物理學新增碩士點課程建設

朱長軍 夏蔡娟 成鵬飛 翟學軍 王軍

[摘 要] 該文在介紹新增物理學一級學科碩士點概況的基礎上，分析了碩士點課程建設中面臨的主要問題。針對課程體系、課程內容以及課程教學方法改革等方面開展探討，總結了課程體系建設的方法，緊密結合學科的主要研究方向及研究內容確定了課程內容，開展了課程教學法改革，顯著提高了教學效果。課程建設的規劃與實施為促進學科建設的規劃與實施、優化學科人才培養提供了堅實的支撐。

[關鍵詞] 物理學科;新增碩士點;課程建設;教學法改革

[基金項目] 西安工程大學學位與研究生教育“質量工程”項目（18yjgy14）

[作者簡介] 朱長軍（1964—），男，博士，西安工程大學理學院物理系教授，主要從事超快光學、光電子學教學與研究。

[中圖分類號] O4 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0331-03 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

一、引言

物理學是自然科學的基礎，是一門以實驗為基礎的、具有方法論性質的、邏輯嚴密的定量學科。當代物理學已經發展成為一個相當龐大的學科群，包括高能物理（粒子物理）、原子核物理、等離子體物理、凝聚態物理、原子分子物理、光物理、聲學、計算物理和理論物理等主體學科以及許多分支學科。物理學內部各個分支學科的滲透和交叉，物理學和化學、生物學、材料科學、天文學等其他學科的滲透和交叉，產生了許多新的、富有生命力的交叉學科，形成了眾多極有發展前途的科學前沿。物理學研究的綜合性、深入性、復雜性、創新性和應用性，都呈現出鮮明的時代特點。

目前，“雙一流”建設給我國新增碩士學位授予單位研究生培養帶來了許多的挑戰[1]。一流大學必須要有一流研究生教育的支撐，“雙一流”建設目標下，新增碩士學位授予單位如何加強內涵建設、創新研究生培養體系、探索特色發展之路，是其面臨的當務之急[2]。課程建設在學科建設以及碩士研究生培養過程中有著舉足輕重的作用。課程設置在一定程度上影響著高等教育人才培養的質量，對于注重基礎知識學習的本科階段的培養更是如此[3]。課程是高等學校教學建設的基礎，課程建設是學校教學基本建設的重要內容之一，加強課程建設是有效落實教學計劃、提高教學水平和人才培養質量的重要保證。近年來，隨著對研究生課程建設的不斷重視，物理學科的研究生課程質量日益提升，主要體現在培養方案的制定程序規范有序、研究生可利用的學習資源豐富多樣、國際化的科研信息獲取便捷暢通等方面。筆者所在學校物理學科于2001年開設“應用物理學”本科專業，并陸續設置“微電子科學與工程”“光電信息科學與工程”本科專業，2013年～2018年開設“纖維物理學”“物理測試理論與技術”“計算物理學”三個交叉二級碩士學位點，2018年新增物理學一級碩士學位點。學科已建成微納加工超凈實驗室、量子光學實驗室、高性能計算中心等多個科研平臺，重點開展強關聯電子系統、計算凝聚態物理、非線性光學與量子光學、光電子學、微納電子材料與器件等方面的研究，學科緊扣國家“十三五”科技創新規劃提出的發展微電子和光電子技術的要求，開展逼近器件物理極限和面向不同系統應用的新材料、新器件和新工藝的前沿研究，形成凝聚態物理、光學、微納電子物理三個穩定的學科研究方向。

