基于物理學術競賽，搭建物理創新平臺

白洪亮,李雪春,滕永杰,李建東,王艷輝,吳興偉

(大連理工大學 物理學院，遼寧 大連 116024)

近幾年，以中國大學生物理學術競賽(簡稱CUPT)為代表的大學生物理學術競賽系列活動在國內的影響力越來越大，引起了大學和中學物理教育工作者的關注和思考. 開放的比賽題目，以學術討論為主的比賽形式，對于本科生而言既新鮮又充滿挑戰. 而對于物理教育工作者，這項比賽很好地培養和提高了學生的科研能力和綜合素質，且被學生喜聞樂見，是補充傳統教學模式不足的很好的載體. 特別是對于中低年級本科生，這項活動有效地解決了從高中應試思維到大學研究思維的轉變問題[1-2]. 大連理工大學基礎物理實驗中心(以下簡稱中心)承擔著全校3 000多人的“大學(基礎)物理實驗”和“近代物理實驗”以及部分研究生基礎課的授課任務，同時負責本校校級、省級、地區級和國家級大學生物理學術競賽的組織和培訓工作. 以此為契機，中心通過合理的規劃和對軟硬件條件的提升改造，逐漸搭建起一個能夠基本滿足本科生開展學科競賽、創新創業計劃等各類物理類創新實踐活動的開放性平臺. 針對平臺運行中存在的人力資源嚴重不足、資源利用率低、服務保障能力弱等問題，我們進行了認真地分析和思考，創新和完善了一系列制度和措施.

1 配備合理的功能團隊

任何工作的有力開展都離不開穩定、高效、團結的團隊. 在平臺搭建過程中，中心充分注意到人員問題的重要性，對各類人力資源進行了充分挖掘和合理配置.

1.1 組建穩定、精干的核心教師團隊

創建之初，由中心主任牽頭成立了核心教師團隊，全面負責中心范圍內各項競賽的組織管理、創新平臺的搭建和發展工作. 核心教師團隊是平臺建設、發展的中心節點和決策者，是保證整個工作實現建設要求目標的關鍵. 在考察團隊成員組成時，主要考慮到以下幾點：

1)熱愛教育教學工作，熱愛學生；

2)有較強的責任心和使命感，有一定的奉獻精神；

3)具備一定的科研和實踐工作經驗；

4)年齡結構需有一定梯度；

5)能長期深度參與這項工作；

6)曾經參與過物理學術競賽等活動的指導或評審工作.

這幾項要求全部是依據工作的特點和需要制定的. 受財務制度和政策的限時，參與這項工作具有更多的志愿性質，得到的財務和工作量補償非常有限.

實踐中，核心教師團隊成員很好地履行了自己的職責，對于決策和執行工作成員間都實現了高效、有益的溝通和合作，沒有發生人浮于事的情形. 例如，從2014年秋季學期開始，中心決定開始組織實施大連理工大學校級大學生物理學術競賽(簡稱DUPT)活動時，核心教師團隊牽頭對競賽的規則、題目、培訓、管理、條件保障、賽事組織等工作都進行了仔細地研究和討論，使得賽事有了很好的開端. 在后面幾年中，針對出現的新問題，核心教師團隊又牽頭對比賽規則和形式進行了必要的調整，使得賽事越來越完善和正規，在學生中的認可度也越來越高，逐漸成為學校和學院的一項品牌活動. 這說明，穩定、負責的核心決策團隊是保證工作可持續發展的必要保障.

1.2 引導學生組成功能團隊參與平臺管理工作

創新實踐活動的有效開展離不開硬件和軟件資源的有力支持. 各種瑣碎的工作，如實驗空間分配、設備的借出和歸還、培訓指導、賽事組織等都需要占用大量的人力和時間，僅僅依靠中心教師是不可能完成的. 為此，我們引導學生成立了多個功能團隊來服務于創新平臺的日常工作.

1.2.1 成立實驗室學生志愿管理小組

創新平臺設有多個開放性實驗室供學生使用. 開放運行意味著時間上的開放、實驗內容和器材的開放、服務主體的開放等. 這大大增加了實驗室的管理難度和安全隱患. 為此，我們設立了“教師+學生志愿小組”的管理模式，由每個實驗室的負責教師引導學生成立志愿管理小組，有效緩解了實驗室管理人員不足的問題.

