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中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2011）35－0131－03
《普通高等學校本科專業目錄》規定，材料物理專業系工學材料科學類專業，可被授予理學或工學學位，當前全國有61所高校開設了材料物理本科專業。我校于2001年開辦材料物理專業，首屆畢業生于2005年畢業，至今已有七屆畢業生。在全國高校就業形勢日趨嚴峻的今天，分析該專業本科生就業現狀，探討如何保證其培養質量，實現大學生更理想的就業，具有很強的現實意義。
一、綜合就業情況
我校材料物理專業自辦學以來，招生規模穩定在40人左右，雖經歷了金融危機等不利因素影響，但就業率始終維持在一個較高水平，連續七年均在75%以上，平均值為86%，就業率總體趨于平穩，就業前景較樂觀。該專業畢業生就業率較高的原因，除了學院積極采取措施、開拓就業渠道、優化專業設置、提高學生素質外，與該專業設置適應社會需求有很大的關系。其間，2010屆、2011屆畢業生就業率有所回落，未就業學生大多為當年報考研究生未被錄取，放棄就業機會，繼續報考研究生者。如2011屆37名畢業生中有7人未就業，其中6人立志次年繼續報考研究生，因此放棄就業機會。所以，就業率的回落并不意味著該專業就業形勢轉為嚴峻，但也提醒我們要加強就業指導。
二、就業去向分析
從表1分析，材料物理專業畢業生就業去向主要有以下方面：
一是畢業生就業去向較為集中，絕大部分去向為升學讀研及進入企業工作；2009年因受金融危機影響，國家整體就業環境受到波及，為保障畢業生就業，開展了一系列就業扶持計劃，當年有6位學生在事業單位擔任科研助管，9位學生靈活就業，其它年份畢業生就業去向基本相當。
二是我校理學院畢業生考研比例一直名列學校前茅，材料物理專業受學院良好學風影響，考研錄取率達到31.5%，因此繼續深造成為材料物理專業本科生畢業去向的一個主要方面。
三是材料物理專業畢業生每年到企業就業人數比例達到46%，其中國有企業、三資企業和其它企業各占三分之一左右的比例。
四是除考研和企業就業外，歷年材料物理專業畢業生就業去向還有：二炮部隊定向培養3人，出國3人，事業單位6人，靈活就業14人。
五是材料物理專業開辦以來，未就業總人數達到40人，達到專業總人數的13.1%，其中原因如上所述，絕大多數為放棄就業機會，繼續報考研究生者。
三、就業行業分布
材料物理專業的培養目標為：能夠較系統地掌握材料科學的基本理論與技術，具備材料物理相關的基本知識和基本技能，能在材料科學與工程及其相關的領域的機械、電子冶金等行業部門從事新材料和功能材料的研究、設計、開發與制造、材料的性能測試及生產管理等工作，也可在高等院校和研究所從事教學與科研工作的高級人才。
從表2可以看出，材料物理專業畢業生在就業行業的分布上呈較為集中的趨勢，其中冶金、電子、材料和機械行業就業人數分別占就業總人數的44%、12.1%、13.8%和8.7%，這些行業的就業人數是專業就業總人數的81.6%。這些數據也與材料物理的專業培養方向和目標相吻合。
四、考研情況
據表3分析，材料物理專業畢業生考研具有以下特點：
一是報考金屬材料研究方向的學生在考研院校選擇上，大多選擇了均為原冶金部隸屬院校的我校及北京科技大學。因為兩校在鋼鐵冶金方向優勢明顯，同時相對而言考取把握也較大，因此每年報考人數及考取人數均較多。
二是報考非金屬材料研究方向的學生在考研院校選擇上，一部分基于容易獲取信息及方便復試的考慮，選擇了同樣位于武漢的武漢大學及華中科技大學；一部分則選擇了南京航空航天大學及北京航空航天大學此類航空類院校，但因兩校綜合實力較強，考研競爭激烈，因此每年雖均有學生報考，但錄取人數并不多。
三是報考理論物理研究方向及成績排名專業前茅的學生選擇中國科學院的較多。這一方面源于中國科學院師資力量雄厚，科研水平高超；另一方面源于中國科學院不培養本科生，沒有“本校保護主義”，復試更加公平公正。因此，每年吸引眾多優秀學生報考。
五、就業地區分布
從表4中關于畢業生就業地區的分布分析可見：
一是我校材料物理專業招生來源每年有70%～80%為湖北省，因此在學生擇業時，有很大一部分學生選擇了湖北省內企業，特別是靈活就業的學生，普遍選擇留在湖北省。
二是江蘇成為材料物理專業學生去向的第二大省份，赴江蘇省的學生就業單位也各不相同，其中既有南京鋼鐵聯合有限公司、江蘇沙鋼集團有限公司、中天鋼鐵集團有限公司等大型國有鋼鐵企業，也有江蘇興達鋼簾線股份有限公司、揚州龍川鋼管有限公司等民營企業。反映出江蘇省近年來鋼鐵及其相關產業發展迅速。
三是廣東省作為我國經濟最發達的地區之一，在新興材料科學、精密儀器發展等方面也處于領先地位。材料物理專業畢業生在這個地區的就業去向主要集中在富士康精密組件（深圳）有限公司、歐司朗（中國）照明有限公司等三資企業。
四是其它各省份去向因生源地等問題數量較少，不一一贅述。
六、思考
從我校開辦材料物理專業以來的七屆畢業生各類就業分析中，不難得出材料物理專業畢業生、升學率始終維持在一個較高水平，行業分布符合培養方案，地區分布較為合理等結論。但就業率及就業質量還有進一步上漲的空間，這就要求我們在今后的培養中，注重以下方面：
1.形成辦學特色
不同高校材料物理培養定位差別很大，主要依托于高校本身的優勢或特色來定位。從我校材料物理專業畢業生就業去向多樣可以看出，雖然專業的培養定位為“寬口徑，厚基礎”，但專業優勢仍不夠明顯，尚未有一批固定的企業連續、大量地來校招聘畢業生，因此應當盡快形成自己的辦學特色。
2.優化培養體系
受鐵礦石價格及國際貿易摩擦等因素影響，鋼鐵企業發展趨緩，對畢業生需求量逐年下降。[1]從材料物理專業畢業生去向也可看出，赴冶金類企業就業學生比例逐漸減少。因此，需要不斷優化培養專業體系，滿足不同時期的社會需求。
3.建立實習與就業一體的培養機制
實習、就業一體化，一方面利于用人單位全面了解畢業生情況，另一方面利于學生提前上崗，實習期與就業期相銜接，縮短就業路徑。但材料物理專業當前一體化實習基地較少，應當大力拓展。
4.加強就業指導。從畢業生就業去向及地區分布可以看出，材料物理專業參加基層就業項目，如三資一扶、西部計劃的人數很少，奔赴西部及基層縣市就業的人數也非常少。這要求學院不斷加強就業指導，鼓勵基層就業，以提高就業的分散度。
關鍵詞 材料物理 專業建設 改革創新
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.09.016
Reform and Innovation of Material Physics Professional Construction
――Taking Chongqing Jiaotong University as an example
LI Xiaoyan
（Department of Materials Sciences， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）
Abstract This paper analyzes the professional construction of Materials Physics in Chongqing Jiaotong University from three aspects： professional orientation， teacher team construction and course system. The practice has proved that these reforms have played a positive role in improving the professional teaching and scientific research.
