面向拔尖创新人才培养的基础学科教学模式改革——以大学物理课程为例*

李 红 杨新建

（中国石油大学（华东） 理学院，山东 青岛 266580）

一、序言

基础学科是国家创新发展的源泉、先导和后盾，基础学科人才特别是拔尖人才是国家长远发展的战略力量，培养基础学科拔尖人才是高等教育强国建设的重大战略任务［1］。 2009 年，教育部联合中组部及财政部启动实施“基础学科拔尖学生培养试验计划”。 入选高校和非入选的一些高水平研究型大学纷纷响应，积极探索，在拔尖学生遴选、管理机制、培养方式、师资配备、教育资源支持［2］以及加强国际化培养等方面初步形成了一套有效机制［3-5］。 中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）作为中国特色能源领域一流大学也做了有益的尝试，创建具有引领性的“理科实验班”、本硕博纵向贯通的“本研一体班”，培养具有石油大学特色的高层次拔尖创新人才。

为进一步拓展范围与创新模式，2018 年，教育部发布的《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》中指出，通过教学改革促进学习革命，要因课制宜选择课堂教学方式方法，不断提高课堂教学质量。 随后，教育部等六部门在发布的《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0 的意见》中进一步指出：“开展研究性教学，鼓励学生参与科研项目训练，促进学生自主深度学习、建构知识体系、形成多维能力。”［6］两个文件的相继出台为充分发挥教师队伍“主力军”、课堂教学“主渠道”作用提供了明确的指导意见，许多高校的一线教师积极投身拔尖创新人才的培养，大胆进行教学改革，总结性的研究成果也随之不断涌现［7-10］。 其中关于物理学科的研究非常薄弱，已报道的仅有少数的几篇文章，例如，吴少平等［11］关于华中师范大学物理学院英才培养的探索与实践，郑海荣等［12］关于“量子力学”课程面向拔尖创新人才培养的教材编写创新与实践。 鉴于此，笔者在多年大学物理课程教学改革实践的基础上，结合本教研组在“理科实验班”和“本研一体班”进行的“数字化”教学探索，提出了“学思相济、知行合一、全程育人”教学理念下的课程教学新模式（见图1）：课堂采用融入课程思政的启发式教学，实现了从“教”到“学”的转变；课外采用计算机辅助的研究性学习模式，实现了从“学”到“研”的跨越。

图1 “学思相济、知行合一、全程育人”教学理念下的课程教学新模式

二、融入课程思政的启发式课堂教学

（一）大学物理课程思政教育实施策略

课程思政是将思政教育融入各类课程教学的全过程中，深刻挖掘课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现“各门课程都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”［13］。 课程思政是课程发挥育人功能的重要途径，也是基础学科课程培养拔尖创新人才的必然之需和应然之举。 物理学作为研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学［14］，所蕴含的科学世界观、认识论和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的重要基石［15］。 以物理学基础知识为内容的大学物理课程，是理工科类大学开设的一门重要的公共基础课，因学时长、思政资源丰富、育人面广，对于创新拔尖人才的科学素质和人文情怀培养具有其他课程无可比拟的重要地位。 大学物理课程实施思政教育要如盐在水，有味无痕，于潜移默化中启智润心、培根铸魂。

1. 充分展现知识体系中蕴含的科学世界观、方法论和审美观

首先，物理概念、公式、定理、定律、实验、理想化模型本身都饱含深邃的哲学思想和科学美感。2006 年，教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会印发的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》中规定，大学物理课程必须包括：力学、振动和波、热学、电磁学、光学、狭义相对论力学基础、量子物理基础、分子与固体、核物理与粒子物理、天体物理与宇宙学，共十篇内容。 可见，大学物理含有丰富的知识体系，其中体现的马克思主义哲学思想主要有：唯物辩证法中“质量互变规律”、“普遍联系的观点”和“矛盾的辩证统一”；辩证唯物论中“世界的物质统一性”和“物质存在的多样性”原理；辩证唯物主义认识论中“理论与实践的辩证关系”和“认识运动的不断反复和无限发展的原理”。 例如，狭义相对论中的质量膨胀、动尺收缩、动钟变慢效应，体现了量变引起质变的哲学思想。 机械运动、分子热运动、电磁运动体现了辩证唯物主义的运动观。 麦克斯韦方程组在体现电与磁辩证统一哲学思想的同时，也展现了物理规律的高雅对称之美；爱因斯坦质能方程在体现质量与能量辩证统一哲学思想的同时，也展现了物理规律的简洁明快之美；德布罗意物质波在体现波与粒子辩证统一哲学思想的同时，也展现了物理规律的和谐统一之美。 “简单、对称、和谐、统一”既是物理学的美学特征，也是物理学家的美学追求。

