基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的新模式本科畢業(yè)設(shè)計探索與實踐*

金 碩 黃安平 嚴(yán)琪琪 張高龍

(北京航空航天大學(xué)物理學(xué)院 北京 100191)

當(dāng)今社會最需要的是復(fù)合型、創(chuàng)新型高素質(zhì)人才，因此，對高等學(xué)校教學(xué)和人才培養(yǎng)提出了更新、更高的戰(zhàn)略要求．本科畢業(yè)設(shè)計是我國高等教育中關(guān)鍵和必備的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，是本科生極為重要的綜合學(xué)習(xí)和訓(xùn)練過程，同時也是落實教育培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)的重要組成部分．它對提升大學(xué)生創(chuàng)新思維、實踐能力、知識拓展與綜合運用以及科學(xué)寫作等能力具有其他課堂教學(xué)環(huán)節(jié)無法替代的作用．中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽(China Undergraduate Physics Tournament，簡稱CUPT)倡導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力、自主學(xué)習(xí)與團隊協(xié)作等能力的培養(yǎng)，具有貼近實際、開放度大、研究性強、考察面廣等特點[1,2]．在畢業(yè)設(shè)計中如何融合大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽模式，發(fā)揮其特點和優(yōu)勢，更好地促進和提升畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)，成為本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革中的一個重要探索工作．

基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的特點和模式，針對現(xiàn)階段高等學(xué)校本科畢業(yè)設(shè)計中存在的共性問題，北京航空航天大學(xué)物理學(xué)院結(jié)合近年來參加大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的組織管理經(jīng)驗，自2018年開展了新模式的本科畢業(yè)設(shè)計實踐探索，從論文選題、教師指導(dǎo)、答辯方式、考核評價、效果反饋等方面進行教學(xué)改革和探索研究，分析了新模式下畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革在人才培養(yǎng)等方面的作用，提出相應(yīng)的實踐方案及具體措施，以期對高校本科畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)工作和人才培養(yǎng)提供有益的參考和借鑒．

1 本科畢業(yè)設(shè)計的重要性

《中華人民共和國學(xué)位條例》第四條中規(guī)定：高等學(xué)校本科畢業(yè)生，成績優(yōu)良，達到下述學(xué)術(shù)水平者，授予學(xué)士學(xué)位.

(1)較好地掌握本門學(xué)科的基礎(chǔ)理論、專門知識和基本技能；

(2)具有從事科學(xué)研究工作或擔(dān)負(fù)專門技術(shù)工作的初步能力．

這其中既包括了對知識掌握方面的要求，又涵蓋了對專業(yè)能力方面的要求，二者缺一不可．本科畢業(yè)設(shè)計則是對學(xué)生是否具備這種能力最有效的檢驗方式，因此，畢業(yè)設(shè)計不僅是高校學(xué)生畢業(yè)資格和學(xué)位認(rèn)定的需要，更是對教師和學(xué)生專業(yè)教育教學(xué)、學(xué)習(xí)成果總結(jié)的綜合檢驗．

同時，在高校人才培養(yǎng)中，畢業(yè)設(shè)計起著舉足輕重的作用．畢業(yè)設(shè)計作為高校本科教學(xué)設(shè)置的必備環(huán)節(jié)，旨在基于前期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，鍛煉和培養(yǎng)本科生進行科學(xué)研究的思考、分析、解決問題等方面的能力．在這個過程中對專業(yè)相關(guān)的某個課題進行深入研究，不斷完善和提升自身的專業(yè)知識和初步科研能力儲備，對于學(xué)生綜合運用專業(yè)知識、自主學(xué)習(xí)、科研創(chuàng)新、實踐動手等能力及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要作用，幫助學(xué)生由學(xué)校向繼續(xù)深造或者步入社會的過渡做好準(zhǔn)備．因此，畢業(yè)設(shè)計也是實現(xiàn)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的一種重要手段．