Key words Material Physics; professional construction; reform and innovation
隨著我國經濟建設和科學研究的飛速發展，各學科之間相互交叉和滲透，①及國外先進的教育模式的影響，推動著我國高校學科建設和人才培養進入了新的發展時期，重慶交通大學的材料物理專業應運而生。②21世紀初，本校針對我國、尤其西部地區公路工程材料人才培養專業幾乎為空白這一狀態，依托學校主干學科在交通行業多年的辦學優勢，通過數學、物理學、化學、材料類、土木類、工程力學等多學科交叉融合，成立了材料物理專業。在專業成立后的十多年時間中，我校材料物理專業不斷發展和完善，并取得了可喜的成效。專業改革的思路與措施主要從以下三方面開展：
1 明確專業定位，創新人才培養模式
重慶交通大學材料物理專業的前身始于50年代的建材教研室，長期承擔全校公共課程《道路建筑材料》，為道路工程材料的開發、應用和檢測培養了大批人才。20世紀80年代本專業從事工業廢渣在公路工程中的應用研究，承擔完成多項省部級科研項目并獲多項重慶市科技進步獎。由本專業主編的《現代路面與材料》、《道路建筑材料》等教材長期為交通行業道路工程材料的研究生和本科生教材，我校主編的《工程材料手冊》是道路工程設計中的行業技術指導書，撰寫的《聚合物改性水泥混凝土》，是該領域國內早期專著之一。依托于學校的優勢學科，結合學科發展趨勢和地方經濟發展的需要，本校于2005年成立的材料物理專業，招收材料物理專業本科生。本專業立足于材料物理在各領域的應用，以材料科學與工程學科為背景，材料物理為基礎，加強理、工等多學科的交叉融合，突出基礎、創新和繼續學習能力的人才培養特點。將本專業建設成為西部地區有一定影響的材料科學類高層次高素質人才培養基地。本專業培養具有扎實的理化力學基礎、專業知識及外語、計算機等綜合能力，具備工程材料開發應用、檢測、加工成型的基本能力，適合從事相關領域的科學研究、技術開發、工程應用、教學與管理工作的高級工程技術人才。本專業立足重慶、面向全國，在金屬塑性加工、塑料及橡膠材料加工、焊接、模具設計制造等領域，服務于重慶及全國區域經濟和社會發展，結合汽車、船舶及鋼結構件制造等行業的需求，將本專業建設成為行業特色鮮明、重慶領先的專業。開展學科多層次、多尺度交叉，構建適應面寬的高素質人才培養方案和培養模式，形成完善的教學體系。
本專業每四年將組織專家對教學培養方案進行討論，對學生應該具備的知識體系、能力及素質以及我們這四年來培養的學生的質量做評估，在此基礎上對培養方案做進一步的調整和完善。培養方案的討論包括：專業定位、培養目標、培養要求、主干學科和核心課程、各類課程學分學時分配及畢業學分要求、采用雙語（或全英文）教學的課程、課內教學課程設置表、集中實踐教學環節要求與安排、第二課堂及學分要求等環節。
其中課內教學課程設置作為培養學生的主要內容，主要包括三方面：包括通識教育課程、學科專業類基礎課以及專業課。在安排課程時根據知識體系的銜接，學生在大一大二期間主要學習通識教育課程，大二開始接觸學科專業基礎課，大三要以專業基礎課和基礎課程為主，大四學生則發展其實踐操作和動手能力，大四下學期學生以畢業實習畢業設計為主。學生知識體系的要求如下：
（1）通識教育課程：大學計算機基礎、思想道德修養與法律基礎、大學英語、體育、形勢與政策、中國近現代史綱要、軍訓與軍事理論、思想和中國特色社會主義理論體系概論、思想政治理論課綜合實踐、基本原理、就業指導、創業基礎等課程。這部分總共包含了六百多學時的必修課和兩百學時的選修課，學分要求修滿35分的理論和12分的實踐學分。通過通識教育課程的學習，使學生具有較高的綜合能力和素養，包括利用現代信息技術手段的資料查詢、文獻檢索、參與交流的能力，學生能夠綜合應用各種手段獲取知識的能力，包括自學能力、表達能力、社交能力、計算機及信息技術應用能力。
（2）學科專業類基礎課程：高等數學、線性代數、數學物理方法、概率論與數理統計、材料科學與工程導論、大學物理、大學物理實驗、物理化學、無機與分析化學、有機化學、工程力學、材料科學基礎、理論物理、材料制備與合成、 電工與電子技術等二十幾門課程，學生必須修滿約一千學時的必修課和兩百學時的選修課，學分要求不少于50學分的理論課和10學分的實踐部分。通過專業基礎課程的學習，學生應該具備必要的數學、物理、化學、材料學的理論基礎，掌握材料合成、摻雜改性的基本原理，掌握材料制備的主要方法及相關工程技術原理，掌握材料設計、性能優選、工藝優化的原則，以及材料的組成、結構和性能關系;能掌握材料設計、材料合成、材料加工、材料分析和材料應用等方面的理論。
（3）專業課程：固體物理、工程材料學、土木工程材料、計算材料學、材料分析測試技術、材料分析測試技術實驗、表面工程、功能材料、化學建材、特種陶瓷、加固土原理、工程材料檢測技術、實驗室計量與認證等約二十門課程。學生必須修滿三百多學時的必修課和一百多學時的選修課，包括20學分的理論課和約10學分的實踐課程。通過專業課程的學習，學生應該掌握材料性能測試與分析的主要技術方法，具備從應用目標出發對現有材料進行成本、工藝、環保、性能和效益綜合評估及材料選用的初步能力。并能接受實驗技能的基本訓練、并能夠具有材料設計、材料合成、材料加工、材料分析和材料應用等方面的科學研究和技術開發的基本能力。
2 教學團隊與師資隊伍建設
本專業從教學和科研需要出發，注重對教師的培養和師資隊伍的建設，主要包括以下兩方面：
（1）教師培訓。本專業對新進入教師隊伍的年輕教師，首先接受人事科安排到西南大學進行崗前培訓，然后安排有豐富經驗的老教師作為指導老師，以老帶新，最后由指導教師給出指導意見。一般，新進教師第一學年不擔任課程的主講教師，輔助其他教師講授課程，如批改作業，答疑等，并要求每月聽課6節以上，并作相應聽課記錄。對其將擔任主講的課程，要求提前備課，準備教案、講義等教學資料，供教研室其他教師審閱。新任課教師在任課以前，必須首先由本人提出擔任某課程的教學，并經過學院組織的試講考核，考核合格才能任課。
（2）師資隊伍建設措施。為滿足辦學對師資的要求，在繼續堅持“保證數量、優化結構”的師資隊伍建設方針下，加強對年輕教師的職業規劃和培養。每年逐年引進1～2名專業課教師，逐步建成一支年富力強、學科梯隊和知識結構更加合理、治學嚴謹、具有開拓和創新能力的高水平的師資隊伍。在職的教師當中有相當一部分是具有工程和企業背景中青年教師，并將加強在職教師的繼續教育包括實踐培訓。
在重視對教師教學能力的提升的同時注重對教師科研潛力的開發。分批次每年派出一定數量的教師，特別是青年教師到省內外及國外知名高校進修。學校及學院每年邀請多名知名專家學者來校做報告和學術交流，并對青年教師撰寫基金申報書以及對科研工作中遇到的困惑給予指導。
3 優化課程體系，加強實踐教學，提高教學效果
總結本專業成立以來對本科培養計劃的改革經驗，借鑒國內外著名高校相關領域的課程體系，促進教學團隊和系列教材建設，編寫出版一批高質量、適用于材料應用方向人才培養的特色鮮明的教材。
加強實踐教學在計劃中的比例，對實驗教材和實驗指導書進行科學合理的修訂，減少驗證性實驗，充實和加強設計性、綜合性和自主開發性實驗，培養學生創新實踐能力。逐漸加強校外實習基地建設，每年新增一到兩個校外實習企業，鼓勵本科高年級學生及研究生到科技孵化園實習。
加強對學生課外實踐活動的指導，鼓勵學生參加各種課外實踐活動，創造條件使學生較早地參加科研和創新活動;切實加強社會實踐、認識實習、畢業實習、畢業設計等實踐教學環節，確保各環節的時間和效果。
通過典型案例或專題講座等途徑，采取互動式、啟發式等教學方式。每年邀請多名學術專家到校為學生做學術講座，增長學生的見識，激發學習激情。每年邀請多名包括企業領導、政府管理人員在內的行業專家來校做指導工作，完善我們的畢業生就業方面的準備與指導工作。
加強對教學實驗室的管理：材料物理專業實驗室主要包括材料物理實驗室、建材實驗室、道路實驗室及工程實訓中心，這些專業實驗室及校外近十個實習基地為學生掌握材料專業基本實驗技能及了解工程材料應用提供了必要的平臺，較好地滿足教學需要。材料實驗中心建立了完整的實驗教學質量保障制度體系，確保實驗教學任務順利完成。管理制度的制定體現了以學生為本，既具有人性化又具有規范化。本專業在土木工程材料方向的教學教學儀器已比較完備，金屬材料、高分子材料、陶瓷材料以及功能材料、納米材料、能源材料等新材料方面的教學儀器在完善當中，包括：場發射掃描電鏡、透射電鏡、核磁共振儀、傅里葉變換拉曼譜儀、俄歇電子能譜儀等。
加強對學生實踐活動平臺的建設，包括：土建類大學生創新性實驗項目、大學生創業創新基金資助項目、材料物理實驗室綜合開放性實驗、參與教師科研項目等、校企結合加強學生實習基地建設等多種渠道。
總之，就材料物理專業的建設而言，重慶交通大學通過建立明確專業定位，加強教學團隊與師資隊伍建設和優化課程體系三方面的努力，基本形成了較完善的專業教學和科研體系。然而，學科建設只有進行時，沒有完成時，本校的包括材料物理專業的材料學科均處于發展壯大之初，我們要走的路還很長。
注釋
關鍵詞：材料物理專業實驗；實踐能力；創新能力；改革
作者簡介：康利平（1980-），女，河南安陽人，鄭州輕工業學院物理與電子工程學院，講師；王海燕（1979-），女，河南開封人，鄭州輕工業學院物理與電子工程學院，講師。（河南 鄭州 450002）
基金項目：本文系鄭州輕工業學院第二批青年教師教改項目的研究成果。
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0139-02
