馮娟娟 郭黨委 王心華

摘 要 為提高本科生的自主創(chuàng)新性，促進拔尖人才創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，激發(fā)本科生做科研的興趣，本文從目前學科競賽和實驗教學中存在的問題出發(fā)，調(diào)研和分析了目前國內(nèi)雙一流高校物理類學科競賽與本科生實驗教學結合的教學經(jīng)驗，并結合蘭州大學物理與科學技術學院相關實踐課程、物理學科競賽的開展情況及問卷結果，提出了“學科競賽課程化”的教學方案。從教學目標、教學模式、教學內(nèi)容、考核方式、學分政策、師資及教學條件等方面作總結闡述。以物理學科競賽為引導，以真實的賽題為研究對象，該教學方案的實施將有利于本科生科研能力的培養(yǎng)，同時也將促進物理學科競賽成績的提高。

關鍵詞 大學物理;學科競賽;課程化

國家正在大力推進“世界一流大學和一流學科建設”，基礎學科拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是一流大學建設的中心工作。大學物理的實驗教學在培養(yǎng)大學生的動手能力，創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力方面有著重要作用。學科競賽則是培養(yǎng)學生實踐動手能力、促進大學生實踐創(chuàng)新能力的有效載體[1-4]。以蘭州大學為例，物理類專業(yè)學生目前參與的學科競賽項目有很多，如“全國大學生物理實驗競賽”，“中國大學生物理學術競賽（China UndergraduatePhysics Tournament，CUPT）”“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”“中國互聯(lián)網(wǎng)+”等。這些競賽不僅培養(yǎng)了學生的實踐動手，分析解決問題的能力，培養(yǎng)了其科學研究的基本素養(yǎng)，同時也為其理論課的學習提供了有力的幫助[4]。在這些學科競賽中，學生的學習模式由被動變?yōu)橹鲃樱虒W模式也需要做出相應的調(diào)整。

通過調(diào)研國內(nèi)雙一流大學關于物理實驗教學與學科競賽結合的開展情況，分析了實驗教學與學科競賽的關系。在很多高校的經(jīng)驗中：在實踐教學和競賽的指導過程中，都需要以“學生的學習和發(fā)展為中心”進行相應地教學改革[5]。在實際的教學實踐中，實驗教學與競賽指導相互融合相互促進，能取得更好的實踐教學效果[6-7]。這樣做一方面能讓所有選課學生經(jīng)歷較完整的科研訓練過程，這個過程在本科階段對于相關專業(yè)的學生而言是非常寶貴的;另一方面期望學生在學科競賽中取得較好成績[8]。很多學校的教學模式中，都將競賽內(nèi)容與課程進行了結合[9-11]，如電子科技大學，西安交通大學等。開設面向全校學生的選修課和部分專業(yè)的必修課，定時定期對參與的學生進行針對性的指導?；蛘邔⒏傎愵}目引入相關的實踐課程，例如將CUPT 題目引入科研訓練和實驗物理課程中，學生自選題目作為作業(yè)[11]?；蛘邔?chuàng)新拓展性實驗作為《大學物理實驗》的部分教學內(nèi)容，學生以3～5人組隊的方式自由選擇題目，進行科學研究[12]。

結合本校的實際情況，提出了“學科競賽課程化”的本科生實踐教學方案，以目前主要參與的學科競賽（如全國大學生物理實驗競賽，中國大學生物理學術競賽等）為目標，開設相關的實踐教學課程，使物理學科競賽課程化，從而推進實驗教學與學科競賽的有機融合，提高物理相關專業(yè)本科生的實踐技能，促進拔尖人才創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

1 以科研訓練為目的的實踐課程的開展現(xiàn)狀

蘭州大學物理類專業(yè)本科生以科研訓練為目的的實踐學分目前可以通過參與學科競賽，發(fā)表學術論文，參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，選修《科研與實踐Ⅰ》《科研與實踐Ⅱ》和《科研與實踐Ⅲ》課程（這三門課程分別在大二上半學期，大二下半學期和大三上半學期開設）等方式獲得。我們對于課程及學分相關的問卷結果顯示于圖1。

“學科競賽課程化”符合本校學生的實際情況。物理類專業(yè)本科生可以通過多種方式獲得實踐學分，但是學生從有序組織的課堂上的收獲更多。對于大三下學期（簡稱大三下）已經(jīng)基本完成相關學分的學生的問卷結果，79.17%的學生是通過課程《科研與實踐Ⅱ》《科研實踐Ⅲ》獲得相應的實踐學分，62.5%的同學希望通過相關課程來獲得學分。而對于大二下學期（簡稱，大二下）的學生來說，這部分學生只有部分同學已經(jīng)完成相關課程，獲得了學分，大部分同學還沒有完成。問卷結果表明：已完成中占比最多的16.95%的學生，是通過課程得到的學分，而且57.63%的同學希望通過課程來獲得學分。從學生的反饋結果來看，相關實踐課程的開設對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有必要。