近年來，由于學(xué)生和教師等主客觀原因，高校本科畢業(yè)設(shè)計中的問題逐漸顯現(xiàn)出來[3～7]．部分學(xué)生意識不到畢業(yè)設(shè)計對自己學(xué)習(xí)的意義和價值，認(rèn)為不影響畢業(yè)、考研和就業(yè)，不肯投入；或是從思想上重視不夠，存在依賴心理，隨意選題，缺乏主動學(xué)習(xí)意識，導(dǎo)致畢業(yè)論文拼湊抄襲，內(nèi)容空泛．部分指導(dǎo)教師責(zé)任心不強，重視不夠，放松要求或疏于對學(xué)生管理；或是精力有限，科研任務(wù)量過大，分身乏術(shù)；或是自身能力不足，畢業(yè)論文學(xué)術(shù)水平不高，極不規(guī)范．教學(xué)管理和考核形式傳統(tǒng)固化，缺乏激發(fā)師生內(nèi)動力的相關(guān)機制，過程監(jiān)控松散……畢業(yè)設(shè)計題目設(shè)置不科學(xué)，太過學(xué)術(shù)化；教師沒有發(fā)揮監(jiān)管作用；答辯流于形式，無細(xì)化過程考核等問題凸顯，畢業(yè)設(shè)計不能有效地發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生基本技能和綜合能力的作用，從而導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計的總體教學(xué)質(zhì)量明顯滑坡．

當(dāng)今社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，在高等教育國際化、多元化的發(fā)展形勢下，對作為人才培養(yǎng)重要陣地的高等學(xué)校提出了戰(zhàn)略性的新任務(wù)、新要求．整個社會不僅需要熟練掌握專業(yè)知識和技能的專業(yè)人才，更加需要兼?zhèn)淇茖W(xué)思維能力、創(chuàng)造能力、創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)作精神的核心人才．尤其是國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)的頒布和實施，明確指出“素質(zhì)教育是教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略主題”“堅持能力為重”的思路．本科畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到世界一流大學(xué)的建設(shè)成效，如何針對其中凸顯的關(guān)鍵問題，開展本科畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)改革，切實有效地發(fā)揮和提升畢業(yè)設(shè)計在高等教育中人才培養(yǎng)的作用和質(zhì)量，是“新工科”背景下和“雙一流”建設(shè)中的一項基礎(chǔ)而又至關(guān)重要的工作[3～4,8～10]．

2 大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的特點

中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽創(chuàng)建于2010年，是我國借鑒有“物理奧運會”之稱的國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽(International Young Physicists′ Tournament，簡稱IYPT)的模式，在全國高校本科學(xué)生中開展的一項學(xué)生團隊學(xué)術(shù)賽事．以團隊合作的形式圍繞解決給定實際物理問題的基本知識、理論分析、實驗方案、結(jié)果討論等進行辯論式的開放性比賽，也被稱為物理對抗賽．其賽程包括兩個階段：物理學(xué)術(shù)研究階段及現(xiàn)場辯論階段．該賽事以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和實踐能力為根本理念，同時注重加強學(xué)生之間的交流，旨在提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識、分析解決實際物理問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神和開放性思維能力等．自2010年開始，該賽事在國內(nèi)大學(xué)中持續(xù)開展，其特點越來越明顯，所有的賽題貼近生活實際，既沒有現(xiàn)成的答案，也沒有唯一的答案，具有相當(dāng)大的開放性和綜合研究性，及非常高的挑戰(zhàn)性[1,11～13]．因此，大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽對選手在知識、方法、能力與素質(zhì)等各方面的考量與要求，與物理專業(yè)本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)與要求十分貼近，尤其在科研素養(yǎng)、開放性思維能力與創(chuàng)新意識等方面[14,15]，與本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)相吻合．