其次，物理概念、定理、定律的提出和建立过程含有丰富的科学研究方法和创新思维。 由于物理学的基本理论是人类在认识和改造世界的实践过程中逐步形成的，因此，涵盖的物理概念和规律的发现与发展过程本身就是创新过程，积淀的物理思想与方法主要有：实验观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、建立模型、理想实验等。 比如，伽利略的理想斜面实验奠定了牛顿力学的基础，爱因斯坦“假如追上一束光”“被闪电击中的火车”等的理想实验是狭义相对论的基石。 库仑定律是在将电荷间相互作用力与质点间的万有引力作类比的基础上，经库仑实验研究后提出的；实物粒子的波粒二象性是德布罗意通过类比光子提出的假设。 理想气体状态方程、热力学第一定律都是实验结论，理想气体压强和温度公式、气体速率分布律、能量按自由度均分定理体现了克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼等物理学家通过统计方法从归纳的角度认识世界的思维。

2. 充分展现物理学史中蕴含的科学精神、家国情怀和哲学思想

首先，以伟大的物理学家为榜样。 物理学有着悠久的历史，为物理学发展做出伟大贡献的科学家不计其数，他们都具有实事求是的科学精神、严谨求实的科学态度、追求真理的勇气和刻苦钻研的作风，却又各有各的特点，起着不同的垂范作用。 比如爱因斯坦，理论物理学家，一生热爱和平，对中国帮助很大；法拉第，实验物理学家，自学成才，非常热爱科学普及工作；高斯，享有数学王子的美誉，严谨治学，只把他认为已经成熟的理论发表出来；邓稼先，两弹元勋，有着浓厚的家国情怀，毕其一生为祖国做出了杰出的贡献。

其次，以有趣的物理学史事为鉴。 物理学史上没有小事件，但却从来不乏小意外，细细品味，收益颇多。 比如泊松亮斑，是泊松为了反驳和嘲讽菲涅耳光的波动理论而推算出的结论呈现，结果却成了光的波动理论的实验验证。 这个物理学史上的黑色幽默告诫我们：“实践是检验真理的唯一标准”“人应该在实践中证明自己思维的真理性，即自己思维的现实性和力量，亦即自己思维的此岸性。”［16］再比如光电效应，围绕“光电效应”的意外事件有两个，一个是该效应的发现本身就是一个惊喜，是赫兹做验证电磁波存在的实验时，意外发现了代表光电效应的“电火花”。 也就是说，赫兹的实验一方面证明了存在电磁波，从而有力地支持了麦克斯韦的预言，为经典电磁学这座宏伟壮观的大厦封了顶；另一方面又在这座大厦的下面埋下了一颗炸弹。 正所谓“成也萧何，败也萧何”。 第二个意外事件的主人公是密立根，为了推翻爱因斯坦的光电效应方程和光量子假说，历经10 年的艰辛实验，最终“这项工作在1914 年成了爱因斯坦光电效应方程在很小实验误差范围内精确有效的第一次直接实验证据”。 这两个事件揭示了偶然性与必然性的辩证统一关系，在科学活动中既要透过大量的偶然性揭示其中的必然性，也要重视预料之外的偶然性。同时也揭示了辩证唯物主义认识论中“认识运动的不断反复和无限发展的原理”。

3. 充分展现前沿进展中蕴含的价值观、国际视野和责任担当

首先，注重科技前沿对价值观和责任担当的引领作用。 科学技术是第一生产力，亦是一把双刃剑，在造福于人类的同时，也对人类生存的自然环境和人文环境起到了破坏作用。 比如电磁波的应用——5G 技术，该技术不仅会极大地影响人们的生活方式、世界经济的发展，还会在军事等领域引发革命，使智能军事作战指挥成为未来主要的军事指挥模式［17］。 因此，5G 之争不仅是技术、人才、创新的竞争，还关系到国家的核心竞争力甚至关乎国家的安全［18］，这也正是美国打压华为的原因所在。 再比如半导体及新材料的应用——芯片技术，2020 年5 月15 日，美国商务部修改《出口管制条例》，欲卡住华为芯片技术的命脉。 幸运的是，5 月22 日，北京大学彭练矛团队就研制出了性能优于传统硅基芯片的碳基芯片［19］。 信息时代，挑战与机遇并存，我国以芯片为代表的核心技术崛起之路任重而道远，通过思政教育鼓励大学生树立远大理想、坚定理想信念、砥砺报国之志是大学物理课程的必然之需。

