时间：2022-12-18 03:34:02
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中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）35－0131－03
《普通高等学校本科专业目录》规定，材料物理专业系工学材料科学类专业，可被授予理学或工学学位，当前全国有61所高校开设了材料物理本科专业。我校于2001年开办材料物理专业，首届毕业生于2005年毕业，至今已有七届毕业生。在全国高校就业形势日趋严峻的今天，分析该专业本科生就业现状，探讨如何保证其培养质量，实现大学生更理想的就业，具有很强的现实意义。
一、综合就业情况
我校材料物理专业自办学以来，招生规模稳定在40人左右，虽经历了金融危机等不利因素影响，但就业率始终维持在一个较高水平，连续七年均在75%以上，平均值为86%，就业率总体趋于平稳，就业前景较乐观。该专业毕业生就业率较高的原因，除了学院积极采取措施、开拓就业渠道、优化专业设置、提高学生素质外，与该专业设置适应社会需求有很大的关系。其间，2010届、2011届毕业生就业率有所回落，未就业学生大多为当年报考研究生未被录取，放弃就业机会，继续报考研究生者。如2011届37名毕业生中有7人未就业，其中6人立志次年继续报考研究生，因此放弃就业机会。所以，就业率的回落并不意味着该专业就业形势转为严峻，但也提醒我们要加强就业指导。
二、就业去向分析
从表1分析，材料物理专业毕业生就业去向主要有以下方面：
一是毕业生就业去向较为集中，绝大部分去向为升学读研及进入企业工作；2009年因受金融危机影响，国家整体就业环境受到波及，为保障毕业生就业，开展了一系列就业扶持计划，当年有6位学生在事业单位担任科研助管，9位学生灵活就业，其它年份毕业生就业去向基本相当。
二是我校理学院毕业生考研比例一直名列学校前茅，材料物理专业受学院良好学风影响，考研录取率达到31.5%，因此继续深造成为材料物理专业本科生毕业去向的一个主要方面。
三是材料物理专业毕业生每年到企业就业人数比例达到46%，其中国有企业、三资企业和其它企业各占三分之一左右的比例。
四是除考研和企业就业外，历年材料物理专业毕业生就业去向还有：二炮部队定向培养3人，出国3人，事业单位6人，灵活就业14人。
五是材料物理专业开办以来，未就业总人数达到40人，达到专业总人数的13.1%，其中原因如上所述，绝大多数为放弃就业机会，继续报考研究生者。
三、就业行业分布
材料物理专业的培养目标为：能够较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及其相关的领域的机械、电子冶金等行业部门从事新材料和功能材料的研究、设计、开发与制造、材料的性能测试及生产管理等工作，也可在高等院校和研究所从事教学与科研工作的高级人才。
从表2可以看出，材料物理专业毕业生在就业行业的分布上呈较为集中的趋势，其中冶金、电子、材料和机械行业就业人数分别占就业总人数的44%、12.1%、13.8%和8.7%，这些行业的就业人数是专业就业总人数的81.6%。这些数据也与材料物理的专业培养方向和目标相吻合。
四、考研情况
据表3分析，材料物理专业毕业生考研具有以下特点：
一是报考金属材料研究方向的学生在考研院校选择上，大多选择了均为原冶金部隶属院校的我校及北京科技大学。因为两校在钢铁冶金方向优势明显，同时相对而言考取把握也较大，因此每年报考人数及考取人数均较多。
二是报考非金属材料研究方向的学生在考研院校选择上，一部分基于容易获取信息及方便复试的考虑，选择了同样位于武汉的武汉大学及华中科技大学；一部分则选择了南京航空航天大学及北京航空航天大学此类航空类院校，但因两校综合实力较强，考研竞争激烈，因此每年虽均有学生报考，但录取人数并不多。
三是报考理论物理研究方向及成绩排名专业前茅的学生选择中国科学院的较多。这一方面源于中国科学院师资力量雄厚，科研水平高超；另一方面源于中国科学院不培养本科生，没有“本校保护主义”，复试更加公平公正。因此，每年吸引众多优秀学生报考。
五、就业地区分布
从表4中关于毕业生就业地区的分布分析可见：
一是我校材料物理专业招生来源每年有70%～80%为湖北省，因此在学生择业时，有很大一部分学生选择了湖北省内企业，特别是灵活就业的学生，普遍选择留在湖北省。
二是江苏成为材料物理专业学生去向的第二大省份，赴江苏省的学生就业单位也各不相同，其中既有南京钢铁联合有限公司、江苏沙钢集团有限公司、中天钢铁集团有限公司等大型国有钢铁企业，也有江苏兴达钢帘线股份有限公司、扬州龙川钢管有限公司等民营企业。反映出江苏省近年来钢铁及其相关产业发展迅速。
三是广东省作为我国经济最发达的地区之一，在新兴材料科学、精密仪器发展等方面也处于领先地位。材料物理专业毕业生在这个地区的就业去向主要集中在富士康精密组件（深圳）有限公司、欧司朗（中国）照明有限公司等三资企业。
四是其它各省份去向因生源地等问题数量较少，不一一赘述。
六、思考
从我校开办材料物理专业以来的七届毕业生各类就业分析中，不难得出材料物理专业毕业生、升学率始终维持在一个较高水平，行业分布符合培养方案，地区分布较为合理等结论。但就业率及就业质量还有进一步上涨的空间，这就要求我们在今后的培养中，注重以下方面：
1.形成办学特色
不同高校材料物理培养定位差别很大，主要依托于高校本身的优势或特色来定位。从我校材料物理专业毕业生就业去向多样可以看出，虽然专业的培养定位为“宽口径，厚基础”，但专业优势仍不够明显，尚未有一批固定的企业连续、大量地来校招聘毕业生，因此应当尽快形成自己的办学特色。
2.优化培养体系
受铁矿石价格及国际贸易摩擦等因素影响，钢铁企业发展趋缓，对毕业生需求量逐年下降。[1]从材料物理专业毕业生去向也可看出，赴冶金类企业就业学生比例逐渐减少。因此，需要不断优化培养专业体系，满足不同时期的社会需求。
3.建立实习与就业一体的培养机制
实习、就业一体化，一方面利于用人单位全面了解毕业生情况，另一方面利于学生提前上岗，实习期与就业期相衔接，缩短就业路径。但材料物理专业当前一体化实习基地较少，应当大力拓展。
4.加强就业指导。从毕业生就业去向及地区分布可以看出，材料物理专业参加基层就业项目，如三资一扶、西部计划的人数很少，奔赴西部及基层县市就业的人数也非常少。这要求学院不断加强就业指导，鼓励基层就业，以提高就业的分散度。
关键词 材料物理 专业建设 改革创新
中图分类号：G642 文献标识码：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
随着我国经济建设和科学研究的飞速发展，各学科之间相互交叉和渗透，①及国外先进的教育模式的影响，推动着我国高校学科建设和人才培养进入了新的发展时期，重庆交通大学的材料物理专业应运而生。②21世纪初，本校针对我国、尤其西部地区公路工程材料人才培养专业几乎为空白这一状态，依托学校主干学科在交通行业多年的办学优势，通过数学、物理学、化学、材料类、土木类、工程力学等多学科交叉融合，成立了材料物理专业。在专业成立后的十多年时间中，我校材料物理专业不断发展和完善，并取得了可喜的成效。专业改革的思路与措施主要从以下三方面开展：
1 明确专业定位，创新人才培养模式
重庆交通大学材料物理专业的前身始于50年代的建材教研室，长期承担全校公共课程《道路建筑材料》，为道路工程材料的开发、应用和检测培养了大批人才。20世纪80年代本专业从事工业废渣在公路工程中的应用研究，承担完成多项省部级科研项目并获多项重庆市科技进步奖。由本专业主编的《现代路面与材料》、《道路建筑材料》等教材长期为交通行业道路工程材料的研究生和本科生教材，我校主编的《工程材料手册》是道路工程设计中的行业技术指导书，撰写的《聚合物改性水泥混凝土》，是该领域国内早期专著之一。依托于学校的优势学科，结合学科发展趋势和地方经济发展的需要，本校于2005年成立的材料物理专业，招收材料物理专业本科生。本专业立足于材料物理在各领域的应用，以材料科学与工程学科为背景，材料物理为基础，加强理、工等多学科的交叉融合，突出基础、创新和继续学习能力的人才培养特点。将本专业建设成为西部地区有一定影响的材料科学类高层次高素质人才培养基地。本专业培养具有扎实的理化力学基础、专业知识及外语、计算机等综合能力，具备工程材料开发应用、检测、加工成型的基本能力，适合从事相关领域的科学研究、技术开发、工程应用、教学与管理工作的高级工程技术人才。本专业立足重庆、面向全国，在金属塑性加工、塑料及橡胶材料加工、焊接、模具设计制造等领域，服务于重庆及全国区域经济和社会发展，结合汽车、船舶及钢结构件制造等行业的需求，将本专业建设成为行业特色鲜明、重庆领先的专业。开展学科多层次、多尺度交叉，构建适应面宽的高素质人才培养方案和培养模式，形成完善的教学体系。
