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湖南师大物电学院:依托学科融合,培育高层次科技创新人才

来源:红网 作者:杨艳 蔡颂 编辑:向宏鑫 2019-01-26 14:03:17
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物电学院第一届“教书育人奖”颁奖仪式在学院509教室举行,院士陈大可(右二)、龚新高(右一)和副校长匡乐满(左二)等出席。

物电学院院长唐东升介绍学院宽视野的具体举措。

湖南师范大学80周年校庆晚会上,培养出三名院士的原物理系教授王发伯(右二)上台,与院士学生深情分享当年时光。

  红网时刻记者 杨艳 通讯员 蔡颂 长沙报道

  2018年10月27日下午,一场规模不大规格却很高的“教书育人奖”颁奖仪式,在湖南师范大学物理与电子科学学院(以下简称物电学院)509教室举行。物电学院校友捐资设立的“教书育人奖”,旨在表彰爱岗敬业,潜心育人,且深受学生喜爱的教师典型。退休教师王发伯、文盛乐,在职教师朱晋、邹红梅在全体校友网络投票中胜出获奖。坐在讲台下为老师们鼓掌的有,中国科学院院士陈大可、龚新高,教育部“长江学者”、国家杰青张良培等在内的各级校友。

  教育,即教书育人。在素以文理类见长的湖南师范大学,用“规模不大,规格很高”这八个字来形容物电学院最合适不过了。学院不算大,老师不算多,却拥有傲人的成绩——建有“理论物理”国家重点学科为代表的学科群、“大学物理”国家级教学团队、“量子效应及其应用”长江学者创新团队及湖南省高校“2011协同创新中心”“低维量子结构与调控”教育部重点实验室等平台;先后培养出陈星旦、陈大可、龚新高、邵明安4名中国科学院院士,肖奕、樊军辉等13位国家杰出青年基金获得者为代表的大批高层次创新人才,桃李天下。

  成绩背后,是湖南师范大学“仁爱精勤”校训精神的引领,是物电院秉承“宽视野、重融合、促创新”理念,将跨学科发展与科技创新理念贯穿于人才培养全过程的教学实践与探索。

  厚基础宽视野,打造高水平教学团队

  在湖南师范大学副校长、物理学科带头人匡乐满教授看来,物电学院之所以有比较高的几率走出大师,是具备以下要素:一是招收了一批出类拔萃的学生;二是营造了追求真理、献身科学的良好学术氛围;三是搭建了宽松的自主学习空间;四是拥有了便于师生学习创新的软、硬件条件;五是学校拓展了教育国际交流合作平台;但最重要的要素是汇聚了一批愿意为人才培养呕心沥血的好老师。

  为了培养优秀的学生,物电学院着眼长远,制定了拔尖学生培养的具体方案。在课堂教学、学术引导、师范技能、专业竞赛、社会实践及创新研究等方面建立了分类指导机制。物电学院率先在学校实行班导师制,聘请20余位学术造诣深厚的青年教师担任了本科班的班导师,负责解决学生专业方面的疑难、指导科学研究和生涯规划。目前这一做法已在全校推广,在引导学生成人成才上起到了良好的推动作用。为了让学生提前规划好自己的“物理人生”,立德树人,学院创新打造党员教师下寝室活动,让“老同学”与新同学面对面近距离对话,在轻松自由的氛围中解答同学们学习生活中的疑难。匡乐满便多次参加下寝室活动,了解学生思想现状和需求,选拔拔尖创新人才。

  加入世承班、建设光召班、为本科生配备学业导师等一系列措施正在按部就班地落实,一批出类拔萃的学生荟萃一堂。师生间的互动,同学间的激励,使物电学院学生收获了终身受益的智慧、理想、学风、品味和人格。2018年10月,陈大可院士在湖南师范大学80周年校庆晚会上动情表达,“母校深厚的文化底蕴、自由的学术风气以及老师和同学的深情厚谊让我受益终生。作为师大人,要志存高远,仰望星空,心怀天下,这样才能无愧于自己,无愧于家人,无愧于国家,无愧于这个时代。”