其次，用学术前沿培养国际视野和责任担当。爱因斯坦曾说：“科学绝不是也永远不会是一本写完了的书，每一项重大成就都会带来新的问题，任何一个发展随着时间的推移都会出现新的严重的困难。”［20］大学物理及其他的物理类课程，虽然知识体系完整、系统，但仍有很多的知识在被不断地发展，也仍有很多的未解之谜。 希格斯粒子的发现虽然揭示了基本粒子质量的起源，但暗物质、暗能量依然不知所踪。 人类虽然探测到了空间弯曲演绎出的波动，但仍不识时空真面目。 2023 年7 月12 日，中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波、彭承志团队和北京大学袁骁等科研人员合作，“将量子系统中真纠缠比特数目的纪录由原先的24 个大幅刷新至51 个，充分展示了超导量子计算体系优异的可扩展性。”［21］遗憾的是，量子纠缠的本质尚未有人知晓。 但我们有理由相信，量子现象的神秘面纱终会被人类揭开。 正如爱因斯坦所言：“宇宙最不可理解之处，就是它可被理解。”通过学术前沿，鼓励学生用发展的眼光看待科学研究，胸怀祖国和世界，勇担科研重任，是大学物理课程的应然之举。

（二）大学物理课堂教学实施策略

融入课程思政的启发式教学，就是“引导学生发现问题、分析问题、思考问题，在不断启发中让学生水到渠成地得出结论、解决问题，同时寓世界观、人生观和价值观引导于教学的全过程”。在该模式下，学生不再是知识被动的接受者，而是知识主动的构建者［22］，与传统的传授式、灌输式教学在理念上有着本质的区别。

1. 实施思路

融入思政教育的大学物理启发式教学思路如图2 所示。 具体实施分为两个阶段：

图2 融入思政教育的大学物理启发式教学思路

首先是课前准备，该阶段教师需要完成4 项任务。 （1）根据教学目标和进度确定学生需要学习的概念和规律以及与之对应的物理现象（自然现象或者实验现象）。 （2）调研科学家研究该物理现象的工作，包括历史过程、现状及未来展望。（3）深刻挖掘教学内容（知识体系、学史、前沿进展等）中所蕴含的思政元素，并制作PPT 或录制短视频。 （4）精心梳理学生可能的已有知识。

其次是课堂实施，教师展示（播放视频或实验演示）需要学生研究的自然现象或实验现象→引导学生根据观察到的实验现象作深度思考，提出尽可能多的“是什么”或者“为什么”的问题→引导学生将提出的问题归类，挖掘并凝练出各类需要解决的关键科学问题→结合学生的背景知识，引导学生建立解决问题所需的物理模型，在此基础上定性解释物理现象→在教师辅助下，提出新的概念，并进一步推演出物理现象所遵循的定量规律→教师对比历史上科学家的工作，引导学生对自己的研究成果和思想方法进行归纳总结→教师展示（播放已融入思政元素的视频或PPT等）研究问题的现状及未来展望→师生共同反思、感悟整堂课所囊括的科学精神和人文情怀。

2. 教学案例

现以“大学物理教程”中难度较大的“静电场中的电介质”一节为例，详细阐述融入思政教育的启发式教学的具体实施过程。

首先，课前准备。 学生需要学习“极化电荷、极化现象、极化强度、电介质的极化规律”等新内容；学生已具备“静电场中的导体”的相关知识以及电偶极子的概念；教师需要展示的物理现象是“电介质对电容器电容的影响”；需要用到的演示实验仪器有：平行板电容器、万用电表、电介质；教师精心制作完成的融入思政元素的课件或短视频。