1)成立學生志愿管理小組的目標定位于實現實驗室日常工作的學生自治管理. 小組成員主要來自曾經或正在參加校物理學術競賽等活動的學生，招募時采用自愿報名、雙方互選的方式. 對于小組成員，要求須具有強烈的服務意識和責任心. 青年學生的好奇心一般都比較強，喜歡參與一些活動，但是遇到困難時熱情容易消退. 因此，在選拔時，我們會盡量充分告知未來工作的內容和可能遇到的問題，強調工作的志愿特征，幫助其更加謹慎地作出決定和做好心理準備. 其次，強調工作的志愿特征. 志愿工作意味著沒有報酬，意味著奉獻，意味著需要為滿足其他同學的需求占用較多個人時間. 作為補償，我們為志愿者提供了更加豐富的學習資源和機會. 例如，實驗室內所有資源對小組成員優先開放，小組成員從事創新活動時優先給予經費支持，積極推薦和協助優秀志愿者參加各類評優活動等. 這些舉措支持了他們的學習和發展的訴求，是創新平臺最能吸引人之處.

2)從志愿者中聘任學生實驗室主任(簡稱學生主任)，負責實驗室和志愿管理小組的管理工作. 學生主任是實現實驗室學生自治管理的重要角色，主要職責有：協助負責教師制定和改進實驗室的各項管理制度；負責實驗室日常工作的部署和實施等，包括排定值班表、值班工作督導、新進人員培訓等.

在日常工作中，學生主任的管理權利會得到充分尊重，這是實驗學生自治管理的關鍵. 同時學生主任的工作不能脫離實驗室負責教師的監督和指導，遇到重大事項一般需由負責教師和學生主任商量確定. 學生主任的設立將教師從日常事務中解放出來，使其有更多時間關注實驗室發展和指導學生. 同時，學生主任與其他小組成員及進入實驗室工作的同學溝通渠道會更為通暢. 學生主任的設立，是實現實驗室學生自治管理的重要一步，有助于激發學生的主人翁意識和創新精神.

3)建立設備管家制度. 開放實驗室中的器材多種多樣，不乏貴重、操作復雜或具有一定危險性的器材. 設備管家制度進一步實現了設備的歸口管理，分解了相關教師的管理壓力. 設備管家主要從學生志愿管理小組成員中招募. 設備管家既是設備的管理員，也需成為使用專家. 當其他學生用到這些設備時，可以直接尋求設備管家的幫助. 設備管家制度對管理小組成員提出了更高的要求，督促他們進行更高水平的學習，十分有利于這些志愿者的成長和提高，也有助于對實驗室資源更深的挖掘和充分利用.

1.2.2 讓學生社團逐漸成為創新活動的實施主體

DUPT等校內競賽活動最早由中心教師具體操作實施，學生起輔助作用. 隨著模式的成熟及影響力的增加，具體工作逐漸改由學生社團來承擔，教師轉為輔助角色. 相比于教師，學生組織者的優勢非常明顯，他們的思路往往更加開闊，組織工作經驗比較豐富，有更多的人力資源可以調配. 學生組織者是這些活動的參與者和見證者，也是最合適的宣傳員. 正是在教師和學生社團的共同努力下，DUPT等競賽才實現了持續的健康發展，成長為最受學生喜愛的校級競賽之一.

1.2.3 建立學生教練制度

學生在參加DUPT等活動時，經常面臨指導人員不足、指導工作不到位的問題，就此我們嘗試將高年級學生納入到指導人員中來. 首先，針對具體活動，中心安排幾位有經驗的教師擔任總顧問，負責為所有參賽隊伍答疑解惑. 其次，要求每支參賽隊伍必須聘請1位學生教練. 學生教練的人選需要達到一定的標準，即參加過往屆省級以上的比賽且獲得了較好的成績. 可供選擇的學生教練名單由中心提前確定好并公布給所有參賽人員. 學生教練擁有實戰經驗，更了解所學生的需求，精力和時間都比教師更加充裕，在指導工作初期具有明顯的優勢. 剛剛結束的2018年度DUPT初賽中，我們對學生教練的指導情況進行了摸底. 結果顯示，學生教練的作用達到了預期的效果，他們的投入程度普遍高于往屆中的指導教師. 有的熬夜幫忙修改論文，有的引導學生將傳感器和單片機技術引入到研究工作中來. 與往屆相比，本屆比賽中參賽隊伍的工作效率和質量都有了顯著地提高. 與此同時教師顧問在器材調配、糾正錯誤研究思路和研究方法等方面也發揮了不可替代的作用. 實踐證明，教師顧問與學生教練的引用是提高指導質量的一項很有效的做法.