  为培育更多“仰望星空、心怀天下”之人,物电学院不断思考、探索教学改革之路。在课程内容设置上,纵向以物理学基础知识和基本理论为轴线,横向向专业契合的电子信息技术、生物物理、材料工程技术等学科辐射、交叉融合,建设跨学科课程体系和教学团队。以量子效应及其应用统领宇观、宏观、介观和微观尺度内新型量子效应的探测与调控,使学院发展成为量子效应及其应用领域科学研究和人才培养的高地。物理学科带头人匡乐满教授在量子信息领域作出突出贡献。他提出的“有限维空间玻色子相干态”的定义,被列为国际上公认的两种定义形式之一,被国际同行命名为“截断相干态”。

  一个人的视野,能够决定他的事业和成就;一所大学的视野,能够决定他施教的广度和深度。“要给学生一瓢水,自己得有一桶水”“要让学生进步,自己先得长见识”,这是物电学院退休教授王发伯经常说的话,勉励年轻教师注重自身素质的提高。王发伯就是书写“一门三院士”佳话的老师,陈大可、龚新高、邵明安都是他的学生。

  “长见识就是宽视野,站在前辈的肩膀上,学院看得更广,走得更远。”物理与电子科学学院院长唐东升说,物理学是自然科学中最重要的基础学科之一,国际性是该学科专业最重要的特征之一。利用学校“潇湘学者”特聘教授计划,学院从海内外大力引进一批优秀学者。物电学院的发展与不断引进优秀人才、拓宽师生视野的宗旨息息相关。

  在物理学67名教师中,有50余位有过国(境)外学习和科研工作经历,具有非常好的科研历练和国际视野。近五年,学院教师主持国家自然科学基金重大研究计划集成项目2项、培育项目4项,国家重点研发计划课题1项,国家自然科学基金重大项目课题1项、面上青年项目60余项,省部级项目40余项;在《Science》《Nature》等国际知名学术期刊上发表论文400余篇,在学术界拥有学术声望和学术美誉度。教师队伍广阔的国际视野是做好物理基础课程教学和教学改革的有利条件。选拔拔尖学生加入老师研究组,参加科研项目训练,开展个性化培养和研究性教学,促进学生自主深度学习、建构知识体系、形成多维能力。

  优秀的师资队伍和刻苦的钻研精神,为青年师生树立了标杆,明确了方向。通过优秀教师的言传身教,让学生通过耳濡目染激发学术兴趣和创新潜力。学院入选了国家“万人计划”领军人才1人,“有突出贡献中青年专家”2人,国家“杰出青年基金”获得者1人,“百千万人才工程”人选2人,国家 “优秀青年基金”获得者3人,湖南省“芙蓉学者”3人,“教育部新世纪优秀人才基金”获得者9人,湖南省杰出青年基金获得者11人,湖湘青年英才2人,湖南省百人计划1人、青年百人3人。学校世承人才计划实施3年以来,物电学院有32人入选。

  此外,还依托“低维量子结构与调控”教育部重点实验室和“量子效应及其应用”湖南省高校“2011协同创新中心”,汇聚了中国科学院理论物理研究所、物理所和高能物理研究所,以及北京大学、清华大学等国内外知名科研院所和高校的师资力量和创新要素,聘请华为以及湖南省计量检测研究院等知名企业和工程研究院开展校企产学研合作,形成理工教融合的师资队伍。

  跨学科融发展,培育学科新增长点

  学科交叉之处展现的最强劲发展势头,往往是科学的“生长点”,是最具生命力的地方。在物电学院,学科之间的自觉融合、嫁接常能中间开花,形成明显的学术优势。从1938年建校初期的理化系、后来的物理系、理学院再到今天的物电学院,该学院在完成高度分化的蓬勃发展后,又呈现出相互渗透、交叉发展的态势。这一点在四名院士身上体现得淋漓尽致。

