高瑋 朱智涵 姬廣舉

摘 要：為響應(yīng)教育部倡導(dǎo)的基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)計(jì)劃（珠峰計(jì)劃），哈爾濱理工大學(xué)依托理學(xué)院物理系實(shí)施強(qiáng)基計(jì)劃，成立應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)“王大珩精英實(shí)驗(yàn)班”。文章從培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系和科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面介紹了應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)拔尖人才培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)思想與實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用物理學(xué);拔尖人才;培養(yǎng)方案

中圖分類號(hào)：G642.3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2021）09-0068-02

應(yīng)用物理學(xué)是將物理學(xué)的原理、方法應(yīng)用于相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用型學(xué)科。20世紀(jì)80年代，面對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，物理學(xué)單一的基礎(chǔ)型人才培養(yǎng)模式已不能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，物理學(xué)人才的培養(yǎng)必須拓寬服務(wù)面向。在這種背景下，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)以及哈爾濱理工大學(xué)等一批高校最早開設(shè)了應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)，旨在培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代要求和高新技術(shù)發(fā)展需要的物理學(xué)應(yīng)用型人才。筆者所在的哈爾濱理工大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)始建于1978年，創(chuàng)始人為我國光學(xué)奠基人、哈爾濱科技大學(xué)校長王大珩院士，哈爾濱理工大學(xué)是我國最早開設(shè)該專業(yè)的高校之一。應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)是根據(jù)工科院校辦理科專業(yè)，以理為主，理工結(jié)合的精神而設(shè)置的。

根據(jù)哈爾濱理工大學(xué)“十三五”規(guī)劃確立的“做精理科”的指導(dǎo)思想，2017年物理系引進(jìn)全職特聘教授3人，其中1人為非華裔外籍教授，柔性引進(jìn)兼職教授4人，其中包含中科院院士（雙聘）1人，國家杰青、國家優(yōu)青各1人，大幅度提高了教師的科研實(shí)力。另外，學(xué)校投資建設(shè)國際化協(xié)同創(chuàng)新中心，并獲批省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，提升了物理系科研平臺(tái)層次。在這一背景下，為響應(yīng)教育部倡導(dǎo)的基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)計(jì)劃（珠峰計(jì)劃），2017年 9月哈爾濱理工大學(xué)在應(yīng)用物理學(xué)、光電信息科學(xué)與工程和材料物理專業(yè)，經(jīng)過學(xué)生申請、專家面試篩選出20名學(xué)生組建實(shí)體化拔尖人才實(shí)驗(yàn)班，命名為“王大珩精英實(shí)驗(yàn)班”，簡稱“大珩班”，專業(yè)為應(yīng)用物理學(xué)。該舉措有望為學(xué)校跨越式發(fā)展提供后備領(lǐng)軍人才，開辟哈爾濱理工大學(xué)精英人才培養(yǎng)新途徑，打造獨(dú)樹一幟、具有哈爾濱理工大學(xué)特色的人才培養(yǎng)新模式，對于加速培養(yǎng)本土物理精英人才具有重要的戰(zhàn)略意義。

因此，以學(xué)校人才培養(yǎng)思想和教指委專業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，借鑒其他院校拔尖人才培養(yǎng)模式與方案[1-5]，聘請清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南京大學(xué)等拔尖人才培養(yǎng)基地的教授審核，形成應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)“大珩班”培養(yǎng)方案，以期為基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)方案的制定提供參考。

一、培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求

依據(jù)教育部公布的“六個(gè)卓越一個(gè)拔尖”2.0版本的核心思想、“普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”和哈爾濱理工大學(xué)本科人才培養(yǎng)方案指導(dǎo)意見，秉承“崇尚實(shí)踐，亦能亦德”的教育理念，樹立“以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念，堅(jiān)持厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、勇創(chuàng)新、有責(zé)任的本科人才培養(yǎng)總目標(biāo)原則，著力培養(yǎng)具有人文素養(yǎng)、科學(xué)精神、創(chuàng)新能力、寬廣視野的基礎(chǔ)研究型、復(fù)合型人才，結(jié)合拔尖創(chuàng)新人才的特點(diǎn)與要求，制定了本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。具體為：基于“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)創(chuàng)新”的基本理念，培養(yǎng)具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)，良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，未來活躍在物理及相關(guān)研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究型拔尖人才。

