舉辦遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及探索

吳海娜 王 旗 杜 安 李 林

(東北大學(xué)理學(xué)院，遼寧 沈陽 110819)

舉辦遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及探索

吳海娜 王 旗 杜 安 李 林

(東北大學(xué)理學(xué)院，遼寧 沈陽 110819)

為促進(jìn)遼寧省大學(xué)生開放性思維、鍛煉科研素質(zhì)、培養(yǎng)合作精神及交流表達(dá)能力，遼寧省物理學(xué)會(huì)舉辦的遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽，為遼寧省高素質(zhì)物理人才的培養(yǎng)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。本文介紹了該項(xiàng)賽事的舉辦背景、具體組織實(shí)施方案、競賽效果、競賽經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，并探索如何組織區(qū)域競賽來促進(jìn)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的戰(zhàn)略目標(biāo)。我們將根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整省賽的競賽模式，做好競賽組織工作，吸引更多高校的優(yōu)秀學(xué)生參與到物理學(xué)術(shù)競賽中來，鍛煉其綜合科學(xué)素養(yǎng)。

大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽；區(qū)域競賽；實(shí)踐創(chuàng)新

國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽(International Young Physics’ Tournament, IYPT)是物理科學(xué)教育界開展的競賽，旨在加強(qiáng)國際上有潛質(zhì)的青年物理學(xué)愛好者的交流促進(jìn)。這是一項(xiàng)開放性的比賽，參賽選手以團(tuán)隊(duì)合作的形式圍繞解決給定的實(shí)際物理問題的基本知識(shí)、理論分析、實(shí)驗(yàn)方案、結(jié)果討論等進(jìn)行辯論，不同層面的研究者可以在自身認(rèn)知水平上進(jìn)行研究，在賽會(huì)上交流研究結(jié)果。南開大學(xué)將此賽事引入國內(nèi)，結(jié)合國內(nèi)特色于2010年舉辦了首屆中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽(China Undergraduate Physics’ Tournament, CUPT)，至今已成功舉辦了6屆，國內(nèi)各高水平大學(xué)如清華大學(xué)、北京大學(xué)、南開大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國科技大學(xué)等悉數(shù)參加。通過參賽會(huì)使學(xué)生們靈活應(yīng)用科學(xué)的思路方法及解決世界問題的能力切實(shí)得到極大提高，賽事由首屆12所高校參加到2016年有67所高校參加，影響力日益高漲。

物理學(xué)術(shù)競賽正是當(dāng)前培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的一個(gè)非常好的途徑與平臺(tái)，遼寧省物理學(xué)會(huì)于2014年開始舉辦了首屆遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽，以創(chuàng)新、協(xié)作、運(yùn)用和實(shí)踐為基本理念，注重以賽會(huì)友，加強(qiáng)遼寧省高校師生之間的友誼和交流，同時(shí)促進(jìn)我省物理學(xué)科的教學(xué)與科研。筆者參與了遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的舉辦過程并指導(dǎo)學(xué)生參加競賽，本文試介紹該賽事的具體組織實(shí)施過程及經(jīng)驗(yàn)體會(huì)并探索如何組織區(qū)域競賽來促進(jìn)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的戰(zhàn)略目標(biāo)。

1 遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的舉辦背景

遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽是遼寧省物理學(xué)會(huì)借鑒中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽，在遼寧省各高校本科生中最新開展的一項(xiàng)學(xué)生團(tuán)體學(xué)術(shù)賽事。遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽，最初由大連理工大學(xué)發(fā)起，由大連市物理學(xué)會(huì)舉辦了3屆大連市大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽，之后改由遼寧省物理學(xué)會(huì)、東北大學(xué)主辦。2014年首屆競賽分別由東北大學(xué)、大連理工大學(xué)承辦了首屆競賽的沈陽賽區(qū)和大連賽區(qū)比賽，共有13所高校參加。2015年第二屆賽事由遼寧科技大學(xué)承辦，11所高校參加。2016年第三屆賽事由大連民族大學(xué)承辦。遼寧省各高校逐漸了解并參與到此賽事，參賽隊(duì)伍由首屆的12支迅速增長到第二屆的29支隊(duì)伍，并陸續(xù)有新的學(xué)校積極要求觀摩并準(zhǔn)備參賽。