2015年，北京航空航天大學(xué)首次組織校隊觀摩第六屆全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽．2016年，北航開始舉辦第一屆校物理學(xué)術(shù)競賽，吸引了共計50支參賽隊伍，近300名本科生參加，同年8月組隊參加第七屆國賽，并獲得二等獎．2016年10月，北航PT(Physics Tournament)學(xué)生社團成立，該社團依托北航物理學(xué)院，是隸屬于校團委管理的社團組織．以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和實踐能力為根本理念，以承辦每年的校大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽為背景，依托北航物理學(xué)院和學(xué)校社聯(lián)平臺，以營造廣大本科生中的學(xué)習(xí)物理、運用物理、熱愛物理氛圍為宗旨．PT社團有較完善的組織機構(gòu)，見圖1，來自各個學(xué)院的優(yōu)秀學(xué)生擔(dān)任社長、副社長，每年在指導(dǎo)教師團隊帶領(lǐng)下，開展校大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的組織策劃，通過初賽、復(fù)賽、決賽協(xié)助選拔參加國賽的隊員以及相關(guān)的培訓(xùn)活動，協(xié)助組織隊員參加華北地區(qū)賽和國賽．此外，定期面向全校開展各種宣講、發(fā)布信息、博雅課堂、提供志愿平臺等活動．每年國賽結(jié)束后，PT社團組織全年總結(jié)會，總結(jié)經(jīng)驗和改進措施，為下一期的比賽做好各項計劃工作，同時組建新一期的PT社團．從第二屆北航物理學(xué)術(shù)競賽啟動開始，每年都有約120名本科生參加，涵蓋材料、電子、自動化、儀器等所有理工院系．北航在第八屆、第十屆全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽中獲得一等獎，并獲得第十屆國賽的最佳風(fēng)采獎．2018年5月，北航成功承辦了第一屆華北地區(qū)的大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽．

圖1 北航PT社團組織機構(gòu)圖

3 新模式本科畢業(yè)設(shè)計的探索與實踐

近年來，北航物理學(xué)院相關(guān)教師團隊及北航PT社團在大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽規(guī)則、研究指導(dǎo)和比賽模式、評分判定及團隊組織管理等方面積累了豐富的經(jīng)驗．基于此，結(jié)合國內(nèi)本科畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀[2～9]，北航物理學(xué)院自2018年開展了基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的新模式本科畢業(yè)設(shè)計實踐工作，分析新模式的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革在人才培養(yǎng)等方面的優(yōu)勢和作用，針對論文選題、教師指導(dǎo)、答辯方式、考核評價及管理等方面進行教學(xué)探索研究，提出相應(yīng)的實踐方案及措施．

3.1 分流式雙向選題 激發(fā)學(xué)生內(nèi)在動力

科學(xué)的選題是本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)工作的關(guān)鍵，選題質(zhì)量是影響畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的重要因素，題目不僅決定了畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，更是保障畢業(yè)設(shè)計順利、高質(zhì)量完成的先決條件[16,17]．選題首先應(yīng)符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)要求，與專業(yè)課內(nèi)容密切相關(guān)，并具有一定的深度和廣度，在此基礎(chǔ)上鼓勵學(xué)術(shù)創(chuàng)新、解決實際問題等．

隨著本科教育的普及化及一流大學(xué)科研水平的不斷發(fā)展，越來越多的高校將畢業(yè)論文的科研水平作為評判本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要依據(jù)，這種現(xiàn)象導(dǎo)致了畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容日趨學(xué)術(shù)化、形式化．據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)高校本科畢業(yè)設(shè)計的選題內(nèi)容，90%以上都?xì)w屬于教師正在從事的科研課題研究或探索．從學(xué)生角度來看，對有意向進入相應(yīng)課題組深造的學(xué)生而言，可以提前涉獵科研前沿動態(tài)，對提升相關(guān)領(lǐng)域的科研興趣、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新等能力事半功倍．而對畢業(yè)后不再繼續(xù)深造或不計劃涉及備選課題方向的學(xué)生而言，某些科研課題往往凌駕于專業(yè)基礎(chǔ)課程，甚至與專業(yè)儲備脫節(jié)，需要花費大量時間去調(diào)研熟悉領(lǐng)域特征、摸索完成．因此，對于此部分學(xué)生來講，畢業(yè)設(shè)計這個重要的實戰(zhàn)練兵很可能流于形式，從選題開始就偏離了其教學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，根本無法達到對綜合訓(xùn)練、能力發(fā)展和培養(yǎng)的預(yù)期效果．

