材料物理专业课程设置优化研究

张莉芹　彭顺金　李云宝　张国宏　范薇

[摘 要]材料物理专业是材料科学不可或缺的重要组成部分。武汉科技大学材料物理专业课题组对现有材料物理专业的课程设置进行了优化研究，对材料物理专业现状进行了分析，在平台+模块的框架下提出了材料物理专业课程设置的优化方案，并将材料物理课程设置分为五个层次探讨作为高新材料研发理论和技术基础的材料物理专业课程体系的改革。

[关键词]材料物理；课程设置；优化研究

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）07-0007-02

材料物理专业是材料科学不可或缺的重要组成部分。国内高校的材料物理专业是 1998 年教育部本科专业目录调整后产生的一个新专业，是物理学与材料科学的一个交叉学科，隶属于材料科学与工程一级学科。由于不同学校的学科背景存在差异，材料物理专业的课程体系和人才培养目标因校而异，难以形成统一的标准。[1]2001年，武汉科技大学理学院开设了材料物理专业，武汉科技大学前身为武汉钢铁学院，材料物理专业如何以学校的钢铁特色为基础，结合当今社会对人才的要求建立科学的课程体系将对本校材料物理专业的发展至关重要。

一、材料物理专业现状分析

材料物理专业在专业筹建初期，许多高校将相近的专业如金属物理、材料科学、应用物理等专业改名为材料物理专业。各高校根据自身的情况对该专业也有不同的称谓，如华中科技大学将专业命名为应用物理，而武汉理工大学和武汉科技大学则称为材料物理。由所调研的学校来看，有70%的高校采用材料物理作为专业名称。由于开办专业的高校及专业所属院系不同，虽然专业名称相同，但专业的内涵并不完全相同。[2]该专业在专业招生、人才培养和毕业生就业等方面仍存在严峻挑战，其中最根本的原因与材料物理专业性质有关。材料物理是材料学科中偏重理论的专业，毕业生适宜到高校、研究所及高新技术企业的研发机构从事教学、理论研究和新材料的研究开发工作。而一般的企业对该类学生并不青睐。但是，高校、研究所及高新技术企业的研发机构招收的都是高层次人才，对本科毕业生门槛较高。另一方面，我国的材料类高新技术企业及研发机构相对较少，对材料物理专业的毕业生需求数量较少。众多的因素阻碍着材料物理专业学生的发展，但究其根本还是学生的专业课程设置安排，不同的课程设置体系会培养出不同能力的学生，最终的结果也会大不相同。

二、材料物理专业的课程设置

武汉科技大学理学院的前身是基础课部，2001年材料物理专业建设初期由于一系列原因使得课程在设置时只能依托基础课部物理专业师资力量开设了较大比例的物理类课程，培养目标也主要倾向于培养科研人才。随着学校的发展和专业建设经验的成熟，材料物理专业在探索中发展，并逐渐形成了与学科特色相结合的材料物理专业课程体系，培养目标逐渐过渡为培养具备坚实的自然科学基础、材料物理专业基础、良好的人文社会科学基础，拥有良好的科学研究素质、较强的工程实践能力和创新精神，具有较强的改善材料性能、开拓材料新应用和开发新材料能力以及良好的交流和沟通能力、组织管理能力，能适应社会主义市场经济建设需要且具有一定国际视野、全面发展的高级技术及管理人才。

武汉科技大学材料物理专业成立初期按照“必修+选修”的设置模式开设了必修的公共基础课程、实践课程、学科基础课程及专业基础课程和创新教育学分，在选修设置中开设了公共选修、专业限选和专业任选课程。随着材料物理专业的逐渐发展、各个研究方向科研平台的搭建以及高层次专业人才的引进，旧的课程体系越来越不能够适应本系材料物理专业的发展。首先，开设过多的物理类课程使得专业课的开设受到限制，部分专业必修和选修课在总学分的限制下不能开设或者是只能少学时的开设；其次，借鉴其他同类高校的课程安排使得其要随着专业方向凝练，要不断摒弃不适合的课程转而开设对专业特色发展有贡献的课程；再次，课程开设的时间不仅要考虑每门课程的先修课程，做好理论学习的承前启后，还要考虑到不同学期学生的学习重点和学时均匀性。然而在专业成立初期，我们只在金属材料研究方向有一定师资力量及学术优势，而其与我校材冶学院存在同质化问题，使得新建的材料物理专业特色不明显。因此在课程设置时材料物理专业的基础课就是一些最基本的知识。[3][4]由于没有自身特色，开设的专业选修课也存在着不受重视的现象，安排的时间较晚，几乎都在第六和第七学期。而第七学期是本科生复习考研的关键时期，大部分的选修课都存在出勤率低、学生学习兴趣不高的现象。针对上述现象，材料物理的课程设置需要进一步修改和优化。