2 充實儀器設備資源

設備器材是開展創新實踐活動的必備條件[3]. 盡管中心的設備保有量和場地較多，但是多用于應對龐大的日常教學任務，不適合專門用于創新實踐活動. 為此，中心辟出空間專門用于創新活動的開展. 在中央高校修購計劃、校實驗室重點建設項目等項目的支持下，創新實驗室先后購置了熱成像儀、金相顯微鏡、3D打印機等實用設備，從庫房和各實驗室調配了一些閑置器材，集中存放于實驗室中供學生使用. 開放實驗室安裝了門禁、監控、紅外報警等系統，為了便于監管，學生通過預授權進入實驗室. 大多數情況下，外來學生在實驗室中工作時需要有學生志愿管理小組成員在場維持秩序和保障安全. 此外，經過信息化改造，多個教學實驗室可臨時用于各類創新活動. 專用開放實驗室和半開放教學實驗室的合理搭建在一定程度上解決了空間和器材不足的問題，共同保障了創新平臺的硬件需求，結合學生自治管理制度，可以為更多的學生提供優質的實驗條件.

3 規范創新實踐活動

創新實踐平臺的建立是為了更好地培養和提高學生的實踐能力和創新能力. 為了將平臺的各種資源充分調動起來，更好地服務教育教學工作，我們組織了很多高質量的競賽和實踐活動. 以DUPT為例，通過嚴格規范比賽形式和規則，提高比賽的公信力和受歡迎程度，加強對參賽隊伍的支持和保障力度，逐漸把這項原本默默無聞的比賽打造成“最火爆、最隆重、最正式”(學生語)的品牌活動. 在賽程和規則設計上，我們充分考慮了學生的成長規律. 例如初賽和決賽被分別安排在秋、春2個學期舉行，并采用不同的比賽形式，給學生留足進入狀態的時間和犯錯的機會. 初賽一般會采用提交論文或者答辯的形式，并安排多個輪次或者環節. 初賽的比賽形式對技巧要求不高，更利于研究者關注研究內容本身和理清工作思路. 多個輪次和節點則給了學生更多進行學習和調整的機會，這對于剛接觸這項活動的學生而言非常有必要，學生教練和指導教師也有了更多的機會對學生進行適時指導. 決賽的比賽形式則與國賽相同，采用辯論賽形式，對學生的綜合能力有很大的考驗和提升. 雖然這種方式使相關人員增加工作量，但是循序漸進的策略和安排更容易被低年級的學生接受，有助于他們在低年級階段就積累起豐富的實踐經驗和打下良好的科研基礎.

近幾年來，我們逐漸理順了校、省、國家級的物理學科競賽的關系，淡化成績指標，強化育人目標. 以賽促教促建，一批又一批學生從中受益，在平臺中經受鍛煉的一些同學已經開始了更高級的階段的學習生活. 對他們進行回訪時，這些同學對于平臺和學術競賽對于他們人生的影響和幫助依然念念不忘. 他們的正面反饋充分證明了所有努力的意義和價值.

4 結束語

創新實踐平臺的建設和發展是系統性的工作，需要人員、物資和制度的全方位保障. 通過對現有軟硬件資源的合理補充和挖掘、合理的制度設計，實現了創新平臺的有序運行，提高了物理創新活動的保障能力和完成質量. 很多嘗試的實際效果和生命力仍有待時間的檢驗，探索過程中還會暴露出許多新的問題，這要求我們在實踐中始終不能忘記出發點，用更加負責任的態度和創新精神將物理創新教育工作繼續向前推進.

參考文獻：

[1] 張晚云，曾交龍. 大學生物理學術競賽及其對學生全面素質與創新能力的強化作用[J]. 高等教育研究學報,2011,34(3):113-115.

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[3] 劉芬芬，張勇，張紀磊，等. 強化物理實驗設備的有效管理[J]. 實驗室研究與探索,2012,31(7):224-226.

[4] 楊宗獻. 校級物理實驗競賽[J]. 物理實驗,2017,37(10):32.

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

[6] 姜向東. 基于學科競賽和SRTP的課程體系建設[J]. 物理實驗,2017,37(2):31-32.