“四层四类”铺就科创之路——苏州大学着力构建物理实验课程体系,贯通创新人才培养

摘要:从初做实验的小心翼翼,到省级竞赛的崭露头角,再到全国数学、物理专业竞赛上的多点开花,在物理实验课程群的可持续化培养下,苏州大学物理科学与技术学院2024届毕业生李耘成带着优异的“大学成绩单”成为本校免试研究生。他将继续深造,追逐心中的科创之梦。

从初做实验的小心翼翼,到省级竞赛的崭露头角,再到全国数学、物理专业竞赛上的多点开花,在物理实验课程群的可持续化培养下,苏州大学物理科学与技术学院2024届毕业生李耘成带着优异的“大学成绩单”成为本校免试研究生。他将继续深造,追逐心中的科创之梦。

课程内容项目化、教学形式数智化、科学研究实践化,这是苏州大学物理实验教学的新生态。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“先修—基础—综合—科创”内容纵向深入、“观察—验证—应用—探究”难度横向拓展的“四层四类”课程体系,让学有余力的学生先“飞”起来,为新时代拔尖创新人才培养持续发力。

全域科普,厚植科学素养根基

通识选修课上的课程项目成为竞赛获奖的“敲门砖”,这让苏州大学纳米科学技术学院本科生赵天翊感叹挖到了“宝藏课程”。今年8月,他在“现代物理学在创新创业中的应用”等课程上持续研究,经过多次打磨的果汁太阳能电池项目摘得全国大学生物理学术竞赛二等奖。

“我们希望更多学生在提升专业技能的同时,能聚焦科技前沿,培养探索精神。”苏州大学物理科学与技术学院教师董裕力说,他将项目式思维带入课堂教学,努力培养学生调研、理解、分析问题的能力。

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,用“学生点单”的教学模式打通物理科普的“最后一公里”。结合多渠道传播与展示,该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,让更多非物理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,并将相关知识与能力迁移运用到各专业领域。

情景导入、案例分析、微课展示……在“STEAM-创新实验设计”课上,苏大文学院2023届汉语言文学(师范)专业学生杜智经过完整的课程学习后,认识到数理分析的重要性。在服务西部期间,他将思辨方法和能力带入支教课堂,设计管理制度,创新教学内容,诠释着初心与成长的力量。

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“一种跨学科的通专融合”。

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、人为误差等一系列因素影响下的数据偏差。“人工智能的加入仿佛为这些油滴加上了‘隐形追踪器’,极大提高了数据可统计性。借助物理模型训练,学生可以反演任意时刻所需的油滴数据,为实验过程注入‘加速度’。”物理国家级实验教学示范中心(苏州大学)副主任杨俊义介绍说,传统物理实验教学模式缺乏差异化,导致工科学生对课堂的重视程度不高。为破解这一问题,中心对大学物理实验课程进行全面优化升级。随着虚拟仿真实验、数字教材等“数智化”资源的不断加入,基础阶段的实验教学被赋予新的活力。

对普通物理实验分割与重整,也加大了其与新工科专业的关联性,强化了普通物理实验在人才培养中的平台作用。2022年来,依托中心相关课程和物理实验平台,苏大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多,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,引导学生从课堂走到实验室、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。”教师对材料发展和产业创新的讲解,点燃了该校物理科学与技术学院本科生秦嘉政心中的创新创业火花。他走出课堂,深入产业一线,用所知所学研发出口罩密合性检测器,实现了以科研为社会服务的价值追求。

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,打破传统实验教学的“师主课堂”模式,向高阶性、创新性和挑战性的“金课”迈进。连续3年,该校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,省级物理及实验科技作品创新竞赛参赛获奖率达90%以上,并实现了中国大学生物理学术竞赛一等奖的突破。“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。

来源:江苏教育报

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