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绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇材料物理专业，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0058-02
一、材料物理专业简介
材料物理专业各高校定义不一，纵观各大高校的描述，认为南京邮电大学[1]描述比较全面：材料物理专业培养掌握材料科学的基础理论与技术，掌握现代材料科学研究方法，掌握材料性能与各层次微观结构之间关系的基本规律，能从事各种材料应用基础理论研究，传统材料的性能改进与新型材料开发与研制，材料的合理使用和材料的检测分析等工作的高级专门人才。能在材料科学与工程和相关交叉学科领域从事科研、教学、产品研发、生产技术或管理工作的具有理科素质及工科意识的理工复合型专门人才。本专业毕业生应具有以下几方面的能力和素质：具备宽厚的数学和物理基础，较好的计算机和电子科学技术基础，人文社会科学基础和外语综合能力；系统掌握物理和材料物理基础理论，基本实验方法和技能；本专业学生继续深造的方向有材料学、材料物理与化学、材料加工工程、微电子学与固体电子学、凝聚态物理、物理电子学、光学和半导体物理学等。本专业学生毕业后可以在材料、能源、电子、信息等诸多领域和交叉学科从事教学、科研、开发、设计和管理工作。主要研究方向有：固体微结构分析与信息功能材料，位移式相变与形状记忆和超弹性材料，复合功能材料与智能结构，生物医学材料及应用以及界面化学与功能陶瓷等。
二、材料物理人才培养的瓶颈
材料物理专业，一般属于理学院或者材料工程学院下辖的专业之一，所涉及到的方面主要是材料的宏观及微观结构，尤其是微观结构，材料的物理性能基本参数以及这些参数的物理本质。毕业生可能面临的另外一个问题是，由于很多高校建立材料专业的背景不同，兼之材料科学作为专业名称提出来，又不是很长时间的事情，造成很多用人单位不了解这个专业的毕业生究竟是做什么的。这也是导致这几年材料物理专业越来越多的毕业生毕业后待业的一个重要的原因。众多的因素阻碍着材料物理学生的发展，但是最主要的还是学生的专业课程设置，不同的教学安排会培养出完全不同的学生，最终的结果也会大不相同。
三、材料物理人才培养的趋势
材料物理专业是材料科学不可或缺的重要组成部分。犹如支撑万丈高楼的基石，材料支撑着人类文明。虽然材料物理专业目前遇到了很多的问题，但是幸运的是这些问题被教育者意识到了，现在很多学者都在探讨材料物理专业以后的培养模式和方向。随着科学技术的发展，材料正朝着微型化、功能化、智能化的方向发展。这也就意味着材料行业将迎来一次大的变革，相应的材料产物也会随着变化。现在颇为流行的纳米材料、环境材料、电子材料、信息材料，大部分都是材料的物理性能在各个领域的应用。社会对人才的要求是各大高校培养学生的一个重要依据，虽然各个学校有自己的特色，但是面对瞬息万变的局势，各大高校还是打破框架，寻求发展。很多学校与时俱进，将材料学的重心由传统材料开始偏向于新型材料，如：纳米材料、复合材料、环保材料、电子材料等。从目前来看，在短时间内，各大高校的培养趋势将会继续朝着微型化、功能化、智能化材料方向发展，未来也会随着科学技术的发展，跟上前沿科技，不断更新培养计划，培养出21世纪综合型的人才。