  邵明安院士,物理系1978级学生,围绕黄土高原旱地农业和生态环境建设开展研究,在我国率先开展了以植物根系吸水为中心的土壤水分有效性动力学研究,成为物理学与生态学融合发展的典型。龚新高院士,物理系1978级学生,将物理学应用于从事计算凝聚态物理和计算材料科学研究,在创新计算方法、团簇物理和多元半导体等方向取得突出成果。陈大可1981年从物理学毕业,长期从事物理海洋学基础研究, 在近海、大洋和气候研究领域均有重要建树。

  和邵明安、陈大可、龚新高比起来,92岁的陈星旦资历更老,他于1946年就读于国立师范学院理化系,是新中国短波光学领域研究的主要开拓者和组织者,曾参与我国第一次核试验,后又参与建立国防科技系统一级光学计量站、研制“三代”滤光片型近红外漫反射光谱分析仪。

  “湖南师大物理学的跨学科融合发展为科学家成才奠定了坚实的基础,也让跨学科研究成为立院之本”,唐东升说,打破学科壁垒,以融合交叉激发创新活力,为物理学的发展提供了新的思路和气象。如今,学院青年学者的科研方向均朝着多样化发展道路前进。

  “学术研究走得越远,学科之间的界限越模糊。”“70后”刘红荣便是其中的典型代表。从事凝聚态物理及其交叉学科,在利用冷冻电镜技术解析疱疹病毒三维结构研究领域作出原创性成果。他是湖南省首个以第一作者、第一署名单位在《Science》发表学术论文的学者,其相关成果被同行誉为“当代电子显微学的代表作”,成功用物理学知识解决了生物学前沿问题。

  以项目合作为纽带,以资金投入为支撑,内育新秀,外揽英才,成为物电学院促进学科交叉融合资源配置的有效方式。2015年9月,湖南师范大学“量子效应及其应用”协同创新中心获批第三批湖南省高校“2011协同创新中心”立项建设,由物理学科牵头,整合汇聚了中国科学院理论物理研究所、物理研究所、中国工程物理研究所北京计算科学研究中心、清华大学、国防科学技术大学、中南大学、湖南大学等科研院所的优势资源和创新要素。协同创新中心肩负着引领示范全省高校科技创新体制机制改革的重要使命,是湖南省高等教育发展的先行区、改革的试验田、体制机制创新的实验室。

  物电学院探索的“校所协同创新、协同育人”模式,也是融合式发展的一大亮点。2016年12月,学院与中国科学院高能物理研究所合作框架协议签约仪式在量子楼举行。一年后,又与中国科学院理论物理研究所签署合作框架协议,并成立中国科学院理论物理所—湖南师范大学彭桓武科教合作中心。彭桓武科教合作中心的成立,成为扩大开放合作,贯彻创新驱动发展战略,强化基础研究的重要举措,是促进科教融合,加强校所协同创新、协同育人,探索科学研究和人才培养新机制的重要平台。

  重科研促创新,在实验中推动教学互长

  真正培养高质量科技人才的模式,是让学生成为科研项目的参与者。对于物电学院来说,量子楼的建成是学院高站位、高起点推动知识创新和基础研究的一个里程碑式新起点。全天候开放的实验楼,鼓励老师在理论课教学中加强实验教学,激励学生在实验课程中自主学习,让物电学院的实验教学迎来新腾飞机遇。

  教师参与科研,收获一批前沿科技成果。2018年,“潇湘学者”特聘教授、博士生导师景辉教授,提出了一种突破静态腔探测理论极限的新方案,利用旋转环形光学微腔,可使灵敏度达到目前最好的静态腔的3倍,从而探测到更小的纳米颗粒。这一结果日前发表在美国光学学会的旗舰期刊《光学》上。该工作不仅对灵敏探测技术有明显实用价值,为研究新型旋转腔人工量子器件技术开辟了道路,也为单向通信、地质勘探、热流控制等实际应用提供“通用证”。

