高等学校应用物理学本科指导性专业规范
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随着我国高等教育规模的不断扩大和人才需求结构的变化, 近年来我国多所高校增设了一批专业方 向各异的应用物理学本科专业。为了进一步加强全国高等学校应用物理学本科专业建设, 规范应用物理 学本科专业教学, 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理学类专业教学指导分委员会根据 教育部高等教育司的要求, 重新制定应用物理学本科指导性专业规范, 以适应我国高校应用物理学本科 专业人才培养的需要。
应用物理学的进一步发展必将对人类现代文明和社会进步继续做出重大贡献。
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三、应用物理学本科专业的培养目标
应用物理学本科专业培养具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专门知识, 具有较强实践能力 和创新意识, 能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事研究、教学、新技术开发与应用以 及管理工作的人才; 部分毕业生适合在相关学科领域进一步深造。
核物理学是近代物理学的开端。随着其基础研究和应用的不断发展, 核物理学与天文学、化学、材料 科学、医学、工程技术等学科的交叉, 产生出核天体物理、核化学、核材料、核医学、核电子技术、核工程、核 防护等新学科; 核物理学的实验技术、设备和方法, 如加速器、反应堆、同位素辐射源等, 已经发展为成熟 技术, 它们在能源、医疗、农业、军事等多个领域有着广泛的应用, 起着巨大的作用。
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和现代科学技术其他新领域的蓬勃发展。新中国成立以来, 我国各类高等学校设立过一批基础基本相 同、专业方向有别、专业名称各异的应用物理学类本科专业。作为一个统一的、宽口径的专业 应用 物理学专业 , 其主干分支学科丰富多彩, 以下简要介绍应用物理学四个主要的分支学科。
1. 素质要求 2. 能力要求 3. 知识要求 五、应用物理学本科专业的教学内容 1. 相关基础学科知识体系 2. 应用物理学本科专业基本知识体系 3. 专业方向知识体系 4. 专业实践体系 5. 创新训练 六、应用物理学本科专业的基本教学条件 1. 师资队伍 2. 教材 3. 图书资料 4. 实验室 5. 实习基地 6. 教学经费 七、附录 附录 A 基本知识体系 1. 基本理论知识体系 2. 物理实验知识体系 附录 B 部分专业必修课程描述 附录 C 应用物理学专业方向课程体系举例 光电子方向
应用物理学本科专业培养的人才一般应符合以下几个方面的基本要求。 1. 素质要求
( 1) 思想品德素质: 具有良好的公民意识、法制意识、政治素质、思想素质、道德品质、诚信品质; ( 2) 人文素质: 具有文化素养、艺术素养、现代意识、全球意识、团队精神; ( 3) 专业素质: 具有科学思维方法、科学精神、创新意识、技术应用意识和工程技术素养; ( 4) 身心素质: 具有良好的身体素质和心理素质。 2. 能力要求 ( 1) 获取知识的能力: 具有自学能力、获取和加工处理信息的能力; ( 2) 应用知识的能力: 具有综合应用知识解决问题的能力、实验和工程实践能力, 计算机及信息技术 应用能力; ( 3) 创新能力: 具有一定的创造性思维能力、科学研究能力、技术开发能力; ( 4) 组织管理能力: 具有技术管理能力、具有较好的书面和口头表达能力, 与人沟通能力、团队协作 能力和活动策划能力。 3. 知识要求 ( 1) 专业知识: 较为系统地掌握物理学领域的基本理论、基本实验技能以及所需的数学、计算机、电 工电子学等方面的基础知识; 了解应用物理学相关专业方向的前沿、发展动态、应用前景以及相关高新技 术产业的发展状况; ( 2) 工具知识: 掌握外语、计算机及信息技术、专利申请等方面的知识; ( 3) 人文社科知识: 具有一定的哲学、政治学、法学、心理学、经济管理等方面的知识; ( 4) 其他自然科学和相关工程技术的基础知识。