已完成相關實踐學分的大三下的學生中，70.83%的同學覺得從課程中得到的收獲最大。大二的少部分同學完成相關學分的同學中，認為從相關課程中收獲最大的學生的比例，也是最高的52.54%。

對于目前的學科競賽，學生主要利用暑期學校和平時課余時間來完成，沒有相關的課程。

2 目前學科競賽開展的現(xiàn)狀

（1） 學科競賽主要吸納部分優(yōu)秀學生參與，受益面有限。如果將學科競賽課程化，將吸納更多的學生參與相關的課程，參與相關的實驗競賽，這不僅使更多的學生經(jīng)歷較完整的科研訓練過程，培養(yǎng)其實踐創(chuàng)新能力，也有利于好作品的選拔，促使他們更好地完成自己的項目。

（2） 目前的學科競賽選拔及訓練模式下，效率較低。在選定比賽題目或者項目立項之后，部分學生在項目執(zhí)行期間，如果工作態(tài)度不是很積極，將會出現(xiàn)項目進展緩慢，研究內(nèi)容不能順利進行的情況。如果學生不主動找老師，指導教師可能無法及時了解項目的進展情況，不能提供有效的指導。這樣對項目本身來說，容易出現(xiàn)半途而廢的情況，會非常打擊學生參與競賽的積極性，甚至會打擊學生對科學研究的興趣。

（3） 關于學分的設置。物理類專業(yè)學生的課程繁重，課余時間有限，按照目前的培養(yǎng)方案中對實踐學分的要求，如果參加學科競賽沒有獲得名次，對應的實踐課程就不能免修，對時間寶貴的學生來說，花費了大量的時間相當于沒有結果。因此，雖然大部分同學是因為喜歡相關的項目而去參加競賽培訓和準備的，還是有部分同學在參加競賽培訓時會有顧慮。

如果將學科競賽課程化，那么修完相關課程的學生，不管能不能取得參與競賽的資格，或者競賽成績是否理想，都會取得相應的學分，這就避免了最終從獎勵和學分上一無所獲的情況，將會在一定程度上保護學生參與各類學科競賽的積極性。

（4） 物理學科各類學科競賽有很多，本科生的經(jīng)驗不多，而且時間寶貴，需要老師進行全程的指導。“競賽課程化”將使競賽的組織更規(guī)范，使學生在進行科學研究的全過程中都能獲得及時有效的指導。指導老師可以更深入地跟進學生的研究情況，給出更為具體的建議，也有利于研究項目的延續(xù)性。

因此，如能將實踐教學的課程與學科競賽二者結合起來，將更有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3 思考和總結

下面分別從教學目標、教學模式、教學內(nèi)容、考核方式、學分政策、師資及教學條件方面對“競賽課程化”作一些總結，以期在后續(xù)的實驗教學中做更多的嘗試（圖3）。

3.1 教學目標

學生是人才培養(yǎng)的主體，是教學工作的主體。在物理實驗課程的教學改革中，無論以哪種方式指導學生，都要以“學生的學習和發(fā)展為中心”進行相應地教學改革[5]。因此在開設相關的競賽課程時，課程設置的目的是提高本科生的自主創(chuàng)新性，提高拔尖人才的創(chuàng)新實踐能力。以物理學科競賽為引導，以真實的賽題為研究對象，激發(fā)同學們做科研的興趣。

3.2 教學模式

開設面向部分專業(yè)學生的必修課和面向全校學生的選修課，根據(jù)具體的比賽項目進行教學安排，學生以3～5人組隊的方式自由選擇題目，進行科學研究。

3.3 教學內(nèi)容

以理論課+實踐課+講座+討論+匯報等形式，以特定的競賽為目標，分配實驗題目進行研究;學生每周在固定時間上課，根據(jù)課題研究的進度，在不同研究階段安排不同的講座或者工作匯報。有關競賽題目的實驗教學內(nèi)容，可以來自于沒有競賽過的題目，如最新的CUPT題目，可以來自于教師的科研項目，也可以根據(jù)自己的興趣自選題目，或者和老師討論選題。自己命題類的題目可以參加自命題類型的競賽，如大學物理實驗競賽（創(chuàng)新賽）等。教學內(nèi)容的開展將以科研課題的方式進行。