四、武汉科技大学材料物理专业简介
武汉科技大学理学院材料物理专业开办于2001年，是一门材料学与物理学相交叉的学科，迄今已有6届毕业生，材料物理专业在探索中发展。武汉科技大学材料物理专业培养适应现代化建设需要，具有远大理想和良好思想品德，具有较深厚的数学和物理学基础，掌握材料科学基本理论和现代材料科学研究与测试的基本方法，能在科学研究、科技服务、教育、工业、事业、社会服务等方面从事材料及其相关领域的研究设计、性能检测、技术开发、质量管理等方面工作的应用型高级专门人才。然而随着经济的快速发展，工程教育的扩大，材料类专业教育进行了改革。武汉科技大学材料物理专业自2004年以来，也对教学进行了初步调整，但特色仍不明显。2008年金融危机以来，大学生就业问题越来越严重，材料物理专业的发展也因此面临着新的挑战，对未来科学和教育趋势面临着新的思考。武汉科技大学材料物理专业就业率有降低趋势，加入钢铁相关企业的毕业生也逐年减少，选择考研的同学占大多数。
五、材料物理专业课程设置的特点
通过对国内多所名校的调研，给出了以下结论：名校的课程都由基础课、专业课、必修课、选修课和实践课组成。名校的课程设置都是紧密结合本校的特色，充分依托学校这个平台，使专业的发展平台更加宽广同时有底气。名校在设置课程的时候也会均衡各个学期学生的学习任务，学生的接受程度，尽量做到循序渐进，由浅入深，由易到难。所有的高校都步伐统一的把专业课放在了第五、第六和第七学期。但是调查表明学生并不希望太晚上专业课，特别是第七学期，大家都希望可以提前一些时间上专业课，使专业课上课时间同学生考研和找工作的时间分开。武汉科技大学材料物理专业的主要课程有普通物理、理论物理、固体物理、数学物理方法、物理化学、材料物理导论、材料科学基础、材料研究方法、材料合成与制备、普通物理实验、近代物理实验、材料物理专业实验等。我校材料物理由于成立得比较晚，所以成立的时候大量的借鉴了其他高校的课程安排。虽然这样的借鉴可以帮助我们少走弯路，但是过多的借鉴使我校的材料物理专业缺乏特色。我校的材料物理专业的基础课就是一些最基本的知识，我有人有，人有我无。不过有一点也是值得欣慰的，就是我们的物理基础比较牢靠。我们的专业选修课虽然很多，但是不受重视，安排的时间太晚。我们的专业课比较少，而且都是些入门的基础知识，实用性不强。实验很多，但是创新实验比较少，都是些传统的实验，且在考核方式上要进行合理的改善。实践课程安排得很好，这是我校的亮点。总体来说，我校的材料物理专业的课程偏理论，应用型的课很少，课程间的交叉太多，这样造成我们的课程多而杂，缺乏特色，就业口径窄。换句话说，我校的材料物理专业的整体设计显得太过中规中矩，这样的设置不会出错，但是也缺少特色，缺乏亮点，所以我们的课程设置有必要进行一些改进。如何更好更有效地改进材料物理专业课程的设置将是我们下一步重点研究和讨论的课题。
参考文献：
[1]南京邮电大学.材料科学与工程学院专业介绍[EB/OL].http：///s/73/t/164/a/7915/info.jspy，2010-01-01.
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[3]刘强春，袁广宇，戴建明.材料物理专业实验课程体系的改革与实践[J].牡丹江师范学院学报，2010，70（1）：65-66.
