“一流学科”建设背景下物理学创新人才培养的初步探索与实践

陈敏 方亮 高雷

摘  要：人才培养是“双一流”建设的核心内容，苏州大学物理科学与技术学院依托“一流学科”建设，围绕全面提高人才培养能力这一核心点，在创新物理学专业人才培养模式基础上，通过科学构建课程体系、探索多样化教学模式和丰富教学资源，建设物理学专业高水平教学团队，深度融合科研和教学，建立多样化的国际交流机制等具体措施，探索培养具有创新能力的物理学专业人才有效途径。

关键词：“双一流”建设;本科教育;创新人才

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：2096-000X（2019）14-0026-03

Abstract： Talent cultivation is the core content of construction of "Double First-class". School of Physical Science and Technology in Soochow University relies on the "first-class discipline" construction and focuses on the core point of comprehensively improving talent cultivation ability. On the basis of improving talent training ability in physics of innovation， we construct the scientific curriculum system， explore diversified teaching mode and teaching resource， construct the high level teaching team， and establish diversified international communication mechanism， in order to explore effective ways to cultivate physics professional talents with innovation ability.

Keywords： construction of "Double First-class"; undergraduate education; innovative talents

2015年11月5日，国务院发布《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》文件。文件指出，到2020年，若干所大学和一批学科进入世界一流行列，若干学科进入世界一流学科前列。到2030年，更多的大学和学科进入世界一流行列，若干所大学进入世界一流大学前列，一批学科进入世界一流学科前列，高等教育整体实力显著提升。到本世纪中叶，一流大学和一流学科的数量和实力进入世界前列，基本建成高等教育强国[1]。2017年9月21日，教育部、财政部、国家发展改革委联合印发《关于公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单的通知》的文件，共有42所高校入围一流大学建设高校，95所高校入选一流学科建设高校[2]，正式开启了“双一流”建设的序幕。其中苏州大学“物质科学与工程”学科进入一流学科建设名单。该学科以物理学和化学两大领域为基础，以材料科学与工程为核心，光电信息及器件、新能源、环保、纺织和生物材料等应用为出口，全面开展人才培养、科学研究、社会服务、师资队伍以及国际合作与交流等方面的工作。2018年8月8日，教育部、财政部、国家发展改革委又联合印发《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》的通知[3]，明确指出，要率先确立建成一流本科教育目标，强化本科教育基础地位，把一流本科教育建设作为“双一流”建设的基础任务，加快实施“六卓越一拔尖”人才培养计划2.0，建成一批一流本科专业[4]。

近年来，苏州大学物理科学与技术学院物理学一级学科发展迅速，不仅作为苏州大学“物质科学与工程”一流学科建设的五个重要支持学科之一，也是江苏省高校优势学科建设工程三期项目中唯一的物理学学科，江蘇省“十三五”重点学科。苏州大学物理学本科专业则源于1914年的东吴大学物理系，虽历经百年的发展，但一直未停止对物理学创新人才培养模式的探索。近些年来物理学专业先后成为国家高等学校特色专业，江苏省高等学校重点专业以及江苏省高等学校品牌专业培育项目。本文以苏州大学物理学专业建设为例，探讨在“一流学科”建设中，如何开展物理学创新人才培养的基本思路和具体措施，以期对其它高校同类专业提供借鉴作用。

一、优化物理学专业人才培养模式

根据国家社会经济发展需求，特别是对高素质创新创业人才的要求，学院对照本科专业教学质量国家标准[5]，并参照理科专业认证要求，提出了“夯实物理专业基础、提升学科交叉能力、拓宽国际交流视野”的创新人才培养目标，并对物理学专业的教学内容和课程体系进行改革。根据现有物理学专业不同人才培养目标，分别构建物理学、物理学（师范）、物理学（国际班）三套独立的人才培养方案，初步形成以学生学习成效为导向教育（Outcome-Based Education，OBE）的人才培养体系[6]。同时实行基于OBE的课程设计与评价，明确课程的培养目标并细化学习成效，设计和优化课程的各个环节。积极推动“三个转变”，即“以教为主”向“以学为主”转变，“课堂为主”向“课内外结合”转变，“结果评价为主”向“结果和过程评价结合”转变，建立“以学生为本，以学为中心”的人才培养模式。

