举办辽宁省大学生物理学术竞赛的实践经验及探索

吴海娜 王 旗 杜 安 李 林

(东北大学理学院，辽宁 沈阳 110819)

举办辽宁省大学生物理学术竞赛的实践经验及探索

吴海娜 王 旗 杜 安 李 林

(东北大学理学院，辽宁 沈阳 110819)

为促进辽宁省大学生开放性思维、锻炼科研素质、培养合作精神及交流表达能力，辽宁省物理学会举办的辽宁省大学生物理学术竞赛，为辽宁省高素质物理人才的培养提供了一个很好的平台。本文介绍了该项赛事的举办背景、具体组织实施方案、竞赛效果、竞赛经验和体会，并探索如何组织区域竞赛来促进实现培养创新型高素质人才的战略目标。我们将根据实际情况不断调整省赛的竞赛模式，做好竞赛组织工作，吸引更多高校的优秀学生参与到物理学术竞赛中来，锻炼其综合科学素养。

大学生物理学术竞赛；区域竞赛；实践创新

国际青年物理学家锦标赛(International Young Physics’ Tournament, IYPT)是物理科学教育界开展的竞赛，旨在加强国际上有潜质的青年物理学爱好者的交流促进。这是一项开放性的比赛，参赛选手以团队合作的形式围绕解决给定的实际物理问题的基本知识、理论分析、实验方案、结果讨论等进行辩论，不同层面的研究者可以在自身认知水平上进行研究，在赛会上交流研究结果。南开大学将此赛事引入国内，结合国内特色于2010年举办了首届中国大学生物理学术竞赛(China Undergraduate Physics’ Tournament, CUPT)，至今已成功举办了6届，国内各高水平大学如清华大学、北京大学、南开大学、浙江大学、哈尔滨工业大学和中国科技大学等悉数参加。通过参赛会使学生们灵活应用科学的思路方法及解决世界问题的能力切实得到极大提高，赛事由首届12所高校参加到2016年有67所高校参加，影响力日益高涨。

物理学术竞赛正是当前培养高素质创新人才的一个非常好的途径与平台，辽宁省物理学会于2014年开始举办了首届辽宁省大学生物理学术竞赛，以创新、协作、运用和实践为基本理念，注重以赛会友，加强辽宁省高校师生之间的友谊和交流，同时促进我省物理学科的教学与科研。笔者参与了辽宁省大学生物理学术竞赛的举办过程并指导学生参加竞赛，本文试介绍该赛事的具体组织实施过程及经验体会并探索如何组织区域竞赛来促进实现培养创新型高素质人才的战略目标。

1 辽宁省大学生物理学术竞赛的举办背景

辽宁省大学生物理学术竞赛是辽宁省物理学会借鉴中国大学生物理学术竞赛，在辽宁省各高校本科生中最新开展的一项学生团体学术赛事。辽宁省大学生物理学术竞赛，最初由大连理工大学发起，由大连市物理学会举办了3届大连市大学生物理学术竞赛，之后改由辽宁省物理学会、东北大学主办。2014年首届竞赛分别由东北大学、大连理工大学承办了首届竞赛的沈阳赛区和大连赛区比赛，共有13所高校参加。2015年第二届赛事由辽宁科技大学承办，11所高校参加。2016年第三届赛事由大连民族大学承办。辽宁省各高校逐渐了解并参与到此赛事，参赛队伍由首届的12支迅速增长到第二届的29支队伍，并陆续有新的学校积极要求观摩并准备参赛。

2 辽宁省大学生物理学术竞赛的实施方案

2.1 竞赛模式

全省各高校均可参加，参赛以团队为单位报名。参赛高校可以派出1～3支参赛队，每支队伍由5名本科生组成(不限专业和年级)。竞赛题目参照国际青年物理学家锦标赛17道题目中选择的7道题(见附录)，围绕解决给定的开放性实际物理问题的基本知识、理论分析、实验方案和结果讨论等进行比赛。比赛形式分为两种：辩论赛(竞赛规则与中国大学生物理学术竞赛的比赛规则相同)和常规赛(即答辩赛，比赛时抽取其中一道题陈述并回答提问)。每场比赛完毕后裁判现场打分，最后依据各队的总成绩进行排名和评奖。