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
一、教学改革存在的问题
近几年来，我国材料物理专业教学改革迅速发展，许多高等院校的材料物理专业进行了综合改革，但存在的主要问题是：（1）课程的内容比较陈旧，目前主要讲解传统的结构材料，但在传授高新材料知识方面，特别是在光电子和信息功能材料等方面存在不足。（2）各高校普遍重视基础理论知识的传授，但在将理论应用于实际的能力、学生动手能力和创新能力培养方面存在不足，使材料物理专业的毕业生竞争能力和创新能力较差，这也在一定程度上影响了该专业学生的就业。为满足 21 世纪对材料物理专业人才（尤其是光电子和信息功能材料人才）的要求，我们需要对材料物理专业教学进行综合改革和建设。
二、对教学方法与手段的改革
传统的教学方法是以教师为主体，以课堂为中心的灌输式或填鸭式教学法，学生只能机械地、被动地接受知识。这种教学方法忽视了以学生为中心、以人为本的教育理念， 忽视了学生的主动性、积极性和创造性的发挥，未能体现学生的主体作用，不利于学生自主学习和创新能力的培养，这种教学模式往往难以达到理想的教学效果，更难以培养出具有创新能力的人才。
为适应 21 世纪对创新型人才的培养要求，落实培养创新型人才的教学理念，我们对教学方法在传统教学基础上进行了相应改进。我们强调以学生为主体，发挥教师的启发和引导作用，在传授知识的同时，注重学生能力的培养，改变传统的教师课堂灌输被称为“填鸭式”的教学法，积极采用启发、引导、互动式的教学方法，引导学生主动学习，培养学生的创新能力。讲课主要是讲重点、讲难点、讲基础理论在实际中的应用，讲思路、讲方法。采用启发式教学方式，通过创设问题情境，引导学生独立思考，分析得出正确结论，以培养学生自主学习、独立思维和创新能力。每次上课前对学生进行提问，要求学生提前准备，学生回答问题的情况作为平时成绩的一部分。这种新的教学方式打破了传统的单向灌输教学模式，使原来的“教师教”为主的学生被动学习方式转变为“学生学”为主的主动学习方式，实现了师生互动的教学。这不仅能充分调动了学生学习的积极性与主动性，而且可达到教学相长的目的。
三、教学内容的改革
我们的做法是：（1）减少传统的结构材料部分的内容，结合课程的相关内容，引入高新材料特别是光电子和信息功能材料方面的相关知识，以满足 21 世纪对光电子和信息功能材料人才的要求。（2）在课堂教学过程中，不断引入相关研究的前沿知识，尽量安排一定的学时介绍本课程涉及相关理论的最新发展动态，使学生了解材料科学进展及前沿，这样不仅提高了学生的兴趣、激发了学生的创新意识，而且为学生今后进一步深造和从事科研工作打下良好的基础。（3）授课内容与授课教师的科学研究工作紧密结合，融教学与科研为一体。 授课教师结合自己的科研工作讲授课程，不仅使课程讲解更透彻，而且使学生更容易理解，因而提高学生对该课程的学习兴趣；同时在教学中发现的问题，可成为教师的科研课题。这种做法不仅可使科研成果及时转化为教学内容，真正做到科研和教学的相互促进实现教学与科研的良性互动。
四、课程教学改革的思考
一个好的高校教师，不应只满足于传授知识，而应着重培养学生如何提出问题、思考问题和解决问题，因此，启发式教学必将是材料物理专业导论课程未来的发展方向。在现在的基础之上如何进一步贯彻启发式教学，提高学生的科学素质和创新能力。第一，再现课程内容发展历史，在历史发展进程中进行思考和学习。只有通过对历史的了解，让学生对相关物理概念和原理所产生的历史背景有充分的认识和理解，才能让学生在现实条件下对历史进行新的思考和学习，发现问题，提出新的解决方案，推动科学认识向前发展，对课程内容辩证地进行认识，从而提高创新能力。第二，结合材料物理专业特点，鼓励学生在实践中发展理论。导论课程是材料物理专业的一门专业必修课，是进一步学习固体物理和材料物理性能等课程的重要基础。在学生掌握了量子力学与统计物理最基本的物理概念和基本原理、学会了处理有关物理问题的基本方法后，课程应当积极引导学生学会把实验现象抽象为理论，把理论再用于实践，在实践中接受检验，不断发展，并且不断地指导材料设计，研发出性能优异的新材料，为科学和社会发展服务。
