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本科教育教学审核评估院系巡礼 | 格物致知,以研促学——物理学院教育教学改革实践

编者按:根据教育部《普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案(2021—2025年)》要求,教育部将于2022年对北大本科教学工作进行审核评估。各本科教学院系结合审核评估工作要求进行了充分准备,系统总结提炼院系本科教学工作目标定位、体系设计、质量保障、学生发展等相关工作。为进一步展示院系本科教学工作,教务部联合新闻网开设《本科教育教学审核评估院系巡礼》专栏,梳理院系教学改革和建设的特色,供各单位学习交流。

北京大学物理学院起始于1902年成立的京师大学堂的格致科。1913年设物理学门,开启了我国物理学的本科教育。抗战时期,北大、清华、南开三校于昆明成立西南联合大学,培养了李政道、杨振宁、朱光亚、邓稼先等一大批杰出物理科学家。2001年5月,北京大学物理学院成立。近百年来,北京大学物理学科为国家培养了一万多位物理学相关的高水平专业人才。我国23位“两弹一星”元勋中,有12位是北大物理学院校友。

北大物理英才辈出

物理学院人才培养目标是培养具有科学精神、科学方法和科学知识的基础研究型和复合应用型人才,为每一位同学都成为物理学及其交叉学科、高新技术开发和相关大型工程项目管理等领域的领军人物打下坚实的基础。学院不断改进、完善本科生培养方案,形成了包含灵活课程体系、科研训练与实践、“国际课堂”的培养模式,将科研优势转化为教学和人才培养优势,为创新型优秀人才的成长打下了坚实基础。

物理学院“三位一体”培养模式

课程体系:夯实基础,因材施教

以“三位一体”培养模式为指导,物理学院建立了适应现代物理学科发展的模块化、分层次的课程体系。普通物理(力热光电近代)、理论物理(四大力学)、数学物理方法、计算物理等主干核心课程都设立深度和广度不同的两类课程,平行班授课,为学生的自由发展提供了制度保障,同时也为物理学相关学科输送了具有坚实物理基础的优秀人才。学习超前的同学在学期初可以参加普通物理免修考试,考核优秀的同学可以研修高阶课程,为本科生科研打下基础。物理学院还实施本科生-研究生课程打通的措施,研究生核心课程都对本科生同学开放,并可以选择把学分带到研究生学习阶段。

物理学院完善灵活的课程体系

学院建立了完善的实验物理课程体系,将实验课程分为演示与展示实验、普通物理实验、近代物理实验、综合物理实验、创新平台及前沿物理实验5个级次,持续强化了研究型创新实验教学平台的建设,探讨出了将科研课题的研究模式转化为研究型实验教学模式的有效途径。以学生为主体、以课题探究和研究为特色的“综合物理实验”和“前沿物理实验”课程,通过近300个课题式教学项目的实施,与两门主干课程(普通物理实验、近代物理实验)一起,在“基础”与“前沿”、“学习”与“研究”之间架起了桥梁。

物理学院实验课程体系

本科生用示波器显示北大校徽

在课程质量方面,物理学院不断推进精品课程与教材的建设。现有5门课程入选国家级一流本科课程,9门课程入选国家精品课程,6门入选国家级精品资源共享课,6门课程入选北京市精品课程。由于现代教学技术手段和理念不断进步,物理学院还完成了电磁学MOOC,热学MOOC等7门课程的建设工作。

教研结合:小班研讨,科研训练

学院积极推进教学方式改革,推进大班授课小班研讨改革。早在2011年春季学期初,全校教学会上提出开设“研讨型小班讨论课”(以下简称“小班研讨课”)的建议;学校于2012年秋季学期开始试点实施这一措施,现已在全校广泛实施。物理学院有“量子力学”“平衡态统计物理”“固体物理”“光学”“天体物理”“大气物理与探测”6门小班研讨必修课程,每学期开设约20个小班,几十位国家重大人才计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者,以及其他国家级人才计划(含青年项目)入选者等高水平教师作为各小班的主持教师参与小班教学。小班讨论课不仅对大课讲授知识的掌握和应用大有帮助,还使得同学们的文献查阅与综述能力、发现问题与解决问题能力、表达交流沟通能力,以及论文写作能力等都有明显提高。