二、課程建設面臨的主要問題

課程建設的目標在于完善課程體系、優化教學內容及教學資源、改進課程教學方式，以提高研究生創新能力和應用能力。培養目標應明確體現學科特色，還要做到能被一一分解，根據分解后的目標體系，切實落實到各培養環節，系統規劃各門課程，通過整合后的科學可行的課程體系，才能培養出符合培養目標的研究生[4]。課程建設的核心在于課程體系的規范與完善、課程內容與科研方向的一致。課程建設的內容主要包括兩個方面。一是課程的規劃設計，二是課程的實施過程。課程的規劃設計，主要解決設置什么課程、課程如何排序、課程標準等問題，即課程模式。課程的實施過程，就是教學過程，主要解決怎樣教才能實現培養目標等問題，即教學模式。因此，課程建設的主要內容就是課程模式和教學模式建設。目前，碩士研究生課程建設面臨諸多問題，主要表現在如下方面。第一，課程內容的連貫性和完整性有待提高。縱向的本科、碩士課程幾乎無實質性地貫通機制，本科、碩士課程在深度和廣度上遞進性不明顯，存在低水平重復現象。其主要原因在于，本科、碩士專業課程的教材在內容的深度和廣度上區分度不高，研究生來自不同學校，專業基礎差異較大，教學過程中教師必須掌控全局，照顧專業基礎較差的學生，導致課程內容低水平重復。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，認為學生在進入各自的研究領域后能夠自然而然地掌握研究方法，而不需要開設研究方法訓練課程。然而，調研結果表明，許多教師和畢業后的研究生都認為研究方法訓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，專業課程種類繁多。大部分課程學分較低，導致專業課程停留在淺嘗輒止的階段。其主要原因在于，培養單位對學生的總學分有一定數量上的要求，同時，希望通過種類繁多的專業課程學習拓寬學生的知識面。

三、新增物理學碩士點課程建設的舉措

“新增單位”加強研究生課程建設工作，有利于探索出一條適合于“新增單位”特點的課程建設和教學運行管理模式和長效機制。“新增單位”加強研究生課程建設，有利于“新增單位”構建適應需求的特色課程體系，開發獨具特色的課程、教材和教學資源，促進“新增單位”研究生教育特色發展[5]。為此，我們以課程建設目標為宗旨，緊密圍繞課程建設核心，開展了下列工作。

1.探索并嘗試課程體系建設。碩士學位應通過在本學科相關領域的課程學習和科學研究，使學生達到既有堅實的理論基礎，又有較寬的知識面，較系統地掌握本學科相關領域的專門知識、技術和方法，能夠解決科學研究或實際工作中的具體問題。比較熟練地掌握一門外國語，能夠進行外文文獻閱讀和寫作。具有從事本學科相關領域的科學研究、教學、工程、技術及管理等方面的工作能力。為了提高研究生獲取知識能力、科學研究能力、實踐能力以及學術交流能力，在進行課程體系建設時，從培養單位視角和研究生視角兩個方面開展物理學科研究生課程建設調研，培養單位視角調研內容包括課程體系、課程內容、課程教學方法、課程教學管理;研究生視角調研內容包括研究生選課、課程教學改革、課程考核、社會評價。同時，走訪了國內知名的高校以及同水平院校，并通過互聯網瀏覽了一些國外高校的物理學科研究生培養計劃，獲取了第一手資料。結合學校的定位以及物理學科的特點，組織物理學科教師及研究生進行討論，并在此基礎上，聘請國內專家提建議，最終完成研究生培養方案。這種廣泛調研、深入討論、反復論證、集思廣益的方法建立了較為規范的、可操作性強的課程體系。

2.根據學科的主要研究方向及研究內容確定課程內容。學科的主要研究方向及研究內容：（1）凝聚態物理。重點探索、設計和制備各種類型的微結構材料，研究其物理機制和新效應。主要研究內容涵蓋強關聯電子系統、分子電子學、計算凝聚態物理、材料基因組、量子信息與量子計算、新型電子陶瓷材料等。（2）光學。以現代光學理論及測試技術為基礎，重點研究光子學與光電子學所涉及的理論基礎及關鍵技術。主要研究內容涵蓋超快光子學、時間分辨激光光譜學、量子光學、非線性光學、材料熒光、新型光電探測器、表面等離激元光學、光催化等。（3）微納電子物理。運用現代物理理論，解決微納電子技術領域所涉及的新材料與新效應、新結構與新器件、新功能與新系統等基本問題。主要研究內容涵蓋半導體材料制備及表征、薄膜半導體器件設計、集成電路設計與可靠性評估、硅基微納光子集成、微納加工及自組裝等。