大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的題目來源于國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽題目，其中大半以上源自Science，Nature，Physical Review Letters等物理學(xué)頂級雜志，主要集中在力、熱、光、電等相關(guān)物理問題，強化和鍛煉學(xué)生應(yīng)用物理基礎(chǔ)知識解決復(fù)雜科學(xué)問題的能力.題目由于沒有固定答案，因此具有以下鮮明的特點．其一，題目具有生活性，利于激發(fā)學(xué)生的研究興趣．便于引導(dǎo)學(xué)生利用物理知識綜合處理復(fù)雜的實際問題，從興趣出發(fā)激起內(nèi)在學(xué)習(xí)動力．其二，題目具有開放性，利于訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力．學(xué)生可以根據(jù)自身的物理知識儲備、理解能力和側(cè)重點，用自己的思維方式以不同的方式進行研究，促進實踐能力和創(chuàng)新思維能力的發(fā)展．其三，題目具有挑戰(zhàn)性，利于學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建．學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)的知識進行深化理解，也能夠根據(jù)自身水平進行新知識體系的構(gòu)建．因此，對于物理專業(yè)的學(xué)生而言，該類題目要求學(xué)生通過基本知識、理論分析、實驗設(shè)計、數(shù)值仿真研究和結(jié)果討論等環(huán)節(jié)解決實際物理問題，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和創(chuàng)造性思維，其廣度和深度利于人才培養(yǎng)和促進學(xué)生學(xué)習(xí)成效，非常適合作為本科畢業(yè)設(shè)計的備選題目．

自2018年，北航開展基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的新模式本科畢業(yè)設(shè)計探索與實踐，指導(dǎo)教師團隊由有著豐富競賽指導(dǎo)經(jīng)驗的教師組成．首先，確定本輪畢業(yè)設(shè)計的備選題目．在畢業(yè)設(shè)計開始前半年，團隊教師負(fù)責(zé)對歷年IYPT發(fā)布的題目進行討論及嚴(yán)格篩選，選擇原則為難度系數(shù)適中，可操作性強，與專業(yè)內(nèi)容結(jié)合緊密等，篩選出如快鏈條運動、扭轉(zhuǎn)陀螺、同步節(jié)拍器、錐形堆形成、切位-徑向擺、聲懸浮現(xiàn)象等題目．一般來講，為保證畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量，排除當(dāng)年發(fā)布的新題目，并根據(jù)畢業(yè)設(shè)計時長，將每個IYPT題目的任務(wù)進行分解，具體到實驗和理論兩個單獨的畢設(shè)題目．其次，對學(xué)生采取分流式選題．針對沒有意向進入研究課題組的學(xué)生進行分流，通過宣講及相應(yīng)的題目分析等，使之熟悉題目的背景、所需物理專業(yè)知識儲備以及大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的基本形式．最后，進行師生雙向選擇．教師和學(xué)生通過后續(xù)的溝通交流進行雙向選擇，每個題目有分別負(fù)責(zé)實驗和理論部分的兩個指導(dǎo)教師，根據(jù)學(xué)生們的不同意向排序統(tǒng)計并相互協(xié)調(diào)，每位學(xué)生都會確定唯一的研究題目．在充分了解備選題目背景的前提下，此部分學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣點，找到觸手可及的畢業(yè)設(shè)計題目，凸顯了物理學(xué)術(shù)競賽題目方面的特點和優(yōu)勢，極大地激發(fā)了學(xué)生對物理綜合學(xué)習(xí)和探索研究的內(nèi)動力．

3.2 復(fù)合式責(zé)任指導(dǎo) 發(fā)揮教師能動性

指導(dǎo)教師是畢業(yè)設(shè)計教學(xué)過程中的組織者和領(lǐng)導(dǎo)者，是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的必要條件．指導(dǎo)教師不僅需具有系統(tǒng)、扎實的物理專業(yè)知識，同時需具備比較豐富的科研背景[16,17]．由于國內(nèi)大部分高校科研任務(wù)較繁重，從教師的角度講，認(rèn)為教學(xué)工作對自身科研或晉升作用較小，不愿意投入，這種思想導(dǎo)致教師從主觀上沒有參與畢業(yè)設(shè)計教學(xué)工作的積極性．因此，如何科學(xué)構(gòu)建一支知識結(jié)構(gòu)合理、專業(yè)水平高、指導(dǎo)和管理能力強的教師團隊，激發(fā)教師培養(yǎng)學(xué)生的內(nèi)動力，發(fā)揮團隊整體和個體的能動性[18]，對于本科畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)至關(guān)重要．

