)面臨的主要問題

課程建設(shè)的目標(biāo)在于完善課程體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)資源、改進(jìn)課程教學(xué)方式，以提高研究生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)明確體現(xiàn)學(xué)科特色，還要做到能被一一分解，根據(jù)分解后的目標(biāo)體系，切實(shí)落實(shí)到各培養(yǎng)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)規(guī)劃各門課程，通過整合后的科學(xué)可行的課程體系，才能培養(yǎng)出符合培養(yǎng)目標(biāo)的研究生[4]。課程建設(shè)的核心在于課程體系的規(guī)范與完善、課程內(nèi)容與科研方向的一致。課程建設(shè)的內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面。一是課程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，二是課程的實(shí)施過程。課程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要解決設(shè)置什么課程、課程如何排序、課程標(biāo)準(zhǔn)等問題，即課程模式。課程的實(shí)施過程，就是教學(xué)過程，主要解決怎樣教才能實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)等問題，即教學(xué)模式。因此，課程建設(shè)的主要內(nèi)容就是課程模式和教學(xué)模式建設(shè)。目前，碩士研究生課程建設(shè)面臨諸多問題，主要表現(xiàn)在如下方面。第一，課程內(nèi)容的連貫性和完整性有待提高?？v向的本科、碩士課程幾乎無(wú)實(shí)質(zhì)性地貫通機(jī)制，本科、碩士課程在深度和廣度上遞進(jìn)性不明顯，存在低水平重復(fù)現(xiàn)象。其主要原因在于，本科、碩士專業(yè)課程的教材在內(nèi)容的深度和廣度上區(qū)分度不高，研究生來自不同學(xué)校，專業(yè)基礎(chǔ)差異較大，教學(xué)過程中教師必須掌控全局，照顧專業(yè)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，導(dǎo)致課程內(nèi)容低水平重復(fù)。第二，方法類課程欠缺。其主要原因在于，一些職能部門和部分教師存在思想上的誤區(qū)，認(rèn)為學(xué)生在進(jìn)入各自的研究領(lǐng)域后能夠自然而然地掌握研究方法，而不需要開設(shè)研究方法訓(xùn)練課程。然而，調(diào)研結(jié)果表明，許多教師和畢業(yè)后的研究生都認(rèn)為研究方法訓(xùn)練課程能夠在很大程度上提升研究生的研究能力和工作效率。第三，專業(yè)課程種類繁多。大部分課程學(xué)分較低，導(dǎo)致專業(yè)課程停留在淺嘗輒止的階段。其主要原因在于，培養(yǎng)單位對(duì)學(xué)生的總學(xué)分有一定數(shù)量上的要求，同時(shí)，希望通過種類繁多的專業(yè)課程學(xué)習(xí)拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

三、新增物理學(xué)碩士點(diǎn)課程建設(shè)的舉措

“新增單位”加強(qiáng)研究生課程建設(shè)工作，有利于探索出一條適合于“新增單位”特點(diǎn)的課程建設(shè)和教學(xué)運(yùn)行管理模式和長(zhǎng)效機(jī)制。“新增單位”加強(qiáng)研究生課程建設(shè)，有利于“新增單位”構(gòu)建適應(yīng)需求的特色課程體系，開發(fā)獨(dú)具特色的課程、教材和教學(xué)資源，促進(jìn)“新增單位”研究生教育特色發(fā)展[5]。為此，我們以課程建設(shè)目標(biāo)為宗旨，緊密圍繞課程建設(shè)核心，開展了下列工作。