畢業(yè)生主要應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力：具有良好的人文素養(yǎng)和職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感;系統(tǒng)掌握數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等方面的基本原理、基本知識(shí);掌握堅(jiān)實(shí)的物理學(xué)基礎(chǔ)理論，廣泛的應(yīng)用物理知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)方法和技能;掌握資料查詢、文獻(xiàn)檢索及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取最新參考文獻(xiàn)的基本方法;了解物理學(xué)的理論前沿、應(yīng)用前景和最新發(fā)展動(dòng)態(tài);具備運(yùn)用物理學(xué)的研究方法進(jìn)行科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新的工作能力;具有針對特定科學(xué)問題設(shè)計(jì)解決方案，歸納、整理、分析數(shù)據(jù)，撰寫論文，參與學(xué)術(shù)交流的能力;掌握一門外語，能熟練閱讀本專業(yè)外文文獻(xiàn)資料，可進(jìn)行跨文化環(huán)境的交流。

二、課程體系基本框架

本專業(yè)課程體系內(nèi)容完全涵蓋了專業(yè)規(guī)范所要求的專業(yè)基本知識(shí)體系（7個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)領(lǐng)域，23個(gè)核心知識(shí)單元），結(jié)合拔尖人才的特點(diǎn)與要求，經(jīng)過對培養(yǎng)目標(biāo)的分析與論證，充分考慮了課程對畢業(yè)要求的支撐，形成了本課程體系。

課程設(shè)置主要包括：自然科學(xué)類課程、人文社科經(jīng)管類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程、科研基礎(chǔ)與實(shí)訓(xùn)類課程、專業(yè)模塊選修類課程，以及一般實(shí)踐類課程。本方案的課程設(shè)置情況具體如下。課程數(shù)量：通識(shí)課23門，專業(yè)核心課14門，專業(yè)選修課8門，實(shí)踐環(huán)節(jié)13門，共計(jì)58門。學(xué)分情況：通識(shí)課75.5學(xué)分，專業(yè)核心課46學(xué)分，專業(yè)選修課15.5學(xué)分，實(shí)踐環(huán)節(jié)38學(xué)分，共計(jì)175學(xué)分。學(xué)時(shí)情況：通識(shí)課1 270學(xué)時(shí)，專業(yè)核心課744學(xué)時(shí)，專業(yè)選修課310學(xué)時(shí)，共計(jì)2 324學(xué)時(shí)。

三、專業(yè)課程設(shè)置與特色

為了突出大珩班“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)創(chuàng)新”的專業(yè)特色，物理專業(yè)基礎(chǔ)課占較大比重，普通物理類和理論物理類課程設(shè)置為60～80學(xué)時(shí)，數(shù)學(xué)類課程學(xué)時(shí)也高于普通班10～20學(xué)時(shí)，這樣便于師生在課堂上有充足的時(shí)間進(jìn)行互動(dòng)、討論、翻轉(zhuǎn)和案例教學(xué);在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)方面，加大了實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐學(xué)時(shí)比重，以強(qiáng)化對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，并選拔優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教師集中為“大珩班”學(xué)生上課，增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，在動(dòng)手能力培養(yǎng)、誤差理論和數(shù)據(jù)處理等基本技能訓(xùn)練方面給予專門指導(dǎo);在培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力方面，將普通班“專業(yè)平臺(tái)課+專業(yè)方向課”調(diào)整為“科研基礎(chǔ)課+科研實(shí)訓(xùn)課+專業(yè)模塊選修課”，這樣既能夠契合學(xué)術(shù)研究型拔尖人才的培養(yǎng)目標(biāo)，也能夠更加有效地引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動(dòng)，較為系統(tǒng)地進(jìn)行科研訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力?？蒲谢A(chǔ)課包括計(jì)算物理學(xué)、物理學(xué)前沿進(jìn)展、科研方法導(dǎo)論和物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生基本科研素質(zhì)和方法論，掌握必備的計(jì)算物理模型和數(shù)值分析方法，了解學(xué)術(shù)前沿和物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生對物理基礎(chǔ)研究的興趣，為科研實(shí)戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)。科研實(shí)訓(xùn)課包括科研訓(xùn)練、課程實(shí)踐、專業(yè)實(shí)踐、科研綜合實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)，由淺入深，逐步提高學(xué)生科研實(shí)踐能力，結(jié)合課題組科研項(xiàng)目研究或?qū)W科競賽訓(xùn)練，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。這樣，既從理論上系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，又從實(shí)踐上鍛煉學(xué)生的科研能力，促進(jìn)學(xué)生科研實(shí)踐與創(chuàng)新能力的提升以及理論與實(shí)踐的融合。專業(yè)模塊任選課包括光學(xué)、凝聚態(tài)物理、理論物理等方向課程，不限定具體方向，寬口徑培養(yǎng)，開拓學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生交叉學(xué)科的科研創(chuàng)新能力。

