大學(xué)物理競賽教學(xué)模式探討論文

　　摘要：文章以對大學(xué)生參加全國大學(xué)生大學(xué)物理學(xué)術(shù)競賽為平臺，介紹了在本科生中如何開展大學(xué)物理學(xué)術(shù)競賽，探討了學(xué)生參加學(xué)術(shù)競賽對大學(xué)物理教學(xué)的促進作用，實踐結(jié)果表明這種參與競賽的教學(xué)模式促進了大學(xué)物理的教學(xué)水平的提高，加強了我校與其他國內(nèi)各高校之間進行交流。

　　關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；學(xué)術(shù)競賽；創(chuàng)新思維

　　全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽（CUPT）是借鑒國際青年物理學(xué)家競賽（IYPT）模式的全國性賽事，該比賽得到了教育部的大力支持，并被列入中國物理學(xué)會物理教學(xué)指導(dǎo)委員會的工作計劃。競賽主要以團隊辯論和對抗的形式來進行，分別在力、熱、光、電等內(nèi)容設(shè)置17個題目，一部分題目來自于《Sci－ence》《Nature》《PRL》這些頂級期刊，題目新穎開放，既考察了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，又培養(yǎng)了學(xué)生運用開放性思維發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，并且鍛煉了學(xué)生自主設(shè)計實驗、動手操作、團隊合作的精神、口頭表達的能力。所有17道題目提前一年發(fā)給參賽選手，讓參賽選手有一年的準備時間，所有與題目相關(guān)的基本知識、實驗方案都要由參賽者查找和設(shè)計，并根據(jù)研究得出的結(jié)果和其他隊進行辯論。作者欲從大學(xué)生參加全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的角度出發(fā)并結(jié)合我校大學(xué)物理實際教學(xué)工作情況，探析參加全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽對工科院校的大學(xué)物理教學(xué)的促進作用。

　　一、大學(xué)物理當前現(xiàn)狀

　　物理學(xué)是所有工科院校的一門重要的公共基礎(chǔ)必修課程，是整個自然科學(xué)的基礎(chǔ)。工科院校的大學(xué)物理課程以奠基學(xué)生厚重的物理基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生較高的物理素質(zhì)、鍛煉學(xué)生解決實際問題的能力、發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標�？梢姶髮W(xué)物理在工科院校起到非常重要的奠基作用，可是很多學(xué)生卻不重視大學(xué)物理的學(xué)習，他們覺得大學(xué)物理這些基礎(chǔ)課沒有用，只有與專業(yè)有關(guān)的專業(yè)課才是他們應(yīng)該掌握的，這樣的理解當然是錯的，萬丈高樓平地起，不打好地基，高樓怎么能穩(wěn)固？國內(nèi)高校的物理教師都在努力做著各種嘗試來改變現(xiàn)狀，希望從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等措施的改進來推動工科院校大學(xué)物理的教學(xué)。

　　二、CUPT介紹

　　CUPT是一項以團隊對抗為主的大學(xué)物理學(xué)術(shù)競賽，這個競賽旨在提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析解決實際物理問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維能力。CUPT的賽題都是貼近實際生活的開放性物理問題，比如2016年的一個題目是用一根堅韌的線在其末端綁住一重物從而構(gòu)成一個擺。當擺的懸掛點在水平面上作圓周運動的時候，我們會發(fā)現(xiàn)某些時候下端的重物也開始做圓周運動，并且重物的轉(zhuǎn)動半徑更小。競賽題目要求研究該運動以及重物的穩(wěn)定軌跡。比如還有一道題目是讓一注液體噴向一個平面，如果用激光照射在接觸點上，將會發(fā)現(xiàn)一繞著水柱的光環(huán)。題目的要求是研究這個光環(huán)和相關(guān)參量對整個系統(tǒng)的影響。從這兩個題目可見，CUPT的題目都是我們?nèi)粘Ｉ�活所見到的自然現(xiàn)象，來自于生活，但競賽訓(xùn)練的是學(xué)生用敏銳的眼睛觀察現(xiàn)象、用創(chuàng)新的思想構(gòu)思實驗、用科學(xué)的方法改變實驗條件、用專業(yè)的軟件計算出結(jié)論。這樣的題目既會激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣，更會鍛煉學(xué)生綜合的科學(xué)研究能力。所有題目均會在競賽一年前公布，參賽學(xué)生可以利用這一年的時間進行實驗方案的設(shè)計、具體操作及實驗結(jié)論的分析及拓展。在這一年中，學(xué)生有足夠的時間去發(fā)揮，參賽學(xué)生可能會想出很多實驗方案，也會逐一去實踐，最后選擇最佳的方案，并且對結(jié)論進行歸納總結(jié)，并把其凝練成文字進行PPT的制作及論證。整個流程指導(dǎo)教師不會參與太多，只是給出一些實驗儀器的技術(shù)指導(dǎo)及所需材料的后備支持，整個比賽的主體還是學(xué)生。該比賽充分發(fā)揮了學(xué)生的想象的空間，鍛煉了學(xué)生實踐動手操作的能力，培養(yǎng)了學(xué)生團隊合作的精神，提升了學(xué)生的口語表達及辯證思維的能力。使學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)知識真正可用到實際的生活實例中，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。這種類型的比賽所達到的目的正是大學(xué)教師所追求的目標。老師們兢兢業(yè)業(yè)、勤勤懇懇的站在講臺上，一遍又一遍的給學(xué)生傳授知識，最終想達到的目標也不過如此。因此我們可以借助全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽這一平臺來促進大學(xué)物理的教育教學(xué)的提高。