材料是現代工業的基礎和關鍵，我國改革開放的深入和科學技術的發展對材料類專業大學生的實際工作能力和創新能力都提出了越來越高的要求。然而長期以來，以培養學生的理論與實際結合的能力和創新精神的材料物理專業實驗一直存在很多問題，未能充分起到作用。[1-7]所以本文籌劃從本院材料物理專業入手探索改革材料物理專業實驗的路徑和方法。
一、我院材料物理專業實驗的現狀
物理與電子工程學院材料物理本科專業于2002年申報成功，并于2003年開始招生。材料物理專業的學制為4年，要求學生在三年半的時間內完成所有理論及實踐課程，最后一學期用于完成本科畢業論文。專業實驗正是為了強化學生對專業知識的理解與掌握，并為在畢業設計和以后的工作學習中更好地運用專業知識打下基礎而開設的。材料物理專業實驗分為A、B兩部分，分別于第六學期和第七學期開設，共開設20個實驗項目。
改革前的主要問題有：
由于受資金和場地的限制，同型號、種類的實驗儀器一般只會購買1～2臺，并且沒有備用配件。一旦儀器出現問題，有些實驗項目只能暫停，等儀器修好以后再補。這樣，本來可以兩個學生共用一臺儀器就變成了十幾個人一組，動手性的實驗變成了演示實驗。往往只是一個學生在動手，其他學生參觀，這樣有些學生就會渾水摸魚蒙混過關，無法起到鞏固理論知識、鍛煉動手能力的作用。實驗所用樣品過分依賴廠家原配，一旦樣品損壞，沒有備用樣品，實驗只能暫?；蛐薷膶嶒瀮热?。
實驗項目主要集中于對材料的電性能測試，綜合性設計性實驗較少，而對材料物理專業來說很重要的材料制備、材料的結構分析及微觀形貌觀察方面的實驗更是缺乏。專業實驗既沒有考慮我院系的科研情況，也沒有和學生的畢業設計承接起來。學生實踐能力訓練不夠充分，創新能力更難以得到培養。
某些實驗儀器集成度和自動化程度過高，學生即使不理解實驗原理也能夠完成實驗；實驗過程中學生只是機械操作按鈕或記錄數據，既不考慮實驗原理也不用檢查數據的正確性，失去了實驗教學在培養學生動手能力、綜合分析能力和解決實際問題的能力等方面的優勢。
實驗指導書需要進一步完善。預習報告流于形式，有些學生為了得高分就把實驗講義一字不少照抄，而不理解實驗原理，也不知道實驗重點。
二、材料物理專業實驗改革的方法和途徑
改革材料物理專業實驗的教學模式應樹立以學生為主體的思想，充分發揮教師的主導作用，調動學生的積極主動性，培養學生發現問題、分析問題、研究問題最終解決問題的能力，使學生在加深對專業理論知識理解的同時，了解、熟悉本專業的研究對象及其使用的研究方法和測試手段，掌握必要的專業實驗技能，在實驗過程中培養學生的觀察能力、實踐能力和創新能力。
1.教學內容方面的改革
充實改革實驗內容。增加材料制備方面的實驗項目，減少一些基礎測試項目，除了電性能測試外，增加其他方面的測試項目；挖掘開發貴重實驗儀器的其他使用能力，讓儀器充分使用起來；增加一些難度較高的實驗項目供有能力的學生選做。對同一實驗，有基本的內容也有提高的和帶有探索性的部分，使學生有靈活選擇的余地，讓他們在發現問題、提出問題、分析和解決問題的過程中去學習。改進指導書的編寫不再將方法步驟寫得過細，而注重啟發學生的獨立思考，要求學生自己參考教科書或到圖書館查資料，在力所能及的前提下自擬實驗方法步驟。
2.教學方法方面的改革
（1）改革預習報告和預習形式。實驗室加大開放力度，教師自愿在實驗室坐班或由高年級學生代班（老師有其他課的時候），學生可以到實驗室進行實驗預習，對照儀器說明書充分了解儀器的原理、操作方法和注意事項?？紤]取消預習報告，而代之以實驗方案的預制定，以及上課時老師提問的問題，根據回答情況給出預習分數，以此考查學生對“實驗目的、實驗原理和實驗方法”的預習程度。
（2）改革實驗教學，培養創新能力。指導教師不再像上基礎實驗一樣講解實驗原理，演示操作步驟。教學中充分相信學生，讓學生自己看講義，有問題自己查找課本、資料來解決，或同學之間組成實驗小組共同解決某個問題；另外，鼓勵學生查找實驗講義上的錯誤和不足，提出更好的方法，并自己論證；注重給學生更多的思維機會和廣闊的思維空間，激發學生主觀能動性和求異創新的愿望，突出學生在教學中的主體地位。引導學生獨立思考、主動探索，當學生的思考探索出現困難時教師及時給予啟發、提示、點撥，發揮教師的主導作用。
（3）以教助學。實驗項目循環開課，第一次課教師指導學生，以后的課學生幫助同學，以此來檢驗學生對上次實驗的掌握程度，起到鞏固知識的作用。將以前的“老師要求，學生被動學習”變為“學生主動探索，老師解惑”的學習模式。學生用掌握的理論知識指導實驗，并在實驗中進一步加深對理論知識的理解，形成一個理論學習與實驗操作的良性循環。
（4）讓學生參與到實驗項目的制定和準備過程中，讓有興趣、有能力的學生充分掌握儀器的使用操作，從而起到在學生中的帶頭作用，通過學生的課下交流，也能夠代替老師更好地解決同學們在實驗中遇到的問題。
（5）專業實驗與畢業設計銜接，為畢業設計中樣品的制備和測試打下良好的基礎。同時，畢業設計所制備的樣品也可以作為下一屆專業實驗的測試用樣。
三、改革實踐和效果
經過申請、論證、招標，在院系和學校的支持下下撥資金，購置儀器。實驗項目增加兩個：材料硬度的測量和介質材料熱釋電系數的測量，其中硬度的測量屬于材料力學性質的測量，兼顧到了材料的多方面性能；其他實驗項目做到至少兩套儀器；制備了一批實驗所用樣品。
修訂了實驗指導書。因為本實驗課程為新開課程，實驗項目借鑒其他院校的相關專業課程，另外實驗指導書的編撰人員沒有參與實驗儀器的準備，所以實驗指導書是直接照搬他校的講義，上課過程中發現指導書中有很多不適合的地方，很多地方與現有的儀器不對應，也有一些錯誤。此次修訂將實驗準備人員吸納進來，實驗儀器的變更能及時得知，實驗講義也能及時修改。修訂后的實驗講義中這些地方都一一做了修改。另外，某個實驗項目的講義寫得過于詳細，反而束縛了學生的手腳；也有的實驗項目寫得過于籠統不具有指導意義，這些地方也都做了修改。
高溫綜合熱分析儀屬于較貴重儀器，并且與材料專業的畢業設計及科研等高端使用密切相連，所以仍然設為專題實驗。但不再僅僅是演示：每次上課都將整個實驗過程分為若干小步驟，讓學生自己動手調零、裝樣取樣、設置參數等實際操作，并且每次實驗都會出數據，學生自己分析；還鼓勵學生自帶樣品進行實驗。每年都會挑出一至兩名表現優秀且對材料實驗有興趣的同學來重點學習熱分析儀器的實驗和分析，如2009屆畢業生張亞舟同學、2010屆畢業生劉曉虎同學及2011屆畢業生殷東強同學。另外，金相顯微鏡也已用于畢業設計。
以教助學。實驗項目循環開課，第一次課教師指導學生，以后的課同學幫助同學，以此來檢驗學生對上次實驗的掌握程度，起到鞏固知識的作用，教師在實驗過程中全程監督、指導。學生的實驗操作成績不僅取決他自己的實驗操作情況，還要受到他向下一組同學“傳授”實驗操作、注意事項等方面的影響。因為擔負了一定的“指導任務”，大部分同學的積極性都很高，也很負責，課前會認真備課，緒論課上也積極做筆記，唯恐誤導其他同學，也影響自己的成績。這樣，通過一輪的實驗，一個學期的課程結束后每個同學都當了一次老師，對實驗內容的掌握程度大大加強。每學期的實驗結束后，與學生座談，反映良好。
四、不足與改進
實驗項目的改革沒有完全達到預期目標，缺乏制備型和設計性實驗。材料物理專業的實驗儀器比較昂貴，僅靠個人或院系能力無法解決。以后將配合實驗中心、學科建設以及科研項目等方面繼續向學校申請。
調查問卷的發放時間不合適。立項申請時發放調查問卷為每學年的第二學期，本意為：此時學生的實驗課程包括A、B兩部分都已做完，可以更好地總結判斷教改以后的專業實驗課程評價和效果。但實際操作時發現，第一個學期的實驗A結束后學生已經有一些反應，有滿意的稱贊，有更好的建議，也有一些意見。但是當時沒有全面系統地去采集所有學生的看法，也沒有形成文字的東西，造成這些反饋意見不能及時在實驗B中體現、改進。以后應該及時記錄學生的建議意見，并及時改進，提出反饋，傳達給學生。
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【關鍵詞】材料物理 教學改革 人才培養
【基金項目】湖北省教育廳教學研究項目（編號：2011276，2012288）。
Abstract： In recent years， with the gradual increase of the national investment in new energy， new materials， and optoelectronic information industry， the demands of social engineering capabilities， as well as business level of materials physics graduates increase accordingly. It？蒺s imperative to reform the existing teaching system of materials physics. In this work， the reform of teaching system of materials physics was discussed from four aspects of teaching philosophy， curriculum development， teaching practice， and faculty development. In addition， some suggestions on how to train more professional materials physics graduates were given.