本专业每四年将组织专家对教学培养方案进行讨论，对学生应该具备的知识体系、能力及素质以及我们这四年来培养的学生的质量做评估，在此基础上对培养方案做进一步的调整和完善。培养方案的讨论包括：专业定位、培养目标、培养要求、主干学科和核心课程、各类课程学分学时分配及毕业学分要求、采用双语（或全英文）教学的课程、课内教学课程设置表、集中实践教学环节要求与安排、第二课堂及学分要求等环节。
其中课内教学课程设置作为培养学生的主要内容，主要包括三方面：包括通识教育课程、学科专业类基础课以及专业课。在安排课程时根据知识体系的衔接，学生在大一大二期间主要学习通识教育课程，大二开始接触学科专业基础课，大三要以专业基础课和基础课程为主，大四学生则发展其实践操作和动手能力，大四下学期学生以毕业实习毕业设计为主。学生知识体系的要求如下：
（1）通识教育课程：大学计算机基础、思想道德修养与法律基础、大学英语、体育、形势与政策、中国近现代史纲要、军训与军事理论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想政治理论课综合实践、基本原理、就业指导、创业基础等课程。这部分总共包含了六百多学时的必修课和两百学时的选修课，学分要求修满35分的理论和12分的实践学分。通过通识教育课程的学习，使学生具有较高的综合能力和素养，包括利用现代信息技术手段的资料查询、文献检索、参与交流的能力，学生能够综合应用各种手段获取知识的能力，包括自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力。
（2）学科专业类基础课程：高等数学、线性代数、数学物理方法、概率论与数理统计、材料科学与工程导论、大学物理、大学物理实验、物理化学、无机与分析化学、有机化学、工程力学、材料科学基础、理论物理、材料制备与合成、 电工与电子技术等二十几门课程，学生必须修满约一千学时的必修课和两百学时的选修课，学分要求不少于50学分的理论课和10学分的实践部分。通过专业基础课程的学习，学生应该具备必要的数学、物理、化学、材料学的理论基础，掌握材料合成、掺杂改性的基本原理，掌握材料制备的主要方法及相关工程技术原理，掌握材料设计、性能优选、工艺优化的原则，以及材料的组成、结构和性能关系;能掌握材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的理论。
（3）专业课程：固体物理、工程材料学、土木工程材料、计算材料学、材料分析测试技术、材料分析测试技术实验、表面工程、功能材料、化学建材、特种陶瓷、加固土原理、工程材料检测技术、实验室计量与认证等约二十门课程。学生必须修满三百多学时的必修课和一百多学时的选修课，包括20学分的理论课和约10学分的实践课程。通过专业课程的学习，学生应该掌握材料性能测试与分析的主要技术方法，具备从应用目标出发对现有材料进行成本、工艺、环保、性能和效益综合评估及材料选用的初步能力。并能接受实验技能的基本训练、并能够具有材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的科学研究和技术开发的基本能力。
2 教学团队与师资队伍建设
本专业从教学和科研需要出发，注重对教师的培养和师资队伍的建设，主要包括以下两方面：
（1）教师培训。本专业对新进入教师队伍的年轻教师，首先接受人事科安排到西南大学进行岗前培训，然后安排有丰富经验的老教师作为指导老师，以老带新，最后由指导教师给出指导意见。一般，新进教师第一学年不担任课程的主讲教师，辅助其他教师讲授课程，如批改作业，答疑等，并要求每月听课6节以上，并作相应听课记录。对其将担任主讲的课程，要求提前备课，准备教案、讲义等教学资料，供教研室其他教师审阅。新任课教师在任课以前，必须首先由本人提出担任某课程的教学，并经过学院组织的试讲考核，考核合格才能任课。
（2）师资队伍建设措施。为满足办学对师资的要求，在继续坚持“保证数量、优化结构”的师资队伍建设方针下，加强对年轻教师的职业规划和培养。每年逐年引进1～2名专业课教师，逐步建成一支年富力强、学科梯队和知识结构更加合理、治学严谨、具有开拓和创新能力的高水平的师资队伍。在职的教师当中有相当一部分是具有工程和企业背景中青年教师，并将加强在职教师的继续教育包括实践培训。
在重视对教师教学能力的提升的同时注重对教师科研潜力的开发。分批次每年派出一定数量的教师，特别是青年教师到省内外及国外知名高校进修。学校及学院每年邀请多名知名专家学者来校做报告和学术交流，并对青年教师撰写基金申报书以及对科研工作中遇到的困惑给予指导。
3 优化课程体系，加强实践教学，提高教学效果
总结本专业成立以来对本科培养计划的改革经验，借鉴国内外著名高校相关领域的课程体系，促进教学团队和系列教材建设，编写出版一批高质量、适用于材料应用方向人才培养的特色鲜明的教材。
加强实践教学在计划中的比例，对实验教材和实验指导书进行科学合理的修订，减少验证性实验，充实和加强设计性、综合性和自主开发性实验，培养学生创新实践能力。逐渐加强校外实习基地建设，每年新增一到两个校外实习企业，鼓励本科高年级学生及研究生到科技孵化园实习。
加强对学生课外实践活动的指导，鼓励学生参加各种课外实践活动，创造条件使学生较早地参加科研和创新活动;切实加强社会实践、认识实习、毕业实习、毕业设计等实践教学环节，确保各环节的时间和效果。
通过典型案例或专题讲座等途径，采取互动式、启发式等教学方式。每年邀请多名学术专家到校为学生做学术讲座，增长学生的见识，激发学习激情。每年邀请多名包括企业领导、政府管理人员在内的行业专家来校做指导工作，完善我们的毕业生就业方面的准备与指导工作。
加强对教学实验室的管理：材料物理专业实验室主要包括材料物理实验室、建材实验室、道路实验室及工程实训中心，这些专业实验室及校外近十个实习基地为学生掌握材料专业基本实验技能及了解工程材料应用提供了必要的平台，较好地满足教学需要。材料实验中心建立了完整的实验教学质量保障制度体系，确保实验教学任务顺利完成。管理制度的制定体现了以学生为本，既具有人性化又具有规范化。本专业在土木工程材料方向的教学教学仪器已比较完备，金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及功能材料、纳米材料、能源材料等新材料方面的教学仪器在完善当中，包括：场发射扫描电镜、透射电镜、核磁共振仪、傅里叶变换拉曼谱仪、俄歇电子能谱仪等。
加强对学生实践活动平台的建设，包括：土建类大学生创新性实验项目、大学生创业创新基金资助项目、材料物理实验室综合开放性实验、参与教师科研项目等、校企结合加强学生实习基地建设等多种渠道。
总之，就材料物理专业的建设而言，重庆交通大学通过建立明确专业定位，加强教学团队与师资队伍建设和优化课程体系三方面的努力，基本形成了较完善的专业教学和科研体系。然而，学科建设只有进行时，没有完成时，本校的包括材料物理专业的材料学科均处于发展壮大之初，我们要走的路还很长。
注释
关键词：材料物理专业实验；实践能力；创新能力；改革
作者简介：康利平（1980-），女，河南安阳人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师；王海燕（1979-），女，河南开封人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）
基金项目：本文系郑州轻工业学院第二批青年教师教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0139-02
材料是现代工业的基础和关键，我国改革开放的深入和科学技术的发展对材料类专业大学生的实际工作能力和创新能力都提出了越来越高的要求。然而长期以来，以培养学生的理论与实际结合的能力和创新精神的材料物理专业实验一直存在很多问题，未能充分起到作用。[1-7]所以本文筹划从本院材料物理专业入手探索改革材料物理专业实验的路径和方法。
一、我院材料物理专业实验的现状
物理与电子工程学院材料物理本科专业于2002年申报成功，并于2003年开始招生。材料物理专业的学制为4年，要求学生在三年半的时间内完成所有理论及实践课程，最后一学期用于完成本科毕业论文。专业实验正是为了强化学生对专业知识的理解与掌握，并为在毕业设计和以后的工作学习中更好地运用专业知识打下基础而开设的。材料物理专业实验分为A、B两部分，分别于第六学期和第七学期开设，共开设20个实验项目。
改革前的主要问题有：
