物理学新增硕士点课程建设
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作者:朱长军 夏蔡娟 成鹏飞 翟学军 王军
[摘 要] 该文在介绍新增物理学一级学科硕士点概况的基础上，分析了硕士点课程建设中面临的主要问题。针对课程体系、课程内容以及课程教学方法改革等方面开展探讨，总结了课程体系建设的方法，紧密结合学科的主要研究方向及研究内容确定了课程内容，开展了课程教学法改革，显著提高了教学效果。课程建设的规划与实施为促进学科建设的规划与实施、优化学科人才培养提供了坚实的支撑。
[关键词] 物理学科;新增硕士点;课程建设;教学法改革
[基金项目] 西安工程大学学位与研究生教育“质量工程”项目（18yjgy14）
[作者简介] 朱长军（1964—），男，博士，西安工程大学理学院物理系教授，主要从事超快光学、光电子学教学与研究。
[中图分类号] O4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）17-0331-03 [收稿日期] 2019-10-15
一、引言
物理学是自然科学的基础，是一门以实验为基础的、具有方法论性质的、逻辑严密的定量学科。当代物理学已经发展成为一个相当庞大的学科群，包括高能物理（粒子物理）、原子核物理、等离子体物理、凝聚态物理、原子分子物理、光物理、声学、计算物理和理论物理等主体学科以及许多分支学科。物理学内部各个分支学科的渗透和交叉，物理学和化学、生物学、材料科学、天文学等其他学科的渗透和交叉，产生了许多新的、富有生命力的交叉学科，形成了众多极有发展前途的科学前沿。物理学研究的综合性、深入性、复杂性、创新性和应用性，都呈现出鲜明的时代特点。
目前，“双一流”建设给我国新增硕士学位授予单位研究生培养带来了许多的挑战[1]。一流大学必须要有一流研究生教育的支撑，“双一流”建设目标下，新增硕士学位授予单位如何加强内涵建设、创新研究生培养体系、探索特色发展之路，是其面临的当务之急[2]。课程建设在学科建设以及硕士研究生培养过程中有着举足轻重的作用。课程设置在一定程度上影响着高等教育人才培养的质量，对于注重基础知识学习的本科阶段的培养更是如此[3]。课程是高等学校教学建设的基础，课程建设是学校教学基本建设的重要内容之一，加强课程建设是有效落实教学计划、提高教学水平和人才培养质量的重要保证。近年来，随着对研究生课程建设的不断重视，物理学科的研究生课程质量日益提升，主要体现在培养方案的制定程序规范有序、研究生可利用的学习资源丰富多样、国际化的科研信息获取便捷畅通等方面。笔者所在学校物理学科于2001年开设“应用物理学”本科专业，并陆续设置“微电子科学与工程”“光电信息科学与工程”本科专业，2013年～2018年开设“纤维物理学”“物理测试理论与技术”“计算物理学”三个交叉二级硕士学位点，2018年新增物理学一级硕士学位点。学科已建成微纳加工超净实验室、量子光学实验室、高性能计算中心等多个科研平台，重点开展强关联电子系统、计算凝聚态物理、非线性光学与量子光学、光电子学、微纳电子材料与器件等方面的研究，学科紧扣国家“十三五”科技创新规划提出的发展微电子和光电子技术的要求，开展逼近器件物理极限和面向不同系统应用的新材料、新器件和新工艺的前沿研究，形成凝聚态物理、光学、微纳电子物理三个稳定的学科研究方向。
二、课程建设面临的主要问题