关键词：固体物理学；教学改革；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0034-02
固体物理学是一门研究固体的结构及其组成的微观粒子（原子、离子、电子等）间相互作用和运动规律，从而阐明其性能与用途的学科。它是微电子技术、光电子学、材料学等技术和学科的基础，同时，也在太阳能光伏发电等新能源技术的革新发展中起着关键作用。因此，在常州大学新能源材料专业中开设该课程，并将其作为该专业的主干课程之一，希望使本专业学生掌握一定的固体物理知识及其研究方法，从而有助于学生增强理学背景，扩展视野，提高其解决问题的能力，而且为他们毕业后进一步深造或就业奠定坚实的基础。
一、新能源材料专业固体物理学教学现状分析
新能源材料专业是常州大学近年来为培养新能源产业发展所需的专业人才而设立的新专业。该专业处于起步阶段，人才培养模式和课程体系的构建亟需完善，而且材料类专业课程往往更偏重材料的工艺、性质和性能，这些课程往往重工轻理，造成学生的理科背景不强。而固体物理学课程包含了很多晦涩难懂的专业定义、复杂的三维空间想象与变换和烦琐的理论推导，需要以高等数学、热力学与统计物理和量子力学等理论性很强的课程为基础，因此客观上造成本专业的学生并未做好学习固体物理学课程的准备。举例来说，这些学生的先修课程并不包含量子力学。此外，像高等数学这类课程，学生虽已经学习过，但由于课时等原因，这类课程的学习程度没有达到学习固体物理学课程的要求。由于上述原因，本专业的学生在学习本课程的过程中感到相当的吃力，特别是涉及到一些抽象的定义和复杂的数学推导过程，使部分学生产生了厌学的情绪。因此，为达成设立本课程的初衷，其课堂教学和考核的改革势在必行。
二、教学内容的改革
固体物理学课程的内容博大精深，可人为划分为固体物理基础部分和固体物理专业部分。由于本专业的培养方案将本课程定性为专业基础课程，并为其安排了56个学时，因此仅讲授固体物理基础部分，并对其有所取舍，充分考虑新能源材料专业侧重太阳能光伏发电和锂离子电池储能的特点。鉴于以上考虑，本课程的教材选用Kittel著，项金钟和吴兴惠翻译的《固体物理导论》，讲授该教材的前七章，侧重材料的电学性能知识点的讲授，减少力学和磁学等相关知识点的比重。例如在第三章晶体结合与弹性常量中，舍弃关于弹性常量的讲解，回避复杂的角标和矩阵方程，既可以减少学生的畏难情绪，又可将更多的精力放在第六章和第七章这些与材料电学性能相关的章节。此外，Kittel著《固体物理导论》这本教材比较注重物理结论，而在某些地方忽视了如何引出该结论的过程，如果只是照本宣科，必然会使学生对课程的内容产生怀疑，最终导致他们失去学习的兴趣。因此，在教授的过程中作者还取多家之长，对该教材忽略的重要过程进行补充，力争讲清每个知识点的来龙去脉。比如，在第六章自由电子费米气中，《固体物理导论》该教材直接引出了一维情况下能级的表现形式，这种不通过薛定谔方程的方式使学生感觉知识点比较突兀，缺乏心理准备。对此，我们在这部分补充了薛定谔方程的知识，而后自然地引出教材内容。通过这种做法不仅丰富了课堂教授的内容，使知识体系更趋完善，更在潜移默化中将对待工作认真负责的做人道理传递给学生，起到了教书育人的目的。
三、教学方法的改革
正如前面所述，固体物理学课程内容理论性强，比较抽象难懂，而学生由于种种原因并未打下学习该课程的基础。为了解决这一矛盾，作者首先将要用到的《量子力学》、《统计物理学》和《高等数学》中相关知识点在课堂上穿插讲解，为学生补缺补漏，解决先修课程不足的问题。其次，不拘泥、不追求烦琐的数学推导和演算，采用定性解释或数学推导与定性解释相结合的办法去解释固体的性质和结论。例如，在讲解费米-狄拉克分布时，如果从数学推导上去解释这一结论会十分烦琐，我们采用生活中汽车长队等红灯的例子去类比解释：将一辆辆汽车类比为固体中的电子，将红灯前的斑马线类比为固体中的费米能级，将红灯时没有汽车越过斑马线类比为0K下固体中所有电子排布在费米能级之下，将绿灯时首先是靠近斑马线的汽车通过斑马线类比为0K以上原费米能级附近的电子首先激发到高能级。这样就很容易让学生理解这一重要的结论，并且有助于树立学好这门课程的信心。此外，在讲解第六章自由电子费米气的过程中，首先给学生补充薛定谔方程的知识点，但由于他们没有学过《量子力学》课程，对薛定谔方程的讲解采用数学推导与定性解释相结合的办法：从能量守恒角度并引入几个重要的假设就能简单的导出薛定谔方程，使他们很快的掌握必要的先修知识。采用这样一些方法，可将一些较复杂、抽象的知识点以较为生动的形式传授给学生，改变了他们对这门课程看法。