由于受资金和场地的限制，同型号、种类的实验仪器一般只会购买1～2台，并且没有备用配件。一旦仪器出现问题，有些实验项目只能暂停，等仪器修好以后再补。这样，本来可以两个学生共用一台仪器就变成了十几个人一组，动手性的实验变成了演示实验。往往只是一个学生在动手，其他学生参观，这样有些学生就会浑水摸鱼蒙混过关，无法起到巩固理论知识、锻炼动手能力的作用。实验所用样品过分依赖厂家原配，一旦样品损坏，没有备用样品，实验只能暂停或修改实验内容。
实验项目主要集中于对材料的电性能测试，综合性设计性实验较少，而对材料物理专业来说很重要的材料制备、材料的结构分析及微观形貌观察方面的实验更是缺乏。专业实验既没有考虑我院系的科研情况，也没有和学生的毕业设计承接起来。学生实践能力训练不够充分，创新能力更难以得到培养。
某些实验仪器集成度和自动化程度过高，学生即使不理解实验原理也能够完成实验；实验过程中学生只是机械操作按钮或记录数据，既不考虑实验原理也不用检查数据的正确性，失去了实验教学在培养学生动手能力、综合分析能力和解决实际问题的能力等方面的优势。
实验指导书需要进一步完善。预习报告流于形式，有些学生为了得高分就把实验讲义一字不少照抄，而不理解实验原理，也不知道实验重点。
二、材料物理专业实验改革的方法和途径
改革材料物理专业实验的教学模式应树立以学生为主体的思想，充分发挥教师的主导作用，调动学生的积极主动性，培养学生发现问题、分析问题、研究问题最终解决问题的能力，使学生在加深对专业理论知识理解的同时，了解、熟悉本专业的研究对象及其使用的研究方法和测试手段，掌握必要的专业实验技能，在实验过程中培养学生的观察能力、实践能力和创新能力。
1.教学内容方面的改革
充实改革实验内容。增加材料制备方面的实验项目，减少一些基础测试项目，除了电性能测试外，增加其他方面的测试项目；挖掘开发贵重实验仪器的其他使用能力，让仪器充分使用起来；增加一些难度较高的实验项目供有能力的学生选做。对同一实验，有基本的内容也有提高的和带有探索性的部分，使学生有灵活选择的余地，让他们在发现问题、提出问题、分析和解决问题的过程中去学习。改进指导书的编写不再将方法步骤写得过细，而注重启发学生的独立思考，要求学生自己参考教科书或到图书馆查资料，在力所能及的前提下自拟实验方法步骤。
2.教学方法方面的改革
（1）改革预习报告和预习形式。实验室加大开放力度，教师自愿在实验室坐班或由高年级学生代班（老师有其他课的时候），学生可以到实验室进行实验预习，对照仪器说明书充分了解仪器的原理、操作方法和注意事项。考虑取消预习报告，而代之以实验方案的预制定，以及上课时老师提问的问题，根据回答情况给出预习分数，以此考查学生对“实验目的、实验原理和实验方法”的预习程度。
（2）改革实验教学，培养创新能力。指导教师不再像上基础实验一样讲解实验原理，演示操作步骤。教学中充分相信学生，让学生自己看讲义，有问题自己查找课本、资料来解决，或同学之间组成实验小组共同解决某个问题；另外，鼓励学生查找实验讲义上的错误和不足，提出更好的方法，并自己论证；注重给学生更多的思维机会和广阔的思维空间，激发学生主观能动性和求异创新的愿望，突出学生在教学中的主体地位。引导学生独立思考、主动探索，当学生的思考探索出现困难时教师及时给予启发、提示、点拨，发挥教师的主导作用。
（3）以教助学。实验项目循环开课，第一次课教师指导学生，以后的课学生帮助同学，以此来检验学生对上次实验的掌握程度，起到巩固知识的作用。将以前的“老师要求，学生被动学习”变为“学生主动探索，老师解惑”的学习模式。学生用掌握的理论知识指导实验，并在实验中进一步加深对理论知识的理解，形成一个理论学习与实验操作的良性循环。
（4）让学生参与到实验项目的制定和准备过程中，让有兴趣、有能力的学生充分掌握仪器的使用操作，从而起到在学生中的带头作用，通过学生的课下交流，也能够代替老师更好地解决同学们在实验中遇到的问题。
（5）专业实验与毕业设计衔接，为毕业设计中样品的制备和测试打下良好的基础。同时，毕业设计所制备的样品也可以作为下一届专业实验的测试用样。
三、改革实践和效果
经过申请、论证、招标，在院系和学校的支持下下拨资金，购置仪器。实验项目增加两个：材料硬度的测量和介质材料热释电系数的测量，其中硬度的测量属于材料力学性质的测量，兼顾到了材料的多方面性能；其他实验项目做到至少两套仪器；制备了一批实验所用样品。
修订了实验指导书。因为本实验课程为新开课程，实验项目借鉴其他院校的相关专业课程，另外实验指导书的编撰人员没有参与实验仪器的准备，所以实验指导书是直接照搬他校的讲义，上课过程中发现指导书中有很多不适合的地方，很多地方与现有的仪器不对应，也有一些错误。此次修订将实验准备人员吸纳进来，实验仪器的变更能及时得知，实验讲义也能及时修改。修订后的实验讲义中这些地方都一一做了修改。另外，某个实验项目的讲义写得过于详细，反而束缚了学生的手脚；也有的实验项目写得过于笼统不具有指导意义，这些地方也都做了修改。
高温综合热分析仪属于较贵重仪器，并且与材料专业的毕业设计及科研等高端使用密切相连，所以仍然设为专题实验。但不再仅仅是演示：每次上课都将整个实验过程分为若干小步骤，让学生自己动手调零、装样取样、设置参数等实际操作，并且每次实验都会出数据，学生自己分析；还鼓励学生自带样品进行实验。每年都会挑出一至两名表现优秀且对材料实验有兴趣的同学来重点学习热分析仪器的实验和分析，如2009届毕业生张亚舟同学、2010届毕业生刘晓虎同学及2011届毕业生殷东强同学。另外，金相显微镜也已用于毕业设计。
以教助学。实验项目循环开课，第一次课教师指导学生，以后的课同学帮助同学，以此来检验学生对上次实验的掌握程度，起到巩固知识的作用，教师在实验过程中全程监督、指导。学生的实验操作成绩不仅取决他自己的实验操作情况，还要受到他向下一组同学“传授”实验操作、注意事项等方面的影响。因为担负了一定的“指导任务”，大部分同学的积极性都很高，也很负责，课前会认真备课，绪论课上也积极做笔记，唯恐误导其他同学，也影响自己的成绩。这样，通过一轮的实验，一个学期的课程结束后每个同学都当了一次老师，对实验内容的掌握程度大大加强。每学期的实验结束后，与学生座谈，反映良好。
四、不足与改进
实验项目的改革没有完全达到预期目标，缺乏制备型和设计性实验。材料物理专业的实验仪器比较昂贵，仅靠个人或院系能力无法解决。以后将配合实验中心、学科建设以及科研项目等方面继续向学校申请。
调查问卷的发放时间不合适。立项申请时发放调查问卷为每学年的第二学期，本意为：此时学生的实验课程包括A、B两部分都已做完，可以更好地总结判断教改以后的专业实验课程评价和效果。但实际操作时发现，第一个学期的实验A结束后学生已经有一些反应，有满意的称赞，有更好的建议，也有一些意见。但是当时没有全面系统地去采集所有学生的看法，也没有形成文字的东西，造成这些反馈意见不能及时在实验B中体现、改进。以后应该及时记录学生的建议意见，并及时改进，提出反馈，传达给学生。
参考文献：
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【关键词】材料物理 教学改革 人才培养
【基金项目】湖北省教育厅教学研究项目（编号：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
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0170-02
材料物理专业属于材料科学类，其培养目标是培养较系统的掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关基本知识和基本技能，能在与材料科学与工程相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才[1]。随着科学技术的不断发展，社会对材料物理专业人才的需求情况也在逐渐发生变化。近几年国家在新能源、新材料以及光电信息领域投入的不断加大，使得企业对于材料物理专业毕业生的需求数量也在逐年增加，特别是对于具有较强专业基础和实践能力的人才的需求，是很多高新技术企业每年人才发展计划的重点。
材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和物理效应，实现材料的合成、制备、加工、修饰与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等。随着国家对本专业人才需求的变化，对本专业的教学体系进行一定的改革迫在眉睫。本文以武汉工程大学材料物理专业的发展为出发点，分别从教学理念、课程建设、教学实践以及师资队伍建设四个方面入手，详细探讨了本专业在新形势下进行教学改革的一些措施。