北航物理學(xué)院從新模式畢業(yè)設(shè)計實踐伊始，著手指導(dǎo)模式的優(yōu)化，更好地發(fā)揮教師在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)中的引導(dǎo)作用．

其一，建立適應(yīng)新模式畢業(yè)設(shè)計的新型教學(xué)團隊．教學(xué)團隊成員為經(jīng)常參加或指導(dǎo)國賽、校賽，或擔(dān)任評委的骨干教師，具有豐富的參賽、指導(dǎo)和組織管理經(jīng)驗，并多次承擔(dān)畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)工作．他們不僅熟悉畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)流程，更是擅長對學(xué)術(shù)競賽研究階段的指導(dǎo)，這些為新模式畢業(yè)設(shè)計的順利實踐提供了堅實的人員保障．

其二，優(yōu)化教師團隊學(xué)術(shù)科研方向，開展分散和集中結(jié)合的責(zé)任指導(dǎo)．根據(jù)教師從事的不同科研領(lǐng)域和專業(yè)特長，分別負(fù)責(zé)篩選后的備選題目，通過雙向選題與學(xué)生建立聯(lián)系，并開展一對一責(zé)任指導(dǎo)，即傳統(tǒng)意義上的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師．特別地，由于來源于同一IYPT題目的理論和實驗兩個畢業(yè)設(shè)計題目緊密相關(guān)，因此，兩位教師負(fù)責(zé)兩名學(xué)生的集中指導(dǎo)，定期開展實驗和理論的討論和交叉交流，及時糾偏，根據(jù)理論和實驗結(jié)合程度調(diào)整研究要點．一方面，這是大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽題目互動性、開放性、多元化特點在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)中的體現(xiàn)，整個過程中學(xué)生可開展團隊合作，教師指導(dǎo)的反思總結(jié)又形成良性反饋循環(huán)；另一方面，將課題中理論分析和實驗實踐有機結(jié)合，互相補充和支撐，才能更好地體現(xiàn)物理這門自然科學(xué)的特點，完成物理專業(yè)知識和科研素養(yǎng)的綜合訓(xùn)練．這種復(fù)合式指導(dǎo)方式優(yōu)化了傳統(tǒng)的一對一指導(dǎo)模式，為保障新模式畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量提供了強有力技術(shù)支撐．

最后，教師們對物理學(xué)術(shù)競賽和教學(xué)極具熱情和責(zé)任心，更好地發(fā)揮了教師的能動性.教師不僅僅是畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)者，更是學(xué)生內(nèi)動力的激發(fā)者，是引導(dǎo)學(xué)生獲取信息的引航者．同時，他們對待科研問題的熱情和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對學(xué)生會產(chǎn)生積極的教育作用，影響即將大學(xué)畢業(yè)學(xué)生的人生觀等，這些為新模式本科畢業(yè)設(shè)計的教育作用實現(xiàn)提供多維度的保障．

3.3 對抗賽答辯模式 提升培養(yǎng)綜合能力

傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計答辯流程，學(xué)生陳述畢業(yè)論文主要內(nèi)容后，指導(dǎo)教師小組進行集中提問，主講學(xué)生只需關(guān)注教師的相關(guān)問題．大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的正式競賽階段，采用辯論對抗賽方式，各參賽隊被分為幾組，以團隊的形式在不同階段扮演不同的角色，其中包括正方、反方和評論方、觀摩方[12]．在辯論對抗的過程中，學(xué)生以物理學(xué)為基礎(chǔ)，通過辯論的形式闡述不同角色的觀點，非常利于提升和鍛煉學(xué)生的專業(yè)綜合能力和素養(yǎng)．作為正方，需將模型構(gòu)建、理論分析、實驗演示和推廣論證等研究要點和結(jié)論展示并闡述清楚，重點體現(xiàn)其自主創(chuàng)新思維等能力．作為反方，需針對正方的研究進行點評和提問，通過邏輯技巧克敵制勝，側(cè)重體現(xiàn)其批判思維、逆向思維等能力．作為評論方，需客觀地對正反方進行點評，主要體現(xiàn)其辯證思維等能力．任何一個角色的扮演均全面呈現(xiàn)了學(xué)生的知識儲備和綜合能力，尤其注重了學(xué)術(shù)研究能力、流暢的學(xué)術(shù)表達、人際交往能力、團隊意識和協(xié)同研究能力．而這些綜合能力的培養(yǎng)和考察正是傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計答辯流程中所欠缺的．