四、课程考核方式的改革
学生成绩评定是教学过程的主要环节之一。目前常用的考核方式有闭卷和开卷两种形式，前一种形式主要考查课本内容，容易造成学生考前突击，死记硬背；后一种形式考查内容灵活，但学生往往对考试复习无从下手，一些学生甚至存在投机取巧的侥幸心理，放弃对所学内容的复习。结合固体物理学课程理论性强、内容灵活但又有大量基本结论和公式需要记忆的特点，作者采取半开卷的考试形式，即统一向学生发放一张A4大小的纸，学生在复习过程中可将他们认为重要的知识点归纳总结在这张纸上，而考试时可查阅这张纸上的内容。采用这种方法，避免了学生在复习过程中将大量精力放在结论和公式的记忆上，有助于督促学生对所学课程内容进行思考，从而提高了学生的综合素质。
总之，在新能源材料专业固体物理学课程教学过程中，要坚持以学生为本，以学生为主体，在充分认识本专业学生特点的基础上，不断改革，勇于实践，不断充实和完善自己，最终做到因材施教。
参考文献：
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[6]梅显秀.固体物理教学改革的探索与实践[J].大学物理，2010，（29）：43-45.
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”。
关键词 量子力学 教学内容 教学方法
中图分类号：G420 文献标识码：A
Teaching Methods and Practice of Quantum Mechanics of
Materials Physics Professional
FU Ping
(College of Materials Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430073)
Abstract For the difficulties faced by students in Materials professional to learn quantum mechanics physics course, by a summary of teaching practice in recent years, from the teaching content, teaching methods and means of exploration and practice, students mobilize the enthusiasm and initiative, and achieved good teaching results.
Key words quantum mechanics; teaching content; teaching methods
0 引言
量子力学是研究微观粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）运动规律的物理学分支学科，它和相对论是矗立在20世纪之初的两座科学丰碑，一起构成了现代物理学的两块理论基石。相对论和量子力学彻底改变了经典物理学的世界观，并且深化了人类对自然界的认识，改造了人类的宇宙观和思想方法，它使人们对物质存在的方式及其运动形态等的认识产生了一个质的飞跃。