2 遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的實(shí)施方案

2.1 競賽模式

全省各高校均可參加，參賽以團(tuán)隊(duì)為單位報(bào)名。參賽高?？梢耘沙?～3支參賽隊(duì)，每支隊(duì)伍由5名本科生組成(不限專業(yè)和年級(jí))。競賽題目參照國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽17道題目中選擇的7道題(見附錄)，圍繞解決給定的開放性實(shí)際物理問題的基本知識(shí)、理論分析、實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果討論等進(jìn)行比賽。比賽形式分為兩種：辯論賽(競賽規(guī)則與中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的比賽規(guī)則相同)和常規(guī)賽(即答辯賽，比賽時(shí)抽取其中一道題陳述并回答提問)。每場比賽完畢后裁判現(xiàn)場打分，最后依據(jù)各隊(duì)的總成績進(jìn)行排名和評(píng)獎(jiǎng)。

由于遼寧省各高校的專業(yè)設(shè)置、實(shí)驗(yàn)條件等差異較大，為了使更多的本科生能夠參與到此次比賽中，通過競賽這個(gè)平臺(tái)來促進(jìn)學(xué)的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提高，比賽題目由國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽的17道題減少到7道題，降低學(xué)生的研究強(qiáng)度。在比賽形式上除了辯論賽，還引入了答辯賽，想?yún)①惖膱F(tuán)隊(duì)可以只需合力準(zhǔn)備7道題中的3或4道題，思路清晰地講解和演示對(duì)題目的研究過程和結(jié)果即可。這樣一方面降低了參加比賽的門檻，另一方面可以使學(xué)生集中精力在某一題上，通過扎扎實(shí)實(shí)地全程研究某一題的過程中訓(xùn)練應(yīng)用科學(xué)的思路和方法解決實(shí)際問題的能力。

2.2 競賽日程安排

1) 比賽時(shí)間安排：省賽一般安排在每年的5月底。一方面這個(gè)時(shí)間段與各大高校的校歷安排不沖突。不在學(xué)生緊張的期末考試復(fù)習(xí)期間，學(xué)生可以有相對(duì)充足的時(shí)間和精力來準(zhǔn)備；另一方面此賽事可以成為有些高校參加每年8月份國賽團(tuán)隊(duì)的選拔賽，還有近3個(gè)月的時(shí)間可以準(zhǔn)備剩余的10道題。

2) 比賽日程安排：省賽進(jìn)行時(shí)間為1天，上午辯論賽和答辯賽同時(shí)在不同的教室舉行， 每個(gè)團(tuán)隊(duì)只進(jìn)行完整一輪(正方、反方和評(píng)論方)的辯論賽，最后根據(jù)團(tuán)隊(duì)每輪的總成績進(jìn)行排名。下午進(jìn)行成績公布點(diǎn)評(píng)及表彰。對(duì)遼寧省的各高校來說，參加此次比賽只需占用周末的一天時(shí)間，不影響老師的正常教學(xué)及學(xué)生的正常上課。