二、科学构建课程体系、探索多样化教学模式和丰富教学资源，满足学生个性化学习需求

在本科教育中，课程是人才培养的核心要素[7]，学院在课程体系方面主要从三个方面着手建设，突出了课程结构的整体性与层次性的统一，特色化和多样化的统一。1. 形成“一纵两横”课程设置新格局，新建纵向课程包括物理学专业创新导学课（STEAM-物理学习的新思路）、专业研讨课（量子力学趣谈、神奇等离子体）等、本-研-博贯通课（固体物理II、高等量子力学）等;横向打造专业选修课（薄膜技术与纳米材料、太阳能电池原理与技术）等、跨专业选修课（材料化学、纳米材料的合成与表征）等课程。2. 通过“圈层功能模块式”的构建，重点建设课程结构的立体化：以“力、热、光、电、原+四大力学+固体物理”物理学十门核心课程群为内层核心圈，以半导体物理、半导体材料与工艺、太阳能电池原理与技术等十二门专业应用课程群为中层特色圈，以软凝聚态物理、集成电路工艺、生物物理等二十门相关交叉学科选修课程群为外层拓展圈。同时每个圈层均包含理论基础课程和实践技能课程两大模块，实践技能课程的学分数不少于总学分的30%。3. 适应国际化教学的需求，构建物理学全英文核心课程群。目前有三门全英文物理学专业课程获批江苏省高校英文授课精品课程，另有五门课程获批苏州大学全英文课程建设。

在教学模式和教学资源方面主要的举措是：1. 在空间上形成了“课堂教学+网络教学+实践教学”相结合的全方位、多层次、线上和线下的教学模式，在物理学十门核心课程中，已有五门课程开展了在线课程、微课或翻转课堂等新的教学探索工作。在基础物理实验教学环节，采用虚拟仿真实验和微信公众号替代原有的实验预习，截止到2018年12月，虚拟仿真实验访问人数已达8000余人次，微信公众号关注人数达4000多人。2. 在时间上由“第一课堂”向“第二课堂”延伸，通过举办“格物致理”学术讲座、参与教师科研课题、开展企业实习等形式，让学生亲身体验和学习课本之外的知识，提升学生的专业素养。3. 在教学过程中，采用过程性评价体系，强调学生对教学过程的主动参与，从而更好地巩固教学效果。例如《热力学与统计物理》、《量子力学》开展过程化教学改革试点的工作后，通过分阶段教学考试、试卷讲评、学生问题探究等方法，有效地提高了教学质量。两门课程的考试优秀率、及格率较改革前均提高了15%左右。4. 鼓励和支持教师主动将前沿原创性科研成果转化为课堂教学内容和实验教学内容。例如在《等离子体物理》、《凝聚态物理导论》等课程中，教师将自己所承担的科研项目部分研究内容作为学生课堂实践，学生通过对这些研究内容的深入讨论加深了对物理概念的理解，也更好地激发了学生的学习兴趣。

三、建设物理学专业高水平教学团队，推动优质师资为本科生授课

近年来，学院大力引进和培养了一批“四老”或“四青”高水平师资，学院通过在职称评审、绩效分配政策上引导教师处理好教学与科研关系，要求教师尤其是高科研水平师资投身本科教学工作。2017年5月诺贝尔物理学奖得主John Michael Kosterlitz教授正式加盟我院，在领衔苏州大学高等研究院开展研究工作的同时，他还担任物理学（国际班）名誉班主任，并亲自为本科生《科学实践创新》授课约1个月，让学生足不出户就能与国际学术大师面对面交流科学问题。其次，通过对专业课、公共课和竞赛社会服务课程的梳理，采用不同的措施，在物理学专业形成 “理论+实验”的123教学团队，即基础物理（实验）1个国家级教学团队，理论物理课程群和普通物理2个校级教学团队，基础物理课程群、大学生物理学科竞赛和物理奥赛科普3个院级教学团队。教学团队的形成极大促进了教师的教学水平，教师的教学工作也受到了扬子晚报、新浪、腾讯、网易等新闻媒体的广泛关注[8]。同时学院鼓励教师参与企业行业合作，并积极推进企业行业兼职教师选聘工作，现有江苏省“产业教授”2名，分别是来自全球光伏领军企业阿特斯阳光电力有限公司研发副总裁和研发总监，他们不仅为物理学专业学生提供见习和实习的机会，同时还每学期来学校为本科生授课或指导本科毕业论文，将行业最新发展和技术介绍给学生。

四、 STEAM（Science， Technology， Engineering， Art and Mathematics）理念贯穿学生科研训练，实行进阶式的交叉学科科研创新能力培养

在课程体系的支撑下，学院建立了STEAM理念贯穿全学段的不同层级学生科研训练，将科研能力要素的培养细分并融入到科研训练全过程中。根据学生的具体状态，知识层次和科研经验的积累、拓展逐步加深内容和要求。大一阶段以“国际青年物理学家锦标赛（IYPT）”赛题为抓手，鼓励学生参与“中国大学生物理学术竞赛”（CUPT）的活动。大二阶段为认识和了解科研工作的初级阶段，在大一CUPT活动的基础上，遴选出部分学生参与初级科研训练。其科研活动内容主要是在本科生导师课题组中学习相关的理论和实验的基础知识，参加组会和讨论，并根据情况完成力所能及的科研活动。大三阶段则进一步遴选出一些学生，布置具体、合适的科研任务，可以是基本的实验训練，也可以是相关的计算、推导、实验、分析等。大四阶段则与毕业设计贯通，所有本科生完成毕业设计。