量子力学是材料物理专业一门承前启后的专业基础必修课：量子力学的教学必须以数学为基础，包括线性代数、概率论、高等数学、数理方法等，其又是后续课程材料科学基础、固体物理、材料物理、纳米材料等的理论基础。可见，量子力学课程在材料物理专业的课程体系中占有非常重要的地位，学生掌握的程度直接影响后续专业课程的学习。作者近年来一直从事量子力学的教学工作，针对量子力学课程教学过程中存在的现象和问题，进行了较深入细致的思考与探讨，在实际教学过程中对本课程的教学方法进行了探索与实践，收到了较好的教学效果。
1 量子力学教学面临的难点
量子力学研究的是微观粒子的运动规律，微观粒子同宏观粒子不同，看不见，摸不着，只有借助于探测器才能察觉它的存在和属性。材料物理专业学生之前学习的基本上是经典物理，而量子力学理论无法用经典理论进行解释，学生对此感到难于理解。因此，经典物理的传统观念对学生思想的束缚，构成了学生学习量子力学的思想障碍；量子力学可以说无处不“数学”， 由于材料物理专业学生在数学基础方面与物理专业学生相比较为薄弱，在学习过程中普遍感到数学计算繁难，对大段的数学推导表现出畏难情绪。可见，量子力学对数学的精彩诠释却构成了学生学习量子力学的心理障碍。这两大障碍势必会影响量子力学和后续课程的学习。在这种情况下，我们应当怎样开展量子力学教学从而使学生重视并努力学好该课程就成了一个严峻的挑战。
2 明确教学重点和难点、有的放矢
要讲授一门课程，首先应该对课程内容有一个清晰的认识。量子力学的内容可以包括三个方面：一是介绍产生新概念的历史背景及一些重要实验；二是提出一系列不同于经典物理学的基本概念与原理，如波函数、算符等概念和相关原理，是该课程的核心；三是给出解决具体实际问题的方法。三部分内容相互联系，层层推进，形成完整的知识体系。作为引导者，教师应在这三部分内容的教学过程中帮助学生成功地突破两大束缚。第一部分内容教师应考虑如何引导学生入门，从习惯古典概念转而接受量子概念。在讲授这部分内容时要将重点放在“经典”向“量子”的过渡上，引出量子力学与经典力学在研究方法上的显著不同：经典力学是将其研究对象作为连续的不间断的整体对待，而量子力学将其研究对象看成的间断的、不连续的。学生在学习这部分时应仔细“品尝”其中的“滋味”，以便启发自己的思维自然地产生一个飞跃，完成思想的突破。第二、三部分是量子力学学习的重点与难点，并且涉及大量的数学推导，教师应采取适当的教学手段，突出重点，强调难点。在物理学研究中，数学只是用来表达物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，不能将物理内容淹没在复杂的数学形式当中。通过数学推导才能得到的结论，只需告诉学生，从数学上可以得到这样的结果就可以了，无需将重点放在繁难的数学推导上，否则会使学生本末倒置，忽略了对量子力学思想的理解。这样的教学可以帮助学生突破心理障碍，不会一提量子力学就想到复杂的数学推导，从而产生抵触情绪。成功地突破这两大障碍，是学习量子力学的关键。
3 教学方法的改革
3.1 利用现代技术改进教学手段
传统的板书教学能够形成系统性的知识框架，教师在板书推导的过程中，学生有时间反应和思考，紧跟教师的思路，从而可以详细、循序渐进地吸收所学知识，并培养了良好的思维习惯。但全程板书会导致上课节奏慢，授课内容有限。目前随着高校教学改革的推进，授课学时相继减少，对于传统教学方式来讲，要完成教学任务比较困难。这就要借助现代科技手段进行教学改革，包括多媒体课件的使用和网络教学。但是在量子力学教学中，一些繁杂公式的推导，如果使用多媒体课件，节奏会较快，导致学生目不暇接，来不及做笔记，更来不及思考，不利于讲授内容的消化吸收。鉴于此，对于量子力学课程，教学过程应采用板书和多媒体技术相结合的方式，充分发挥二者的优势，调动学生的学习积极性。
3.2 建设习题库
量子力学课程理论抽象，要深入理解这些理论，在熟练掌握教材基本知识的基础上，需要通过大量习题的演练，循序渐近，才能检验自己理解的程度，真正学好这门课程。因此在教学过程中，强调做习题的重要性。有针对性地根据材料物理专业量子力学的教学大纲和教学内容，参考多本量子力学教材和习题集，利用计算机技术建设量子力学习题库，题型包括选择、填空、证明、简答和计算题等，内容涵盖各知识点，从简到繁、由浅至深。题库操作方便，学生可自行操作，并对所做结果进行实时检查，从而清楚自己掌握本课程的程度。这一方式在近几年的教学中取得了良好的教学效果。