一、教学理念的更新
面向未来的教学改革需要现代化的教学思想，需要前瞻性的教学理念[2]。这些教学理念包括从专业教育向综合素质教育，从重知识传授向能力培养转变；从封闭式的学校教育模式向开放型的产、学、研三结合的教育模式转变；从标准化培养模式向个性化、选择性培养模式转变；从维持性学习向创新性学习转变[3]。
武汉工程大学材料物理专业所属学科为省级重点学科及湖北省首批优势特色学科，本专业依托自身的学科优势和人才优势，将专业人才培养特色定位于低温等离子体技术及应用和功能薄膜材料的开发，重点培养在光电信息材料、新能源材料、环境材料等方面具有扎实的基础理论知识和实践能力的应用型创新人才。
为适应新时期国家建设对材料物理专业人才需求的变化，在对本专业人才的需求情况以及人才市场走向等问题进行充分调查论证的基础上，明确了我校材料物理专业的培养目标，即在专业设置和课程体系设计上尽量体现“拓宽专业面、夯实基础、重视能力培养”的指导思想，着力培养学生的创新能力，真正提高本科生的素质教育。同时，我们也注意到现实的就业压力对学生的影响，在打好基础，增强适应性的同时，设置功能薄膜材料和等离子体技术2个专业方向，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间，满足学生多样化的需求，进一步体现了因材施教的思想；同时也体现我校等离子体学科及薄膜材料研究方面的特色。
新的教学方案力求将全面素质教育的精神渗透到专业教育之中，使基础知识教育、能力训练和素质培养结合起来，对学生进行较为系统的基本知识和基本理论的教学，加强对学生基本方法和技能的训练，重视对学生创造能力和创新意识的培养。
二、课程建设的优化
在不同的社会需求下，根据社会对毕业生需求的调研及预测对材料物理专业的课程体系进行适当的修订，突出本专业在不同时期的重点，对于培养满足社会需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理专业在课程建设方面主要集中在提升现有课程和推出新课程/新内容两个方面。
在提升现有课程方面，对于本专业的一些老牌重点课程，采取主讲教师负责制，其余教师积极参与，分工合作，加强重点课程建设，并积极申报新的重点课程。经过几年建设，已在多门课程的建设方面取得了较好成果，如《材料科学基础》、《工业等离子体原理》、《薄膜材料与制备技术》等课程已建设成为校级精品课程，《纳米材料与技术》、《固体物理学》课程成为校级重点建设课程。这些重点课程的建设一方面锻炼了队伍，提高了整体素质，另一方面对其他课程的建设起到很好的示范带动作用。在重点课程建设过程中，本专业一直在积极探索课程教学改革方法，采用多媒体教学的课程由2002年的1门发展到现在所有课程都使用多媒体教学；双语教学也从无到有，《工业等离子体原理》、《薄膜材料与技术》已采用双语教学。
在推出新课程/新内容方面，本专业根据毕业生就业新形势对培养方案进行了大量修改。新的培养方案进一步体现了因材施教的思想，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间；同时也体现了我校等离子体学科优势的特色。如新培养计划针对社会需求开设了《电子材料》和《工业等离子体工程》等课程，课程内容紧紧围绕目前工业生产中涉及到的新产品和新技术，有利于学生更好地完成从学校到社会的衔接。此外，现有课程的授课内容也逐步以市场为导向，在保持现有特色的同时，增加与市场需求相关联的专业知识体系，学生毕业后反响良好。
三、教学实践改革
材料物理专业的实践教学主要分为校内实践和校外实践两部分。校内实践主要是指在学校现有的实验条件下进行的一系列基础实验和专业实验，因此实验室建设也是提高实践教学质量的必要前提[8-10]。我校材料物理专业以湖北省等离子体化学与新材料重点实验室、湖北省微波等离子体技术研究工程中心和专业实验室为校内实践教学平台，在材料制备、加工，材料性能（力学、电学、磁学、热学等性质）测试、材料组织结构测定及材料应用等方面开展实验室建设，并结合本学科科研发展方向进行建设，设备采购主要围绕着材料科学基础、材料合成与加工、薄膜材料、材料表面改性、等离子体加工、纳米材料等课程进行。
在此基础上，我校材料物理专业根据学科建设发展情况，在2005年对实践教学环节进行了重大改革，将原来分散在各个课程中的实验课程进行整合，对原有实验体系进行重新规划，开设单独的实验课程，制定统一大纲，整合实验内容，并对实验内容适当更新，使实验体系更加完备，并与实用化紧密结合，侧重于培养学生动手能力。整合后的校内实验课为《材料科学基础实验》、《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》三门课程，总学时由原来的80个增加到108个。
同时，在实验内容上进行创新，将科研成果转化为教学内容，以科研促进教学。目前，在材料物理专业开设的3门实验课中，《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》全部实验均为教师科研转化而来。所有专业实验将科研与教学紧密结合，一方面弥补教学经费的不足，另一方面让学生接触科学前沿，激发从事科研工作兴趣，培养学生在从事科学研究的同时加深对课程内容的理解，提高教学效果。
此外，在校内实践教学中增设《学年论文》这一实践教学内容，让学生模拟实际科学研究，通过教师拟定方向，学生收集资料、归纳总结收集到的信息写出文献综述、然后针对发现的问题确定具体的研究题目，再制定详细的实验方案，并预测可能的结果。最后通过答辩，完成这一实践教学环节。
在校外实践教学方面，本专业设置有《毕业实习》环节，毕业实习地点的选择主要以人才市场需求为导向，目前学校已与多家从事光电信息材料、新能源材料、环境材料的企业签订实习协议，并在几家硅材料制造企业、LED制造企业及薄膜制备企业建立了实习基地，为学生的毕业实习提供了保障。此外，在指导毕业论文过程中，鼓励学生采取“宜化模式”完成毕业论文。由于“宜化模式”课题来源于企业，结合工厂实际，其研究结果更具有实用性。学生在做毕业论文过程中能够更好地将书本上的理论知识与现实的生产实际相结合，有效训练学生综合应用知识的能力。本专业近年来在学生毕业实习和毕业论文环节中有超过25%的学生采取“宜化模式”进行毕业论文。
四、加强师资队伍建设
师资队伍建设是专业建设的重要环节。为了培养出满足社会需要的高素质人才，教师的知识更新和自身素质提升十分关键[9，11]。本专业在职教师具有学历层次高、职称结构合理、平均年龄低的特点，基于这样一个教师队伍现状，材料物理专业的师资队伍建设一直坚持高标准、高水平的指导思想，在引进高水平的学术带头人、责任教授的同时，加大力度对现有的青年教师进行培养，提高他们的教学、科研水平。具体措施主要包括对青年教师进行帮扶指导，努力提高青年教师的教学技能；合理安排好现有教师的教学和科研工作，在保证教学质量的前提下，积极开展科学研究工作，通过科学研究，不断提高教师的学术素养；积极引进优秀教师，逐步建立一支高水平、稳定的教师队伍。
此外，本专业在教学过程中积极聘请相关行业的优秀工程师为学生讲授专业基础课程或进行专题报告，在此过程中让老师和学生充分了解国内外相关行业的发展动态，探讨材料物理专业今后的发展方向和毕业生应该具备的基础知识和基本技能，以此加强学生对本专业的了解，更进一步提高教学效果。
五、结语
如何培养满足新形势要求的材料物理专业高素质应用型人才，是所有高校材料物理专业教学人员需要探讨的核心问题。教学改革是一个随社会形势发展而不断进行的过程，因此，我们时刻紧跟社会发展步伐，在充分了解国家和社会对本专业人才需求的前提下不断探求新形势下的教学改革，这样才能不断为社会输出高水平的专业人才。
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21 世纪科学技术高度发达和经济快速发展，材料的发展和应用水平已成为衡量一个国家国力强弱的重要指标。新材料的发展与应用，依赖于材料的物理性能的应用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能课程是无机非金属材料专业平台重要的基础课，它从材料的组成、结构的角度阐述材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学等性能，这些性能基本上都是各个领域在研制和应用无机非金属材料中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义 [1 ]。通过教学，让学生掌握无机非金属材料的关键物理性能及本质，以及无机材料物理性能的研究方法。对于这门课，学生普遍认为内容抽象、理论性强，难于理解掌握，作为教师授课难度较大。本文结合笔者多年的教学实践及经验，就如何提高无机非金属材料专业材料物理性能教学效果而采用微课教学进行了探索。