Key words： materials physics； teaching reform； personnel training
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）06-0170-02
材料物理專業屬于材料科學類，其培養目標是培養較系統的掌握材料科學的基本理論與技術，具備材料物理相關基本知識和基本技能，能在與材料科學與工程相關的領域從事研究、教學、科技開發及相關管理工作的材料物理高級專門人才[1]。隨著科學技術的不斷發展，社會對材料物理專業人才的需求情況也在逐漸發生變化。近幾年國家在新能源、新材料以及光電信息領域投入的不斷加大，使得企業對于材料物理專業畢業生的需求數量也在逐年增加，特別是對于具有較強專業基礎和實踐能力的人才的需求，是很多高新技術企業每年人才發展計劃的重點。
材料物理是物理學與材料科學的一個交叉學科，主要通過各種物理技術和物理效應，實現材料的合成、制備、加工、修飾與應用。主要研究范圍包括材料的合成、結構、性質與應用；新型材料的設計以及材料的計算機模擬等。隨著國家對本專業人才需求的變化，對本專業的教學體系進行一定的改革迫在眉睫。本文以武漢工程大學材料物理專業的發展為出發點，分別從教學理念、課程建設、教學實踐以及師資隊伍建設四個方面入手，詳細探討了本專業在新形勢下進行教學改革的一些措施。
一、教學理念的更新
面向未來的教學改革需要現代化的教學思想，需要前瞻性的教學理念[2]。這些教學理念包括從專業教育向綜合素質教育，從重知識傳授向能力培養轉變；從封閉式的學校教育模式向開放型的產、學、研三結合的教育模式轉變；從標準化培養模式向個性化、選擇性培養模式轉變；從維持性學習向創新性學習轉變[3]。
武漢工程大學材料物理專業所屬學科為省級重點學科及湖北省首批優勢特色學科，本專業依托自身的學科優勢和人才優勢，將專業人才培養特色定位于低溫等離子體技術及應用和功能薄膜材料的開發，重點培養在光電信息材料、新能源材料、環境材料等方面具有扎實的基礎理論知識和實踐能力的應用型創新人才。
為適應新時期國家建設對材料物理專業人才需求的變化，在對本專業人才的需求情況以及人才市場走向等問題進行充分調查論證的基礎上，明確了我校材料物理專業的培養目標，即在專業設置和課程體系設計上盡量體現“拓寬專業面、夯實基礎、重視能力培養”的指導思想，著力培養學生的創新能力，真正提高本科生的素質教育。同時，我們也注意到現實的就業壓力對學生的影響，在打好基礎，增強適應性的同時，設置功能薄膜材料和等離子體技術2個專業方向，提供了更多的課程、豐富了教學內容，擴大了學生的選擇空間，滿足學生多樣化的需求，進一步體現了因材施教的思想；同時也體現我校等離子體學科及薄膜材料研究方面的特色。
新的教學方案力求將全面素質教育的精神滲透到專業教育之中，使基礎知識教育、能力訓練和素質培養結合起來，對學生進行較為系統的基本知識和基本理論的教學，加強對學生基本方法和技能的訓練，重視對學生創造能力和創新意識的培養。
二、課程建設的優化
在不同的社會需求下，根據社會對畢業生需求的調研及預測對材料物理專業的課程體系進行適當的修訂，突出本專業在不同時期的重點，對于培養滿足社會需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理專業在課程建設方面主要集中在提升現有課程和推出新課程/新內容兩個方面。
在提升現有課程方面，對于本專業的一些老牌重點課程，采取主講教師負責制，其余教師積極參與，分工合作，加強重點課程建設，并積極申報新的重點課程。經過幾年建設，已在多門課程的建設方面取得了較好成果，如《材料科學基礎》、《工業等離子體原理》、《薄膜材料與制備技術》等課程已建設成為校級精品課程，《納米材料與技術》、《固體物理學》課程成為校級重點建設課程。這些重點課程的建設一方面鍛煉了隊伍，提高了整體素質，另一方面對其他課程的建設起到很好的示范帶動作用。在重點課程建設過程中，本專業一直在積極探索課程教學改革方法，采用多媒體教學的課程由2002年的1門發展到現在所有課程都使用多媒體教學；雙語教學也從無到有，《工業等離子體原理》、《薄膜材料與技術》已采用雙語教學。
在推出新課程/新內容方面，本專業根據畢業生就業新形勢對培養方案進行了大量修改。新的培養方案進一步體現了因材施教的思想，提供了更多的課程、豐富了教學內容，擴大了學生的選擇空間；同時也體現了我校等離子體學科優勢的特色。如新培養計劃針對社會需求開設了《電子材料》和《工業等離子體工程》等課程，課程內容緊緊圍繞目前工業生產中涉及到的新產品和新技術，有利于學生更好地完成從學校到社會的銜接。此外，現有課程的授課內容也逐步以市場為導向，在保持現有特色的同時，增加與市場需求相關聯的專業知識體系，學生畢業后反響良好。
三、教學實踐改革
材料物理專業的實踐教學主要分為校內實踐和校外實踐兩部分。校內實踐主要是指在學?，F有的實驗條件下進行的一系列基礎實驗和專業實驗，因此實驗室建設也是提高實踐教學質量的必要前提[8-10]。我校材料物理專業以湖北省等離子體化學與新材料重點實驗室、湖北省微波等離子體技術研究工程中心和專業實驗室為校內實踐教學平臺，在材料制備、加工，材料性能（力學、電學、磁學、熱學等性質）測試、材料組織結構測定及材料應用等方面開展實驗室建設，并結合本學科科研發展方向進行建設，設備采購主要圍繞著材料科學基礎、材料合成與加工、薄膜材料、材料表面改性、等離子體加工、納米材料等課程進行。
在此基礎上，我校材料物理專業根據學科建設發展情況，在2005年對實踐教學環節進行了重大改革，將原來分散在各個課程中的實驗課程進行整合，對原有實驗體系進行重新規劃，開設單獨的實驗課程，制定統一大綱，整合實驗內容，并對實驗內容適當更新，使實驗體系更加完備，并與實用化緊密結合，側重于培養學生動手能力。整合后的校內實驗課為《材料科學基礎實驗》、《材料物理專業實驗》以及《等離子體技術與應用實驗》三門課程，總學時由原來的80個增加到108個。
同時，在實驗內容上進行創新，將科研成果轉化為教學內容，以科研促進教學。目前，在材料物理專業開設的3門實驗課中，《材料物理專業實驗》以及《等離子體技術與應用實驗》全部實驗均為教師科研轉化而來。所有專業實驗將科研與教學緊密結合，一方面彌補教學經費的不足，另一方面讓學生接觸科學前沿，激發從事科研工作興趣，培養學生在從事科學研究的同時加深對課程內容的理解，提高教學效果。
此外，在校內實踐教學中增設《學年論文》這一實踐教學內容，讓學生模擬實際科學研究，通過教師擬定方向，學生收集資料、歸納總結收集到的信息寫出文獻綜述、然后針對發現的問題確定具體的研究題目，再制定詳細的實驗方案，并預測可能的結果。最后通過答辯，完成這一實踐教學環節。
在校外實踐教學方面，本專業設置有《畢業實習》環節，畢業實習地點的選擇主要以人才市場需求為導向，目前學校已與多家從事光電信息材料、新能源材料、環境材料的企業簽訂實習協議，并在幾家硅材料制造企業、LED制造企業及薄膜制備企業建立了實習基地，為學生的畢業實習提供了保障。此外，在指導畢業論文過程中，鼓勵學生采取“宜化模式”完成畢業論文。由于“宜化模式”課題來源于企業，結合工廠實際，其研究結果更具有實用性。學生在做畢業論文過程中能夠更好地將書本上的理論知識與現實的生產實際相結合，有效訓練學生綜合應用知識的能力。本專業近年來在學生畢業實習和畢業論文環節中有超過25%的學生采取“宜化模式”進行畢業論文。
四、加強師資隊伍建設
師資隊伍建設是專業建設的重要環節。為了培養出滿足社會需要的高素質人才，教師的知識更新和自身素質提升十分關鍵[9，11]。本專業在職教師具有學歷層次高、職稱結構合理、平均年齡低的特點，基于這樣一個教師隊伍現狀，材料物理專業的師資隊伍建設一直堅持高標準、高水平的指導思想，在引進高水平的學術帶頭人、責任教授的同時，加大力度對現有的青年教師進行培養，提高他們的教學、科研水平。具體措施主要包括對青年教師進行幫扶指導，努力提高青年教師的教學技能；合理安排好現有教師的教學和科研工作，在保證教學質量的前提下，積極開展科學研究工作，通過科學研究，不斷提高教師的學術素養；積極引進優秀教師，逐步建立一支高水平、穩定的教師隊伍。
此外，本專業在教學過程中積極聘請相關行業的優秀工程師為學生講授專業基礎課程或進行專題報告，在此過程中讓老師和學生充分了解國內外相關行業的發展動態，探討材料物理專業今后的發展方向和畢業生應該具備的基礎知識和基本技能，以此加強學生對本專業的了解，更進一步提高教學效果。
五、結語
如何培養滿足新形勢要求的材料物理專業高素質應用型人才，是所有高校材料物理專業教學人員需要探討的核心問題。教學改革是一個隨社會形勢發展而不斷進行的過程，因此，我們時刻緊跟社會發展步伐，在充分了解國家和社會對本專業人才需求的前提下不斷探求新形勢下的教學改革，這樣才能不斷為社會輸出高水平的專業人才。