三、材料物理专业课程设置的优化

武汉科技大学材料物理经过十几年的专业探索，逐渐改革和优化了原有的课程设置。本专业自2012年培养方案修订方案规定，课程设置按照“平台+模块”的形式推出后，经过校教务处、院教学办公室和所有材料物理专业课教师认真讨论研究，确立了平台和模块课程。

从2016年的培养方案来看，武汉科技大学材料物理专业课程设置共分五个层次，如表1所示。其中第一、第二层次课程设置的目的是培养本专业学生的基本素质，打牢材料物理专业学生的基础理论知识，拓宽基础知识领域，增强人才对社会适用性的可能。第三层次的课程设置是在精进物理学基础的同时结合了武汉科技大学材料物理的专业特色。由于材料物理专业是多学科知识交叉、渗透的结果，在第一、第二层次课程设置的前提下我们开设了量子力学、固体物理等课程夯实学生的物理理论基础，并为继续深入进行材料科学研究和新材料开发打下坚实的基础。大部分的专业课程采取了实验+理论的教学模式，理论课中的课堂教学学时与实验课学时占比一般是5∶1至2∶1。此外，对专业的材料物理性能和固体表面与界面采用双语（汉语和英语）教学，以提升本专业学生的国际竞争力，这些教学改革对学生今后的工作和继续深造都具有积极的作用。第四层次的课程设置是增强学生的实践能力。实践教学体系包括基础实验教学、专业实验教学、实习、本科创新科研实验和毕业论文/设计多级培养平台。学生通过进入钢铁企业或和本专业相关的实习实训单位进行认识和生产实习，了解和掌握各类材料生产工艺、产品检测和生产管理方法，加强理论与实践相结合的能力，增强对企业的适应性。毕业设计是学生初步掌握科学研究方法，学会独立地解决某种材料学理论或技术上的问题。第五层次的课程设置是为了培养大学生实践能力和创新能力，并通过第二课堂的学科竞赛、科技创新、文化艺术、实践志愿、就业创业、组织建设等开展各类型活动，为学生提供更好的个人提升途径、实践创新平台，文化生活渠道，社会认知方式以及未来发展空间。

在开设这五个层次的课程设置的同时，对具体课程开始的时间节点也进行了考虑，例如将“材料物理导论” 作为专业概述课程放在第二学期开设引起学生对本专业的兴趣，此外还邀请相关专家对本学科前沿研究进行专题讲座开阔学生的视野，为学生选择进一步专业研究方向提供指导。在课程设置上强调专业课的理论与实践结合，尽量开创条件让专业课可以增开实验及实训内容，加强学生对专业理论知识的理解。将实践课程的开课时间也进行了调整，尽量不安排在学期结束前的周次前进行，避免学生由于要备考而影响实践课程的上课质量。同时在第七学期尽量不安排必修的专业课程，只大量安排专业选修课程，学生可以根据自己的毕业学分要求只选择需要選修的课程等。

四、结语

课程体系的结构是由各课程要素及其相互关系决定的，课程体系的不同价值取向会影响课程体系的结构，而不同的课程体系结构具有不同的性质和功能，从而产生不同的人才培养效果。[5]武汉科技大学材料物理专业申报2015年湖北省 “战略性新兴（支柱）产业计划重点产业人才培养计划”项目，获得了成功。由此，材料物理专业形成了以金属材料及防护、磁性材料研究为支撑的专业课程体系学科特色，在课程设置上分层次递进地开设专业课程，增加计算机在工程中的应用及双语课程，并加大实习实训的比例，达到培养具备材料物理专业知识和材料工程的基础知识的高素质应用型、复合型、技能型专门人才的目的。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张霞.工科院校材料物理专业课程设置的研究[J].科教文汇（上旬刊），2013（6）：77.

[2] 方道来，童六牛，夏爱林，等.材料物理专业定位及课程体系设置的探索[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2011（3）：104-105.

[3] 员美娟，刘宏玉，范薇，李云宝，李钰.国内材料物理专业的发展研究[J].教育教学论坛，2012（19）：58-59.

[4] 刘宏玉，王媛媛.材料物理专业的特色方向研究——以武汉科技大学为例[J].新课程研究，2011（5）：14.

[5] 林健.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）：62.

[责任编辑：刘凤华]