对于微课的发展，首先发起于国外，微课程（ Micro-lecture） 的雏形最早见于英国纳皮尔大学T.P.Kee 提出的一分钟演讲（The One Minute Lecture，简称OML ）和美国北爱荷华大学LeRoy A. McGrew 教授所提出的60秒课程（ 60-Second Course） [2 ]。美国理查德?沃曼在1984 年发起创办了TED（指technology、entertainment、design在英语中的缩写，即技术、娱乐、设计），该机构为私有非盈利机构。特别从2006年起，TED演讲视频上传到网络上，短短几年时间就获取了大量的点击率 [3 ]。在国内，2011年佛山市教育局胡铁生率先提出了以微视频为中心的新型教学资源“微课”。他认为，“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的组合 [2，4 ]。因此基于微课的平台，本文探讨了针对材料物理性能微课教学的探讨。
1 材料物理性能微课选题
材料物理性能“微课”主要针相应的教学大纲展开教学，所以在“微课”的选题上严格扣住教学重点，并致力于将重要知识点分解清晰。
1.1 材料物理性能微课编写
材料物理性能“微课”不是简单的一段段的视频，还应包括材料物理性能教案、教学课件等其他资源要素，所以在选好题后，着手电子教案的编写。材料物理性能教案编写一般包括本门课教学背景、教学目标、教学方法和教学总结等方面内容。
1.2 材料物理性能课件制作
材料物理性能“微课”课件通常采用PPT联合视频等多媒体格式，针对选定的知识点设计PPT。而多媒体技术是利用各种多媒体软件对文本、声音、图形、图像、动画等信息进行综合处理。而多媒体的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕录像专家等软件，即操作方便，电脑操作系统一般自带PowerPoint、Moviemaker软件，另外软件屏幕录像专家也非常容易操作。
1.3 材料物理性能微视频制作
对于材料物理性能课程的视频制作，主要是针对于课程相关的实验和性能及设备的演示。由于在课堂上的板书信息量有限，必须借助这些视频等手段来增加信息量，如在电子理论部分讲解电子的导电、热运动以及费米面的特征等等。理论上讲解非常抽象，采用这些微视频手段就容易讲解清楚。微视频的制作主要采用现场设备的录制、网络资源下载等等手段来实现。
2 创新材料物理性能微课教学方法和手段
材料物理性能课程属于理论性较强的课程，要想让学生主动地认真地听讲，不仅作为老师要努力的做好充分的备课，更要创新微课教学的方法和手段。作为多媒体的手段，不仅仅体现在PPT的制作上，更应该穿插更多的符合教学内容的教学视频及动画等内容，把学生的注意力牢牢的控制在屏幕上，达到事半功倍的效果。
2.1理论与实践相结合
材料物理性能在理论上对于材料的性能的分析较深入，因此相关的实践教学也具有重要的地位。在理论学时极为有限的状态下，仍然开设了一定量的实验课程，主要是针对于设计型、综合型实验课。例如在材料的磁性这段内容里，开设了一个居里点的测定。学生在学生磁性材料这段内容时，总是感觉磁性性质直观性不强，对于居里点的概念也停留在概念上。采用实验设备居里点测定仪，让学生从实验指导书联合教材的磁能内容，能够理解实验设备的基本原理及测试方法，并结合磁性的一个重要参数χ与温度关系曲线能够用数学的理论判断出居里点，这样使学生不仅仅懂得怎样测定居里点，更懂得居里点的真正的物理意义。
2.2 理论与实际相结合
材料物理性能内容范围较宽，相应的知识点较多，与实际上情况联系紧密。如在热膨胀的部分，课堂上会引申出什么是热力管路的膨胀节，它的功能是什么？在提出这个问题后，让学生思考一下，给予讨论的时间，学生们也能够积极的回答，极大地活跃了教学气氛。
2.3启发互动式教学
材料物理性能课程内容较深，所以完全把书本上的内容在课堂上讲完，在学时上也是完成不了的。为了能够使学生能够把相关内容都学习完整，在本课程内容偏重于扩张方面的知识，让学生课下自己来完成。例如我们在讲解磁性方面的知识时，联系到地球的大磁场，让学生分析为什么地球的南北极能够产生极光，并分析极光对于我们人类的作用。
3 充实材料物理性能微课教学内容
材料物理性能课程体系也是随着科技的快速发展而更新其内容，以满足不断发展的社会要求。对于21世纪快速发展的科技时代来说，材料物理性能微课教学内容体系在保持原有的内容体系上，也要紧跟时代的发展。并根据内容的需要适当调整课程的内容及结构，增添学科的前沿知识，激发了学生的学习兴趣，开拓了学生的视野。
因此作为教师本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使学生在学习材料物理性能的理论的同时，也能了解材料物理性能发展的前沿，使学生的学习兴趣大大提高，知识面也大大拓宽，从而为将来从事的研究工作岗位奠定了坚实的基础。
4 更新材料物理性能微课实践方法
材料物理性能微课是通过材料物理性能的相关的知识网络表现的，对某个教学环节的教学内容及实施的其教学活动的总和。但这还不能体现“材料物理性能微课”的独特之处和完整内涵， 因为材料物理性能微课的核心资源或最重要的载体是“材料物理性能微视频”（不是一般的文本、PPT 课件或图片等其它媒体资源）， 而材料物理性能视频是所有资源类型中情境最真实、信息量最丰富的一种资源，因为视频是直观形象的。材料物理性能微课应该是以“材料物理性能微型视频”为主要内容和呈现方式的一种新型微型网络课程――“材料物理性能微型视频网络课程”。
材料物理专业英语教学现状教学方法一、专业英语在材料物理专业学习中的重要性
在当下的高等教育形势下，专业英语作为学术机构与组织在国际学术会议及交流中的重要工具，已经受到在校大学生的高度重视。高等院校亦将专业英语设置为各专业的专业课，材料物理专业也不例外。材料物理是材料科学与工程一级学科下重要的二级学科，对专业英语的要求更高，对英语描述的准确性、语言表达的逻辑性、词汇的专业性都有着不同于其他领域的特殊要求，以满足材料工程领域对于国际化信息表达与交流的需求。因此，熟练掌握并运用材料物理专业英语，对于学生的科学研究生涯具有不可替代的重要性。
二、材料物理专业英语的教学现状
材料物理专业英语的教学环节常分为理论教学和应用教学。理论教学主要集中在材料物理研究领域中的专业词汇和常用语法等方面，应用教学主要学习专业英语在科学研究和学术交流及口语表述等综合运用方面。两种教学环节的教学方式及方法也不尽相同。理论教学注重专业词汇的准确性、与非专业词汇的搭配运用方式、语法及语态在不同语境下的规范性;应用教学注重专业英语的口语运用、内容叙述、写作表达等方面的流畅性和专业性，二者都要求教师具备较强的专业基础、英语水平及运用专业英语的能力。然而，现阶段材料物理专业英语的教学现状却不容乐观，概括来说，材料物理专业英语的教学活动存在以下三个问题：
1.无法有效体现材料物理专业英语的教学实践性
材料物理专业英语的学习，最终还是要体现在综合运用这一实践环节中，但是目前的教学现状依然是教材学习为主体的教学模式。以内蒙古工业大学为例，材料物理专业英语所使用的教材参考书自2008年起就一直选用《材料专业英语译写教程》（2008版），该教材是材料成型及控制工程专业改革教材，严格来说并不适合材料物理专业教学使用，但现阶段所出版的著作中并无一本专门适合材料物理专业英语学习的教材。这就导致教材选择的困局，在很大程度上限制了教学内容的专业性和前沿性。另外，在课堂教学中，教师的教学方式比较单一，教学内容枯燥，无法调动学生的学习热情，若不引入应用实践教学方式，恐无法有效实现教学实践性。
2.学科前沿把握程度不够
材料物理专业外语学习的最终目的，是能够掌握必要的专业词汇、熟练撰写英文科学研究论文及报告以及较为流畅地运用口语进行学术交流。要达到上述目标，不仅需要扎实的外语基础，还需要具备较高的专业素养和能力。材料物理专业能力和素养体现在学科知识的运用程度和对学科前沿性的把握，该研究领域的热点问题大多是外国权威人士所提出的。若在教学内容上引入他们的观点与论断，自然会体现出学科前沿性。但是，现在的教学内容中学科前沿所占的比例较小，教材中无法涉及更多;另外，学生和教师亦需要通过英文文献检索的方式来获取学科前沿的信息，充实课堂教学内容。
3.教师的专业能力有待提高
从事专业英语教学的教师，通常都具备一定的材料物理专业知识，但是教师个体英语水平与学术能力的差别却参差不齐。部分教师英语水平较高，但缺乏系统的材料物理专业基础素养;还有部分教师的专业能力较强，但英语水平尤其是口语略有欠缺，这造成了教师个人能力和专业外语教学能力的矛盾，教师的个人能力还有待提高。