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21 世紀科學技術高度發達和經濟快速發展，材料的發展和應用水平已成為衡量一個國家國力強弱的重要指標。新材料的發展與應用，依賴于材料的物理性能的應用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能課程是無機非金屬材料專業平臺重要的基礎課，它從材料的組成、結構的角度闡述材料的物理性能及本質，包括力學、熱學、電學、光學、磁學等性能，這些性能基本上都是各個領域在研制和應用無機非金屬材料中對材料提出的基本技術要求，在實際工作中具有重要的意義 [1 ]。通過教學，讓學生掌握無機非金屬材料的關鍵物理性能及本質，以及無機材料物理性能的研究方法。對于這門課，學生普遍認為內容抽象、理論性強，難于理解掌握，作為教師授課難度較大。本文結合筆者多年的教學實踐及經驗，就如何提高無機非金屬材料專業材料物理性能教學效果而采用微課教學進行了探索。
對于微課的發展，首先發起于國外，微課程（ Micro-lecture） 的雛形最早見于英國納皮爾大學T.P.Kee 提出的一分鐘演講（The One Minute Lecture，簡稱OML ）和美國北愛荷華大學LeRoy A. McGrew 教授所提出的60秒課程（ 60-Second Course） [2 ]。美國理查德?沃曼在1984 年發起創辦了TED（指technology、entertainment、design在英語中的縮寫，即技術、娛樂、設計），該機構為私有非盈利機構。特別從2006年起，TED演講視頻上傳到網絡上，短短幾年時間就獲取了大量的點擊率 [3 ]。在國內，2011年佛山市教育局胡鐵生率先提出了以微視頻為中心的新型教學資源“微課”。他認為，“微課”是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源的組合 [2，4 ]。因此基于微課的平臺，本文探討了針對材料物理性能微課教學的探討。
1 材料物理性能微課選題
材料物理性能“微課”主要針相應的教學大綱展開教學，所以在“微課”的選題上嚴格扣住教學重點，并致力于將重要知識點分解清晰。
1.1 材料物理性能微課編寫
材料物理性能“微課”不是簡單的一段段的視頻，還應包括材料物理性能教案、教學課件等其他資源要素，所以在選好題后，著手電子教案的編寫。材料物理性能教案編寫一般包括本門課教學背景、教學目標、教學方法和教學總結等方面內容。
1.2 材料物理性能課件制作
材料物理性能“微課”課件通常采用PPT聯合視頻等多媒體格式，針對選定的知識點設計PPT。而多媒體技術是利用各種多媒體軟件對文本、聲音、圖形、圖像、動畫等信息進行綜合處理。而多媒體的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕錄像專家等軟件，即操作方便，電腦操作系統一般自帶PowerPoint、Moviemaker軟件，另外軟件屏幕錄像專家也非常容易操作。
1.3 材料物理性能微視頻制作
對于材料物理性能課程的視頻制作，主要是針對于課程相關的實驗和性能及設備的演示。由于在課堂上的板書信息量有限，必須借助這些視頻等手段來增加信息量，如在電子理論部分講解電子的導電、熱運動以及費米面的特征等等。理論上講解非常抽象，采用這些微視頻手段就容易講解清楚。微視頻的制作主要采用現場設備的錄制、網絡資源下載等等手段來實現。
2 創新材料物理性能微課教學方法和手段
材料物理性能課程屬于理論性較強的課程，要想讓學生主動地認真地聽講，不僅作為老師要努力的做好充分的備課，更要創新微課教學的方法和手段。作為多媒體的手段，不僅僅體現在PPT的制作上，更應該穿插更多的符合教學內容的教學視頻及動畫等內容，把學生的注意力牢牢的控制在屏幕上，達到事半功倍的效果。
2.1理論與實踐相結合
材料物理性能在理論上對于材料的性能的分析較深入，因此相關的實踐教學也具有重要的地位。在理論學時極為有限的狀態下，仍然開設了一定量的實驗課程，主要是針對于設計型、綜合型實驗課。例如在材料的磁性這段內容里，開設了一個居里點的測定。學生在學生磁性材料這段內容時，總是感覺磁性性質直觀性不強，對于居里點的概念也停留在概念上。采用實驗設備居里點測定儀，讓學生從實驗指導書聯合教材的磁能內容，能夠理解實驗設備的基本原理及測試方法，并結合磁性的一個重要參數χ與溫度關系曲線能夠用數學的理論判斷出居里點，這樣使學生不僅僅懂得怎樣測定居里點，更懂得居里點的真正的物理意義。
2.2 理論與實際相結合
材料物理性能內容范圍較寬，相應的知識點較多，與實際上情況聯系緊密。如在熱膨脹的部分，課堂上會引申出什么是熱力管路的膨脹節，它的功能是什么？在提出這個問題后，讓學生思考一下，給予討論的時間，學生們也能夠積極的回答，極大地活躍了教學氣氛。
2.3啟發互動式教學
材料物理性能課程內容較深，所以完全把書本上的內容在課堂上講完，在學時上也是完成不了的。為了能夠使學生能夠把相關內容都學習完整，在本課程內容偏重于擴張方面的知識，讓學生課下自己來完成。例如我們在講解磁性方面的知識時，聯系到地球的大磁場，讓學生分析為什么地球的南北極能夠產生極光，并分析極光對于我們人類的作用。
3 充實材料物理性能微課教學內容
材料物理性能課程體系也是隨著科技的快速發展而更新其內容，以滿足不斷發展的社會要求。對于21世紀快速發展的科技時代來說，材料物理性能微課教學內容體系在保持原有的內容體系上，也要緊跟時代的發展。并根據內容的需要適當調整課程的內容及結構，增添學科的前沿知識，激發了學生的學習興趣，開拓了學生的視野。
因此作為教師本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使學生在學習材料物理性能的理論的同時，也能了解材料物理性能發展的前沿，使學生的學習興趣大大提高，知識面也大大拓寬，從而為將來從事的研究工作崗位奠定了堅實的基礎。
4 更新材料物理性能微課實踐方法
材料物理性能微課是通過材料物理性能的相關的知識網絡表現的，對某個教學環節的教學內容及實施的其教學活動的總和。但這還不能體現“材料物理性能微課”的獨特之處和完整內涵， 因為材料物理性能微課的核心資源或最重要的載體是“材料物理性能微視頻”（不是一般的文本、PPT 課件或圖片等其它媒體資源）， 而材料物理性能視頻是所有資源類型中情境最真實、信息量最豐富的一種資源，因為視頻是直觀形象的。材料物理性能微課應該是以“材料物理性能微型視頻”為主要內容和呈現方式的一種新型微型網絡課程――“材料物理性能微型視頻網絡課程”。
材料物理專業英語教學現狀教學方法一、專業英語在材料物理專業學習中的重要性
在當下的高等教育形勢下，專業英語作為學術機構與組織在國際學術會議及交流中的重要工具，已經受到在校大學生的高度重視。高等院校亦將專業英語設置為各專業的專業課，材料物理專業也不例外。材料物理是材料科學與工程一級學科下重要的二級學科，對專業英語的要求更高，對英語描述的準確性、語言表達的邏輯性、詞匯的專業性都有著不同于其他領域的特殊要求，以滿足材料工程領域對于國際化信息表達與交流的需求。因此，熟練掌握并運用材料物理專業英語，對于學生的科學研究生涯具有不可替代的重要性。
二、材料物理專業英語的教學現狀
材料物理專業英語的教學環節常分為理論教學和應用教學。理論教學主要集中在材料物理研究領域中的專業詞匯和常用語法等方面，應用教學主要學習專業英語在科學研究和學術交流及口語表述等綜合運用方面。兩種教學環節的教學方式及方法也不盡相同。理論教學注重專業詞匯的準確性、與非專業詞匯的搭配運用方式、語法及語態在不同語境下的規范性;應用教學注重專業英語的口語運用、內容敘述、寫作表達等方面的流暢性和專業性，二者都要求教師具備較強的專業基礎、英語水平及運用專業英語的能力。然而，現階段材料物理專業英語的教學現狀卻不容樂觀，概括來說，材料物理專業英語的教學活動存在以下三個問題：
1.無法有效體現材料物理專業英語的教學實踐性
材料物理專業英語的學習，最終還是要體現在綜合運用這一實踐環節中，但是目前的教學現狀依然是教材學習為主體的教學模式。以內蒙古工業大學為例，材料物理專業英語所使用的教材參考書自2008年起就一直選用《材料專業英語譯寫教程》（2008版），該教材是材料成型及控制工程專業改革教材，嚴格來說并不適合材料物理專業教學使用，但現階段所出版的著作中并無一本專門適合材料物理專業英語學習的教材。這就導致教材選擇的困局，在很大程度上限制了教學內容的專業性和前沿性。另外，在課堂教學中，教師的教學方式比較單一，教學內容枯燥，無法調動學生的學習熱情，若不引入應用實踐教學方式，恐無法有效實現教學實踐性。
2.學科前沿把握程度不夠