為了使學生能夠順利開展科學研究工作并在有限時間內獲得一定的研究成果，圍繞學科的主要研究方向及研究內容，制定了專業課程內容。學位課程包括高等數值分析、高等光學、高等量子力學、固體理論。凝聚態物理方向的選修課程包括凝聚態物理導論、電介質物理學、計算物理、結構與物性、現代材料制備技術、量子計算與量子信息、密度泛函理論及應用、電子結構的第一性原理計算方法、凝聚態物理中的格林函數方法、凝聚態物理綜合實驗。光學方向的選修課程包括現代光學、非線性光學、量子光學、高等電磁理論、電磁場數值分析、現代光電器件、光譜分析、非線性纖維光學、顏色光學、光學綜合實驗。微納電子物理方向的選修課程包括半導體材料物理學、納米材料與器件、功能薄膜材料與器件、材料物理分析方法、功率半導體器件、硅光子學、微納米加工技術及其應用、微納器件與工藝的模擬技術、微納集成電路EDA導論、模擬集成電路設計、微納電子綜合實驗。一方面，專業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性有了明顯改進，課程內容的連貫性和完整性得到了充分體現，同時，與研究方向密切相關的綜合實驗課程為研究生動手能力的提高提供了保證。

3.開展課程教學法改革。第一，堅持教師教學、學生自學和實驗學習相結合的原則，理論教學與實踐教學并重，不斷完善實踐教學環節。高度重視實踐性教學環節的設計和實施，制定實施計劃，通過實踐教學進一步培養和提高學生的邏輯應用能力。第二，開展互動式的授課。在課堂上，任課教師簡要回顧上次課的主要內容，讓兩位同學依次補充細節，其他同學找不足之處。課程內容講授過程中，多媒體課件與板書相結合，教師會提出和講授內容相關的問題，鼓勵學生展開聯想，并鼓勵學生隨時提問。教師在課后進行反思，是否激發了學生獲取知識、提高能力的主動性和積極性。將知識的傳授、互動題材、師生之間互動行程、教師的點評有機結合起來，顯著提高了教學效果。第三，合理運用現代信息技術等手段，改革傳統的教學思想觀念、教學方法、教學手段。教學大綱、考試大綱、課程建設規劃、電子教案、習題、案例、參考文獻目錄等上網并免費開放，課程實現網上教學與管理。另外，加強教學隊伍建設，形成了職稱結構合理、教學水平高、教學效果好的教師梯隊，每門課程培養1到2名青年主講教師，以保證課程的可持續發展。

四、結語

“雙一流”建設給我國新增碩士學位授予單位研究生培養帶來了許多的挑戰，新增碩士學位授予單位在加強內涵建設、創新研究生培養體系、探索特色發展之路等方面任重而道遠。在介紹新增物理學一級學科碩士點概況的基礎上，著重分析了碩士點課程建設中面臨的主要問題。同時，在課程體系建設、課程內容選取以及課程教學法改革等方面開展了一系列的探索和嘗試工作，顯著提高了教學效果，為促進學科建設規劃的實施、優化學科人才培養提供了堅實的支撐。課程建設是學校教學基本建設的重要內容之一，在學科建設以及碩士研究生培養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的質量。加強課程建設是有效落實教學計劃，提高教學水平和人才培養質量的重要保證。

參考文獻

[1]沈秋紅，邵榮.“雙一流”背景下我國新增碩士學位授予單位研究生教育探索[J].高教學刊，2018，（14）：14-18.

[2]付鴻飛.以“雙一流”建設為契機助推研究生教育改革與發展——2016年中國研究生教育高端論壇綜述[J].學位與研究生教育，2016，（05）：59-62.

[3]陳靜漪，李桂雅.加州理工學院物理學專業本科生和碩士研究生課程設置分析[J].物理與工程，2016，26（3）：54-58.

[4]王錦.物理學科研究生課程建設存在的問題與思考[J].高教學刊，2016，（24）：184-185.

[5]王野，劉正學，方偉鑒，熊瑛.新增碩士學位授予單位研究生課程建設初探[J].高教學刊，2017，（10）：130-131.

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