三、完善材料物理专业英语教学的途径
1.注重教学实践性
首先，选择适合材料物理专业外语教学实际的教学参考书，并不一定局限于著作，还可引入学术报告、论文等其他出版物，多渠道扩展学生及教师的专业视野。
其次，以视频、英语角等多种方式丰富课堂教学内容，教师亦可从主导者转变为参与者，积极调动学生的兴趣，发挥学生的主动性。
最后，可以通过模拟学术报告、论文答辩、求职简介等英语活动，锻炼学生进行专业英语交际，达到寓教于实践的目的。
2.紧跟学科前沿性
在教学计划中适当引入学科讨论内容，可在每堂课中抽出10分钟时间进行本领域研究进展的介绍，在课程即将全部结束之前，专门留出1～2次讨论课，组织全体同学参与，并用英文撰写讨论情况。另外，引导学生定期进行外文文献检索，以某一研究方向为例，用英文献综述，对现有的考核方式进行调整，加大学科前沿信息在考试中的比重。
3.提升教师专业性
要保证专业外语教学的有效性，势必要匹配具备专业能力的教师。具体做法如下：首先，要建立专业英语教师的考核与培养机制，将教师的培养与考核纳入到教师培养体系中来;其次，应该对专业外语教师的人才储备进行积累，可以将具有海外留学经历的青年教师不断补充进来;最后，依托课程教学团队，认真研究与分析课程教学改革的诸多问题，使任课教师在专业外语和材料物理学术两方面，都能够取得进步，给予学生一个严谨的学习平台。
总之，材料物理专业外语作为学生及教师进行国际学术交流的必要工具，对课程教学提出了更高的要求和期望。必须转变教学思路及方法，采取有效措施，激发教师和学生的上课热情，达到改善材料物理专业英语教学效果的目的。同时，推动了该课程教学方法的改革与完善，势必会推动该学科的有序发展。
参考文献：
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关键词：量子力学 教学研究 哲学思想
“大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善。”温故知今，止于至善，提高当代大学生的哲学素养、人文情怀和科学素养，是素质教育的要求之一。以牛顿运动三定律、电磁理论和热力学及统计物理学为基础的经典力学诞生于17世纪，成功地解释了大量物理学现象，取得了辉煌的科学成就，曾经被人们信奉为客观真理。在19世纪末20世纪初，人类以巨大的热情来研究原子核和放射现象，导致了两大理论成果的诞生：量子理论和相对论。随后，激光器、二极管、三极管、集成电路、互联网、移动通信、登月等等，这些辉煌的成就促使人类迈进了信息时代。运动着的电子――一个小小的微观粒子，却促使人类文明进入了电子信息时代。事实表明，现代信息技术的理论基础是物理学，信息的产生、发送、接收和处理，都是由一个个物理的系统来实现，因此信息世界的物理体系归根结底要受到物理定律的制约。现在人们明白了，经典物理理论仅适用于宏观低速运动的物体的场合，而对于微观小尺度下、接近于光速运动的粒子的运动规律误差会变得很大，必须使用相对论和量子理论来描述。而经典物理理论仅仅是量子理论和相对论在低速宏观范围下的良好近似。
量子理论是二十世纪最伟大的发现之一。量子理论的形成和发展，是整个物理学发展中最值得书写的，也是对青年大学生最具有启发意义的过程，在此期间包括了爱因斯坦的奇迹年（1905年）。梳理和探究整个过程中所包含的科学思维，科学方法，科学理论，科学素养……都是值得我们去探索、去深思、去挖掘的。
一、对青年大学生物质观和运动观的进一步加深具有重要意义
科学技术发展到21世纪，人类对于物质世界的认识进入到了纳米尺度。材料学科的研究中出现了很多量子效应。量子理论中的许多不同于经典力学的物理现象颠覆性地发展了经典力学的思维，拓宽了人类认识物质世界的视野，使人们对运动的本质有了更进一步的了解。随着人类认识的不断深入和材料尺寸的不断缩小，电子运动的量子效应愈加明显。现在人们已经明白了，电子既是一种微观粒子，同时也是一种波，这就是所谓的波粒二象性。与经典物理现象不同的是，微观粒子的诸多物理量之间受到量子规律的束缚，其中之一便是著名的不确定性原理，例如时间与能量之间、动量与位置之间等。此外，另一个有趣的现象是电子的势垒贯穿效应，即能量小于势垒高度的电子或者其它微观粒子可以以一定的几率，越过势垒，运动到势垒的右边去。尽管一个理性的人对这种解释可能不满意，但是我们必须明白“隧穿”仅仅是我们为了理解的方便而构造的一个东西，除非人们对量子世界的认识更进一步。我们唯一能确定的是当满足一定条件的时候，隧穿效应就会发生。
二、对青年大学生思维拓展与创新具有重要的启发意义
量子理论是描述微观粒子运动规律的理论，其概念体系与研究宏观现象及其规律的经典物理学有很大的不同。量子理论的出现，是人类对物质世界认识日益深化的结果，为其他自然学科的发展开辟了广阔的前景。从培养研究型科学人才的角度来说，量子理论是与现代科学研究联系最紧密的课程之一。这对当代青年大学生提出了更高、更严格的要求。
第一，必须尊重客观世界的运动规律，坚持创新思维，深刻认识微观世界的规律。规律是物质在运动过程中表现出来的必然的、稳定的、永恒的联系，任何事物之间都有联系，都是矛盾的对立统一体，这就需要在实际的学习探索中抓住主要矛盾以及矛盾的主要方面。同时，矛盾具有特殊性，内因是事物发展的根据，决定着事物发展的方向和主要性质，外因是事物发展的次要因素。在实际的处理过程中要区别对待。
第二，注意量变到质变的积累。量变是指事物单纯数量上的增加或减少，事物保持其质的稳定性。质变是指事物根本性质的变化，“量变质变新的量变”是事物发展的基本规律。注意收集数据，逐步地总结规律。任何重大的发现，都有一个辛苦的积累过程，面对纷繁杂芜的实验数据，如何去伪存真，由表及里，层层剖析？这需要尊重客观规律，逐渐挖掘深层次的信息，切勿急于求成或者违背客观规律。这方面在量子理论的发展过程中体现得尤为重要。
第三，量子理论是开放的理论，对量子理论的争论一直在继续。量子理论过去的成功并不意味着它是一个彻底完善的物理学理论。自量子理论诞生以来，关于量子理论的思想基础和基本问题的争论，从来就没有停止过。人们对于量子理论本身的完备性及其一些基本观念的理解，甚至持有截然不同的观点。其他的理论也是在不断地争论中不断完善。
三、量子力学中的数学思想及其知识框架
量子力学中主要的数学知识，主要是Hilbert内积空间，这是学生在学完微积分初步、线性代数以及概率论后需要掌握的、在工程领域内应用最为广泛的一门数学学科，也是对空间解析几何的推广和延伸。其中包括了对前面提到的几门学科的综合应用，例如量子力学中的力学量，用线性算符来描述，则必须是厄米的；用海森堡的矩阵力学表示，则要求该矩阵的本征值和平均值均为实数；还有，在计算不同物理量表象的矩阵元时，要用到定积分的运算；而不同表象之间的变换，需要用到矩阵变换；此外，在讲到微扰论和变分法时，还需要进一步的用到更多的数学知识。这些数学学科分支的交叉出现，足以让学生对该门课程的进一步学习产生畏惧心理。如何消除和转变学生的这种畏惧心理，这就要求教师在课堂上增强授课的趣味性。事实上，一部量子力学的发展史，包含了太多的启迪、方法、思维和科学研究的因素，因利势导，重视基础知识的讲解，将所有涉及到的数学知识及其发展史，生动地传授给学生。笔者经过近五年的课堂教学，认为对当前的大学本科学生，倘能在授课中能做到这一点，那么，学习《量子力学》的意义就达到了。
结论：以量子理论为核心的量子物理无疑是本世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。它不仅代表了人类对微观世界基本认识的革命性进步，而且带来了许多划时代的技术创新，直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。让学生在不断的思考和探索中，体会到学习和思考的快乐；对学生的世界观、物质观以及运动观的进一步深入，具有重要的指导意义。
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[关键词]CDIO；材料物理；实践教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0006-03