1.探索并嘗試課程體系建設(shè)。碩士學(xué)位應(yīng)通過在本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域的課程學(xué)習(xí)和科學(xué)研究，使學(xué)生達(dá)到既有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，又有較寬的知識(shí)面，較系統(tǒng)地掌握本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域的專門知識(shí)、技術(shù)和方法，能夠解決科學(xué)研究或?qū)嶋H工作中的具體問題。比較熟練地掌握一門外國(guó)語(yǔ)，能夠進(jìn)行外文文獻(xiàn)閱讀和寫作。具有從事本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、教學(xué)、工程、技術(shù)及管理等方面的工作能力。為了提高研究生獲取知識(shí)能力、科學(xué)研究能力、實(shí)踐能力以及學(xué)術(shù)交流能力，在進(jìn)行課程體系建設(shè)時(shí)，從培養(yǎng)單位視角和研究生視角兩個(gè)方面開展物理學(xué)科研究生課程建設(shè)調(diào)研，培養(yǎng)單位視角調(diào)研內(nèi)容包括課程體系、課程內(nèi)容、課程教學(xué)方法、課程教學(xué)管理;研究生視角調(diào)研內(nèi)容包括研究生選課、課程教學(xué)改革、課程考核、社會(huì)評(píng)價(jià)。同時(shí)，走訪了國(guó)內(nèi)知名的高校以及同水平院校，并通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽了一些國(guó)外高校的物理學(xué)科研究生培養(yǎng)計(jì)劃，獲取了第一手資料。結(jié)合學(xué)校的定位以及物理學(xué)科的特點(diǎn)，組織物理學(xué)科教師及研究生進(jìn)行討論，并在此基礎(chǔ)上，聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)專家提建議，最終完成研究生培養(yǎng)方案。這種廣泛調(diào)研、深入討論、反復(fù)論證、集思廣益的方法建立了較為規(guī)范的、可操作性強(qiáng)的課程體系。

2.根據(jù)學(xué)科的主要研究方向及研究?jī)?nèi)容確定課程內(nèi)容。學(xué)科的主要研究方向及研究?jī)?nèi)容：（1）凝聚態(tài)物理。重點(diǎn)探索、設(shè)計(jì)和制備各種類型的微結(jié)構(gòu)材料，研究其物理機(jī)制和新效應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容涵蓋強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)、分子電子學(xué)、計(jì)算凝聚態(tài)物理、材料基因組、量子信息與量子計(jì)算、新型電子陶瓷材料等。（2）光學(xué)。以現(xiàn)代光學(xué)理論及測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究光子學(xué)與光電子學(xué)所涉及的理論基礎(chǔ)及關(guān)鍵技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容涵蓋超快光子學(xué)、時(shí)間分辨激光光譜學(xué)、量子光學(xué)、非線性光學(xué)、材料熒光、新型光電探測(cè)器、表面等離激元光學(xué)、光催化等。（3）微納電子物理。運(yùn)用現(xiàn)代物理理論，解決微納電子技術(shù)領(lǐng)域所涉及的新材料與新效應(yīng)、新結(jié)構(gòu)與新器件、新功能與新系統(tǒng)等基本問題。主要研究?jī)?nèi)容涵蓋半導(dǎo)體材料制備及表征、薄膜半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)、集成電路設(shè)計(jì)與可靠性評(píng)估、硅基微納光子集成、微納加工及自組裝等。

為了使學(xué)生能夠順利開展科學(xué)研究工作并在有限時(shí)間內(nèi)獲得一定的研究成果，圍繞學(xué)科的主要研究方向及研究?jī)?nèi)容，制定了專業(yè)課程內(nèi)容。學(xué)位課程包括高等數(shù)值分析、高等光學(xué)、高等量子力學(xué)、固體理論。凝聚態(tài)物理方向的選修課程包括凝聚態(tài)物理導(dǎo)論、電介質(zhì)物理學(xué)、計(jì)算物理、結(jié)構(gòu)與物性、現(xiàn)代材料制備技術(shù)、量子計(jì)算與量子信息、密度泛函理論及應(yīng)用、電子結(jié)構(gòu)的第一性原理計(jì)算方法、凝聚態(tài)物理中的格林函數(shù)方法、凝聚態(tài)物理綜合實(shí)驗(yàn)。光學(xué)方向的選修課程包括現(xiàn)代光學(xué)、非線性光學(xué)、量子光學(xué)、高等電磁理論、電磁場(chǎng)數(shù)值分析、現(xiàn)代光電器件、光譜分析、非線性纖維光學(xué)、顏色光學(xué)、光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)。微納電子物理方向的選修課程包括半導(dǎo)體材料物理學(xué)、納米材料與器件、功能薄膜材料與器件、材料物理分析方法、功率半導(dǎo)體器件、硅光子學(xué)、微納米加工技術(shù)及其應(yīng)用、微納器件與工藝的模擬技術(shù)、微納集成電路EDA導(dǎo)論、模擬集成電路設(shè)計(jì)、微納電子綜合實(shí)驗(yàn)。一方面，專業(yè)課程的深度和廣度得到了保證，另一方面，本科、碩士課程在深度和廣度上遞進(jìn)性有了明顯改進(jìn)，課程內(nèi)容的連貫性和完整性得到了充分體現(xiàn)，同時(shí)，與研究方向密切相關(guān)的綜合實(shí)驗(yàn)課程為研究生動(dòng)手能力的提高提供了保證。

