应用物理学专业拔尖人才培养方案的研究与实践

高玮 朱智涵 姬广举

摘 要：为响应教育部倡导的基础学科拔尖人才培养计划（珠峰计划），哈尔滨理工大学依托理学院物理系实施强基计划，成立应用物理学专业“王大珩精英实验班”。文章从培养目标、毕业要求、课程体系和科研创新能力培养等方面介绍了应用物理学专业拔尖人才培养方案的设计思想与实践效果。

关键词：应用物理学;拔尖人才;培养方案

中图分类号：G642.3          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2021）09-0068-02

应用物理学是将物理学的原理、方法应用于相关科学技术领域的应用型学科。20世纪80年代，面对现代科学技术的迅速发展，物理学单一的基础型人才培养模式已不能适应社会经济发展的需要，物理学人才的培养必须拓宽服务面向。在这种背景下，中国科学技术大学、清华大学、大连理工大学以及哈尔滨理工大学等一批高校最早开设了应用物理学专业，旨在培养适应时代要求和高新技术发展需要的物理学应用型人才。笔者所在的哈尔滨理工大学应用物理学专业始建于1978年，创始人为我国光学奠基人、哈尔滨科技大学校长王大珩院士，哈尔滨理工大学是我国最早开设该专业的高校之一。应用物理学专业是根据工科院校办理科专业，以理为主，理工结合的精神而设置的。

根据哈尔滨理工大学“十三五”规划确立的“做精理科”的指导思想，2017年物理系引进全职特聘教授3人，其中1人为非华裔外籍教授，柔性引进兼职教授4人，其中包含中科院院士（双聘）1人，国家杰青、国家优青各1人，大幅度提高了教师的科研实力。另外，学校投资建设国际化协同创新中心，并获批省重点实验室，提升了物理系科研平台层次。在这一背景下，为响应教育部倡导的基础学科拔尖人才培养计划（珠峰计划），2017年 9月哈尔滨理工大学在应用物理学、光电信息科学与工程和材料物理专业，经过学生申请、专家面试筛选出20名学生组建实体化拔尖人才实验班，命名为“王大珩精英实验班”，简称“大珩班”，专业为应用物理学。该举措有望为学校跨越式发展提供后备领军人才，开辟哈尔滨理工大学精英人才培养新途径，打造独树一帜、具有哈尔滨理工大学特色的人才培养新模式，对于加速培养本土物理精英人才具有重要的战略意义。

因此，以学校人才培养思想和教指委专业规范为指导，借鉴其他院校拔尖人才培养模式与方案[1-5]，聘请清华大学、中国科学技术大学、南京大学等拔尖人才培养基地的教授审核，形成应用物理学专业“大珩班”培养方案，以期为基础学科拔尖人才培养方案的制定提供参考。

一、培养目标与毕业要求

依据教育部公布的“六个卓越一个拔尖”2.0版本的核心思想、“普通高等学校本科专业类教学质量国家标准”和哈尔滨理工大学本科人才培养方案指导意见，秉承“崇尚实践，亦能亦德”的教育理念，树立“以学生为中心、产出导向、持续改进”的教学理念，坚持厚基础、强实践、勇创新、有责任的本科人才培养总目标原则，着力培养具有人文素养、科学精神、创新能力、宽广视野的基础研究型、复合型人才，结合拔尖创新人才的特点与要求，制定了本专业培养目标。具体为：基于“厚基础、重实践、强创新”的基本理念，培养具有扎实的数学物理基础，良好的科学素养和创新能力，未来活跃在物理及相关研究领域的学术研究型拔尖人才。

毕业生主要应获得以下几方面的知识和能力：具有良好的人文素养和职业道德、较强的社会责任感;系统掌握数学、计算机等方面的基本原理、基本知识;掌握坚实的物理学基础理论，广泛的应用物理知识、基本实验方法和技能;掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取最新参考文献的基本方法;了解物理学的理论前沿、应用前景和最新发展动态;具备运用物理学的研究方法进行科学研究、技术创新的工作能力;具有针对特定科学问题设计解决方案，归纳、整理、分析数据，撰写论文，参与学术交流的能力;掌握一门外语，能熟练阅读本专业外文文献资料，可进行跨文化环境的交流。

二、课程体系基本框架

本專业课程体系内容完全涵盖了专业规范所要求的专业基本知识体系（7个专业基础知识领域，23个核心知识单元），结合拔尖人才的特点与要求，经过对培养目标的分析与论证，充分考虑了课程对毕业要求的支撑，形成了本课程体系。

课程设置主要包括：自然科学类课程、人文社科经管类课程、专业基础类课程、科研基础与实训类课程、专业模块选修类课程，以及一般实践类课程。本方案的课程设置情况具体如下。课程数量：通识课23门，专业核心课14门，专业选修课8门，实践环节13门，共计58门。学分情况：通识课75.5学分，专业核心课46学分，专业选修课15.5学分，实践环节38学分，共计175学分。学时情况：通识课1 270学时，专业核心课744学时，专业选修课310学时，共计2 324学时。