借鑒物理學(xué)術(shù)競賽中對抗賽的理念和形式，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的時間安排和教學(xué)特點，團隊教師經(jīng)過反復(fù)討論和論證，確定了一套基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的畢業(yè)設(shè)計答辯模式．2019年5月，北航進行了第一輪基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的新模式畢業(yè)設(shè)計答辯．首先，簡化組隊模式．本輪共有12名學(xué)生承擔(dān)相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計題目，占當(dāng)屆總?cè)藬?shù)的15%，根據(jù)題目自動分為6個隊，每隊主要研究的題目為正方題目，涵蓋實驗研究和理論研究．其次，抽簽決定輪次．在答辯前四周，通過抽簽的形式，決定每個輪次的正反方，并確定其順序．每一輪比賽按照大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的形式，正反方互換角色．最后，與大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽不同的是，評論方由教師和其余隊的學(xué)生共同組成，在評論時間段評論和提問．此部分與傳統(tǒng)模式的教師提問環(huán)節(jié)類似，但是學(xué)生也可以參與．由于畢業(yè)設(shè)計的時間相對大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的時間縮短了一半左右，各隊沒有充分的時間準(zhǔn)備多個題目，但可以利用抽簽分組后的時間詳細(xì)研究反方的題目，準(zhǔn)備反方陳述的策略要點，以小組團隊辯論的方式進行答辯．因此該模式既簡化了挑戰(zhàn)賽中選擇題目和角色的策略步驟，又保證了對抗賽的原汁原味，不同角色的辯論過程，潛移默化地強化了對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提升．

3.4 科學(xué)評定及管理 強化過程考核

本科畢業(yè)設(shè)計的成績評定不僅影響到學(xué)生的評優(yōu)甚至學(xué)位的獲得，也能在一定程度上反映其存在的不足，同時也為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作提供參考依據(jù)．常規(guī)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)管理一般包括開題、中期檢查和終期答辯環(huán)節(jié)，評價體系主要由資格審查、綜合評定成績和監(jiān)管部分構(gòu)成．其中，綜合評定成績通常包括指導(dǎo)教師、評審教師和答辯教師三部分，相應(yīng)的權(quán)重分別為40%，20%，40%．針對新模式畢業(yè)設(shè)計具有鮮明的物理學(xué)術(shù)對抗賽等特征，如何合理優(yōu)化成績評定，科學(xué)完善考評機制，除了常規(guī)的管理操作之外，應(yīng)更加著重強調(diào)對畢業(yè)設(shè)計過程的考核和細(xì)化，以保證畢業(yè)設(shè)計中對教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控和科學(xué)考評[16,17,19]．