材料物理專業外語學習的最終目的，是能夠掌握必要的專業詞匯、熟練撰寫英文科學研究論文及報告以及較為流暢地運用口語進行學術交流。要達到上述目標，不僅需要扎實的外語基礎，還需要具備較高的專業素養和能力。材料物理專業能力和素養體現在學科知識的運用程度和對學科前沿性的把握，該研究領域的熱點問題大多是外國權威人士所提出的。若在教學內容上引入他們的觀點與論斷，自然會體現出學科前沿性。但是，現在的教學內容中學科前沿所占的比例較小，教材中無法涉及更多;另外，學生和教師亦需要通過英文文獻檢索的方式來獲取學科前沿的信息，充實課堂教學內容。
3.教師的專業能力有待提高
從事專業英語教學的教師，通常都具備一定的材料物理專業知識，但是教師個體英語水平與學術能力的差別卻參差不齊。部分教師英語水平較高，但缺乏系統的材料物理專業基礎素養;還有部分教師的專業能力較強，但英語水平尤其是口語略有欠缺，這造成了教師個人能力和專業外語教學能力的矛盾，教師的個人能力還有待提高。
三、完善材料物理專業英語教學的途徑
1.注重教學實踐性
首先，選擇適合材料物理專業外語教學實際的教學參考書，并不一定局限于著作，還可引入學術報告、論文等其他出版物，多渠道擴展學生及教師的專業視野。
其次，以視頻、英語角等多種方式豐富課堂教學內容，教師亦可從主導者轉變為參與者，積極調動學生的興趣，發揮學生的主動性。
最后，可以通過模擬學術報告、論文答辯、求職簡介等英語活動，鍛煉學生進行專業英語交際，達到寓教于實踐的目的。
2.緊跟學科前沿性
在教學計劃中適當引入學科討論內容，可在每堂課中抽出10分鐘時間進行本領域研究進展的介紹，在課程即將全部結束之前，專門留出1～2次討論課，組織全體同學參與，并用英文撰寫討論情況。另外，引導學生定期進行外文文獻檢索，以某一研究方向為例，用英文獻綜述，對現有的考核方式進行調整，加大學科前沿信息在考試中的比重。
3.提升教師專業性
要保證專業外語教學的有效性，勢必要匹配具備專業能力的教師。具體做法如下：首先，要建立專業英語教師的考核與培養機制，將教師的培養與考核納入到教師培養體系中來;其次，應該對專業外語教師的人才儲備進行積累，可以將具有海外留學經歷的青年教師不斷補充進來;最后，依托課程教學團隊，認真研究與分析課程教學改革的諸多問題，使任課教師在專業外語和材料物理學術兩方面，都能夠取得進步，給予學生一個嚴謹的學習平臺。
總之，材料物理專業外語作為學生及教師進行國際學術交流的必要工具，對課程教學提出了更高的要求和期望。必須轉變教學思路及方法，采取有效措施，激發教師和學生的上課熱情，達到改善材料物理專業英語教學效果的目的。同時，推動了該課程教學方法的改革與完善，勢必會推動該學科的有序發展。
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關鍵詞：量子力學 教學研究 哲學思想
“大學之道，在明明德，在親民，在止于至善?！睖毓手瘢褂谥辽?，提高當代大學生的哲學素養、人文情懷和科學素養，是素質教育的要求之一。以牛頓運動三定律、電磁理論和熱力學及統計物理學為基礎的經典力學誕生于17世紀，成功地解釋了大量物理學現象，取得了輝煌的科學成就，曾經被人們信奉為客觀真理。在19世紀末20世紀初，人類以巨大的熱情來研究原子核和放射現象，導致了兩大理論成果的誕生：量子理論和相對論。隨后，激光器、二極管、三極管、集成電路、互聯網、移動通信、登月等等，這些輝煌的成就促使人類邁進了信息時代。運動著的電子――一個小小的微觀粒子，卻促使人類文明進入了電子信息時代。事實表明，現代信息技術的理論基礎是物理學，信息的產生、發送、接收和處理，都是由一個個物理的系統來實現，因此信息世界的物理體系歸根結底要受到物理定律的制約。現在人們明白了，經典物理理論僅適用于宏觀低速運動的物體的場合，而對于微觀小尺度下、接近于光速運動的粒子的運動規律誤差會變得很大，必須使用相對論和量子理論來描述。而經典物理理論僅僅是量子理論和相對論在低速宏觀范圍下的良好近似。
量子理論是二十世紀最偉大的發現之一。量子理論的形成和發展，是整個物理學發展中最值得書寫的，也是對青年大學生最具有啟發意義的過程，在此期間包括了愛因斯坦的奇跡年（1905年）。梳理和探究整個過程中所包含的科學思維，科學方法，科學理論，科學素養……都是值得我們去探索、去深思、去挖掘的。
一、對青年大學生物質觀和運動觀的進一步加深具有重要意義
科學技術發展到21世紀，人類對于物質世界的認識進入到了納米尺度。材料學科的研究中出現了很多量子效應。量子理論中的許多不同于經典力學的物理現象顛覆性地發展了經典力學的思維，拓寬了人類認識物質世界的視野，使人們對運動的本質有了更進一步的了解。隨著人類認識的不斷深入和材料尺寸的不斷縮小，電子運動的量子效應愈加明顯。現在人們已經明白了，電子既是一種微觀粒子，同時也是一種波，這就是所謂的波粒二象性。與經典物理現象不同的是，微觀粒子的諸多物理量之間受到量子規律的束縛，其中之一便是著名的不確定性原理，例如時間與能量之間、動量與位置之間等。此外，另一個有趣的現象是電子的勢壘貫穿效應，即能量小于勢壘高度的電子或者其它微觀粒子可以以一定的幾率，越過勢壘，運動到勢壘的右邊去。盡管一個理性的人對這種解釋可能不滿意，但是我們必須明白“隧穿”僅僅是我們為了理解的方便而構造的一個東西，除非人們對量子世界的認識更進一步。我們唯一能確定的是當滿足一定條件的時候，隧穿效應就會發生。
二、對青年大學生思維拓展與創新具有重要的啟發意義
量子理論是描述微觀粒子運動規律的理論，其概念體系與研究宏觀現象及其規律的經典物理學有很大的不同。量子理論的出現，是人類對物質世界認識日益深化的結果，為其他自然學科的發展開辟了廣闊的前景。從培養研究型科學人才的角度來說，量子理論是與現代科學研究聯系最緊密的課程之一。這對當代青年大學生提出了更高、更嚴格的要求。
第一，必須尊重客觀世界的運動規律，堅持創新思維，深刻認識微觀世界的規律。規律是物質在運動過程中表現出來的必然的、穩定的、永恒的聯系，任何事物之間都有聯系，都是矛盾的對立統一體，這就需要在實際的學習探索中抓住主要矛盾以及矛盾的主要方面。同時，矛盾具有特殊性，內因是事物發展的根據，決定著事物發展的方向和主要性質，外因是事物發展的次要因素。在實際的處理過程中要區別對待。
第二，注意量變到質變的積累。量變是指事物單純數量上的增加或減少，事物保持其質的穩定性。質變是指事物根本性質的變化，“量變質變新的量變”是事物發展的基本規律。注意收集數據，逐步地總結規律。任何重大的發現，都有一個辛苦的積累過程，面對紛繁雜蕪的實驗數據，如何去偽存真，由表及里，層層剖析？這需要尊重客觀規律，逐漸挖掘深層次的信息，切勿急于求成或者違背客觀規律。這方面在量子理論的發展過程中體現得尤為重要。
第三，量子理論是開放的理論，對量子理論的爭論一直在繼續。量子理論過去的成功并不意味著它是一個徹底完善的物理學理論。自量子理論誕生以來，關于量子理論的思想基礎和基本問題的爭論，從來就沒有停止過。人們對于量子理論本身的完備性及其一些基本觀念的理解，甚至持有截然不同的觀點。其他的理論也是在不斷地爭論中不斷完善。
三、量子力學中的數學思想及其知識框架
量子力學中主要的數學知識，主要是Hilbert內積空間，這是學生在學完微積分初步、線性代數以及概率論后需要掌握的、在工程領域內應用最為廣泛的一門數學學科，也是對空間解析幾何的推廣和延伸。其中包括了對前面提到的幾門學科的綜合應用，例如量子力學中的力學量，用線性算符來描述，則必須是厄米的；用海森堡的矩陣力學表示，則要求該矩陣的本征值和平均值均為實數；還有，在計算不同物理量表象的矩陣元時，要用到定積分的運算；而不同表象之間的變換，需要用到矩陣變換；此外，在講到微擾論和變分法時，還需要進一步的用到更多的數學知識。這些數學學科分支的交叉出現，足以讓學生對該門課程的進一步學習產生畏懼心理。如何消除和轉變學生的這種畏懼心理，這就要求教師在課堂上增強授課的趣味性。事實上，一部量子力學的發展史，包含了太多的啟迪、方法、思維和科學研究的因素，因利勢導，重視基礎知識的講解，將所有涉及到的數學知識及其發展史，生動地傳授給學生。筆者經過近五年的課堂教學，認為對當前的大學本科學生，倘能在授課中能做到這一點，那么，學習《量子力學》的意義就達到了。
結論：以量子理論為核心的量子物理無疑是本世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。它不僅代表了人類對微觀世界基本認識的革命性進步，而且帶來了許多劃時代的技術創新，直接推動了社會生產力的發展，從根本上改變了人類的物質生活。讓學生在不斷的思考和探索中，體會到學習和思考的快樂；對學生的世界觀、物質觀以及運動觀的進一步深入，具有重要的指導意義。
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[關鍵詞]CDIO；材料物理；實踐教學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）06-0006-03
