材料物理專業課程設置優化研究

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課題組對現有材料物理專業的課程設置進行了優化研究，對材料物理專業現狀進行了分析，在平臺+模塊的框架下提出了材料物理專業課程設置的優化方案，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理論和技術基礎的材料物理專業課程體系的改革。

[關鍵詞]材料物理；課程設置；優化研究

[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是 1998 年教育部本科專業目錄調整后產生的一個新專業，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，材料物理專業的課程體系和人才培養目標因校而異，難以形成統一的標準。[1]2001年，武漢科技大學理學院開設了材料物理專業，武漢科技大學前身為武漢鋼鐵學院，材料物理專業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的發展至關重要。

一、材料物理專業現狀分析

材料物理專業在專業籌建初期，許多高校將相近的專業如金屬物理、材料科學、應用物理等專業改名為材料物理專業。各高校根據自身的情況對該專業也有不同的稱謂，如華中科技大學將專業命名為應用物理，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名稱。由于開辦專業的高校及專業所屬院系不同，雖然專業名稱相同，但專業的內涵并不完全相同。[2]該專業在專業招生、人才培養和畢業生就業等方面仍存在嚴峻挑戰，其中最根本的原因與材料物理專業性質有關。材料物理是材料學科中偏重理論的專業，畢業生適宜到高校、研究所及高新技術企業的研發機構從事教學、理論研究和新材料的研究開發工作。而一般的企業對該類學生并不青睞。但是，高校、研究所及高新技術企業的研發機構招收的都是高層次人才，對本科畢業生門檻較高。另一方面，我國的材料類高新技術企業及研發機構相對較少，對材料物理專業的畢業生需求數量較少。眾多的因素阻礙著材料物理專業學生的發展，但究其根本還是學生的專業課程設置安排，不同的課程設置體系會培養出不同能力的學生，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師資力量開設了較大比例的物理類課程，培養目標也主要傾向于培養科研人才。隨著學校的發展和專業建設經驗的成熟，材料物理專業在探索中發展，并逐漸形成了與學科特色相結合的材料物理專業課程體系，培養目標逐漸過渡為培養具備堅實的自然科學基礎、材料物理專業基礎、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新精神，具有較強的改善材料性能、開拓材料新應用和開發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、全面發展的高級技術及管理人才。

武漢科技大學材料物理專業成立初期按照“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基礎課程和創新教育學分，在選修設置中開設了公共選修、專業限選和專業任選課程。隨著材料物理專業的逐漸發展、各個研究方向科研平臺的搭建以及高層次專業人才的引進，舊的課程體系越來越不能夠適應本系材料物理專業的發展。首先，開設過多的物理類課程使得專業課的開設受到限制，部分專業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方向凝練，要不斷摒棄不適合的課程轉而開設對專業特色發展有貢獻的課程；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特色不明顯。因此在課程設置時材料物理專業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化。

三、材料物理專業課程設置的優化

武漢科技大學材料物理經過十幾年的專業探索，逐漸改革和優化了原有的課程設置。本專業自2012年培養方案修訂方案規定，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年的培養方案來看，武漢科技大學材料物理專業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本專業學生的基本素質，打牢材料物理專業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特色。由于材料物理專業是多學科知識交叉、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，并為繼續深入進行材料科學研究和新材料開發打下堅實的基礎。大部分的專業課程采取了實驗+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、專業實驗教學、實習、本科創新科研實驗和畢業論文/設計多級培養平臺。學生通過進入鋼鐵企業或和本專業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，增強對企業的適應性。畢業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大學生實踐能力和創新能力，并通過第二課堂的學科競賽、科技創新、文化藝術、實踐志愿、就業創業、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、實踐創新平臺，文化生活渠道，社會認知方式以及未來發展空間。

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點也進行了考慮，例如將“材料物理導論” 作為專業概述課程放在第二學期開設引起學生對本專業的興趣，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研究方向提供指導。在課程設置上強調專業課的理論與實踐結合，盡量開創條件讓專業課可以增開實驗及實訓內容，加強學生對專業理論知識的理解。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課程，只大量安排專業選修課程，學生可以根據自己的畢業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效果。[5]武漢科技大學材料物理專業申報2015年湖北省 “戰略性新興（支柱）產業計劃重點產業人才培養計劃”項目，獲得了成功。由此，材料物理專業形成了以金屬材料及防護、磁性材料研究為支撐的專業課程體系學科特色，在課程設置上分層次遞進地開設專業課程，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，達到培養具備材料物理專業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.材料物理專業定位及課程體系設置的探索[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2011（3）：104-105.

[3] 員美娟，劉宏玉，范薇，李云寶，李鈺.國內材料物理專業的發展研究[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]