三、专业课程设置与特色

为了突出大珩班“厚基础、重实践、强创新”的专业特色，物理专业基础课占较大比重，普通物理类和理论物理类课程设置为60～80学时，数学类课程学时也高于普通班10～20学时，这样便于师生在课堂上有充足的时间进行互动、讨论、翻转和案例教学;在实验、实践教学方面，加大了实验、实践学时比重，以强化对学生实践能力的培养，并选拔优秀实验教师集中为“大珩班”学生上课，增加设计性和综合性实验，在动手能力培养、误差理论和数据处理等基本技能训练方面给予专门指导;在培养学生科研创新能力方面，将普通班“专业平台课+专业方向课”调整为“科研基础课+科研实训课+专业模块选修课”，这样既能够契合学术研究型拔尖人才的培养目标，也能够更加有效地引导学生参与科研活动，较为系统地进行科研训练，培养学生的科研能力。科研基础课包括计算物理学、物理学前沿进展、科研方法导论和物理学史，培养学生基本科研素质和方法论，掌握必备的计算物理模型和数值分析方法，了解学术前沿和物理学史，激发学生对物理基础研究的兴趣，为科研实战奠定基础。科研实训课包括科研训练、课程实践、专业实践、科研综合实践和毕业设计，由浅入深，逐步提高学生科研实践能力，结合课题组科研项目研究或学科竞赛训练，提升学生创新能力。这样，既从理论上系统培养学生的科学素养，又从实践上锻炼学生的科研能力，促进学生科研实践与创新能力的提升以及理论与实践的融合。专业模块任选课包括光学、凝聚态物理、理论物理等方向课程，不限定具体方向，宽口径培养，开拓学生知识面，培养学生交叉学科的科研创新能力。

在专业模块任选课里设置“本硕贯通”课程，如非线性光学、激光原理与应用、信息光学和凝聚态物理导论等，从而实施“本硕贯通”培养计划。进入“本硕贯通”计划的学生可提前学习专业课程，同时获得专业选修课程学分和研究生课程学分，使研究生学习期间有更多时间和精力从事科学研究，为进入硕博连读阶段奠定基础。

四、实践效果

目前，2017级“大珩班”学生已完成专业基础类课程、科研基础和实训类课程及大部分选修和实践类课程。其中，本硕贯通课程信息光学由物理系全职非华裔外籍教授全英文讲授，非线性光学和物理学前沿进展由哈尔滨理工大学柔性引进人才、国家杰青、中国科学技术大学教授团队讲授，科研方法导论由青年学术精英、特聘教授讲授。数学类课程由一位学术水平较高、教学经验丰富的教授贯穿讲解高等数学、线性代数和概率论与数理统计，这样能够节省学时，避免重复，便于学生融会贯通，另外，也尝试了该教授主讲一轮物理类专业重要专业基础课——数学物理方法，便于在讲授数学知识的同时渗透一些物理思想，学生反响较好。其他专业课程也是选拔有丰富教学经验的老教授，或者在学术领域有较深造诣，而且热衷教学的科研精英担任主讲教师。经过三年的实践，这届学生的综合素质受到任课教师的普遍认可，目前学生已进入科研团队，部分学生已完成一些科研小项目，1名学生在2019年中国光学学会学术大会作口头报告，受到与会专家的好评，并受邀到中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室进行学术交流;2名学生以第一作者身份发表SCI检索论文，其中1篇文章发表在物理界权威期刊Physics Review A 上，其他学生论文还在完善过程中;多名学生参与数学建模竞赛、大学生光电竞赛等各类学科竞赛，获得省级二等奖以上奖项6项。

五、结语

总之，应用物理学“大珩班”培养方案和普通班相比，在培養目标和毕业要求方面，更加强调学生学术创新能力的培养;在课程体系方面，增加了数学类和专业基础类课程的学时，将普通班“专业平台课+专业方向课”调整为“科研基础课+科研实训课+专业模块选修课”，并在专业选修课里设置了本硕贯通课程，这些针对拔尖人才培养的特色设计在实践中已取得阶段性成果，为其他专业拔尖人才培养方案的制定提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1]李师群，朱邦芬.清华学堂物理班10年成长路[J].物理与工程，2018（6）.

[2]李猛.北京大学元培学院：自由学习的共同体[J].中国大学教学，2019（12）.

[3]赵磊，王良龙，张洪.地方高校拔尖人才培养模式探析[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2015（3）.

[4]秦明君.省属高校拔尖创新人才培养的探索与实践[J].当代继续教育，2015（187）.

[5]王淑红，韩肖清，马春燕，等.新工科背景下电气工程及其自动化专业拔尖人才培养方案[J].教育教学论坛，2020（22）.