  鼓励学生参加实验课题,直接在科学前沿得到训练。“分班制”,是物电院探索科研强院的路径之一。学院启动了本科生拔尖人才计划,探索创新型人才培养模式,每年选拔30名优秀本科生跟随导师,提前进行学术训练,有效地实现打基础、养兴趣,跟导师、进项目,凝成果、促发展,形成教学带动科研、科研反哺教学的模式。

  “80后”教授曾松军自2013年加入物电学院后,一直围绕着稀土基多功能纳米材料在生物成像的应用开展研究,其所研究的领域涉及医学、信息科学和物理学三个学科。得益于学院的“分班制”,他的课题研究小组集齐了不少优秀学生,带领课题组发展了一种基于镧系掺杂的高质量稀土近红外二区光学探针,并将其成功应用于高质量、高分辨率的肿瘤血管成像,这对实现早期肿瘤的诊断具有重要意义。

  以科研项目为支撑,老师将科学知识、科学方法和科学精神潜移默化,并从课堂教学、课外实践、课程设计和毕业设计等多方面来将科研转化为教学。一些学生已在培养中获得国家和教育厅创新实验项目经费资助。“潇湘学者”特聘教授周海青本科阶段就通过主持国家大学生实验计划进入实验室,开始以问题为导向的自主学习。最近,设计并成功制备新型量子结构,用于光电催化分解水制氢取得突破性进展,显著提升效率和电极材料的稳定性。相关研究成果发表在Nature Communications和Energy&Environmental Science等国际顶级学术期刊上,并在国际学术界引起重大反响。他说,“从导师那里获得的东西中,不仅仅是知识或技能,最重要的是思维风格。”

  在量子楼,学生无时无刻体会着浓厚的学术氛围。近五年,学院举办或承办了国际性学术会议4个、全国性会议10个、研究生暑期学校2个;学院设立量子论坛,邀请了包括诺贝尔奖得主、院士等国内外知名学者来校交流、讲学200余人次。与8个国家和地区、15个科研院校建立了稳定的合作关系,推荐研究生参加国内外学术会议、暑期学校和联合培养,开展广泛的学术交流活动,来拓宽师生们的学术视野,丰富学术阅历,增强创新能力。

  在推进科学创新的同时,物电学院还有一个重要的任务,那便是普及科学知识、弘扬科学精神,引领更多青少年领略物理之美,在此基础上创新拔尖人才选拔培养新机制。依托湖南省中学生物理奥赛培训基地,主动服务社会,服务基础教育,出版中学生物理奥赛培训教材10余部。通过举办奥赛培训班,受益中学生近万人。自1984年来,经物理系训练的湘籍中学生共获国际物理奥赛金牌15枚、银牌2枚、铜牌2枚,获亚洲物理奥赛金牌19枚,所获奖牌数居全国第一。凭借物理竞赛优异成绩保送或自主招生进入北大、清华深造的学子每年超过40人,位居全国前列。

  宽视野、重融合、促创新、强服务,正成为湖南师大物理与电子科学学院的最大特色,并成为湖南师大“双一流”建设的生力军,在内涵式发展大道上“加速”奔向未来。 “站在新的起点、新的征程,物理人的心目中都有一个‘中国特色、世界一流’的愿景。”唐东升说,随着学校深化改革和快速发展,物电学院在“一流学科”建设中迎来了又一次腾飞的机会。面向国家发展战略、服务国家重大需求,物电院教学团队将继续秉承“悟物崇理、博学善思、修身凝志、求实创新”系训,践行“才从才来”的教学理念,致力于培养知识、能力、素质协调统一,高层次、高水平、高素质、创新型、国际化的人才。

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