3.3 加强与学生互动，调动学生的学习积极性
教学是一个师生互动的过程，应让学生始终处于主动学习的位置而不是被动的接受。量子力学课程的学习更应积极调动学生的积极性，因此教师应在教学过程中加强与学生的互动。增设课前提问、课后讨论环节，认真批改作业，积极发现学生学习过程中存在的问题，并及时对问题进行深入讲解，解决问题。另外，由于量子力学是建立在一系列基本假定基础之上的，抽象难懂，鉴于学生难接受的情况，在授课时注意理论联系实际，尽可能进行知识的渗透和迁移，将量子力学在实际中的应用穿插于教学之中，丰富教学内容，开拓学生视野，从而调动学生的学习兴趣和积极性。
4 结语
通过近年来教学经验的总结和探索，形成了一套适合材料物理专业量子力学课程教学的方法，该方法教学效果良好。在近几年的研究生入学考试中，学生量子力学课程的成绩优秀，说明采用这样的教学方法是成功的。
资助项目：武汉工程大学2010年校级教学研究项目（X201037）
[关键词]大学生就业；材料物理；创新创业
1引言
随着教育体制改革的人不断深入，我国高等教育体制持续优化，加之大高校连年扩招，“毕业即失业”成为很多大学生目前的现状，如何培养符合社会需求的合格大学生，成为高校面临的一项重要任务[1]。从南京邮电大学材料物理专业学生近两年就业情况来看，用人单位对毕业生的专业实践能力、社会适应能力、创新能力等综合素质要求愈来愈高。大学生在高校的传统教育模式下，所学专业存在脱离实践应用、实验偏重理论化、创新能力弱等问题。在国家倡导的大众创业、万众创新的背景下，大学生普遍存在缺乏创造性的思维，职业精神、契约意识、责任心较为薄弱等缺陷。教育部主办的“互联网+”创新创业大赛，为高校学子提供了较好展示自己创新创业想法的平台，促进高校毕业生与企业之间进行良好双向选择以及为高校学子提供了另一种就业可能性[2]。南京邮电大学材料物理专业，基于OBE理念，旨在培养具备功能材料尤其是光电功能材料设计、开发、制备、分析、应用能力的专门人才。围绕“互联网+”创新创业大赛机制，以调整教学方案和实验实践课程体系等多种方式，培养学生具有的良好的科学文化素养和社会责任感，最终目标使学生拥有较高的综合素质和创新能力。本文以材料物理专业为例，通过理论和实践教学体系改革优化，促进学生就业竞争力。
2完善理论课程体系，融入双创教育
目前多数高校开展创新创业教育，仅仅停留在单一的任选课，起到了科普作用，课程设置上缺少系统性的平台及创业相关的教师进行指导，很难起到实质性上的帮助。基于我院信息材料的特色，根据培养目标上动态调整理论课程，见图1。学生大一时通过《材料科学基础》课程了解到材料科学发展的最新进展，及学院的有机光电子材料的特色；大二时通过《计算机在材料中的应用》等课程，培养学生在材料物理专业中能够自行融入大信息思维；大三时学院通过《科技前沿导论》课程，邀请知名教授和企业负责人等途径，让学生们更加透彻领悟科学前沿知识和创业历程；大四通过优选实习基地、校地协同育人机制、与6家企业签定了校外实习实践基地等方式将社会优秀教育资源转化为教育教学内容。另外，我们从学生实际出发，通过前期发放问卷调查了解大学生们最需要的知识，之后进行课程调整，形成一套完整的创业课程系统。本课程系统涵盖创业初期到进入市场等一系列阶段的内容指导，并且对于学生观看过程中提出的任何问题均能反馈有效的意见。如何利用学生需要的信息整合推送，让他们在学习的过程中更好地理解“互联网+”的真正内涵，是建设平台需要重点考虑在内的因素[3]。在完善理论课程体系这一模式下，创新成果不断涌现，本专业学生获“小平科技创新团队”称号，并在“挑战杯”、节能减排大赛及专业技能大赛中屡获大奖。倡导“三三育人”理念，《“本科-硕士-博士互动”培养创新型人才的探索与实践》活动中获2013年江苏省高等教育教学成果一等奖。
3拓展实验实践教学内容，培养学生创新思维
