贯通基础教学与科学研究，培养拔尖创新人才
负责人 理学院 肖井华
国务院办公厅“关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见〔2015〕36号”明确指出：以推进素质教育为主题，以提高人才培养质量为核心，以创新人才培养机制为重点，以完善条件和政策保障为支撑，促进高等教育与科技、经济、社会紧密结合，加快培养规模宏大、富有创新精神、勇于投身实践的创新创业人才队伍。该文件还指出，要把解决高校创新创业教育存在的突出问题作为深化高校创新创业教育改革的着力点，融入人才培养体系，丰富课程、创新教法、强化师资、改进帮扶，推进教学、科研、实践紧密结合，突破人才培养薄弱环节，增强学生的创新精神、创业意识和创新创业能力。因此，创新人才的培养是深化高等学校创新创业教育改革的核心，是国家实施创新驱动发展战略的迫切需要。
从高等学校人才培养的发展来看，大学本科人才培养经过了一个多世纪的探索，其培养目标也随着社会经济的变迁经历了从通才向实用人才、全面人才、创新人才的演变。进入 21 世纪以来，伴随知识经济迅猛发展，拔尖创新人才已成为所有研究型大学本科人才的培养目标。
在国家迫切需求和新形势下的大学本科培养目标的驱动下，本项目力图实现两个方面的特色内容：（1）打造创新实践环境，提升创新团队师资能力，完善创新能力培养模式，多角度、多层次培养拔尖创新人才。（2）构建实践教学、第二课堂、大学生创新计划、物理实验竞赛等依次递进，有机衔接地创新能力培养模式，推进教学、科研、实践紧密集合，激发学生的创新精神，增强学生的创新能力。
项目将针对课程教学过程中的重“教”轻“学”、教学研究浮于表面、教学与科研分离的现状，依托本科生的第一门科学实验课程—“大学物理实验”，从头做起，培养学生活跃的创新意识、理论联系实际和解决科学问题的综合素质和能力，破解课程教学与科学研究的壁垒，实现教学相长和教研相长，以期在基础物理实验课程教学中实践出一条拔尖创新人才培养的新途径。
一、项目特色及内容
1. 课程教学与科学研究深度融合
实践教学是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台，也是培养具有创新意识的高素质人才的重要环节。经典物理实验的思想和方法是教学也是科研的源泉。基础物理实验课程本身就具有很强的科学探究性，是课程教学与学术科研融合的有机土壤。本项目提出在课程教学中倡导学生以学术研究的态度做物理实验，基于问题学习，勇于试错和质疑，提出了“兴趣驱动、问题引领、自主探究”的教学模式，在探究中激发学生兴趣，唤醒学生的好奇心和想象力，培养学生提出问题和运用知识的能力。重现经典物理思维，温故而创新，使学生获得融课程学习与学术研究为一体的高峰体验，教学相长。
2. 构建多元创新实验教育平台，拓宽创新教育入口
物理实验课面向全校不同专业的本科生，需实施多学科交叉融合的教学模式。我们在课程中根据每个学科的特点，发现其规律与共性问题，开展创新探索与实践。搭建非线性物理、光子光通信与光信息处理、纳米材料生长及测试、基于软硬件结合的数据采集系统等4个开放自主的专题实验平台，进行多元化创新实验教育。学生组成团队根据自己的兴趣爱好选择不同的创新平台，从“学徒”做起，开展创新探索研究，将物理实验与学科专业相结合，理论与实践相结合，培养学生的科研精神和团队协作意识。学生在科学探究过程中，连接抽象知识与实际问题；在动手实践中发现、创造、设计、合作，进入科研前沿，学研融合。
3. 建设结构合理的高素质教师团队，完善实践教学体系