其一，規(guī)范監(jiān)督機構(gòu)的組織管理和考核職責(zé)．學(xué)校教務(wù)處、院教務(wù)部等教學(xué)管理部門對于畢業(yè)設(shè)計進行規(guī)范管理，針對基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的新模式畢業(yè)設(shè)計實踐工作，特別成立了新模式畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)委員會，負(fù)責(zé)相關(guān)流程規(guī)劃、審核、指導(dǎo)等工作．本屆指導(dǎo)團隊教師、校PT社團成員、本科生輔導(dǎo)員、學(xué)生會部分成員等組成新模式畢業(yè)設(shè)計組織委員會，負(fù)責(zé)組織答辯，牽頭決定備選題目、雙向選擇流程、分組、答辯裁判等；確定答辯具體時間、場地；根據(jù)答辯規(guī)則做好答辯技術(shù)、分?jǐn)?shù)統(tǒng)計及后勤服務(wù)．同時，成立新模式畢業(yè)設(shè)計裁判委員會，負(fù)責(zé)答辯規(guī)則審議和修改，并負(fù)責(zé)答辯規(guī)則的解釋、爭議解決及答辯投訴等．終期答辯裁判主席一般由新模式畢業(yè)設(shè)計工作小組組長擔(dān)任．在答辯之前，一般在抽簽分組時，組織委員會公布制定的《基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽新模式本科畢業(yè)設(shè)計答辯流程》，詳細(xì)制定總則、答辯要求及規(guī)則、日程安排、分組信息、答辯題目、組織機構(gòu)、行為規(guī)范、評分標(biāo)準(zhǔn)和投訴及處理等．完善的答辯組織機構(gòu)及考核職能劃分可以有效地保障新模式畢業(yè)設(shè)計工作的順利開展．

其二，強化指導(dǎo)教師對責(zé)任指導(dǎo)期間的過程考核．由于責(zé)任教師在指導(dǎo)期間對學(xué)生的全程跟蹤，對于學(xué)生的文獻查閱、自主分析問題、研究性能力、撰寫論文等能力均有最深入的了解，可以對相關(guān)能力及表現(xiàn)給出最客觀的評定．更重要地，在評定過程中，對學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)或亟待提升的環(huán)節(jié)可以及時反饋，以便保證畢業(yè)設(shè)計教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)．

其三，細(xì)化答辯教師在終期答辯的考核．充分借鑒大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽中辯論賽的相關(guān)規(guī)則[9]，對新模式畢業(yè)設(shè)計答辯中不同角色提出要求，如正反方各有兩位隊員，作為正方就某一問題陳述時，要求重點突出，包括實驗設(shè)計、實驗結(jié)果、理論分析以及討論和結(jié)論等；作為反方，就正方陳述中的弱點或者謬誤提出質(zhì)疑，總結(jié)正方報告的優(yōu)點與缺點．但是，反方的討論過程不得包括自己對問題的解答，只能就正方的解答展開討論．在每一階段中，都有詳細(xì)的時間安排和限制，各方需嚴(yán)格按照時間表結(jié)束陳述或提問．由于新型畢業(yè)設(shè)計的選題和分組的特殊性，團隊成員間的支援和合作變?yōu)椋恐ш犖槠渲幸晃粚W(xué)生發(fā)言時，另外一位可以進行適當(dāng)補充．細(xì)化答辯流程中的各個環(huán)節(jié)，與答辯評分標(biāo)準(zhǔn)的給分/扣分要點相對應(yīng)，學(xué)生作為正/反方角色時，均呈現(xiàn)了其專業(yè)及相關(guān)知識、綜合能力和素養(yǎng)狀態(tài)，因此，評分要點也與學(xué)生各項能力的考評要點相對應(yīng)[20]．為了更科學(xué)地考核答辯過程，基本采用大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的評分及成績統(tǒng)計方法，不計評論方分?jǐn)?shù)，計算所有裁判的平均分，按不同角色的不同權(quán)重進行最后計分．此外，增加裁判教師和其他學(xué)生評論或提問環(huán)節(jié)，可以更全面地考查每位學(xué)生的研究情況，作為區(qū)分評定同一隊兩個學(xué)生的部分依據(jù)．以上考核評定的細(xì)化模式既滿足了本科畢業(yè)設(shè)計的培養(yǎng)要求，又保障了新模式下畢業(yè)設(shè)計實施方案的合理性和科學(xué)性．

本科畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)本科教育階段總結(jié)和提升的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，具有實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)手段和檢驗培養(yǎng)質(zhì)量媒介的雙重作用，是本科階段人才培養(yǎng)的重中之重．大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽倡導(dǎo)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)與實驗探索相結(jié)合，是一種興趣驅(qū)動的開放式、多元化、互動型綜合比賽模式，在題目設(shè)置及賽制安排上科學(xué)合理，符合教學(xué)實踐的規(guī)律和要求[20]，為培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)和能力提供了良好的有效途徑，尤其對于培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才具備獨特的優(yōu)勢和可操作性．針對部分現(xiàn)階段畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的主要矛盾和問題，嘗試對現(xiàn)有的本科畢業(yè)設(shè)計模式進行改革以滿足更新、更高的人才培養(yǎng)要求是大勢所趨，且非常必要．