由于辽宁省各高校的专业设置、实验条件等差异较大，为了使更多的本科生能够参与到此次比赛中，通过竞赛这个平台来促进学的综合素质和创新能力的提高，比赛题目由国际青年物理学家锦标赛的17道题减少到7道题，降低学生的研究强度。在比赛形式上除了辩论赛，还引入了答辩赛，想参赛的团队可以只需合力准备7道题中的3或4道题，思路清晰地讲解和演示对题目的研究过程和结果即可。这样一方面降低了参加比赛的门槛，另一方面可以使学生集中精力在某一题上，通过扎扎实实地全程研究某一题的过程中训练应用科学的思路和方法解决实际问题的能力。

2.2 竞赛日程安排

1) 比赛时间安排：省赛一般安排在每年的5月底。一方面这个时间段与各大高校的校历安排不冲突。不在学生紧张的期末考试复习期间，学生可以有相对充足的时间和精力来准备；另一方面此赛事可以成为有些高校参加每年8月份国赛团队的选拔赛，还有近3个月的时间可以准备剩余的10道题。

2) 比赛日程安排：省赛进行时间为1天，上午辩论赛和答辩赛同时在不同的教室举行， 每个团队只进行完整一轮(正方、反方和评论方)的辩论赛，最后根据团队每轮的总成绩进行排名。下午进行成绩公布点评及表彰。对辽宁省的各高校来说，参加此次比赛只需占用周末的一天时间，不影响老师的正常教学及学生的正常上课。

2.3 竞赛效果

自辽宁省大学生物理学术竞赛举办以来，由于其在培养学生理论研究和实践创新能力上的突出作用，越来越受到上至各级教育主管部门，下至老师和学生们的普遍重视，在高等教育创新教育培养体系中的地位日益彰显。辽宁省各高校地域分布密集，省赛为省高校师生之间的交流提供了一个很好的平台，从开始的邀请赛到之后逐步的统一报名，基本保持每年至少12所高校的持续联系。通过比赛加强了各校教师之间的教学科研沟通，相互借鉴交流学生参赛经验。此物理学术竞赛可以使学生把平时所学的知识融会贯通，激发了其对物理的兴趣与潜能，培养了学生的创新能力、实践能力和团队协作意识。辽宁省各高校对大学生物理学术竞赛的竞赛题目、规则及流程也逐渐熟悉并认可，积极开始举办校赛，备战省赛，冲刺国赛。部分高校将大学生物理学术竞赛的成绩纳入教师绩效考核及学生的奖学金评奖规则中。通过竞赛，一部分较为优秀的学生在群体中凸显出来，这些学生学习能力强，取得的进步非常明显，在竞赛获奖后会产生强烈的示范作用和影响力，在学生中产生广泛影响，吸引更多优秀学生参加物理学术竞赛并得到锻炼，形成良性循环。

3 辽宁省大学生物理学术竞赛的举办经验

笔者经历3届的竞赛组织筹备及指导工作，总结以下3点经验：

1) 尽早下发省竞赛通知使师生做好准备。通过辽宁省各高校的各类学术会议的通讯录，提前下发竞赛通知到省各高校相关负责人及教师，使更广泛的人员了解此赛事，并开始积极准备。建立竞赛交流QQ群，感兴趣的老师学生可以实时与组织者联系，交流比赛规则细节，竞赛的最新通知也可以及时准确地通知到相关的每一个人。竞赛题目开放度大，需要学生考察各种不同的情况(实验条件、实验参量等)对研究结果的影响，研究周期较长。此外，参赛以团队形式，各高校一般通过个人海选，校内初选、组队参加省赛的流程，因此，得到竞赛通知的时间越早，越可以针对各校具体情况尽早安排比赛事宜。

2) 政策支持影响师生积极性。由于物理学术竞赛是辩论性质的，必须集合到承办单位举行，涉及到参赛师生的注册费、差旅费和餐费等，在竞赛在准备过程中还需要一定的实验材料费用支出。对竞赛高度重视、有经费支持和政策扶持的高校参与热情度高，吸引更多的老师愿意指导学生，更多的学生主动参赛，对物理类相关专业的课程起到巨大的推动作用。由于学术竞赛切实能够培养学生的创新能力和解决实际问题能力，政策扶持较弱的高校师生也试图克服经费及精力困难，积极参与到本赛事中。