CDIO工程教育由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学于2000年发起并经过4年的探索研究而创立，作为一套先进的教育体系。其在国内外高校中产生了很大影响。[1][2]2005年，顾佩华教授首次将CDIO教学理念引入中国。[3]2011年，中国共有57 所高校开展 CDIO 工程教育模式试点工作，并且取得较好的成果。[4]作为一所新建应用型本科院校，湖南工学院致力于培养“重基础、重技术、重能力、高素质”的“三重一高”应用型人才。根据信息、新能源与光电行业的发展需求，我校2015年新申请设置了材料物理专业，并将其作为CDIO工程教育试点专业，计划从培养方案的设计制定到具体实施，将CDIO工程教育思想贯穿始终，开展以项目为主线的CDIO培养模式研究与实践设计，使学生在有限的教学时间里，既能掌握课程的基本内容，又具备一定的材料科学工程实践能力与创新能力，将材料物理专业办成高水准的专业。考虑到实践教学在专业教学中占据越来越重要的地位，是培养学生工程技术能力与素质的必要途径，我们基于CDIO教育模式构建了材料物理专业实践教学体系。
一、CDIO工程教育理念简介
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate） ，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行工程学习实践。[5]CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这4个层面达到预定目标，同时系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。[6]其中标准1明确了工程实践的工程背景环境；标准3要求构建一体化课程体系；标准5提出在一体化课程中至少要有两个工程教育项目，一个初级，一个高级，通过两个工程项目的综合训练，使学生在一体化教学过程中获得工程知识和产品、过程与系统建造的能力；标准6提出要有满足实践要求的工程工作平台；标准7指出通过前后关联的项目教学使学生获得一体化学习经验；标准8要求调动学生的积极性，以学生为主体，在教师指导下开展主动学习；标准9与10要求提高教师的工程实践能力与教学能力；标准11与标准12要求做好学生CDIO能力考核与项目评估。[7]这些思想对构建专业实践教学体系具有很强的指导价值。
二、基于CDIO工程教育模式的材料物理专业实践教学体系构建
结合材料科学与技术的发展，紧密围绕材料物理专业应用型本科人才培养的目标，通过吸收CDIO工程教育思想与借鉴相关高校的CDIO实践经验，我们从项目实践体系、实践教学方式方法、实践考核形式等方面合理构建材料物理专业应用本科实践教学体系，为实现提升专业实践教学质量，提高学生实践操作能力与创新能力奠定基础。
（一）多层次项目实践体系的构建
通过与学校及企业专家共同研讨，我们按照如图1“基础性综合性创新性”的递进路线来训练学生从运用基本操作能力，按照某一拟定流程验证某一理论或解决一个已知的问题，到引导学生自己设计技术路线与实践方案来探索解决未知的新问题，从而提升学生的工程实践能力。
具体操作层面，按照CDIO模式，我们构建了三级项目实践教学体系，如图2所示。1.工程基础能力培养对应于三级项目的实施，该级项目是具体的课程项目，是二级项目的子项目。它目的是深化学生对该门课程教学内容的理解与应用，培养和锻炼学生某一方面的知识与能力，如器件电路设计、功能材料制备工艺设计等。这主要是通过课程实验，如电子电工实验、材料合成与制备实验等来实现。2.工程综合能力的培养对应于二级项目的实施，该级项目是将一级项目训练分解成几个模块化的子项目，同时这也是在三级项目课程训练基础上的综合学习与训练项目。它以材料物理专业课程群为基础，培养学生综合运用相关知识来解决问题的综合能力，如功能材料制备与性能表征、光电器件结构与性能设计、光伏系统设计等。它主要通过一系列课程群的课程设计，如薄膜科学与技术、太阳能电池原理、光伏发电系统与实践等来实现。3.工程创新能力的培养对应于一级项目的实施。该级项目是宏观的项目课题，贯穿于整个大学阶段，目的是让学生在构思、设计、实现、运行等4个方面进行系统训练。材料物理专业的一级项目有功能材料设计与制备、光电器件设计与制备、光伏系统设计与应用，其主要通过毕业设计、科技竞赛、创新创业大赛、大学生科技立项项目等形式来实现。经过三层级项目实践，学生将具备对一个功能器件产品或某个工艺进行系统构思、设计、实现与运行的能力，同时具有一定的职业能力与创新能力，能进入相关工程领域从事技术应用及研究开发工作。
（二）以学生为中心的实践教学方式构建
CDIO工程教育模式以项目为载体，强调“做中学”和“学中做”，使学生以探究方式获取知识和应用能力，从而培养学生的工程实践能力与创新能力。据此，我们构建了以学生为中心的实践教学方式，具体如图3所示。1.首先由学生组合成项目团队，配备相应的指导教师，由指导教师拟定项目能力指标与预期目标，规划或引导学生通过查阅文献自己规划实践项目。2.第二阶段，项目指导教师组织、监控学生主动实践，在此阶段主要由学生通过查找资料讨论、构思实践方案（C），选配、搭建仪器设备（D），操作仪器、完成项目（I），总结、展示实践结果（O），项目指导教师可以给予适当地指导，但主要过程要求学生通过团队协作的方式完成。3.第三阶段是项目指导教师运用全过程、多元化评价方式，对学生团队实践方案、个人实践过程、团队实践结果及个性化报告给出评估，提出意见与建议。通过这样三个阶段一流程的项目教学实践，最终实现CDIO能力培养目标。
（三）创新实践教学考核形式
项目式实践教学模式以项目为导向和载体，以任务为驱动，学生通过项目的实施来获得必需的知识与技能，以提高创新能力。这决定了其考核模式不同于传统实践环节的考核方式。为此，我们采取全过程、多元化的考核模式，从学生团队项目构思与方案设计到项目实践过程，对学生的实践态度、思维能力、操作技能与职业素质等给予监督、追踪、多节点评估记录。在项目实践完成时，根据目标实现情况、实践效果、产品展示与PPT报告进行项目评估、验收，同时考查学生撰写报告的能力，并作出成绩评定。对于完成较好的项目，学生可获得创新学分或免修相关课程。
三、基于CDIO工程教育模式的材料物理专业实践平台构建
实践教学平台是实践教学的硬件。为保证高质量实践教学的开展，有效培养学生工程实践能力，学校需要与企业联合，建立良好的协同机制，整合资源，一起建设多元化的实践教学平台。为此，我们从实验平台、校内工程实践平台和企业工程实践平台三方面构建材料物理专业实践教学平台，具体如图4所示。
1.实验平台包括基础实验平台与专业实验平台。基础实验平台主要是大学物理实验室、大学物理演示实验室和电子电工实验室，用于学生工程基础实践能力的培养，基础实验平台目前已投入400万元，基本建设完善。专业实验平台包含材料制备与合成实验室、材料结构表征与性能测试实验室，用于学生工程基础能力、综合能力与创新能力的培养。专业实验平台目前投入220万，购置磁控溅射仪、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、椭偏仪等材料制备与结构性能测试仪器，实验室正在建O。后期将扩大专业实验平台建设，增加多种先进材料制备与性能测试仪器，扩建材料性能处理实验室。
2.校内工程实践平台包括工程训练中心和创新工作室，主要用于学生工程综合能力与创新能力的培养。其中工程训练中心主要进行太阳能光伏发电技术系统实训及半导体照明技术系统实训。创新工作室由学校或校企合作共建，由学校提供场地与部分资金，企业部分出资或提供部分材料设备，用于学生进行太阳能光伏、半导体照明及其他功能器件方面的创意设计与制作以及各类科技竞赛。
3.企业工程实践平台包括企业实习基地与创新工作站。企业实习基地为学生工程实践提供背景环境，使学生熟悉企业文化与实际生产流程，培养学生的职业素质，这是提高学生工程实践能力的重要途径。同时，在企业内部设立创新工作站，主要用于专业教师在企业挂职工作锻炼以及与企业开展横向科研合作，以提升教师的工程实践技能。目前，我们与衡阳共创光伏集团、湖南小明新能源公司等光电企业签订合作协议或达成合作意向，共同建设实习基地与创新工作站。
四、总结
近年来，CDIO工程教育在国内多所高校试点、推行，取得了很大的成功。我们依据CDIO工程教育模式，借鉴国内高校CDIO工程教育的宝贵经验，从项目实践体系、实践教学方式、实践教学考核形式、实践教学平台等几方面构建材料物理专业工程实践教学体系，让学生在CDIO工程教育模式下通过主动学习与实践，掌握基本实验技能与专业实践技能，增强创新能力、团队协作能力、沟通表达能力和综合职业素养，达到CDIO能力大纲要求，为学生成长为高技术、高素质、创新型工程技术人才奠定基础。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 高雪梅，孙子文，纪志成.CDIO方法与我国高等教育改革[J].江苏高教，2008（5）：69-71.