课程建设的目标在于完善课程体系、优化教学内容及教学资源、改进课程教学方式，以提高研究生创新能力和应用能力。培养目标应明确体现学科特色，还要做到能被一一分解，根据分解后的目标体系，切实落实到各培养环节，系统规划各门课程，通过整合后的科学可行的课程体系，才能培养出符合培养目标的研究生[4]。课程建设的核心在于课程体系的规范与完善、课程内容与科研方向的一致。课程建设的内容主要包括两个方面。一是课程的规划设计，二是课程的实施过程。课程的规划设计，主要解决设置什么课程、课程如何排序、课程标准等问题，即课程模式。課程的实施过程，就是教学过程，主要解决怎样教才能实现培养目标等问题，即教学模式。因此，课程建设的主要内容就是课程模式和教学模式建设。目前，硕士研究生课程建设面临诸多问题，主要表现在如下方面。第一，课程内容的连贯性和完整性有待提高。纵向的本科、硕士课程几乎无实质性地贯通机制，本科、硕士课程在深度和广度上递进性不明显，存在低水平重复现象。其主要原因在于，本科、硕士专业课程的教材在内容的深度和广度上区分度不高，研究生来自不同学校，专业基础差异较大，教学过程中教师必须掌控全局，照顾专业基础较差的学生，导致课程内容低水平重复。第二，方法类课程欠缺。其主要原因在于，一些职能部门和部分教师存在思想上的误区，认为学生在进入各自的研究领域后能够自然而然地掌握研究方法，而不需要开设研究方法训练课程。然而，调研结果表明，许多教师和毕业后的研究生都认为研究方法训练课程能够在很大程度上提升研究生的研究能力和工作效率。第三，专业课程种类繁多。大部分课程学分较低，导致专业课程停留在浅尝辄止的阶段。其主要原因在于，培养单位对学生的总学分有一定数量上的要求，同时，希望通过种类繁多的专业课程学习拓宽学生的知识面。
三、新增物理学硕士点课程建设的举措
“新增单位”加强研究生课程建设工作，有利于探索出一条适合于“新增单位”特点的课程建设和教学运行管理模式和长效机制。“新增单位”加强研究生课程建设，有利于“新增单位”构建适应需求的特色课程体系，开发独具特色的课程、教材和教学资源，促进“新增单位”研究生教育特色发展[5]。为此，我们以课程建设目标为宗旨，紧密围绕课程建设核心，开展了下列工作。
1.探索并尝试课程体系建设。硕士学位应通过在本学科相关领域的课程学习和科学研究，使学生达到既有坚实的理论基础，又有较宽的知识面，较系统地掌握本学科相关领域的专门知识、技术和方法，能够解决科学研究或实际工作中的具体问题。比较熟练地掌握一门外国语，能够进行外文文献阅读和写作。具有从事本学科相关领域的科学研究、教学、工程、技术及管理等方面的工作能力。为了提高研究生获取知识能力、科学研究能力、实践能力以及学术交流能力，在进行课程体系建设时，从培养单位视角和研究生视角两个方面开展物理学科研究生课程建设调研，培养单位视角调研内容包括课程体系、课程内容、课程教学方法、课程教学管理;研究生视角调研内容包括研究生选课、课程教学改革、课程考核、社会评价。同时，走访了国内知名的高校以及同水平院校，并通过互联网浏览了一些国外高校的物理学科研究生培养计划，获取了第一手资料。结合学校的定位以及物理学科的特点，组织物理学科教师及研究生进行讨论，并在此基础上，聘请国内专家提建议，最终完成研究生培养方案。这种广泛调研、深入讨论、反复论证、集思广益的方法建立了较为规范的、可操作性强的课程体系。 2.根據学科的主要研究方向及研究内容确定课程内容。学科的主要研究方向及研究内容：（1）凝聚态物理。重点探索、设计和制备各种类型的微结构材料，研究其物理机制和新效应。主要研究内容涵盖强关联电子系统、分子电子学、计算凝聚态物理、材料基因组、量子信息与量子计算、新型电子陶瓷材料等。（2）光学。以现代光学理论及测试技术为基础，重点研究光子学与光电子学所涉及的理论基础及关键技术。主要研究内容涵盖超快光子学、时间分辨激光光谱学、量子光学、非线性光学、材料荧光、新型光电探测器、表面等离激元光学、光催化等。（3）微纳电子物理。运用现代物理理论，解决微纳电子技术领域所涉及的新材料与新效应、新结构与新器件、新功能与新系统等基本问题。主要研究内容涵盖半导体材料制备及表征、薄膜半导体器件设计、集成电路设计与可靠性评估、硅基微纳光子集成、微纳加工及自组装等。