3) 承办竞赛单位工作细致准确是竞赛成功举办的保障。承办单位负责整个赛事的组织安排和服务工作，付出了很多的精力。期间可以充分发挥学生志愿者的能动性。在参赛过程中，学生志愿者的热情服务意识及创新思想给竞赛增色不少，有些特别具体的好点子也都是学生志愿者提出的。且学生与学生更容易沟通，在此过程中也锻炼了学生志愿者的实际办事能力。举办方也可以积极参加国赛吸取经验，借鉴国赛主办方的举办经验和模式，并与多所国内高校师生进行交流沟通，开拓思路，集思广益。笔者参加了2015年的中国大学生物理学术竞赛的观摩，受益匪浅，回来后对后续的竞赛做了一定的调整和改革。

4 举办辽宁省大学生物理学术竞赛的体会

大学生物理学术竞赛采用团队合作研究、现场辩论及答辩的竞赛模式，经历过竞赛的学生切实在物理学理论研究能力、科技英语能力(题目及部分参考文献为英语)和实验动手能力，以及团队合作、口头表达能力及现场快速反应能力等方面得到了充分的锻炼，因此物理学术竞赛对学生研究能力和创新素质培养起到不可代替的作用。尽管竞赛意义十分重大，但还是存在一些问题： (1)学生参赛积极性不高。学校同期开展各种各样的竞赛，如机器人大赛、软件大赛、创业大赛、英语大赛、机械制图大赛和国际数学建模大赛等等，学生会选择相对容易、获奖级别高、学校评各类奖学金认可的竞赛去参加，综合能力强的学生总数不变，而学生的精力有限。辽宁省大学生物理学术竞赛相比其他竞赛在上述方面不占优势，比如数学建模大赛，也是旨在培养学生的创新能力，是国际级别的，在学生保研、评奖学金等方面几乎各个高校都认可。而省物理学术竞赛举办性质是非省教育厅性质的，部分高校不认可。导致相当一部分优秀学生选择了其他有更多现实收益的竞赛。(2)教师参与积极性不高。青年教师的科研压力大，部分高校指导学生参加物理学术竞赛不在绩效考核范围内，没有投入大量的时间精力在指导参赛学生上，也没有相关经费支持学生前期实验研究及参赛注册费差旅费等。(3)竞赛后续工作意义重大。赛后可以鼓励学生将研究的课题整理成完整的科研论文发表。这种竞赛培养学生创新能力模式也为教师在大学物理课程及大学物理实验课程的教学方法改革提供了宝贵的借鉴经验。

5 结语

总之，辽宁省大学生物理学术竞赛为辽宁省高校创新型高素质人才的培养搭建了一个很好的平台，我们将根据实际情况不断调整省赛的竞赛模式，做好竞赛组织工作，吸引更多高校的优秀学生参与到物理学术竞赛中来，锻炼科研素质，培养合作精神和交流表达能力，使我省大学生的知识、能力和素质全面协调发展。尽管在这期间会遇到各种问题和困难，只要我们坚持不懈，持续改革创新，辽宁省大学生物理学术竞赛的举办必将在我省高等教育培养创新型人才中发挥独特的作用，并为其他区域的物理学术赛事提供借鉴参考。

[1] 首届中国大学生物理学术竞赛在南开大学举行简讯[J]. 大学物理,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.中国大学生物理学术竞赛及其对培养学生综合能力的作用[J].大学物理，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，吴伟，刘永录. 物理学术竞赛后拓展训练模式探索[J].高等教育研究学报,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] 张晚云，曾交龙，陆彦文，等.依托大学生物理学术竞赛培养高素质创新人才[J].大学物理，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)

附录： 2016年辽宁省大学生物理学术竞赛题目(摘录)

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

国家自然科学基金(项目编号：11504045);2016年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(项目编号：10145-16); 辽宁省教育厅科学研究一般项目(项目编号：L2014099)。

吴海娜，女，副教授，主要从事低维强关联电子体系的理论研究，wuhainana@163.com。

吴海娜. 举办辽宁省大学生物理学术竞赛的实践经验及探索[J]. 物理与工程，2017，27(2)：61-64.