CDIO工程教育由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學于2000年發起并經過4年的探索研究而創立，作為一套先進的教育體系。其在國內外高校中產生了很大影響。[1][2]2005年，顧佩華教授首次將CDIO教學理念引入中國。[3]2011年，中國共有57 所高校開展 CDIO 工程教育模式試點工作，并且取得較好的成果。[4]作為一所新建應用型本科院校，湖南工學院致力于培養“重基礎、重技術、重能力、高素質”的“三重一高”應用型人才。根據信息、新能源與光電行業的發展需求，我校2015年新申請設置了材料物理專業，并將其作為CDIO工程教育試點專業，計劃從培養方案的設計制定到具體實施，將CDIO工程教育思想貫穿始終，開展以項目為主線的CDIO培養模式研究與實踐設計，使學生在有限的教學時間里，既能掌握課程的基本內容，又具備一定的材料科學工程實踐能力與創新能力，將材料物理專業辦成高水準的專業?？紤]到實踐教學在專業教學中占據越來越重要的地位，是培養學生工程技術能力與素質的必要途徑，我們基于CDIO教育模式構建了材料物理專業實踐教學體系。
一、CDIO工程教育理念簡介
CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate） ，它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式進行工程學習實踐。[5]CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這4個層面達到預定目標，同時系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12條標準。[6]其中標準1明確了工程實踐的工程背景環境；標準3要求構建一體化課程體系；標準5提出在一體化課程中至少要有兩個工程教育項目，一個初級，一個高級，通過兩個工程項目的綜合訓練，使學生在一體化教學過程中獲得工程知識和產品、過程與系統建造的能力；標準6提出要有滿足實踐要求的工程工作平臺；標準7指出通過前后關聯的項目教學使學生獲得一體化學習經驗；標準8要求調動學生的積極性，以學生為主體，在教師指導下開展主動學習；標準9與10要求提高教師的工程實踐能力與教學能力；標準11與標準12要求做好學生CDIO能力考核與項目評估。[7]這些思想對構建專業實踐教學體系具有很強的指導價值。
二、基于CDIO工程教育模式的材料物理專業實踐教學體系構建
結合材料科學與技術的發展，緊密圍繞材料物理專業應用型本科人才培養的目標，通過吸收CDIO工程教育思想與借鑒相關高校的CDIO實踐經驗，我們從項目實踐體系、實踐教學方式方法、實踐考核形式等方面合理構建材料物理專業應用本科實踐教學體系，為實現提升專業實踐教學質量，提高學生實踐操作能力與創新能力奠定基礎。
（一）多層次項目實踐體系的構建
通過與學校及企業專家共同研討，我們按照如圖1“基礎性綜合性創新性”的遞進路線來訓練學生從運用基本操作能力，按照某一擬定流程驗證某一理論或解決一個已知的問題，到引導學生自己設計技術路線與實踐方案來探索解決未知的新問題，從而提升學生的工程實踐能力。
具體操作層面，按照CDIO模式，我們構建了三級項目實踐教學體系，如圖2所示。1.工程基礎能力培養對應于三級項目的實施，該級項目是具體的課程項目，是二級項目的子項目。它目的是深化學生對該門課程教學內容的理解與應用，培養和鍛煉學生某一方面的知識與能力，如器件電路設計、功能材料制備工藝設計等。這主要是通過課程實驗，如電子電工實驗、材料合成與制備實驗等來實現。2.工程綜合能力的培養對應于二級項目的實施，該級項目是將一級項目訓練分解成幾個模塊化的子項目，同時這也是在三級項目課程訓練基礎上的綜合學習與訓練項目。它以材料物理專業課程群為基礎，培養學生綜合運用相關知識來解決問題的綜合能力，如功能材料制備與性能表征、光電器件結構與性能設計、光伏系統設計等。它主要通過一系列課程群的課程設計，如薄膜科學與技術、太陽能電池原理、光伏發電系統與實踐等來實現。3.工程創新能力的培養對應于一級項目的實施。該級項目是宏觀的項目課題，貫穿于整個大學階段，目的是讓學生在構思、設計、實現、運行等4個方面進行系統訓練。材料物理專業的一級項目有功能材料設計與制備、光電器件設計與制備、光伏系統設計與應用，其主要通過畢業設計、科技競賽、創新創業大賽、大學生科技立項項目等形式來實現。經過三層級項目實踐，學生將具備對一個功能器件產品或某個工藝進行系統構思、設計、實現與運行的能力，同時具有一定的職業能力與創新能力，能進入相關工程領域從事技術應用及研究開發工作。
（二）以學生為中心的實踐教學方式構建
CDIO工程教育模式以項目為載體，強調“做中學”和“學中做”，使學生以探究方式獲取知識和應用能力，從而培養學生的工程實踐能力與創新能力。據此，我們構建了以學生為中心的實踐教學方式，具體如圖3所示。1.首先由學生組合成項目團隊，配備相應的指導教師，由指導教師擬定項目能力指標與預期目標，規劃或引導學生通過查閱文獻自己規劃實踐項目。2.第二階段，項目指導教師組織、監控學生主動實踐，在此階段主要由學生通過查找資料討論、構思實踐方案（C），選配、搭建儀器設備（D），操作儀器、完成項目（I），總結、展示實踐結果（O），項目指導教師可以給予適當地指導，但主要過程要求學生通過團隊協作的方式完成。3.第三階段是項目指導教師運用全過程、多元化評價方式，對學生團隊實踐方案、個人實踐過程、團隊實踐結果及個性化報告給出評估，提出意見與建議。通過這樣三個階段一流程的項目教學實踐，最終實現CDIO能力培養目標。
（三）創新實踐教學考核形式
項目式實踐教學模式以項目為導向和載體，以任務為驅動，學生通過項目的實施來獲得必需的知識與技能，以提高創新能力。這決定了其考核模式不同于傳統實踐環節的考核方式。為此，我們采取全過程、多元化的考核模式，從學生團隊項目構思與方案設計到項目實踐過程，對學生的實踐態度、思維能力、操作技能與職業素質等給予監督、追蹤、多節點評估記錄。在項目實踐完成時，根據目標實現情況、實踐效果、產品展示與PPT報告進行項目評估、驗收，同時考查學生撰寫報告的能力，并作出成績評定。對于完成較好的項目，學生可獲得創新學分或免修相關課程。
三、基于CDIO工程教育模式的材料物理專業實踐平臺構建
實踐教學平臺是實踐教學的硬件。為保證高質量實踐教學的開展，有效培養學生工程實踐能力，學校需要與企業聯合，建立良好的協同機制，整合資源，一起建設多元化的實踐教學平臺。為此，我們從實驗平臺、校內工程實踐平臺和企業工程實踐平臺三方面構建材料物理專業實踐教學平臺，具體如圖4所示。
1.實驗平臺包括基礎實驗平臺與專業實驗平臺?；A實驗平臺主要是大學物理實驗室、大學物理演示實驗室和電子電工實驗室，用于學生工程基礎實踐能力的培養，基礎實驗平臺目前已投入400萬元，基本建設完善。專業實驗平臺包含材料制備與合成實驗室、材料結構表征與性能測試實驗室，用于學生工程基礎能力、綜合能力與創新能力的培養。專業實驗平臺目前投入220萬，購置磁控濺射儀、X射線衍射儀、紫外可見分光光度計、橢偏儀等材料制備與結構性能測試儀器，實驗室正在建O。后期將擴大專業實驗平臺建設，增加多種先進材料制備與性能測試儀器，擴建材料性能處理實驗室。
2.校內工程實踐平臺包括工程訓練中心和創新工作室，主要用于學生工程綜合能力與創新能力的培養。其中工程訓練中心主要進行太陽能光伏發電技術系統實訓及半導體照明技術系統實訓。創新工作室由學校或校企合作共建，由學校提供場地與部分資金，企業部分出資或提供部分材料設備，用于學生進行太陽能光伏、半導體照明及其他功能器件方面的創意設計與制作以及各類科技競賽。
3.企業工程實踐平臺包括企業實習基地與創新工作站。企業實習基地為學生工程實踐提供背景環境，使學生熟悉企業文化與實際生產流程，培養學生的職業素質，這是提高學生工程實踐能力的重要途徑。同時，在企業內部設立創新工作站，主要用于專業教師在企業掛職工作鍛煉以及與企業開展橫向科研合作，以提升教師的工程實踐技能。目前，我們與衡陽共創光伏集團、湖南小明新能源公司等光電企業簽訂合作協議或達成合作意向，共同建設實習基地與創新工作站。
四、總結
近年來，CDIO工程教育在國內多所高校試點、推行，取得了很大的成功。我們依據CDIO工程教育模式，借鑒國內高校CDIO工程教育的寶貴經驗，從項目實踐體系、實踐教學方式、實踐教學考核形式、實踐教學平臺等幾方面構建材料物理專業工程實踐教學體系，讓學生在CDIO工程教育模式下通過主動學習與實踐，掌握基本實驗技能與專業實踐技能，增強創新能力、團隊協作能力、溝通表達能力和綜合職業素養，達到CDIO能力大綱要求，為學生成長為高技術、高素質、創新型工程技術人才奠定基礎。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 高雪梅，孫子文，紀志成.CDIO方法與我國高等教育改革[J].江蘇高教，2008（5）：69-71.
