大学物理竞赛教学模式探讨

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摘要：文章以对大学生参加全国大学生大学物理学术竞赛为平台，介绍了在本科生中如何开展大学物理学术竞赛，探讨了学生参加学术竞赛对大学物理教学的促进作用，实践结果表明这种参与竞赛的教学模式促进了大学物理的教学水平的提高，加强了我校与其他国内各高校之间进行交流。

关键词：大学物理；学术竞赛；创新思维

全国大学生物理学术竞赛（CUPT）是借鉴国际青年物理学家竞赛（IYPT）模式的全国性赛事，该比赛得到了教育部的大力支持，并被列入中国物理学会物理教学指导委员会的工作计划。竞赛主要以团队辩论和对抗的形式来进行，分别在力、热、光、电等内容设置17个题目，一部分题目来自于《Sci－ence》《Nature》《PRL》这些顶级期刊，题目新颖开放，既考察了学生对基础知识的综合应用能力，又培养了学生运用开放性思维发现问题、解决问题的能力，并且锻炼了学生自主设计实验、动手操作、团队合作的精神、口头表达的能力。所有17道题目提前一年发给参赛选手，让参赛选手有一年的准备时间，所有与题目相关的基本知识、实验方案都要由参赛者查找和设计，并根据研究得出的结果和其他队进行辩论。作者欲从大学生参加全国大学生物理学术竞赛的角度出发并结合我校大学物理实际教学工作情况，探析参加全国大学生物理学术竞赛对工科院校的大学物理教学的促进作用。

一、大学物理当前现状

物理学是所有工科院校的一门重要的公共基础必修课程，是整个自然科学的基础。工科院校的大学物理课程以奠基学生厚重的物理基础、培养学生较高的物理素质、锻炼学生解决实际问题的能力、发展学生的创新意识与创新能力为培养目标。可见大学物理在工科院校起到非常重要的奠基作用，可是很多学生却不重视大学物理的学习，他们觉得大学物理这些基础课没有用，只有与专业有关的专业课才是他们应该掌握的，这样的理解当然是错的，万丈高楼平地起，不打好地基，高楼怎么能稳固？国内高校的物理教师都在努力做着各种尝试来改变现状，希望从教学内容、教学方法、教学手段等措施的改进来推动工科院校大学物理的教学。

二、CUPT介绍

CUPT是一项以团队对抗为主的大学物理学术竞赛，这个竞赛旨在提高学生综合运用所学知识分析解决实际物理问题的能力，培养学生的开放性思维能力。CUPT的赛题都是贴近实际生活的开放性物理问题，比如2016年的一个题目是用一根坚韧的线在其末端绑住一重物从而构成一个摆。当摆的悬挂点在水平面上作圆周运动的时候，我们会发现某些时候下端的重物也开始做圆周运动，并且重物的转动半径更小。竞赛题目要求研究该运动以及重物的稳定轨迹。比如还有一道题目是让一注液体喷向一个平面，如果用激光照射在接触点上，将会发现一绕着水柱的光环。题目的要求是研究这个光环和相关参量对整个系统的影响。从这两个题目可见，CUPT的题目都是我们日常生活所见到的自然现象，来自于生活，但竞赛训练的是学生用敏锐的眼睛观察现象、用创新的思想构思实验、用科学的方法改变实验条件、用专业的软件计算出结论。这样的题目既会激发学生的学生兴趣，更会锻炼学生综合的科学研究能力。所有题目均会在竞赛一年前公布，参赛学生可以利用这一年的时间进行实验方案的设计、具体操作及实验结论的分析及拓展。在这一年中，学生有足够的时间去发挥，参赛学生可能会想出很多实验方案，也会逐一去实践，最后选择最佳的方案，并且对结论进行归纳总结，并把其凝练成文字进行PPT的制作及论证。整个流程指导教师不会参与太多，只是给出一些实验仪器的技术指导及所需材料的后备支持，整个比赛的主体还是学生。该比赛充分发挥了学生的想象的空间，锻炼了学生实践动手操作的能力，培养了学生团队合作的精神，提升了学生的口语表达及辩证思维的能力。使学生所学的基础知识真正可用到实际的生活实例中，提高了学生的综合素质。这种类型的比赛所达到的目的正是大学教师所追求的目标。老师们兢兢业业、勤勤恳恳的站在讲台上，一遍又一遍的给学生传授知识，最终想达到的目标也不过如此。因此我们可以借助全国大学生物理学术竞赛这一平台来促进大学物理的教育教学的提高。

三、竞赛的组织及实施

为了配合后续的省赛和国赛，我校先在全校范围内举行校大学物理学术竞赛。每年11月份报名，由学生自由组队，3-5人一队，要求参赛学生自行查阅相关文献、自行进行理论分析、亲手做实验，按照学术报告的要求，清晰而准确的表达实验原理、实验内容和研究成果，强调原创性和创新性。11月底主办方将对调研情况进行检查，要求参赛队员提交调研报告，在各参赛队报名后任选3道题目进行研究并撰写初步的调研报告，选拔组织方将以答辩的方式根据调研报告情况对拟参加队伍进行初选。到12月底进行中期检查：采用组织方指定及各组商讨的方式确定各组中期所需研究的5道题目。要求查阅相关文献、自行进行理论分析、亲手做实验，强调原创性和全面性。第二年3月初进行校内初赛：各参赛队从5道中抽签选择3道进行完整（即正式的CUPT正方陈述报告，包含完整的理论研究和实验研究），要求由不同队员进行。参赛队各有一次拒绝机会，拒绝两次者视为放弃比赛。每道题有10分钟的展示时间和5分钟的提问时间。由选拔组织方在相关老师指导下选出3-5组参加集训，并在其余队伍中评选三等奖5组。4月中旬对参赛队进行集训。各组继续完成指定的7道题目，并定期（两周一次）集合交流完成进度，后期由参加或观摩过比赛的师生进行比赛技巧的指导。8月进行国赛冲刺：优化整理题目资料，在参加或观摩过比赛的师生的指导下，整合所有资料，准备参加最终的国赛。

四、竞赛在教学中的促进效果

通过一年的实践，任课教师普遍反映学生对大学物理的学习热情比以前更加积极了，学生上课听讲也比以前认真了，与老师的互动也增加了。这种受益是双方面的，不仅学生的学习积极性有所提高，而且对老师也是一个促进。因为学生会向老师问一些竞赛方面的题目，因此使得老师必须利用业余时间来查一些相关的文献，使得老师在教学能力和教学水平方面都得到了提升。

五、结束语

通过实践表明，通过参加竞赛，促进了我校大学物理的教学水平的提高，加强了我校与其他国内各高校之间进行交流，也为推进世界一流大学和一流学科（双一流）建设，和创新型国家建设提供了人才培养方面的有力支持。

作者:孙秋华 姜海丽 赵言诚 孟霆 李庆波 单位:哈尔滨工程大学

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