其次，课堂上核心教学。 教师播放实验视频或操作演示实验→学生观察后总结出实验现象：平行板电容器两极板间插入电介质后电容增加→基于现象，学生提出的直观问题：什么是电介质?插入电介质后电容器的电容为什么增加? →学生利用已知：电容的定义式C=Q／U 和平行板电容器电压的计算式U=Ed，分析得出电容增加的原因：电介质引入后两极板间的电场变弱了→学生经深度思考，凝练出关键的科学问题：将电介质置于静电场中会怎样? →教师引导学生提出“电介质极化”的概念→进一步引导学生提出“电偶极子”模型假设，并定性地解释极化现象→学生再度思考，提出定量的问题：如何定量描述极化的程度? →教师引导学生提出“极化强度”的概念，并利用该定义推演出电介质极化遵循的定量规律。

最后，课堂引申教学。 学史：1880 年，居里发现石英的压电效应，而石英静电计在居里夫人发现放射性镭的工作中起了重要作用［23］。 思政：居里夫妇品德高尚，他们拒绝为自己的任何发现申请专利，为的是让世界上的每一个人都能够自由地利用他们的发现。 现状及前沿进展：电介质材料因其独特且丰富的物理性质，在传感、通信、探测、国防等诸多领域具有广泛的应用价值，尤其是电介质电容器的研发，将关系到新能源汽车的普及、5G 通讯，以及物联网、人工智能等新兴产业的发展［24］。 近年来，由于计算方法和设计理念的创新，电介质材料物理性能的研究进入了全新的发展范式，我国的诸多科研人员也在这一领域做出了突出贡献。 播放郝喜红教授的“电介质材料储能行为研究现状”视频，鼓励学生积极参与新能源研究，培养可持续发展的意识。 学生总结：研究电介质极化现象的思路，观察实验现象—提出关键的科学问题—建立物理模型、定性解释实验现象—提出新的概念、推演定量规律。 师生感悟：研究电介质极化的思路恰恰是“由抽象到具体”的逻辑思维。 逻辑思维是人们揭示和描述事物本质和规律的重要科学工具，也是拔尖创新人才必须养成的思维方法。

三、计算机辅助的研究性课外学习

计算机辅助的研究性课外学习，是笔者在试点班“理科实验班”和“本研一体班”进行的“数字化”教学改革的基础上，拓展到普通班，作为学生课外学习模式的一种有益尝试。 该学习模式需要学生在教师的指导下，自主选择一个课题进行研究性学习。 学习结果的呈现形式可以是：论文、论文+实物、计算机动态模拟。 研究性学习能否顺利开展，学生最终收获如何，关键在于选择合适的课题以及相应的研究方法。

（一）课题来源及研究方法

研究性课外学习课题的来源，可以是教材内容的横向拓展，即已学知识的复杂化研究，也可以是教材内容的纵向延伸，即已学知识的深入化研究。 根据这两个研究方向，大学物理教材中用于研究性学习的知识可分成复杂型和抽象型两种，与之对应的研究方法也有两种。

1. 抽象物理问题的静态模拟

该研究方法要求学生：首先，就大学物理课程中的具体知识点，结合任课教师的科研方向，选择确定自己感兴趣的研究课题。 其次，自主查阅教师指定的参考文献，掌握文献中基本的研究思路和方法，设计出选题的解决思路。 在此基础上，教师详细介绍文献中涉及的拓展理论和概念，引导学生构建出研究课题的理论模型。 再次，学生自行运用C 语言、Java、Origin 或Matlab 等计算机软件编程，求解得到研究问题的解析解。 最后借助所使用的软件模拟出解析解对应的物理图像，结合文献的实验数据进行理论分析和讨论。 下面以“大学物理教程”中量子力学基础部分的一个课外学习案例为例加以说明。

物理背景：实物粒子的波粒二象性是一个非常重要且抽象的量子现象，隧道效应虽然体现了该性质，但目前笔者所在的学校并没有相应的课堂演示实验。

知识拓展与思考：利用微观粒子隧道效应的典型器件就是超导隧道结，即含有超导体的异质结构，俗称“三明治”结构。 超导隧道结可以是“超导层+绝缘层+超导层”结构，也可以是“正常金属层+绝缘层+超导层”结构，等等诸如此类。当中间的绝缘层比较薄时，电流可以经过绝缘层从一侧的超导层（或者正常金属层）到达另一侧的超导层，这种现象称为超导隧道效应。 BCS 理论给出：超导体的导电行为源于金属内的库伯对。反之，若将库伯对激发成两个正常态的电子，则需要输入能量，该能量值的一半被称为超导能隙。由此可以推知，在超导隧道效应中存在着一个很重要的问题：当绝缘层或者正常金属层内单电子的能量小于超导体的能隙时，这些单电子是怎样对超导层内的电流有贡献的?