物理学的发展和物理学原理、方法、技术面向实际领域的应用, 使应用物理学的众多分支得以产生和 发展。20 世纪核放射性现象的发现和核技术的突破、晶体管和集成电路的发明、激光器的发明和现代材 料制备与表征技术的发展等, 先后催生了核物理学、半导体物理学和半导体器件物理学、激光物理学、材 料物理学等新的重要的应用物理学分支学科。这些学科的形成和不断发展, 又有力地推动着物理学本身
物理学的基本原理渗透在自然科学的各个领域, 物理学一旦在某个研究领域有所突破, 必然在这个 领域产生革命性的进展和广泛应用, 成为相关技术科学的学科基础。作为物理学的重要组成部分的应用 物理学, 更加偏重于物理学基本原理的应用, 不仅与许多自然科学学科关系密切, 更是众多技术学科的 先导。
数学是应用物理学的基本工具之一, 应用数学和计算数学的发展, 为应用物理学增添了强有力的手 段。另一方面, 应用物理学的发展也为数学的发展提出了新问题, 提供了新的思想和方法。
应用物理学的发展推动了化学、生命科学、地学、天文学等基础学科的发展。应用物理学不仅为这些 基础科学的实验研究手段带来了根本的变化, 而且在把物理学基本原理和研究方法用于解决这些学科的 科学问题的同时, 为它们夯实和深化了学科基础, 促使新学科的诞生。例如, 电子显微镜、核磁共振、X 射 线衍射、扫描隧道显微镜等物理仪器和实验方法的发明和应用, 为生命科学的基础研究提供了全新的方 法和工具, 由此产生生物物理这一新的分支学科。特别是, 由此确定了 DNA 的双螺旋结构, 揭示了遗传 密码的本质, 成为 20 世纪生命科学的重大突破。这些基础学科的发展, 与物理学的交叉, 也不断对应用 物理学提出新的挑战, 大大促进了物理学自身的发展。
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一、制定本专业规范的指导思想和基本原则
1. 指导思想 根据物理学发展的现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和社会经济发展对应用物理人才的需求, 努力把近年来取得的教学和科研重
要成果纳入到本科专业教学中, 以提高应用物理学本科专业教学质量, 促进创新人才的培养。 本指导性专业规范仅规定本科教学内容和教学质量应当达到的最低要求, 主要包括应用物理学专业
二、应用物理学本科专业的学科基础
1. 应用物理学的主干学科介绍 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。 物理学是自然科学的重要组成部分, 在整个自然科学中具有基础性及先导性的地位, 是众多传统和
现代高新技术建立的基础, 同时也是未来新技术产生和发展的源泉与动力。早在 19 世纪末, 物理学就形 成了以力学、热学、电磁学和光学等构成的经典物理学。20 世纪以来, 近代物理学在探索物质微观结构 和物质运动的基本规律, 宇宙大尺度结构和运动的基本规律, 以及探索宏观物质结构和复杂系统运动的 基本规律等方面都取得了重要进展, 并在 20 世纪初建立了相对论和量子力学, 奠定了近代物理的理论基 础。在此基础上, 相继产生了当今物理学的各个分支学科。
固体物理学应用于半导体材料而形成半导体物理学, 而半导体器件物理则着重研究半导体器件的物 理过程。半导体物理和器件物理是以微电子和光电子为代表的信息科学技术的基础, 由此蓬勃发展的计 算机、光通信、互联网、各类消费电子产品已经深刻地、广泛地改变了人们的日常生活。半导体物理的深 入研究反过来又进一步促进了凝聚态物理学科的发展。
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高等学校应用物理学本科指导性专业规范
目录
一、制定本专业规范的指导思想和基本原则 1. 指导思想 2. 基本原则
二、应用物理学本科专业的学科基础 1. 应用物理学的主干学科介绍 2. 应用物理学与相关学科的关系
