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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(kāi)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(jìn)作用，實(shí)踐結果表明這種參與競賽的教學(xué)模式促進(jìn)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各高校之間進(jìn)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(huì )物理教學(xué)指導委員會(huì )的工作計劃。競賽主要以團隊辯論和對抗的形式來(lái)進(jìn)行，分別在力、熱、光、電等內容設置17個(gè)題目，一部分題目來(lái)自于《Sci－ence》《Nature》《PRL》這些頂級期刊，題目新穎開(kāi)放，既考察了學(xué)生對基礎知識的綜合應用能力，又培養了學(xué)生運用開(kāi)放性思維發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并且鍛煉了學(xué)生自主設計實(shí)驗、動(dòng)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(shí)間，所有與題目相關(guān)的基本知識、實(shí)驗方案都要由參賽者查找和設計，并根據研究得出的結果和其他隊進(jìn)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)并結合我校大學(xué)物理實(shí)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(jìn)作用。
一、大學(xué)物理當前現狀
物理學(xué)是所有工科院校的一門(mén)重要的公共基礎必修課程，是整個(gè)自然科學(xué)的基礎。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、培養學(xué)生較高的物理素質(zhì)、鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、發(fā)展學(xué)生的創(chuàng )新意識與創(chuàng )新能力為培養目標�？梢�(jiàn)大學(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(jué)得大學(xué)物理這些基礎課沒(méi)有用，只有與專(zhuān)業(yè)有關(guān)的專(zhuān)業(yè)課才是他們應該掌握的，這樣的理解當然是錯的，萬(wàn)丈高樓平地起，不打好地基，高樓怎么能穩固？國內高校的物理教師都在努力做著(zhù)各種嘗試來(lái)改變現狀，希望從教學(xué)內容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等措施的改進(jìn)來(lái)推動(dòng)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(gè)競賽旨在提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析解決實(shí)際物理問(wèn)題的能力，培養學(xué)生的開(kāi)放性思維能力。CUPT的賽題都是貼近實(shí)際生活的開(kāi)放性物理問(wèn)題，比如2016年的一個(gè)題目是用一根堅韌的線(xiàn)在其末端綁住一重物從而構成一個(gè)擺。當擺的懸掛點(diǎn)在水平面上作圓周運動(dòng)的時(shí)候，我們會(huì )發(fā)現某些時(shí)候下端的重物也開(kāi)始做圓周運動(dòng)，并且重物的轉動(dòng)半徑更小。競賽題目要求研究該運動(dòng)以及重物的穩定軌跡。比如還有一道題目是讓一注液體噴向一個(gè)平面，如果用激光照射在接觸點(diǎn)上，將會(huì )發(fā)現一繞著(zhù)水柱的光環(huán)。題目的要求是研究這個(gè)光環(huán)和相關(guān)參量對整個(gè)系統的影響。從這兩個(gè)題目可見(jiàn)，CUPT的題目都是我們日常生活所見(jiàn)到的自然現象，來(lái)自于生活，但競賽訓練的是學(xué)生用敏銳的眼睛觀(guān)察現象、用創(chuàng )新的思想構思實(shí)驗、用科學(xué)的方法改變實(shí)驗條件、用專(zhuān)業(yè)的軟件計算出結論。這樣的題目既會(huì )激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣，更會(huì )鍛煉學(xué)生綜合的科學(xué)研究能力。所有題目均會(huì )在競賽一年前公布，參賽學(xué)生可以利用這一年的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗方案的設計、具體操作及實(shí)驗結論的分析及拓展。在這一年中，學(xué)生有足夠的時(shí)間去發(fā)揮，參賽學(xué)生可能會(huì )想出很多實(shí)驗方案，也會(huì )逐一去實(shí)踐，最后選擇最佳的方案，并且對結論進(jìn)行歸納總結，并把其凝練成文字進(jìn)行PPT的制作及論證。整個(gè)流程指導教師不會(huì )參與太多，只是給出一些實(shí)驗儀器的技術(shù)指導及所需材料的后備支持，整個(gè)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(shí)踐動(dòng)手操作的能力，培養了學(xué)生團隊合作的精神，提升了學(xué)生的口語(yǔ)表達及辯證思維的能力。使學(xué)生所學(xué)的基礎知識真正可用到實(shí)際的生活實(shí)例中，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。這種類(lèi)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(guò)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(lái)促進(jìn)大學(xué)物理的教育教學(xué)的提高。
三、競賽的組織及實(shí)施
為了配合后續的省賽和國賽，我校先在全校范圍內舉行校大學(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(jìn)行理論分析、親手做實(shí)驗，按照學(xué)術(shù)報告的要求，清晰而準確的表達實(shí)驗原理、實(shí)驗內容和研究成果，強調原創(chuàng )性和創(chuàng )新性。11月底主辦方將對調研情況進(jìn)行檢查，要求參賽隊員提交調研報告，在各參賽隊報名后任選3道題目進(jìn)行研究并撰寫(xiě)初步的調研報告，選拔組織方將以答辯的方式根據調研報告情況對擬參加隊伍進(jìn)行初選。到12月底進(jìn)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(jìn)行理論分析、親手做實(shí)驗，強調原創(chuàng )性和全面性。第二年3月初進(jìn)行校內初賽：各參賽隊從5道中抽簽選擇3道進(jìn)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(shí)驗研究），要求由不同隊員進(jìn)行。參賽隊各有一次拒絕機會(huì )，拒絕兩次者視為放棄比賽。每道題有10分鐘的展示時(shí)間和5分鐘的提問(wèn)時(shí)間。由選拔組織方在相關(guān)老師指導下選出3—5組參加集訓，并在其余隊伍中評選三等獎5組。4月中旬對參賽隊進(jìn)行集訓。各組繼續完成指定的7道題目，并定期（兩周一次）集合交流完成進(jìn)度，后期由參加或觀(guān)摩過(guò)比賽的師生進(jìn)行比賽技巧的指導。8月進(jìn)行國賽沖刺：優(yōu)化整理題目資料，在參加或觀(guān)摩過(guò)比賽的師生的指導下，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(jìn)效果
通過(guò)一年的實(shí)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(tīng)講也比以前認真了，與老師的互動(dòng)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(gè)促進(jìn)。因為學(xué)生會(huì )向老師問(wèn)一些競賽方面的題目，因此使得老師必須利用業(yè)余時(shí)間來(lái)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、結束語(yǔ)
通過(guò)實(shí)踐表明，通過(guò)參加競賽，促進(jìn)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各高校之間進(jìn)行交流，也為推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科（雙一流）建設，和創(chuàng )新型國家建設提供了人才培養方面的有力支持。
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