3.開展課程教學(xué)法改革。第一，堅(jiān)持教師教學(xué)、學(xué)生自學(xué)和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)相結(jié)合的原則，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重，不斷完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。高度重視實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，制定實(shí)施計(jì)劃，通過實(shí)踐教學(xué)進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的邏輯應(yīng)用能力。第二，開展互動(dòng)式的授課。在課堂上，任課教師簡(jiǎn)要回顧上次課的主要內(nèi)容，讓兩位同學(xué)依次補(bǔ)充細(xì)節(jié)，其他同學(xué)找不足之處。課程內(nèi)容講授過程中，多媒體課件與板書相結(jié)合，教師會(huì)提出和講授內(nèi)容相關(guān)的問題，鼓勵(lì)學(xué)生展開聯(lián)想，并鼓勵(lì)學(xué)生隨時(shí)提問。教師在課后進(jìn)行反思，是否激發(fā)了學(xué)生獲取知識(shí)、提高能力的主動(dòng)性和積極性。將知識(shí)的傳授、互動(dòng)題材、師生之間互動(dòng)行程、教師的點(diǎn)評(píng)有機(jī)結(jié)合起來，顯著提高了教學(xué)效果。第三，合理運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)等手段，改革傳統(tǒng)的教學(xué)思想觀念、教學(xué)方法、教學(xué)手段。教學(xué)大綱、考試大綱、課程建設(shè)規(guī)劃、電子教案、習(xí)題、案例、參考文獻(xiàn)目錄等上網(wǎng)并免費(fèi)開放，課程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上教學(xué)與管理。另外，加強(qiáng)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)，形成了職稱結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好的教師梯隊(duì)，每門課程培養(yǎng)1到2名青年主講教師，以保證課程的可持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

“雙一流”建設(shè)給我國(guó)新增碩士學(xué)位授予單位研究生培養(yǎng)帶來了許多的挑戰(zhàn)，新增碩士學(xué)位授予單位在加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)、創(chuàng)新研究生培養(yǎng)體系、探索特色發(fā)展之路等方面任重而道遠(yuǎn)。在介紹新增物理學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)概況的基礎(chǔ)上，著重分析了碩士點(diǎn)課程建設(shè)中面臨的主要問題。同時(shí)，在課程體系建設(shè)、課程內(nèi)容選取以及課程教學(xué)法改革等方面開展了一系列的探索和嘗試工作，顯著提高了教學(xué)效果，為促進(jìn)學(xué)科建設(shè)規(guī)劃的實(shí)施、優(yōu)化學(xué)科人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。課程建設(shè)是學(xué)校教學(xué)基本建設(shè)的重要內(nèi)容之一，在學(xué)科建設(shè)以及碩士研究生培養(yǎng)過程中有著舉足輕重的作用，在很大程度上影響著高等教育人才培養(yǎng)的質(zhì)量。加強(qiáng)課程建設(shè)是有效落實(shí)教學(xué)計(jì)劃，提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。

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Abstract：Based on the brief introduction to the newly added master's degree in Physics discipline，main issues in curriculum development are analyzed.Curriculum system，content of the course and teaching approach innovation are discussed.The approaches of curriculum development are summarized，and the contents of the course are determined closely related to the main research directions and contents.Meanwhile，teaching approach innovation has been carried on initially，improving the teaching effect remarkably.Planning and implementation of curriculum development provide solid support for the planning and implementation of subject construction，as well as the optimization of personnel training.

Key words：Physics discipline，newly added master's degree，curriculum development，teaching approach innovation