3.4 考核方式

工作匯報，結項報告或論文的形式。課程結束前學生需要以口頭工作匯報的形式來匯報項目進展和結果，以科研論文的形式來撰寫結項論文，指導教師評審后將選拔出成績優(yōu)秀的小組，參加相應的物理學科競賽。

對課程的考核也將根據(jù)具體的競賽類型，引入真實競賽的模式，對學生進行多方位的訓練：如提高PPT 制作水平，提高現(xiàn)場表述能力、辯論能力等。

3.5 學分政策

學生正常選課，每周在課程安排的時間接受老師的指導、討論或者自行完成課題，完成全部的教學內(nèi)容，按期提交成果總結，通過課程的考核，將獲得對應的實踐課程的學分。

從課程設置角度，獲得學分并不是課程設置的目標，只是課程的規(guī)范。從學生的角度，參與這類課程將得到系統(tǒng)和全面的科研訓練，完成課程的同時也將獲得對應的實踐課程的學分。

3.6 師資及教學條件

針對主要參與的學科競賽，安排不同的必修課或者選修課，邀請學院相關專業(yè)的教授，副教授，及實驗技術老師組成教學團隊，在課程的各個環(huán)節(jié)進行針對性的指導。

具體的指導方式：在項目進行的過程中，教師以講座或答疑的形式進行授課，學生以工作匯報的方式進行講解和討論。在文獻調(diào)研和開題等重要的階段，多位教師共同參與，對學生進行實驗方案的指導，幫助學生解決具體的問題等。

教學條件方面，利用現(xiàn)有的實驗室條件，申請相關的實踐經(jīng)費，建立自主創(chuàng)新實驗室，讓學生可以自由完成研究題目。

4 討論

目前蘭州大學開展的科研訓練的課程中，學生需要完成的科研項目的題目，大多來自前幾年各類物理學科競賽的賽題。學生完成項目后獲得一個成績，獲得相關的實踐學分。對學生而言更多的是體驗一遍科研的過程，研究的成果幾乎不參與任何競賽、評獎等。作者認為這種教學目標可以作一些改進，因為本科生的時間非常寶貴，如果能讓研究結果更有意義，對學生將有更大的激勵作用。

本論文中提出的“學科競賽課程化”，開設相關課程時，是以還未到比賽時間的物理學科競賽的題目作為研究課題，從立項時就瞄準比賽，也就是學生是以完成后可以參加相關的物理學科競賽的題目來進行科學研究，而不是從已經(jīng)結束評比的賽題中選取題目，讓學生體驗科研的過程。

本論文提出的“學科競賽課程化”只是提供一個教學模式的思路，不一定要新開課程，可以在原有課程的教學目標和教學內(nèi)容基礎上進行修改和完善。

總結起來，開設面向重要的物理學科競賽（比如全國大學生物理實驗競賽，中國大學生物理學術競賽等）的實踐教學課程，將有四個明顯的優(yōu)點：

（1） 將提高本科生對科學研究的積極性。物理學科競賽的題目因其開放性，非常適合本科生進行科學研究，在解決實際問題的過程中，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力和基本的科研素養(yǎng)。

課程目標如果是讓學生體驗科研的過程，對部分同學來說可能已經(jīng)足夠，但是并不利于拔尖人才的培養(yǎng)。對拔尖人才的培養(yǎng)來說，真正的科學研究訓練才能激發(fā)學生的學習主動性。

（2） 將調(diào)動學生參與學科競賽的積極性。做科研的積極性和參與競賽的積極性兩者并不矛盾，反而能相互促進。學生參與競賽的相關課程，如果結果優(yōu)異，將有機會參加相關的學科競賽，這也將促進學生參與學科競賽的興趣。

（3） 更合理地利用本科生的學習時間，使其在科學研究中事半功倍。物理類學生的學習任務很重，有些訓練沒有必要做簡單的重復。

（4） 解決目前學科競賽組織時存在的問題。參與各類物理學科競賽的同學，在準備的過程中，不一定都能得到系統(tǒng)和全面的指導，相關課程的開設將能很好地解決這個問題。

5 結語

完成以科研訓練為目的的實踐課程，參與大學物理學科競賽，對本科生的實踐創(chuàng)新能力的提高和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)有重要作用。通過調(diào)研其他學校的開展模式，結合本校相關實踐課程的開展情況，本論文提出“學科競賽課程化”，以實驗課程的教學與學科競賽有機結合的方式，對學生進行綜合科研能力的訓練，提高學生的科研創(chuàng)新能力。同時也可以更好地利用本科生寶貴的時間，將有利于競賽的組織，競賽成績的提高，提高學生參與競賽的積極性。

參 考 文 獻

[1] 呂海霞，張麗靖，張艷輝，等. 學科競賽與實驗中心教改深度融合的探索[J]. 實驗室研究與探索，2020，39 （1）： 170-172，190.