通過前期充分調(diào)研和論證，北航率先將大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽中的思想理念和精神實質(zhì)應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計教學(xué)中，并結(jié)合本科畢業(yè)設(shè)計的特點和要求，特別針對現(xiàn)階段畢業(yè)設(shè)計中出現(xiàn)的典型問題，發(fā)揮大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的獨特優(yōu)勢，在備選題目、團隊指導(dǎo)、辯論賽答辯模式、考核管理等方面進行了相應(yīng)的改革實踐，詳見圖2．團隊中教師和學(xué)生對挑戰(zhàn)賽模式的興趣和喜愛，成為新模式本科畢業(yè)設(shè)計實踐成功的內(nèi)動力．目前，第一輪參加新模式畢業(yè)設(shè)計的12名學(xué)生已經(jīng)順利畢業(yè)，其中9名學(xué)生繼續(xù)深造，并仍然從事物理等相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究，部分論文成果如《駐波聲場中懸浮臨界密度及穩(wěn)定性研究》已經(jīng)在物理教學(xué)類雜志《大學(xué)物理》上發(fā)表．新模式的畢業(yè)設(shè)計實踐讓他們感受最深的就是找到了自己真正喜愛的物理和自主探索性研究的平臺，通過與團隊教師們的不斷學(xué)習(xí)和交流，自身物理專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)都有了大幅度提升．發(fā)稿時，第二輪新模式畢業(yè)設(shè)計實踐正在順利進行中．

圖2 基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽新模式畢業(yè)設(shè)計流程圖

實際上，新模式的畢業(yè)設(shè)計實踐可以讓學(xué)生更多地受益于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽中的思想理念，將學(xué)術(shù)競賽中符合教學(xué)實踐的特點和優(yōu)勢在畢業(yè)設(shè)計中顯現(xiàn)．構(gòu)建科學(xué)、先進的本科畢業(yè)設(shè)計新模式是我們探索和實踐的初衷，物理知識、科學(xué)方法、創(chuàng)新能力的有效統(tǒng)一和全面素質(zhì)的高質(zhì)量提升是大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的根本目標(biāo)，也是物理教學(xué)的最終目標(biāo)，更是促進高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)的迫切需求．近年來，北航物理學(xué)院以大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽為載體，開展了包括新模式畢業(yè)設(shè)計在內(nèi)的研究性教學(xué)相關(guān)的探索與實踐，并取得了一定成果．2016年春，在全校范圍內(nèi)開設(shè)“趣味物理研討課”選修課，基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽模式，對理工融合的趣味研討進行了實踐探索；2017年秋，針對理科大類學(xué)生開設(shè)核心通識課程“物理先導(dǎo)課”，推薦物理學(xué)術(shù)競賽題目進行研討，建設(shè)校級研究型示范課．同時，依托各類物理基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程，開展各種研究性教學(xué)的嘗試[21]．尋找生活中的物理，注重知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，綜合培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、思辨能力、人文素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力，以上教學(xué)實踐工作得到了學(xué)生們的積極響應(yīng)和喜愛．

經(jīng)過不斷摸索和實踐，針對基于大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的新模式畢業(yè)設(shè)計工作已有一套較為完善的流程和總結(jié)經(jīng)驗，由于物理學(xué)術(shù)競賽題目的開放性和綜合性特點，能否將該模式推廣到其他理工科院系的畢業(yè)設(shè)計實踐中，是下一步探索的重點．如何在教學(xué)過程中滲透物理學(xué)術(shù)競賽思想理念，發(fā)揮其獨特優(yōu)勢，拓展現(xiàn)有的教學(xué)改革實踐成果和經(jīng)驗，全方位提升教學(xué)效果及在人才培養(yǎng)中的重要作用，站在建設(shè)“雙一流”的高度，實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的戰(zhàn)略目標(biāo)，值得每位物理教育工作者思考和探索．