[2] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育，2012（3）：24-40.
[3] 贺辛亥，刘江南，王俊勃.基于5 + X产学研合作CDIO模式培养创新型人才的探索[J].西安工程大学学报，2014（1）：111-115.
[4] 张力玮.中国共57 所高校开展 CDIO 工程教育模式试点工作[J].世界教育信息，2011（6）：53.
[5] 李国锋，刘煜，谢邵辉.CDIO教育模式下的实践教学体系探析[J].长沙大学学报，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
物理化学是新能源材料与器件专业的一门专业基础课。该课程是从化学现象和物理现象的联系中，寻找和探索化学反应过程中普遍性变化规律的一门科学[1]，研究内容包括化学热力学、化学动力学、电化学及表面化学等，其研究目的是探究物质变化过程的基本规律，用于解决科学研究和实际生活中的问题。“新能源材料与器件专业”是今年教育部2010年公布的战略性新兴产业相关专业之一，全国共有十余所高校获准设立该新专业。物理化学课程可为新能源材料与器件专业后续课程、创新实验和毕业设计提供重要理论支撑。通过新能源专业的教学实践，笔者从以下几方面谈几点认识和体会，供大家探讨。
1 存在的问题
物理化学课程内容理论性强，公式多，概念多，需要教授的知识点多，而课时却非常有限。正由于这些特点使得该课程成为高等院校中有名难学难懂的专业课，考试通过率普遍很低。通过本校新能源专业的教学实践，学生也普遍反映该课程理论概念抽象、相关公式和使用的限定条件众多，十分难学，在学习过程极易产生厌倦和抵触的情绪。
此外，物理化学存在的另一问题是学习起点高。前修课程包括高等数学，大学物理，无机化学。由于各课程自成体系，互相封闭，各自为教造成基础课，基础课与专业课存在重复不协调现象严重。使得教与学都十分困难，教师要耗费大量时间解释相关课程的基础知识，而学生也难以理解和接受。比如在微积分和微分方程都没有学到情况下，让学生理解化学动力学中n级反应，显然是不恰当的，再如多组分系统热力学中偏摩尔量的概念，没有高数知识也是无法理解的，这样的教学脱离了学生的基础，也违背了循序渐进的教学原则[2]。
2 教学内容的改革
针对目前物理化学的现状，笔者首先从教学内容进行改革，对教学内容和教学体系进行了重新梳理，具体包括以下三方面。
2.1 修订教学大纲，力求内容少而精
目前全国大多数高校中开设的物理化学课程学时至少在80学时以上，而本校物理化学课程的学时只有48学时。这造成了在选取教材方面存在极大的困难，物理化学的经典教材有很多，然而即使在简明教材中也难有一种符合本校专业的培养要求。本课程曾经选用的教材在实践教学中发现，虽然是面向材料专业编写的，并且在课程内容方面对材料专业也有所侧重，但书籍阅读理论基础较高，学生普遍反映看不懂。综合考虑采用清华大学朱文涛教授主编的《物理化学简明教程》，该书对传统物理化学的内容去繁就简，内容也深入浅出。在此基础上要求教师在授课过程中也不唯书，不照本宣科，对原有教学大纲进行修订，比如去掉物质的状态与表征一章，合并表面和胶体两章，使其更具有科学性和概括性。
2.2 教学内容与实践结合，激发学生兴趣
兴趣是最好的老师，如何提高学生的学习兴趣一直是物理化学教学中关注的问题[3]。物理化学是一门系统性很强的课程，在讲授过程中注重科学发展史的介绍。例如热力学第二定律的讲授过程中增加热力学定律研究和产生的历史过程，引入永动机的起源和争论，既可以引发学生的听课兴趣，培养学生严密的科学思维。再如冰箱制冷与卡诺循环、中暑与熵病、土壤保墒与开尔文公式、卤水点豆腐与胶体聚沉等，将生活中常见的现象与本课程有机地联系起来。此外结合专业以课程内容为主线，介绍一些与新能源专业联系紧密的科技进展，如在电化学章节可增加与新能源专业联系紧密的锂离子电池、燃料电池等的发展，经过教学实践收到了很好的教学效果。
2.3 梳理知识结构，协调与其他学科的关系
在教学过程中教师需要经过思维加工，设计出课程知识体系，以便于学生理解掌握。物理化学的概念多，对于每一个概念教师在上课过程中确切说明：问题是怎么提出来的？它的定义是如何表述的，其物理意义是什么？适用范围是什么？等等。通过举例的方式详细讲解各个章节的重点和难点，将知识点联系起来，融会贯通[4]。针对无机化学与本课程在内容上有一定重复，避免低层次的重复，充分利用学生已有的知识和经验，重点介绍以前未学的知识点，使得两门课程可以很好地衔接起来。针对物理化学中大量定义、结论、推导过程都使用了大量的数学知识，在实际教学过程，教师有意识地提前安排学生进行课外复习，对于一些重要的数学知识，可以在课堂上进行简要复习[2]。
3 多种教学方法和教学手段
3.1 改进教学方法
教学方法的改革包括在课堂教学过程中摆脱满堂灌的模式，要想调动学生的学习积极性，设疑启发是一个有效途径[5]，在教学过程中多提示、多启发，将理论和例题讲解相结合的方式，讲述理论时可以选用学生熟悉的生活现象来设置疑问，进而引出理论解释；讲解精选例题时多启发学生，引导学生培养正确的思维方式，实现教师为主导、学生为主体的双向互动，充分调动学生的参与意识、主动性和积极性，促进教学质量的提高。
3.2 多种教学手段相结合
多媒体相对于传统板书教学有着不可比拟的功能，可以形象使用图表动画形式演示抽象的物理化学理论，提高课堂效率，还可以通过视频形式向学生展示一些重要的科技前沿成果，激发学生的学习兴趣，启发学生的创新思维[6]。此外，在采用多媒体辅助教学的基础上，课下可依托学校的网络教学平台建立该课程的学习平台，使得课堂教学得以延续和补充。将课程简介、教学大纲、教学日历、教案、参考书目等相关内容上传，让学生根据自己实际情况在课下自由选择时间进行学习，解决自身存在的不同问题，同时可以强化学生对知识的理解和掌握，提高学生的自学能力。