　　三、競賽的組織及實施

　　為了配合后續(xù)的省賽和國賽，我校先在全校范圍內(nèi)舉行校大學(xué)物理學(xué)術(shù)競賽。每年11月份報名，由學(xué)生自由組隊，3—5人一隊，要求參賽學(xué)生自行查閱相關(guān)文獻、自行進行理論分析、親手做實驗，按照學(xué)術(shù)報告的要求，清晰而準確的表達實驗原理、實驗內(nèi)容和研究成果，強調(diào)原創(chuàng)性和創(chuàng)新性。11月底主辦方將對調(diào)研情況進行檢查，要求參賽隊員提交調(diào)研報告，在各參賽隊報名后任選3道題目進行研究并撰寫初步的調(diào)研報告，選拔組織方將以答辯的方式根據(jù)調(diào)研報告情況對擬參加隊伍進行初選。到12月底進行中期檢查：采用組織方指定及各組商討的方式確定各組中期所需研究的5道題目。要求查閱相關(guān)文獻、自行進行理論分析、親手做實驗，強調(diào)原創(chuàng)性和全面性。第二年3月初進行校內(nèi)初賽：各參賽隊從5道中抽簽選擇3道進行完整（即正式的CUPT正方陳述報告，包含完整的理論研究和實驗研究），要求由不同隊員進行。參賽隊各有一次拒絕機會，拒絕兩次者視為放棄比賽。每道題有10分鐘的展示時間和5分鐘的提問時間。由選拔組織方在相關(guān)老師指導(dǎo)下選出3—5組參加集訓(xùn)，并在其余隊伍中評選三等獎5組。4月中旬對參賽隊進行集訓(xùn)。各組繼續(xù)完成指定的7道題目，并定期（兩周一次）集合交流完成進度，后期由參加或觀摩過比賽的師生進行比賽技巧的指導(dǎo)。8月進行國賽沖刺：優(yōu)化整理題目資料，在參加或觀摩過比賽的師生的指導(dǎo)下，整合所有資料，準備參加最終的國賽。

　　四、競賽在教學(xué)中的促進效果

　　通過一年的實踐，任課教師普遍反映學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習熱情比以前更加積極了，學(xué)生上課聽講也比以前認真了，與老師的互動也增加了。這種受益是雙方面的，不僅學(xué)生的學(xué)習積極性有所提高，而且對老師也是一個促進。因為學(xué)生會向老師問一些競賽方面的題目，因此使得老師必須利用業(yè)余時間來查一些相關(guān)的文獻，使得老師在教學(xué)能力和教學(xué)水平方面都得到了提升。

　　五、結(jié)束語

　　通過實踐表明，通過參加競賽，促進了我校大學(xué)物理的教學(xué)水平的提高，加強了我校與其他國內(nèi)各高校之間進行交流，也為推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科（雙一流）建設(shè)，和創(chuàng)新型國家建設(shè)提供了人才培養(yǎng)方面的有力支持。

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