在專業(yè)模塊任選課里設(shè)置“本碩貫通”課程，如非線性光學(xué)、激光原理與應(yīng)用、信息光學(xué)和凝聚態(tài)物理導(dǎo)論等，從而實(shí)施“本碩貫通”培養(yǎng)計(jì)劃。進(jìn)入“本碩貫通”計(jì)劃的學(xué)生可提前學(xué)習(xí)專業(yè)課程，同時(shí)獲得專業(yè)選修課程學(xué)分和研究生課程學(xué)分，使研究生學(xué)習(xí)期間有更多時(shí)間和精力從事科學(xué)研究，為進(jìn)入碩博連讀階段奠定基礎(chǔ)。

四、實(shí)踐效果

目前，2017級(jí)“大珩班”學(xué)生已完成專業(yè)基礎(chǔ)類課程、科研基礎(chǔ)和實(shí)訓(xùn)類課程及大部分選修和實(shí)踐類課程。其中，本碩貫通課程信息光學(xué)由物理系全職非華裔外籍教授全英文講授，非線性光學(xué)和物理學(xué)前沿進(jìn)展由哈爾濱理工大學(xué)柔性引進(jìn)人才、國家杰青、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授團(tuán)隊(duì)講授，科研方法導(dǎo)論由青年學(xué)術(shù)精英、特聘教授講授。數(shù)學(xué)類課程由一位學(xué)術(shù)水平較高、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教授貫穿講解高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，這樣能夠節(jié)省學(xué)時(shí)，避免重復(fù)，便于學(xué)生融會(huì)貫通，另外，也嘗試了該教授主講一輪物理類專業(yè)重要專業(yè)基礎(chǔ)課——數(shù)學(xué)物理方法，便于在講授數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)滲透一些物理思想，學(xué)生反響較好。其他專業(yè)課程也是選拔有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老教授，或者在學(xué)術(shù)領(lǐng)域有較深造詣，而且熱衷教學(xué)的科研精英擔(dān)任主講教師。經(jīng)過三年的實(shí)踐，這屆學(xué)生的綜合素質(zhì)受到任課教師的普遍認(rèn)可，目前學(xué)生已進(jìn)入科研團(tuán)隊(duì)，部分學(xué)生已完成一些科研小項(xiàng)目，1名學(xué)生在2019年中國光學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)作口頭報(bào)告，受到與會(huì)專家的好評，并受邀到中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)術(shù)交流;2名學(xué)生以第一作者身份發(fā)表SCI檢索論文，其中1篇文章發(fā)表在物理界權(quán)威期刊Physics Review A 上，其他學(xué)生論文還在完善過程中;多名學(xué)生參與數(shù)學(xué)建模競賽、大學(xué)生光電競賽等各類學(xué)科競賽，獲得省級(jí)二等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)項(xiàng)6項(xiàng)。

五、結(jié)語

總之，應(yīng)用物理學(xué)“大珩班”培養(yǎng)方案和普通班相比，在培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求方面，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng);在課程體系方面，增加了數(shù)學(xué)類和專業(yè)基礎(chǔ)類課程的學(xué)時(shí)，將普通班“專業(yè)平臺(tái)課+專業(yè)方向課”調(diào)整為“科研基礎(chǔ)課+科研實(shí)訓(xùn)課+專業(yè)模塊選修課”，并在專業(yè)選修課里設(shè)置了本碩貫通課程，這些針對拔尖人才培養(yǎng)的特色設(shè)計(jì)在實(shí)踐中已取得階段性成果，為其他專業(yè)拔尖人才培養(yǎng)方案的制定提供了借鑒和參考。

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