2.3 競賽效果

自遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽舉辦以來，由于其在培養(yǎng)學(xué)生理論研究和實(shí)踐創(chuàng)新能力上的突出作用，越來越受到上至各級(jí)教育主管部門，下至老師和學(xué)生們的普遍重視，在高等教育創(chuàng)新教育培養(yǎng)體系中的地位日益彰顯。遼寧省各高校地域分布密集，省賽為省高校師生之間的交流提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，從開始的邀請賽到之后逐步的統(tǒng)一報(bào)名，基本保持每年至少12所高校的持續(xù)聯(lián)系。通過比賽加強(qiáng)了各校教師之間的教學(xué)科研溝通，相互借鑒交流學(xué)生參賽經(jīng)驗(yàn)。此物理學(xué)術(shù)競賽可以使學(xué)生把平時(shí)所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，激發(fā)了其對(duì)物理的興趣與潛能，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。遼寧省各高校對(duì)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的競賽題目、規(guī)則及流程也逐漸熟悉并認(rèn)可，積極開始舉辦校賽，備戰(zhàn)省賽，沖刺國賽。部分高校將大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的成績納入教師績效考核及學(xué)生的獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)獎(jiǎng)規(guī)則中。通過競賽，一部分較為優(yōu)秀的學(xué)生在群體中凸顯出來，這些學(xué)生學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，取得的進(jìn)步非常明顯，在競賽獲獎(jiǎng)后會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的示范作用和影響力，在學(xué)生中產(chǎn)生廣泛影響，吸引更多優(yōu)秀學(xué)生參加物理學(xué)術(shù)競賽并得到鍛煉，形成良性循環(huán)。

3 遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的舉辦經(jīng)驗(yàn)

筆者經(jīng)歷3屆的競賽組織籌備及指導(dǎo)工作，總結(jié)以下3點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1) 盡早下發(fā)省競賽通知使師生做好準(zhǔn)備。通過遼寧省各高校的各類學(xué)術(shù)會(huì)議的通訊錄，提前下發(fā)競賽通知到省各高校相關(guān)負(fù)責(zé)人及教師，使更廣泛的人員了解此賽事，并開始積極準(zhǔn)備。建立競賽交流QQ群，感興趣的老師學(xué)生可以實(shí)時(shí)與組織者聯(lián)系，交流比賽規(guī)則細(xì)節(jié)，競賽的最新通知也可以及時(shí)準(zhǔn)確地通知到相關(guān)的每一個(gè)人。競賽題目開放度大，需要學(xué)生考察各種不同的情況(實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)參量等)對(duì)研究結(jié)果的影響，研究周期較長。此外，參賽以團(tuán)隊(duì)形式，各高校一般通過個(gè)人海選，校內(nèi)初選、組隊(duì)參加省賽的流程，因此，得到競賽通知的時(shí)間越早，越可以針對(duì)各校具體情況盡早安排比賽事宜。

2) 政策支持影響師生積極性。由于物理學(xué)術(shù)競賽是辯論性質(zhì)的，必須集合到承辦單位舉行，涉及到參賽師生的注冊費(fèi)、差旅費(fèi)和餐費(fèi)等，在競賽在準(zhǔn)備過程中還需要一定的實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)用支出。對(duì)競賽高度重視、有經(jīng)費(fèi)支持和政策扶持的高校參與熱情度高，吸引更多的老師愿意指導(dǎo)學(xué)生，更多的學(xué)生主動(dòng)參賽，對(duì)物理類相關(guān)專業(yè)的課程起到巨大的推動(dòng)作用。由于學(xué)術(shù)競賽切實(shí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力，政策扶持較弱的高校師生也試圖克服經(jīng)費(fèi)及精力困難，積極參與到本賽事中。

3) 承辦競賽單位工作細(xì)致準(zhǔn)確是競賽成功舉辦的保障。承辦單位負(fù)責(zé)整個(gè)賽事的組織安排和服務(wù)工作，付出了很多的精力。期間可以充分發(fā)揮學(xué)生志愿者的能動(dòng)性。在參賽過程中，學(xué)生志愿者的熱情服務(wù)意識(shí)及創(chuàng)新思想給競賽增色不少，有些特別具體的好點(diǎn)子也都是學(xué)生志愿者提出的。且學(xué)生與學(xué)生更容易溝通，在此過程中也鍛煉了學(xué)生志愿者的實(shí)際辦事能力。舉辦方也可以積極參加國賽吸取經(jīng)驗(yàn)，借鑒國賽主辦方的舉辦經(jīng)驗(yàn)和模式，并與多所國內(nèi)高校師生進(jìn)行交流溝通，開拓思路，集思廣益。筆者參加了2015年的中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的觀摩，受益匪淺，回來后對(duì)后續(xù)的競賽做了一定的調(diào)整和改革。

