作者:温才妃,于雅淇 来源:中国科学报 发布时间:2024/12/19 21:18:26
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“四层四类”物理课程体系:铺就拔尖人才科创之路

 

“竞赛获奖不是终点,而是我在科研路上新的起点。”苏州大学物理科学与技术学院2021级本科生颜栋阳从未想过,一次偶然的比赛机会,竟让他对非线性光学产生了浓厚兴趣,成功获得中国大学生物理学术竞赛一等奖。

带着这份热爱,颜栋阳早早便踏上了他的科创之路——国家级大学生创新创业训练计划项目主持人、以第一作者身份在光学顶刊发表论文、被推免至北京大学继续深造……一份份亮眼的“成绩单”,正是该校物理实验课程体系推进下的缩影。

近年来,物理国家级实验教学示范中心(苏州大学)坚持产教融合、科教融汇,构建了在内容上以先修—基础—综合—科创纵向深入、在难度上以观察—验证—应用—探究横向拓展的“四层四类”课程体系,通过打造项目化的课程内容、数智化的教学形式等物理实验教学新生态,为新时代拔尖创新人才培养服务。

全域科普厚植科学素养根基

情景导入、事例分析、微课展示,一门微专业课程的内容竟然如此丰富。在“STEAM-创新实验设计”课上,物理科学与技术学院教师翁雨燕引导学生,从生活中物理现象的发现,到结合基础知识的分析,再到运用专业能力的讲解,一步步主动挖掘物理的魅力。

“我们希望更多学生在提升专业技能的同时,也能聚焦科技前沿、培养探索精神,有效地将相关知识与能力进行迁移运用。”翁雨燕说道。

在经过完整的课程学习后,文学院2023届汉语言文学(师范)专业的杜智对物理有了更直观的理解,意识到数理分析的重要性。服务西部期间,他将学到的思辨能力带入自己的支教课堂,设计管理制度、创新教学内容,努力诠释着初心与成长的力量。

近年来,物理国家级实验教学示范中心(苏州大学)依托通识选修课与微专业线上课程,打造先修层面的全学科物理普及式教育,课程采用线上助教点对点提取教学兴奋点、线下课堂面对面梳理机制模型的教学模式。结合多渠道的传播与展示,中心充分营造热爱科学、崇尚创新的大学物理实验教学氛围,让更多非本专业学生建立起对物理学科的认同,养成独立自主的学习习惯,打通物理科普的“最后一公里”。

数智赋能助力基础实验教学

当传统物理实验遇上人工智能,会碰撞出怎样的火花?答案是:一次跨学科的通专融合。

两块导体板、无数下落的油滴、一遍遍地推演测算——在传统密立根油滴实验中,学生往往苦恼于空气阻碍、油滴选取、人为误差等一系列影响下的数据偏差。

“通过人工智能技术,能够迅速捕捉并准确分析无数油滴的运动路径,极大提高了数据可统计性。”苏州大学物理科学与技术学院副院长周丽萍介绍,借助物理模型训练,学生可反演任意时刻所需的油滴数据,为实验过程注入“加速度”。

随着虚拟仿真实验、数字教材等“数智化”资源的不断引入,基础阶段的实验教学被赋予新的活力。对普通物理实验的分割与重整,提高了与新工科专业的关联性,有效解决了传统教学模式缺乏差异化的问题,强化了普通物理实验在人才培养中的平台作用。

2022年以来,依托中心相关课程和物理实验平台,非物理专业学生参加物理与实验科技作品创新竞赛数量持续增加,并在“三大赛”中斩获国家级金奖。

科研创新强化人才培养效能

长期以来,物理国家级实验教学示范中心(苏州大学)优化本专业顶层设计,着力打通产教与科教间的师资壁垒,与各领域头部企业、科研院所等单位携手组建产业导师团队,带着“新鲜出炉”的产业一线问题走进课堂,让学生从课堂走到实验室,进而走进生产线,完成从基础研究到产业创新的衔接转换。

“口罩密合度是防护过程的一道关键防线,大家可以通过手机实时观察口罩过滤效果,确保其防护性能。”物理科学与技术学院本科生秦嘉政研发的口罩密合性检测器让灵感落地,实现了科研为社会服务的价值追求。

课堂上对于材料发展和产业创新的讲解,点燃了秦嘉政心中的创新创业之火。带着这份责任意识,他走出课堂深入产业一线,跨越了科研与产业的“鸿沟”,用所知所学解决了现实问题。

“学生能够真正意识到科技创新对社会和国家的推动作用,运用所学知识打开‘双创’的大门,敢于试错、勇于创新,这是我们一直的追求。”苏州大学教务处处长、物理国家级实验教学示范中心(苏州大学)负责人方亮表示。

以科技发展、国家战略需求为牵引,物理国家级实验教学示范中心(苏州大学)瞄准基础实验课程建设,打破传统实验教学“师主课堂”模式,实现了向高阶性、创新性和挑战性“金课”的华丽蜕变。连续三年,物理科学与技术学院均有本科生以第一作者身份在顶级期刊发表论文,获批授权专利10余项,实现了中国大学生物理学术竞赛一等奖“零的突破”,省级物理及实验科技作品创新竞赛的参赛获奖率达90%以上。

 
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