大学生创新创业知识欠缺，应注重对大学生的综合技能的培养而不能局限于理论知识的学习。国家的相关政策和许多高校开展的创业教育与课程都只起到引导的作用，如何将学到的知识或科研成果应用到创业中，是培养学生创业思维的关键点。利用创新创业大赛等赛事，可以模拟真正创业的情形，因为很多复杂的的运营、市场竞争问题是需要亲自实践才能了解的，这为他们毕业后自己的尝试做好了铺垫。我校材料物理专业，主要聚焦光电功能材料，坚持“重视基础、强调交叉、彰显特色”的学科教学理念，见图2，依托学院教师百余项国家级、省部级科研项目，利用实验实践课程、大学生创新训练计划和竞赛作为纽带，加大将先进的科研成果引入我院实验教学体系的力度，设立院级创新项目以及通过参加竞赛等多种科研反哺教学方式，使学生掌握科学研究方法与科学精神，达到人才培养的目标。聘请扬子石化研究院、泰州巨纳新能源有限公司、中超新材料有限公司等单位负责人现场讲解。同时在组织学生参加“互联网+”创新创业大赛的过程中，学生们可以互相学习对方的优点，提升自己的交流，协作能力，并且尝试将自己的专业技能合理运用在创业方面，达到产品创新，理念创新。
4创新创业师资团队的建设
创业切勿依靠单纯的想象力，需符合市场需求，提供具有创新性的产品，以此为导向才能生存下去，对大学生创业方向的评估也有着重要意义。创新创业教育旨在让大学生树立正确的创新意识，能让大学生拥有独立思考的能力以及判断形势的眼光，可以让他们少走弯路，保持创业的热情。为此需要加强创业教育的师资团队建设，高素质的教师以及专业的市场分析师对于指导学生的创业路线有着极大的帮助作用。我院近年来，不断优化师资队伍，强化师德师风，强化教师实践能力培养。形成了一支由长江学者、国家杰青和领军人才领衔的高水平师资队伍。组建课程和实验教学团队，形成了学术研究与教育教学的良性循环。专业教授活跃在教学第一线，为本科生上课的比例为100%。另外，加强和相关企业合作，聘请企业人士对于尚在创业初期的大学生分析市场状况，藉由互联网+线上线下相结合的指导与实践，让大学生对于市场有着正确的认知。
5重树大学生正确的就业观
当代大学生就业出现“毕业人数多却用人荒”，疫情期间更是如此，造成了许多大学生错误的就业价值观。加之大学封闭、只专注学术的狭隘的教学培养模式，大学生们基本没有与社会接轨，对于毕业踏入社会就业缺乏实践的认知，大多活在自己的理想期望中，而社会需要的是有创造力的、有实践经验的全面型人才。针对这种情况，我院通过校企合作，学院积极组织学生参加创新创业大赛，吸引大学生参与；邀请校外专业的讲师或成功企业家来高校开设讲座论坛，为对开发创新项目感兴趣的学生提供理论支持和建议；通过第三方与学校合作的方式，由高校组织学生准备优秀的创新项目策划书，经过筛选或者投资者选择感兴趣的项目进行投资的方式，使得有创新创业精神的学生的才华能够施展。最终达到让大学生们提前了解职业行情，树立正确的职业就业价值观的目的。大学生创新创业大赛带来的好处，不仅仅是提供大学期间创业的机会，更重要的是改变现代大学生对收入、社会地位等传统考虑因素执着的错误观念，即使没能在大赛中脱颖而出，也能从整个流程中收获对于就业的全新认知以及丰富的实践经历，在毕业时更加从容、快速地融入到社会中[4]。
6提高大学生法律意识
双创教育中，法律问题也不容忽视。部分大学生创业者相关的法律意识淡薄，在面对诸多如版权问题的困境时，往往找不到解决问题的途径，很多为创新而做的尝试也可能会触碰到法律的底线。我院通过选择合适的慕课，鼓励学生参加法律人士的讲座等方式，提高创业者的法律意识，积极保护自己的知识产权。互联网+教育的一大特点是实时性，学生们对于相关法律法规的问题可以第一时间反馈到老师手中，并且通过软件系统便捷地得到反馈，让他们成为一批熟悉法律，尊重知识产权的高素质创业者。因此，在“互联网+”时代建立一套科学完善的创新创业法律教育体系[5]，从而增强大学生创新创业法律意识，也是我们下一步的工作内容。
[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.
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