三、应用物理学本科专业的培养目标 四、应用物理学本科专业的培养规格
设有应用物理学本科专业的高等学校应遵循基础知识扎实、专业特色明显的办学指导思想。努力加 强专业方向课程建设和专业实验室建设; 加强实验教学和实践环节; 加强本校应用物理学本科专业的专 业特色; 并把培养学生的实践能力和创新能力放在十分重要的位置。 2. 基本原则
( 1) 规范性与多样化相结合。既严格规范基本要求, 又留出较大的自主设计空间, 以体现风格各异 的办学特色, 适应培养多种类型人才的需要。
材料是社会进步的重要标志。对材料的微观结构和物性的深入研究, 形成了材料物理学。物理学的 基础理论和实验技术在新材料的设计、制备、表征和应用中发挥了重要作用, 推动了材料科学的迅速发 展。现在, 以力学性质为其研究基础的结构材料, 如陶瓷材料、先进复合材料等, 以及对其光学、电学、磁 学等性质有特殊要求的功能材料, 如信息材料、能源材料、航天材料、核材料、超导材料等新材料层出不 穷, 必将促进高科技和社会的进一步发展。 2. 应用物理学与相关学科的关系
应用物理学的许多前沿研究都有其明确的应用前景, 例如, 核能、激光、高温超导、巨磁电阻、磁共振、 纳米和功能材料、量子信息等, 它们已经并将继续在能源、信息、计算机、医学和材料等许多技术学科带来 新的发展以至革命性的突破。另一方面, 技术的进步和人类对可持续发展的需求, 正在不断地推动应用 物理学各个分支学科的持续和深入发展。
( 5) 因材施教。为学生进一步拓宽知识领域、加深理解、提高能力、自主学习和自主研究提供尽可能 好的环境和多种选择。
本规范给高校教学改革留出空间, 以利于分类指导, 使本指导性专业规范具有普遍的指导意义和可 操作性。应该特别指出, 本规范只是应用物理学本科教学的最低要求, 各校应根据自身条件, 努力超越本 规范要求, 进一步提高教学质量。
( 2) 拓宽专业口径。做到 科学基础宽厚, 学科支柱坚实, 专业特色鲜明, 鼓励学科交叉, 适应不同 领域 。
( 3) 规范内容最小化。本规范只规定我国高等学校应用物理学专业本科学生必须掌握的基本理论、 基本技能和基本应用, 在此基础上建议相应的授课学时或学分的控制范围。
( 4) 最低标准。对教学所需的软、硬件条件规定最低合格标准, 以保证应用物理学专业本科教学水 平整体满足基本的质量要求。
五、应用物理学本科专业的教学内容
本指导性专业规范主要涉及应用物理学本科的专业教育内容。通识教育内容按照教育部和学校有 关要求实施。本规范的应用物理学本科专业知识体系由相关学科基础、应用物理学专业基本知识体系和 特定专业方向知识体系, 以及专业实践训练环节等构成。其中, 应用物理学专业基本知识体系适用于所 有高校的应用物理学专业, 而特定专业方向的知识体系由各校自主构建。
激光是量子物理与光学、电子学相结合的产物。在研究激光的物理机制、研制新型激光器和探索激 光应用的过程中, 逐渐形成了应用物理学的一个新方向 激光物理学。现在, 激光已成为物理学、化 学、材料科学等基础学科科学研究的有力工具。不仅原有一批方向得以进一步发展, 而且一批新方向随 之诞生, 如全息技术、激光光谱学、非线性光学、原子光学、冷原子物理、激光核聚变、化学反应动力学、先 进制造等。同时, 激光已普遍应用于工业、信息、医疗、军事等众多领域。
本科学生应该学习的基本理论、基本技能和基本应用等方面。不同层次的学校可以在这个最低要求的基 础上增加各校的要求, 制定相应的教学质量标准, 以符合各自的办学定位, 体现特色。为了有利于各个高 校自主办学, 在专业方向的设置上, 本规范未作具体规定, 各校可根据自己的办学定位、专业特色和社会 对人才知识结构的需求自行确定。
应用物理学专业培养的本科人才应具备良好的数学基础, 掌握物理学的基本知识与原理、基本实验 技能与技术; 受到科学思维和物理学研究方法的训练, 具有科学精神、科学素养、科学作风和创新意识; 具 备一定的独立获取知识的能力、动手能力、实践能力和技术开发能力。
四、应用物理学本科专业的培养规格
应用物理学本科专业学制为四年, 学生在完成相关课程学习并满足规定的各项基本要求后可授予理 学或工学学士学位。