4 舉辦遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的體會(huì)

大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽采用團(tuán)隊(duì)合作研究、現(xiàn)場辯論及答辯的競賽模式，經(jīng)歷過競賽的學(xué)生切實(shí)在物理學(xué)理論研究能力、科技英語能力(題目及部分參考文獻(xiàn)為英語)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，以及團(tuán)隊(duì)合作、口頭表達(dá)能力及現(xiàn)場快速反應(yīng)能力等方面得到了充分的鍛煉，因此物理學(xué)術(shù)競賽對(duì)學(xué)生研究能力和創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)起到不可代替的作用。盡管競賽意義十分重大，但還是存在一些問題： (1)學(xué)生參賽積極性不高。學(xué)校同期開展各種各樣的競賽，如機(jī)器人大賽、軟件大賽、創(chuàng)業(yè)大賽、英語大賽、機(jī)械制圖大賽和國際數(shù)學(xué)建模大賽等等，學(xué)生會(huì)選擇相對(duì)容易、獲獎(jiǎng)級(jí)別高、學(xué)校評(píng)各類獎(jiǎng)學(xué)金認(rèn)可的競賽去參加，綜合能力強(qiáng)的學(xué)生總數(shù)不變，而學(xué)生的精力有限。遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽相比其他競賽在上述方面不占優(yōu)勢，比如數(shù)學(xué)建模大賽，也是旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是國際級(jí)別的，在學(xué)生保研、評(píng)獎(jiǎng)學(xué)金等方面幾乎各個(gè)高校都認(rèn)可。而省物理學(xué)術(shù)競賽舉辦性質(zhì)是非省教育廳性質(zhì)的，部分高校不認(rèn)可。導(dǎo)致相當(dāng)一部分優(yōu)秀學(xué)生選擇了其他有更多現(xiàn)實(shí)收益的競賽。(2)教師參與積極性不高。青年教師的科研壓力大，部分高校指導(dǎo)學(xué)生參加物理學(xué)術(shù)競賽不在績效考核范圍內(nèi)，沒有投入大量的時(shí)間精力在指導(dǎo)參賽學(xué)生上，也沒有相關(guān)經(jīng)費(fèi)支持學(xué)生前期實(shí)驗(yàn)研究及參賽注冊費(fèi)差旅費(fèi)等。(3)競賽后續(xù)工作意義重大。賽后可以鼓勵(lì)學(xué)生將研究的課題整理成完整的科研論文發(fā)表。這種競賽培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力模式也為教師在大學(xué)物理課程及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法改革提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)語

總之，遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽為遼寧省高校創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)搭建了一個(gè)很好的平臺(tái)，我們將根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整省賽的競賽模式，做好競賽組織工作，吸引更多高校的優(yōu)秀學(xué)生參與到物理學(xué)術(shù)競賽中來，鍛煉科研素質(zhì)，培養(yǎng)合作精神和交流表達(dá)能力，使我省大學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展。盡管在這期間會(huì)遇到各種問題和困難，只要我們堅(jiān)持不懈，持續(xù)改革創(chuàng)新，遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的舉辦必將在我省高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中發(fā)揮獨(dú)特的作用，并為其他區(qū)域的物理學(xué)術(shù)賽事提供借鑒參考。

[1] 首屆中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽在南開大學(xué)舉行簡訊[J]. 大學(xué)物理,2010(10):64-65. The first China Undergraduate Physics’ Tournament held in Nankai University[J]. Newsletter, College Physics. 2010(10): 64-65.(in Chinese)