文献总结：1964 年，俄国物理学家Andreev 研究了正常金属层与超导体组成的隧道结，给出了界面处的电子与库伯对转换的机制，被称为Andreev 反射。 Andreev 反射不同于普通的单粒子隧道效应，其本质是一个双粒子隧穿过程。 同时，由于超导体本身的库伯对也参与导电，所以涉及超导隧道结的输运问题，若要求解准粒子的波函数，量子力学基础中的Schrödinger 方程就不再适用了。 为了解决这个问题，1982 年，G.E.Blonder、M.Tinkham 和T.M.Klapwijk 在Physical Review B上发表了一篇研究论文［25］，建立了正常金属／绝缘层／超导隧道结的隧道电流和隧道电导的解析公式，相应的方法被称为BTK 理论。

创新案例和成果：选择该研究方向的学生通过查阅文献发现，虽然常规超导体中库伯对的配对方式只有s 波一种，但对于非常规超导体的配对势，可以为s 波、d 波、p 波和f 波等多种状态。因此他们在BTK 理论及其推广理论的基础上，相继展开了d 波超导体异质结构输运性质的研究。其中做得比较好的课题有：正常金属／铁磁金属／d波超导结的邻近效应、铁磁半导体／d 波超导结的自旋极化输运、硅基正常金属／铁磁d 波超导隧道结的输运性质，等等。 这些研究中的部分成果已整理成论文，并在《低温与超导》和Physica C 等国内外知名期刊上发表［26-27］。 还有的学生发现，超导隧道结中由于存在两粒子隧穿效应，因此隧穿电流对界面的粗糙程度要比单粒子电流敏感得多，随后他们研究了粗糙界面对铁磁半导体／d 波超导隧道结隧道谱的影响，研究成果也已被《低温物理学报》收录并发表［28］。

2. 复杂物理问题的动态呈现

在大学物理的学习中，经常会遇到一些复杂的、无法通过简单计算直接给出结果的物理问题。比如，多列机械波的叠加、任意形状带电体周围静电场的分布、任意形状载流导体周围磁场的分布、微观粒子的波函数等涉及复杂计算的问题；以及进动、弹簧摆、阻尼振动、混沌现象等涉及复杂的物理演化过程的问题。 这些问题虽然具有重要的研究价值，但仅利用课堂时间和简单的数学知识并不能很好地完成，因此在传统的物理教学中常常会被舍弃。 但对于计算机辅助的研究性学习，这些问题都是极好的课题来源。

物理问题的动态呈现需要任课教师为学生提供动态模拟平台软件，软件的选择应以不给学生增加本学科学习之外的额外负担为标准。 我们学校采用的是李元杰先生主持研发的模拟平台，名为“科学计算与模拟平台”（以下简称“平台”）。该平台简单易学，配套的模拟案例丰富，便于学生自学。

复杂物理问题的动态模拟需要学生做到：首先，将复杂的物理问题分解成若干简单的物理模型，给出每个基本物理模型的解析表达式。 其次，在掌握平台使用方法的基础上，编程实现简单物理模型的动态呈现。 以此为基础，将所用到的叠加原理写入程序。 最后，运行、调试整个程序，实现复杂问题的动态呈现（流程图见图3）。 比如，要模拟多列平面简谐横波的干涉现象，应先根据沿x 轴正向传播的平面简谐横波的波函数模拟出一列波的动态图，接着编程写出沿不同方向传播的各列波的波函数，再把机械振动的叠加原理、各列波的相遇条件程序化，整合程序完成各波函数在相遇区域内代数相加，运行并调试程序无误后方可得到多列波干涉现象的动态模拟。

图3 复杂物理问题动态模拟实现流程

学生们在进行动态模拟的过程中，常常灵感如泉涌，会创造性地加上各种美丽的背景或配以不同的色彩，使整个画面不仅富有知识性，更具有趣味性。 美丽绚烂的色彩加上其中蕴含的神奇的物理规律，在给学生带来巨大的视觉冲击的同时，也带给他们无穷的乐趣，使他们真实地体验到了学习和创新的快乐。