知识体系由相关知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。每一知识领域包含若干知识单元; 每 一个知识单元包含若干知识点; 知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。应用物理学核心知识单
应用物理学的进一步发展必将对人类现代文明和社会进步继续做出重大贡献。
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三、应用物理学本科专业的培养目标
应用物理学本科专业培养具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专门知识, 具有较强实践能力 和创新意识, 能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事研究、教学、新技术开发与应用以 及管理工作的人才; 部分毕业生适合在相关学科领域进一步深造。
核物理学是近代物理学的开端。随着其基础研究和应用的不断发展, 核物理学与天文学、化学、材料 科学、医学、工程技术等学科的交叉, 产生出核天体物理、核化学、核材料、核医学、核电子技术、核工程、核 防护等新学科; 核物理学的实验技术、设备和方法, 如加速器、反应堆、同位素辐射源等, 已经发展为成熟 技术, 它们在能源、医疗、农业、军事等多个领域有着广泛的应用, 起着巨大的作用。
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和现代科学技术其他新领域的蓬勃发展。新中国成立以来, 我国各类高等学校设立过一批基础基本相 同、专业方向有别、专业名称各异的应用物理学类本科专业。作为一个统一的、宽口径的专业 应用 物理学专业 , 其主干分支学科丰富多彩, 以下简要介绍应用物理学四个主要的分支学科。
1. 素质要求 2. 能力要求 3. 知识要求 五、应用物理学本科专业的教学内容 1. 相关基础学科知识体系 2. 应用物理学本科专业基本知识体系 3. 专业方向知识体系 4. 专业实践体系 5. 创新训练 六、应用物理学本科专业的基本教学条件 1. 师资队伍 2. 教材 3. 图书资料 4. 实验室 5. 实习基地 6. 教学经费 七、附录 附录 A 基本知识体系 1. 基本理论知识体系 2. 物理实验知识体系 附录 B 部分专业必修课程描述 附录 C 应用物理学专业方向课程体系举例 光电子方向
应用物理学本科专业培养的人才一般应符合以下几个方面的基本要求。 1. 素质要求
( 1) 思想品德素质: 具有良好的公民意识、法制意识、政治素质、思想素质、道德品质、诚信品质; ( 2) 人文素质: 具有文化素养、艺术素养、现代意识、全球意识、团队精神; ( 3) 专业素质: 具有科学思维方法、科学精神、创新意识、技术应用意识和工程技术素养; ( 4) 身心素质: 具有良好的身体素质和心理素质。 2. 能力要求 ( 1) 获取知识的能力: 具有自学能力、获取和加工处理信息的能力; ( 2) 应用知识的能力: 具有综合应用知识解决问题的能力、实验和工程实践能力, 计算机及信息技术 应用能力; ( 3) 创新能力: 具有一定的创造性思维能力、科学研究能力、技术开发能力; ( 4) 组织管理能力: 具有技术管理能力、具有较好的书面和口头表达能力, 与人沟通能力、团队协作 能力和活动策划能力。 3. 知识要求 ( 1) 专业知识: 较为系统地掌握物理学领域的基本理论、基本实验技能以及所需的数学、计算机、电 工电子学等方面的基础知识; 了解应用物理学相关专业方向的前沿、发展动态、应用前景以及相关高新技 术产业的发展状况; ( 2) 工具知识: 掌握外语、计算机及信息技术、专利申请等方面的知识; ( 3) 人文社科知识: 具有一定的哲学、政治学、法学、心理学、经济管理等方面的知识; ( 4) 其他自然科学和相关工程技术的基础知识。