物理学院名师积极投身本科生人才培养

本科生科研训练是优秀拔尖人才培养的重要环节,既能夯实基础,又能培养创新能力和综合科研能力。物理学院依托雄厚的科研资源,积极开展本科生科研训练,针对不同年级同学有针对性地设计方案,如一年级同学以“国际青年物理学家锦标赛”和“中国大学生物理学术竞赛”的题目为课题,以实验探索和理论诠释为手段进行初步科研实践;二年级训练是基于“研讨型小班讨论课”,在导师参与的小班(不超过15人)内通过对具体课题讨论培养文献评述和报告的能力;高年级时则进行本科生科研训练与实践,基于物理学院学科齐全的研究课题组,以具体科研课题立项来实施;学院鼓励中高年级同学,在二年级下学期(基础优秀的同学可提前至大一)组织立项申请,通过评审后,直接进入教授们的课题组和实验室进行研究工作,学院负责进行严格的中期检查和结题验收审查(采用答辩方式给予综合评分)。为保障科研训练质量,规定每名导师每年级立项人数不超过4人,并制作发布《北京大学物理学院本科生科研信息手册》。为帮助学生尽早找到兴趣所在,学院多举措全方位支持本科生科研,举办多场本科生科研系所中心宣讲会及未名物理学者沙龙,让学生近距离与学院名师大师对话交流。

物理学院制作发布《北京大学物理学院本科生科研信息手册》

物理学院还建立多元化本科生科研题目库,规范过程管理,定时了解每位学生的科研进度;加强本科生科研朋辈交流,搭建完善学生本科生科研交流平台。2016年至今共有60余项本科生科研项目获评优秀项目,获奖数全校第一。自2015年起,全国?政基金年会均有物理学院本科生作大会主题报告,介绍其本科生科研成果。近5年本科生发表论文300余篇,其中不乏如Physical Review Letters(11篇),Science(3篇), Nature及其子刊(16篇)、PNAS(1篇)等国际顶尖刊物。2020年至今共有16位同学荣获北京大学“未名学士”荣誉奖项,获奖人数全校第一。

吴典同学在2019年全国莙政基金交流会上作大会报告

国际培养:外拓机会、内塑环境

为了使学生具有宽广的国际化视野,学院致力于为学生提供各种国际化交流的机会。近年来,积极与国外大学开展多层次多形式的交流合作,与世界一流高校建立合作关系,实现平台合作、团队稳定和优势互补。学院积极为同学们参加国际学术会议、国际暑期学校和冬季学校、实习培训、合作研究、学术竞赛、交换学习和联合培养、访问考察等项目提供帮助和经费资助。为充分利用国际优质教育资源,学生在国外或境外修读课程的学分经学院审核后,可以替代校内课程学分。同时增加本科生出国交流学习机会,据统计,疫情前物理学院本科生每年出国出境学习交流约100人次,即超过1/2的同学有出访机会,其中约40%为参加科研实习,约20%为参访交流,15%为参加会议,此外还有部分同学以参加国际暑期学校和冬季学校、实习培训、合作研究、学术竞赛、交换学习和联合培养、访问考察等形式出国交流学习;其中约80%的同学由学校学院资助往返旅费,10%由国家留学基金委资助。

本科生参加亚洲科学营

物理学院积极营造良好的国际化环境。学院重视国际化课程建设,积极推进英文课程的建设,目前开设并执行的英文课程有18门,其中6门为本科生必修课程。学院鼓励并引导同学参加在国内外举行的大型国际学术会议或竞赛,疫情前每年都邀请国外学者150多人次来前来讲学、举办讲座和座谈交流,举办高等物理教育国际会议,邀请了美国物理教师协会会长等4位国际物理学科教育专家和中国物理教育界专家,对比中国、美国、欧洲、前苏联物理高等教育现状及优缺点,并对高等物理教育的未来发展进行了深入思考。

本科生在国家天文台观测

从红楼南渡昆明,再归燕园,百余年来,北大物理学科从未停下科学强国的脚步,用科学道德涵养精神气质,为我国科学技术与高等教育事业铸就了世纪荣光。面向未来,物理学院始终坚持全球视野和科学视角,秉承以基础研究驱动科技创新的理念,切实解决“卡脖子”问题,积极投身拔尖人才培养,参与国际科学研究,为物理学推进中华民族复兴和人类文明进步贡献北大智慧和中国力量。

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