[2] 顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（上）[J].高等工程教育，2012（3）：24-40.
[3] 賀辛亥，劉江南，王俊勃.基于5 + X產學研合作CDIO模式培養創新型人才的探索[J].西安工程大學學報，2014（1）：111-115.
[4] 張力瑋.中國共57 所高校開展 CDIO 工程教育模式試點工作[J].世界教育信息，2011（6）：53.
[5] 李國鋒，劉煜，謝邵輝.CDIO教育模式下的實踐教學體系探析[J].長沙大學學報，2016（2）：140-148.
ZOU Zhong-li MA Jin-fu CHEN Zhan-lin
（School of Materials Science and Engineering， Beifang Univesity of Nationalities， Yinchuan Ningxia 750021， China）
【Abstract】According to the characteristics of Physical Chemistry and the development requirements of the major， teaching reform is carried out in Physical Chemistry course. The reform includes changing in curriculum， improving teaching content and updating teaching methods. The students’ interest and learning initiative are increased clearly， and the quality of teaching and the teaching level are improved effectively by teaching reform.
【Key words】Physical chemistry；Teaching reform；Teaching effect
物理化學是新能源材料與器件專業的一門專業基礎課。該課程是從化學現象和物理現象的聯系中，尋找和探索化學反應過程中普遍性變化規律的一門科學[1]，研究內容包括化學熱力學、化學動力學、電化學及表面化學等，其研究目的是探究物質變化過程的基本規律，用于解決科學研究和實際生活中的問題。“新能源材料與器件專業”是今年教育部2010年公布的戰略性新興產業相關專業之一，全國共有十余所高校獲準設立該新專業。物理化學課程可為新能源材料與器件專業后續課程、創新實驗和畢業設計提供重要理論支撐。通過新能源專業的教學實踐，筆者從以下幾方面談幾點認識和體會，供大家探討。
1 存在的問題
物理化學課程內容理論性強，公式多，概念多，需要教授的知識點多，而課時卻非常有限。正由于這些特點使得該課程成為高等院校中有名難學難懂的專業課，考試通過率普遍很低。通過本校新能源專業的教學實踐，學生也普遍反映該課程理論概念抽象、相關公式和使用的限定條件眾多，十分難學，在學習過程極易產生厭倦和抵觸的情緒。
此外，物理化學存在的另一問題是學習起點高。前修課程包括高等數學，大學物理，無機化學。由于各課程自成體系，互相封閉，各自為教造成基礎課，基礎課與專業課存在重復不協調現象嚴重。使得教與學都十分困難，教師要耗費大量時間解釋相關課程的基礎知識，而學生也難以理解和接受。比如在微積分和微分方程都沒有學到情況下，讓學生理解化學動力學中n級反應，顯然是不恰當的，再如多組分系統熱力學中偏摩爾量的概念，沒有高數知識也是無法理解的，這樣的教學脫離了學生的基礎，也違背了循序漸進的教學原則[2]。
2 教學內容的改革
針對目前物理化學的現狀，筆者首先從教學內容進行改革，對教學內容和教學體系進行了重新梳理，具體包括以下三方面。
2.1 修訂教學大綱，力求內容少而精
目前全國大多數高校中開設的物理化學課程學時至少在80學時以上，而本校物理化學課程的學時只有48學時。這造成了在選取教材方面存在極大的困難，物理化學的經典教材有很多，然而即使在簡明教材中也難有一種符合本校專業的培養要求。本課程曾經選用的教材在實踐教學中發現，雖然是面向材料專業編寫的，并且在課程內容方面對材料專業也有所側重，但書籍閱讀理論基礎較高，學生普遍反映看不懂。綜合考慮采用清華大學朱文濤教授主編的《物理化學簡明教程》，該書對傳統物理化學的內容去繁就簡，內容也深入淺出。在此基礎上要求教師在授課過程中也不唯書，不照本宣科，對原有教學大綱進行修訂，比如去掉物質的狀態與表征一章，合并表面和膠體兩章，使其更具有科學性和概括性。
2.2 教學內容與實踐結合，激發學生興趣
興趣是最好的老師，如何提高學生的學習興趣一直是物理化學教學中關注的問題[3]。物理化學是一門系統性很強的課程，在講授過程中注重科學發展史的介紹。例如熱力學第二定律的講授過程中增加熱力學定律研究和產生的歷史過程，引入永動機的起源和爭論，既可以引發學生的聽課興趣，培養學生嚴密的科學思維。再如冰箱制冷與卡諾循環、中暑與熵病、土壤保墑與開爾文公式、鹵水點豆腐與膠體聚沉等，將生活中常見的現象與本課程有機地聯系起來。此外結合專業以課程內容為主線，介紹一些與新能源專業聯系緊密的科技進展，如在電化學章節可增加與新能源專業聯系緊密的鋰離子電池、燃料電池等的發展，經過教學實踐收到了很好的教學效果。
2.3 梳理知識結構，協調與其他學科的關系
在教學過程中教師需要經過思維加工，設計出課程知識體系，以便于學生理解掌握。物理化學的概念多，對于每一個概念教師在上課過程中確切說明：問題是怎么提出來的？它的定義是如何表述的，其物理意義是什么？適用范圍是什么？等等。通過舉例的方式詳細講解各個章節的重點和難點，將知識點聯系起來，融會貫通[4]。針對無機化學與本課程在內容上有一定重復，避免低層次的重復，充分利用學生已有的知識和經驗，重點介紹以前未學的知識點，使得兩門課程可以很好地銜接起來。針對物理化學中大量定義、結論、推導過程都使用了大量的數學知識，在實際教學過程，教師有意識地提前安排學生進行課外復習，對于一些重要的數學知識，可以在課堂上進行簡要復習[2]。
3 多種教學方法和教學手段
3.1 改進教學方法
教學方法的改革包括在課堂教學過程中擺脫滿堂灌的模式，要想調動學生的學習積極性，設疑啟發是一個有效途徑[5]，在教學過程中多提示、多啟發，將理論和例題講解相結合的方式，講述理論時可以選用學生熟悉的生活現象來設置疑問，進而引出理論解釋；講解精選例題時多啟發學生，引導學生培養正確的思維方式，實現教師為主導、學生為主體的雙向互動，充分調動學生的參與意識、主動性和積極性，促進教學質量的提高。
3.2 多種教學手段相結合
多媒體相對于傳統板書教學有著不可比擬的功能，可以形象使用圖表動畫形式演示抽象的物理化學理論，提高課堂效率，還可以通過視頻形式向學生展示一些重要的科技前沿成果，激發學生的學習興趣，啟發學生的創新思維[6]。此外，在采用多媒體輔助教學的基礎上，課下可依托學校的網絡教學平臺建立該課程的學習平臺，使得課堂教學得以延續和補充。將課程簡介、教學大綱、教學日歷、教案、參考書目等相關內容上傳，讓學生根據自己實際情況在課下自由選擇時間進行學習，解決自身存在的不同問題，同時可以強化學生對知識的理解和掌握，提高學生的自學能力。