物理学的发展和物理学原理、方法、技术面向实际领域的应用, 使应用物理学的众多分支得以产生和 发展。20 世纪核放射性现象的发现和核技术的突破、晶体管和集成电路的发明、激光器的发明和现代材 料制备与表征技术的发展等, 先后催生了核物理学、半导体物理学和半导体器件物理学、激光物理学、材 料物理学等新的重要的应用物理学分支学科。这些学科的形成和不断发展, 又有力地推动着物理学本身
物理学的基本原理渗透在自然科学的各个领域, 物理学一旦在某个研究领域有所突破, 必然在这个 领域产生革命性的进展和广泛应用, 成为相关技术科学的学科基础。作为物理学的重要组成部分的应用 物理学, 更加偏重于物理学基本原理的应用, 不仅与许多自然科学学科关系密切, 更是众多技术学科的 先导。
数学是应用物理学的基本工具之一, 应用数学和计算数学的发展, 为应用物理学增添了强有力的手 段。另一方面, 应用物理学的发展也为数学的发展提出了新问题, 提供了新的思想和方法。
应用物理学的发展推动了化学、生命科学、地学、天文学等基础学科的发展。应用物理学不仅为这些 基础科学的实验研究手段带来了根本的变化, 而且在把物理学基本原理和研究方法用于解决这些学科的 科学问题的同时, 为它们夯实和深化了学科基础, 促使新学科的诞生。例如, 电子显微镜、核磁共振、X 射 线衍射、扫描隧道显微镜等物理仪器和实验方法的发明和应用, 为生命科学的基础研究提供了全新的方 法和工具, 由此产生生物物理这一新的分支学科。特别是, 由此确定了 DNA 的双螺旋结构, 揭示了遗传 密码的本质, 成为 20 世纪生命科学的重大突破。这些基础学科的发展, 与物理学的交叉, 也不断对应用 物理学提出新的挑战, 大大促进了物理学自身的发展。
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一、制定本专业规范的指导思想和基本原则
1. 指导思想 根据物理学发展的现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和社会经济发展对应用物理人才的需求, 努力把近年来取得的教学和科研重
要成果纳入到本科专业教学中, 以提高应用物理学本科专业教学质量, 促进创新人才的培养。 本指导性专业规范仅规定本科教学内容和教学质量应当达到的最低要求, 主要包括应用物理学专业
二、应用物理学本科专业的学科基础
1. 应用物理学的主干学科介绍 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。 物理学是自然科学的重要组成部分, 在整个自然科学中具有基础性及先导性的地位, 是众多传统和
现代高新技术建立的基础, 同时也是未来新技术产生和发展的源泉与动力。早在 19 世纪末, 物理学就形 成了以力学、热学、电磁学和光学等构成的经典物理学。20 世纪以来, 近代物理学在探索物质微观结构 和物质运动的基本规律, 宇宙大尺度结构和运动的基本规律, 以及探索宏观物质结构和复杂系统运动的 基本规律等方面都取得了重要进展, 并在 20 世纪初建立了相对论和量子力学, 奠定了近代物理的理论基 础。在此基础上, 相继产生了当今物理学的各个分支学科。
固体物理学应用于半导体材料而形成半导体物理学, 而半导体器件物理则着重研究半导体器件的物 理过程。半导体物理和器件物理是以微电子和光电子为代表的信息科学技术的基础, 由此蓬勃发展的计 算机、光通信、互联网、各类消费电子产品已经深刻地、广泛地改变了人们的日常生活。半导体物理的深 入研究反过来又进一步促进了凝聚态物理学科的发展。
物理与工程 V ol. 21 No. 4 2011
高等学校应用物理学本科指导性专业规范
目录
一、制定本专业规范的指导思想和基本原则 1. 指导思想 2. 基本原则
二、应用物理学本科专业的学科基础 1. 应用物理学的主干学科介绍 2. 应用物理学与相关学科的关系
三、应用物理学本科专业的培养目标 四、应用物理学本科专业的培养规格
设有应用物理学本科专业的高等学校应遵循基础知识扎实、专业特色明显的办学指导思想。努力加 强专业方向课程建设和专业实验室建设; 加强实验教学和实践环节; 加强本校应用物理学本科专业的专 业特色; 并把培养学生的实践能力和创新能力放在十分重要的位置。 2. 基本原则