为了使学生能够顺利开展科学研究工作并在有限时间内获得一定的研究成果，围绕学科的主要研究方向及研究内容，制定了专业课程内容。学位课程包括高等数值分析、高等光学、高等量子力学、固体理论。凝聚态物理方向的选修课程包括凝聚态物理导论、电介质物理学、计算物理、结构与物性、现代材料制备技术、量子计算与量子信息、密度泛函理论及应用、电子结构的第一性原理计算方法、凝聚态物理中的格林函数方法、凝聚态物理综合实验。光学方向的选修课程包括现代光学、非线性光学、量子光学、高等电磁理论、电磁场数值分析、现代光电器件、光谱分析、非线性纤维光学、颜色光学、光学综合实验。微纳电子物理方向的选修课程包括半导体材料物理学、纳米材料与器件、功能薄膜材料与器件、材料物理分析方法、功率半导体器件、硅光子学、微纳米加工技术及其应用、微纳器件与工艺的模拟技术、微纳集成电路EDA导论、模拟集成电路设计、微纳电子综合实验。一方面，专业课程的深度和广度得到了保证，另一方面，本科、硕士课程在深度和广度上递进性有了明显改进，课程内容的连贯性和完整性得到了充分体现，同时，与研究方向密切相关的综合实验课程为研究生动手能力的提高提供了保证。
3.开展课程教学法改革。第一，坚持教师教学、学生自学和实验学习相结合的原则，理论教学与实践教学并重，不断完善实践教学环节。高度重视实践性教学环节的设计和实施，制定实施计划，通过实践教学进一步培养和提高学生的逻辑应用能力。第二，开展互动式的授课。在课堂上，任课教师简要回顾上次课的主要内容，让两位同学依次补充细节，其他同学找不足之处。课程内容讲授过程中，多媒体课件与板书相结合，教师会提出和讲授内容相关的问题，鼓励学生展开联想，并鼓励学生随时提问。教师在课后进行反思，是否激发了学生获取知识、提高能力的主动性和积极性。将知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评有机结合起来，显著提高了教学效果。第三，合理运用现代信息技术等手段，改革传统的教学思想观念、教学方法、教学手段。教学大纲、考试大纲、课程建设规划、电子教案、习题、案例、参考文献目录等上网并免费开放，课程实现网上教学与管理。另外，加强教学队伍建设，形成了职称结构合理、教学水平高、教学效果好的教师梯队，每门课程培养1到2名青年主讲教师，以保证课程的可持续发展。
四、结语
“双一流”建设给我国新增硕士学位授予单位研究生培养带来了许多的挑战，新增硕士学位授予单位在加强内涵建设、创新研究生培养体系、探索特色发展之路等方面任重而道远。在介绍新增物理学一级学科硕士点概况的基础上，着重分析了硕士点课程建设中面临的主要问题。同时，在课程体系建设、课程内容选取以及课程教学法改革等方面开展了一系列的探索和尝试工作，显著提高了教学效果，为促进学科建设规划的实施、优化学科人才培养提供了坚实的支撑。课程建设是学校教学基本建设的重要内容之一，在学科建设以及硕士研究生培养过程中有着举足轻重的作用，在很大程度上影响着高等教育人才培养的质量。加强课程建设是有效落实教学计划，提高教学水平和人才培养质量的重要保证。
参考文献
[1]沈秋红，邵荣.“双一流”背景下我国新增硕士学位授予单位研究生教育探索[J].高教学刊，2018，（14）：14-18.
[2]付鸿飞.以“双一流”建设为契机助推研究生教育改革与发展——2016年中国研究生教育高端论坛综述[J].学位与研究生教育，2016，（05）：59-62.
[3]陈静漪，李桂雅.加州理工学院物理学专业本科生和硕士研究生课程设置分析[J].物理与工程，2016，26（3）：54-58.
[4]王锦.物理学科研究生课程建设存在的问题与思考[J].高教学刊，2016，（24）：184-185.
[5]王野，刘正学，方伟鉴，熊瑛.新增硕士学位授予单位研究生课程建设初探[J].高教学刊，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
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