[2] 李川勇，王慧田，宋峰，等.中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽及其對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的作用[J].大學(xué)物理，2012(5):1-4. Li Chuanyong, Wang Huitian, Song Feng, et al. China Undergraduate Physics’ Tournament and the effect on cultivating students’ comprehensive ability. College Physics. 2012(5): 1-4.(in Chinese)

[3] 黎全，吳偉，劉永錄. 物理學(xué)術(shù)競賽后拓展訓(xùn)練模式探索[J].高等教育研究學(xué)報(bào),2014(4):108-110. Li Quan, Wu Wei, Liu Yonglu.Exploration on the training model of Physics’ Tournament. Journal of Higher Education Research. 2014, 4: 108-110.(in Chinese)

[4] 張晚云，曾交龍，陸彥文，等.依托大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才[J].大學(xué)物理，2011(6):35-37.

Zhang Wanyun, Zen Jiaolong, Lu Yanwen, et al. Cultivating high quality innovative talents based on Physics’ Tournament. College Physics. 2011, 6: 35-37.(in Chinese)

附錄： 2016年遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽題目(摘錄)

2. Lagging Pendulum

A pendulum consists of a strong thread and a bob. When the pivot of the pendulum starts moving along a horizontal circumference, the bob starts tracing a circle which can have a smaller radius, under certain conditions. Investigate the motion and stable trajectories of the bob.

5. Ultrahydrophobic Water

Set a dish filled with soapy water onto a loudspeaker or other vibrator. When it oscillates, it is possible to hold small droplets on its surface for a long time. Explain and investigate the phenomenon.

7. Hot Water Fountain

Partially fill a Mohr pipette with hot water. Cover the top of the pipette with your thumb. Turn the tip upwards and observe the fountain exiting the tip. Investigate the parameters describing the height of the fountain, and optimize them to get the maximum height.

8. Magnetic Train

Button magnets are attached to both ends of a small cylindrical battery. When placed in a copper coil such that the magnets contact the coil, this “train” starts to move. Explain the phenomenon and investigate how relevant parameters affect the train’s speed and power.

10. Light Rings

Let a liquid jet fall onto a surface. If the contact point is illuminated by a laser beam, rings of light around the jet can be observed (see Figure). Investigate the light rings and determine how they depend on relevant parameters of the whole system.

15. Contactless Calliper

Invent and construct an optical device that uses a laser pointer and allows contactless determination of thickness, refractive index, and other properties of a glass sheet.

17. Crazy Suitcase

When one pulls along a two wheeled suitcase, it can under certain circumstances wobble so strongly from side to side that it can turn over. Investigate this phenomenon. Can one suppress or intensify the effect by varied packing of the luggage?

THE EXPLORATION AND PRACTICAL EXPERIENCE ON UNDERGRADUATE PHYSICS’ TOURNAMENT IN LIAONING PROVINCE

Wu Haina Wang Qi Du An Li Lin

(College of Science, Northeastern University, Shenyang Liaoning 110819)

Physical Society of Liaoning Province held Undergraduate Physics’ Tournament in Liaoning Province to promote students’(whom come from College in Liaoning Province) open thinking ability, enhancing their scientific research ability, training cooperation spirit and communication skills. This kind of competition provides a very good platform for the cultivation of high-quality talents on physics in Liaoning Province. In this article we introduce the background, the organization and implementation process in detail, the implementation plan, the competition effect and experience to explore how to realize the strategic goal of cultivation innovative talents through the organization of the regional competition. We will continue to adjust the completion model according to the actual situation, prepare well on the organization competition, and attract more college students to participate in this competition to improve their comprehensive scientific literacy.

undergraduate physics’ tournament; regional competition; practical innovation

2016-05-06；

2016-07-08

國家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào)：11504045);2016年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：10145-16); 遼寧省教育廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：L2014099)。

吳海娜，女，副教授，主要從事低維強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系的理論研究，wuhainana@163.com。

吳海娜. 舉辦遼寧省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及探索[J]. 物理與工程，2017，27(2)：61-64.