与之对应的是构建国家级、省级、校级和院级“四级”可跨学科的创新科研项目，保障大二、大三遴选出的本科生参与科研训练均有对应的项目支持。利用学院拥有物理、材料、化学等不同背景的师资优势，学院与不同学科的教授共建十几个高水平、不同学科的教学实验室，例如生物膜实验室、太阳能光伏实验室等。学生可选择非物理学科教师作为其导师、研究不同学科的课题，甚至可以两个学科联合培养，形成多个跨学科物理学人才培养方向，全面提升学生的创新思维和实践能力，并取得了良好的效果。2015届物理学本科专业的马玮良同学在苏州大学纳米科学技术学院攻读硕士期间，以第一作者身份在世界顶级期刊《Nature》上发表论文[9]。近三年来，学院本科生在国家级物理学科竞赛获得二等奖3次，国家级物理学科竞赛获得三等奖3次，省级物理学科竞赛三等奖及以上获奖43次。研究生升学率近三年来保持在50%左右，在全校名列前茅。另有近30%学生进入阿特斯阳光电力科技有限公司、三星电子等知名高科技企业从事研发工作，培养质量赢得高度认可，阿特斯阳光电力科技有限公司对我院物理学专业人才评价为“该专业毕业生理论基础扎实，实践能力强，在工作中具有一定的创新能力……目前有部分已成长为我公司的技术骨干，我们竭诚欢迎该专业的毕业生来我公司工作”。

五、开办国际班和打造形式多样的国际交流，拓宽学生国际化视野

“加大学生国际交流，开拓国际化视野”是“双一流”建设的核心内容之一[10]。物理学专业建设顺应国际化发展大趋势，从2013年起开始设立物理学（国际班），每届约20人左右。利用学院拥有大批有海外求学深造经历的教师，实现对专业课实行全程英文教学。通过采用与国际接轨的教学培养计划、使用英文原版教材、个性科研指导等措施，不仅将优质高水平师资引入教学，培养和打造了一批能适应国际化本科生人才培养要求的师资，也为学生国际化求学深造奠定了扎实的基础。迄今两届毕业的国际班39名学生中，已有14名学生分别在日本东京大学、新加坡国立大学、纽约大学、香港科技大学、香港中文大学等攻读研究生学位，另有19名学生在北京大学、南京大学、复旦大学等著名高校继续深造。此外，通过与加拿大滑铁卢大学、英国伯明翰大学、新加坡国立大学等国外名校开展 “2+2”本科、“3+2”本硕连读和学生互访等联合培养项目，多途径提升学生的国际化视野和交往能力，扩大学院的国际影响力。

六、结束语

人才培养是“双一流”建设的核心内容，“双一流” 建设应聚焦人才培养这一落脚点。苏州大学物理科学与技术学院以全面提高人才培养能力为核心点，通过优化物理学专业人才培养模式，科学构建课程体系、探索多样化教学模式和丰富教学资源，建设物理学专业高水平教学团队，深度融合科研和教学，建立多样化的国际交流机制等具体措施，探索培养具有创新能力的物理学专业人才有效途径。

参考文献：

[1]中华人民共和国国务院.关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知（国发〔2015〕64号）[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-11/05/content_10269.htm，2015-11-05.

[2]中华人民共和国教育部 财政部 国家发展改革委.关于公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单的通知（教研函〔2017〕2号）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_843/201709/t20170921_314942.html，2017-09-21.

[3]中华人民共和国教育部财政部 国家发展改革委.关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见（教研〔2018〕5号）[EB/OL].http：//www.gov.cn/xinwen/2018-08/27/content_5316809.htm，2018-08-27.

[4]钟秉林.一流本科教育是“双一流”建设的核心任务和重要基础[J].中国高等教育，2017，19：16-17.

[5]宁滨.认真学习本科教学国家标准 不断提高人才培养水平[J].中国高等教育，2018，10：27-29.

[6]Spady G W.Outcome-Based Education： Critical Issues and Answers[M].Arlington， VA： American Association of School Administrators，1994.

[7]楊灿君，姚兆余，张春兰，等.“立体化”专业课程体系建设的创新与实践——以南京农业大学社会学专业为例[J].中国农业教育，2015，2：48-51.

[8]张振华，丁姗.苏大老师推出微信课堂[N].扬子经济时报，2015-11-18.

[9]苏州大学FUNSOM在Nature上发表关于二维材料中各向异性极化激元的论文[EB/OL].http：//www.suda.edu.cn/suda_news/jxky/201810/89ae19ee-9b13-44d2-8c90-dda99560e757.html，2018-10-25.

[10]王明明.国际责任与话语权：一流大学国际化建设的使命与方向[J].现代教育管理，2018，10（11）：59-64.