LV H X，ZHANG L J，ZHANG Y H，et al. Exploration ofintegration of discipline competition and experimental teachingreform in the demonstration center[J]. Research andExploration in Laboratory，2020，39 （1）： 170-172， 190. （inChinese）

[2] 葛惟昆. 清華學堂物理系葉企孫班“科研實踐基地”簡介[J]. 物理與工程，2020，30（1）：23-25.

GE W K. A brief of the practical research base for tsinghuaxuetang talents program of physics[J]. Physics and Engineering，2020，30（1）： 23-25. （in Chinese）

[3] 何仁生，皮斌斌，翦知漸，等. 大學物理實驗競賽引起的反思[J]. 物理實驗，2018，38 （12）：31-35.

HE S R， PI B B， JIAN Z J， et al. Reflections on universityphysics experiment contest[J]. Physics Experimentation，2018，38 （12）： 31-35. （in Chinese）

[4] 郭袁俊，于景俠，霍中生，等. 大學物理實驗與理論融合教學的探索[J]. 實驗室研究與探索，2019，38（7）：188-190.

GUO Y J， YU J X， HUO Z S， et al. Exploration on integrationteaching of university physical experiment and theory[J]. Research and Exploration in Laboratory，2019，38（7）： 188-190. （in Chinese）

[5] 陸慧，張孟，羅鍛斌，等. 以學生為中心的物理基礎課程教學改革[J]. 大學物理，2019，38（1）：43-46，57.

LU H， ZHAGN M， LUO D B， et al. Research on studentcenteredteaching reform of the elementary physics course[J]. College Physics，2019，38（1）： 43-46， 57. （in Chinese）

[6] 李明標，史力斌，張研研. 以競賽為導向的物理實驗教學改革研究與實踐[J]. 大學物理實驗，2021，34（2）：98-101.

LI M B， SHI L B， ZHAGN Y Y. Research and practice ofphysical experiment reform with competition as the goal[J].Physical Experiment of College，2021，34（2）： 98-101. （inChinese）

[7] 鐘菊花，顧英俊，章登宏，等. 競賽與教學相融合的開放式物理實驗教學探索[J]. 物理與工程，2017，27（5）：99-102.

ZHONG J H， GU Y J， ZHANG D H， et al. Open educationexploration in undergraduate physics experiment by incorporationof physics tournament into the elementarycourse[J]. Physics and Engineering，2017，27（5）： 99-102.（in Chinese）

[8] 周洋平，鐘鳴，陸建隆. 項目化學習下CUPT 備賽模式與實踐———以南京師范大學隊為例[J]. 大學物理，2021，40（1）：75-79.

ZHOU Y P， ZHONG M， LU J L. Preparation mode andpractice of CUPT based on project-based learning—takingNanjing Normal University team as an example[J]. CollegePhysics，2021，40（1）： 75-79. （in Chinese）

[9] 霍中生，姚列明，鄔邵軼，等. 全程及全員創(chuàng)新體驗式物理實驗教學改革的探索與實踐[J]. 實驗技術與管理，2014，31（4）：196-199.

ZHAI Z S， YAO L M， WU S T， et al. Exploration andpractice of reform of innovative experiential physical experimentalteaching for all courses and students[J]. ExperimentalTechnology and Management， 2014， 31（4）： 196-199.（in Chinese）

[10] 高雅純，張修明，吳喆. CUPT競賽在《大學物理》新工科課程教學改革中的應用[J]. 教育現(xiàn)代化，2020，7 （54）：24-27.

GAO Y C，ZHAGN X M，WU Z. Application of CUPTcompetition in teaching reform of new engineering course ofcollege physics[J]. Education Modernization，2020，7（54）： 24-27. （in Chinese）

[11] 張俊武. 將CUPT題目作為應用目標，納入科研訓練和實驗物理技術課程[J]. 物理實驗，2017，37（3）：35-36.

ZHAGN J U. Take CUPT topics as application goals andincorporate them into the courses of scientific researchtraining and experimental physics technology[J]. PhysicsExperimentation，2017，37（3）： 35-36. （in Chinese）

[12] 楊迪，孫麗媛，周永軍，等. 在大學物理實驗課程中創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實踐[J]. 大學物理實驗，2017，30（6）：139-141.

YANG D，SUN L Y，ZHOU Y J，et al. The study andpractice on training of innovative talents in college physicsexperiment[J]. Physical Experimen tof College，2017，30（6）： 139-141. （in Chinese）