课程教学的学术研究和深度教研融合都离不开一支热爱教学和学生的教师队伍。项目团队包含了北京市教学名师、教育部跨世纪人才、北京优秀青年工程师等，可以为本科生学习和科研实践提供全方位陪伴式的指导。我们提出“Small science，big idea”的理念，重在培养和激发学生的潜力，在本科生的课程实验和创新实践活动中点亮学生的智慧，提高学生的知识应用与动手能力。教师的角色从传统的知识传授者转变为学生学习的引导者和协助者，和学生之间形成了一种新型的相互学习的伙伴关系。教师在教学中的倾心投入和对学生的关爱，为学生的成长和未来发展提供了充分的能量储备。
4. 研发新型教学实验仪器，丰富实践教学内容
仪器是物理实验的物质基础。结合现代科技的发展，研发新型物理实验仪器对更新和丰富物理实验教学内容起着十分重要的作用。基于物理实验中发现的新问题、新现象，我们注重自主改造和研发新型教学实验仪器，使本科生深入了解了仪器研发的全过程，开阔学生科技视角，激发学生研究兴趣和创新意识。
二、前期成果
近年来，我们初步进行了理论教学与科学研究深度融合的实践教学新模式探索，在前期实践教学改革工作中已取得一定的成绩。
本科生在物理教学研究的旗舰期刊美国物理杂志(American Journal ofPhysics)上发表2篇论文（07-17年全国共在AJP上发表22篇），其中一篇作为封面论文发表；在欧洲物理杂志(European Journal ofPhysics)上发表8篇论文（07-17年全国共在EJP上发表63篇）；在《物理实验》和《大学物理》等期刊上发表5篇论文。本科生在北京市物理实验竞赛中一等奖的总数多年排名第一，在全国大学生物理实验教学和科研论文评比中、在全国创新创业大赛上屡获大奖。我们自主研发的混沌加密通信实验仪已被全国40余所高校推广使用，新研制的混沌扭摆实验仪、毛细管光学实验仪等在全国性高校自制教学仪器评比中获得一等奖2项和二等奖4项。本科生参与发表SCI高水平论文40余篇，自主创新的物理实验多次在国内外学术会议上做口头报告，获得了全国创新创业大会的大奖。
自08年以来，以北京市物理实验竞赛以及其他创新实践活动为依托，我们共指导122名本科生，其中物理专业学生占约1/4，信息电子等工科专业的学生占到3/4。经过统计，在已知毕业去向的97名学生中，95%以上的学生保送研究生或出国继续深造。其中，15人进入清华、7人进入北大深造，18人去往欧美知名大学读研。这些数据充分证明了我们对本科生进行了正确有效的科学引导。
三、创新点
1. 课程教学与学术研究深度融合，教学相长
提出并实践解决课程教学与科学探索脱节问题的一种新思路。将本科生基础课程学习与科学探索并行,物理实验课教学与大学生创新训练项目和北京市学生物理实验竞赛相互助力。采取“兴趣驱动、问题引领、自主探究”的教学模式，通过培养学生的实验兴趣，激发学生学习的源动力；将提出问题、分析问题、解决问题的能力培养融入实验教学全过程；注重培养学生主动学习和自主探索，教学相长。
2. 面向创新探索的物理实验教学，科教融合
在科教融合的同时，坚持自主改造和开发原创性的实验项目并自制教学实验仪器，搭建了4个具有学科特色和开放的实验平台。不仅丰富了实验教学内容，并使得本科生可以深入了解了专业领域的新技术和新应用，提高了专业理论的实际运用水平，开阔了学生科技视角，激发了学生研究兴趣和创新意识。
四、研究目标
1. 探究出课程教学与科学研究深度融合的实践教学新模式；
2. 搭建以大学物理实验为切入点的大学生科研训练创新平台，激发本科生对理论学习与科学研究的兴趣和探究热情；
3. 建设结构合理的高素质教师团队，完善实践教学体系，实行“陪伴式”教学模式，以期教学、教研相长；
4. 推动本科生参与自主研发教学实验仪器的全过程，有效促进本科生基础理论的深层次理解；
5. 提升本科生的自主创新实践能力，以期培养出理学与新型电子信息领域交叉的拔尖创新人才。