( 1) 规范性与多样化相结合。既严格规范基本要求, 又留出较大的自主设计空间, 以体现风格各异 的办学特色, 适应培养多种类型人才的需要。
材料是社会进步的重要标志。对材料的微观结构和物性的深入研究, 形成了材料物理学。物理学的 基础理论和实验技术在新材料的设计、制备、表征和应用中发挥了重要作用, 推动了材料科学的迅速发 展。现在, 以力学性质为其研究基础的结构材料, 如陶瓷材料、先进复合材料等, 以及对其光学、电学、磁 学等性质有特殊要求的功能材料, 如信息材料、能源材料、航天材料、核材料、超导材料等新材料层出不 穷, 必将促进高科技和社会的进一步发展。 2. 应用物理学与相关学科的关系
应用物理学的许多前沿研究都有其明确的应用前景, 例如, 核能、激光、高温超导、巨磁电阻、磁共振、 纳米和功能材料、量子信息等, 它们已经并将继续在能源、信息、计算机、医学和材料等许多技术学科带来 新的发展以至革命性的突破。另一方面, 技术的进步和人类对可持续发展的需求, 正在不断地推动应用 物理学各个分支学科的持续和深入发展。
( 5) 因材施教。为学生进一步拓宽知识领域、加深理解、提高能力、自主学习和自主研究提供尽可能 好的环境和多种选择。
本规范给高校教学改革留出空间, 以利于分类指导, 使本指导性专业规范具有普遍的指导意义和可 操作性。应该特别指出, 本规范只是应用物理学本科教学的最低要求, 各校应根据自身条件, 努力超越本 规范要求, 进一步提高教学质量。
( 2) 拓宽专业口径。做到 科学基础宽厚, 学科支柱坚实, 专业特色鲜明, 鼓励学科交叉, 适应不同 领域 。
( 3) 规范内容最小化。本规范只规定我国高等学校应用物理学专业本科学生必须掌握的基本理论、 基本技能和基本应用, 在此基础上建议相应的授课学时或学分的控制范围。
( 4) 最低标准。对教学所需的软、硬件条件规定最低合格标准, 以保证应用物理学专业本科教学水 平整体满足基本的质量要求。
五、应用物理学本科专业的教学内容
本指导性专业规范主要涉及应用物理学本科的专业教育内容。通识教育内容按照教育部和学校有 关要求实施。本规范的应用物理学本科专业知识体系由相关学科基础、应用物理学专业基本知识体系和 特定专业方向知识体系, 以及专业实践训练环节等构成。其中, 应用物理学专业基本知识体系适用于所 有高校的应用物理学专业, 而特定专业方向的知识体系由各校自主构建。
激光是量子物理与光学、电子学相结合的产物。在研究激光的物理机制、研制新型激光器和探索激 光应用的过程中, 逐渐形成了应用物理学的一个新方向 激光物理学。现在, 激光已成为物理学、化 学、材料科学等基础学科科学研究的有力工具。不仅原有一批方向得以进一步发展, 而且一批新方向随 之诞生, 如全息技术、激光光谱学、非线性光学、原子光学、冷原子物理、激光核聚变、化学反应动力学、先 进制造等。同时, 激光已普遍应用于工业、信息、医疗、军事等众多领域。
本科学生应该学习的基本理论、基本技能和基本应用等方面。不同层次的学校可以在这个最低要求的基 础上增加各校的要求, 制定相应的教学质量标准, 以符合各自的办学定位, 体现特色。为了有利于各个高 校自主办学, 在专业方向的设置上, 本规范未作具体规定, 各校可根据自己的办学定位、专业特色和社会 对人才知识结构的需求自行确定。
应用物理学专业培养的本科人才应具备良好的数学基础, 掌握物理学的基本知识与原理、基本实验 技能与技术; 受到科学思维和物理学研究方法的训练, 具有科学精神、科学素养、科学作风和创新意识; 具 备一定的独立获取知识的能力、动手能力、实践能力和技术开发能力。
四、应用物理学本科专业的培养规格
应用物理学本科专业学制为四年, 学生在完成相关课程学习并满足规定的各项基本要求后可授予理 学或工学学士学位。
知识体系由相关知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。每一知识领域包含若干知识单元; 每 一个知识单元包含若干知识点; 知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。应用物理学核心知识单