（二）实施要点浅析

计算机辅助的研究性学习模式下，学生不再是纯粹的学习者，进行着单一学科的重复练习，而是化身为科学问题的研究者。 通过阅读文献，从问题的提出到问题的解决，都是亲力亲为。 这种从“学”到“研”的跨越，可以使学生掌握从事科学研究的基本方法，提升综合分析问题的能力，培养科学精神，锻炼创新思维。 该学习模式将传统教育中学生课外学习以“练”为主，变革为以“实践”为主，这就需要教师的指点恰到好处。 指点帮助过多，学生的自主性难以发挥，思维和能力得不到充足的锻炼；完全放手不管，则会导致部分学生中途放弃。 我们的改革经验可总结为：三个必要、一个渗透。

1. 三个必要

（1）教师需提供必要的参考文献。 学生在选定研究方向、尚未确定具体的研究课题之前，教师需选择一定量的、合适的文献给学生作为参考。文献的选择要难易得当，确保大部分学生可以从中选定课题，且可以做得下去。 同时，文献尽量以英文为主，这样可以让学生熟悉和积累大量的科技英语词汇，提升学术英语的阅读能力和写作水平。

（2）教师应传授必要的文献检索知识。 文献检索是当代大学生，尤其是拔尖创新人才必备的学术素养。 学生要想提出有价值的研究课题，除查阅经典文献外，还应紧跟科技发展前沿。 因此，教师应培养学生的文献检索能力，指导学生学会选择合适的文献数据库、采取得当的文献检索策略，从众多文献中快速、有效地筛选、鉴别、提炼出自己所需要的新观点、新技术或新方法。

（3）教师需引荐必要的学术交流平台。 在研究问题的过程中，学生不可避免地要遇到诸多学术问题，希望与教师、同学、国内外相关专家或学者进行探讨和交流，这就需要教师多方引荐，积极为学生创造机会，提供平台。 进行有益的学术交流，既可锻炼学生的沟通能力，也可增强他们的合作意识，开拓国际视野。

2. 一个渗透

计算机辅助的研究性学习模式需要学生以物理知识为基础，计算机知识和英语为工具，数学和其他学科知识为方法，使新、老问题与新技术巧妙对接，实现了物理规律与模型、数学表达与思想以及计算机编程与静态和动态模拟的完美融合，不仅突破了传统教学由于受到学习者数学知识的限制而无法在知识结构上做出太大改观的屏障，也提高了学生多学科知识的综合运用能力。 因此，教师在讲授计算机静态模拟时，要尽可能多地渗透学科思维。 比如，在模拟复杂的电磁场分布时，要注意强调微积分是一种数学思维，其过程展现了如何从一个直线上的小区间、平面上的小区域等局部考虑而获得整体上的结果［29］，这种局部性质与整体性质的关系也是一种哲学范畴。 在讲解动态模拟平台的应用时，要注意引入并运用“计算思维”，即“计算机科学解决问题的最本质的方法”［30］。 这种交叉渗透的方法既可以减轻学生学习模拟平台的负担，又培养了学生的多学科思维。

四、结束语

教学是一门艺术，也是一种学术；教师是教学活动的组织者，也是课堂教学的设计者和研究者；学生是知识的传承者，亦可成为知识的发现者和创造者。 能力培养、素质提升、价值引领是课程思政对课程教学的目标要求；高学识、强能力、硬素质、正价值是拔尖创新人才培养对教师的育人要求。 物理学有着深厚的历史和文化底蕴，承载着丰富的教育资源，但需要学习者主动地学习和思考，才能将其蕴含的知识、方法、思想和智慧内化为自己的能力和素质。 笔者课题组的实践证明：大学物理课堂教学采用融入课程思政的启发模式，可以让学生在自主建构新知、亲历“创新”的过程中，通过筛选信息、判断真伪、提出假设、建立模型等一系列的思维活动，逐渐形成对世界唯物的、辨证的认识，养成坚持实事求是的科学精神。计算机辅助的课外研究性学习，可以让学生在自主创新训练的过程中，通过接触学科前沿，借助计算机等先进的科学工具解决问题，清楚地认识到科技的巨大力量，深刻地体会到遵守学术规范和学术道德的重要性，逐渐养成科技服务于社会和人民大众的意识，真心热爱并全身心地投入祖国的科研事业，树立正确的科技价值观和人生价值观。 两种模式相结合，可实现教学研一体、学思用贯通、知信行统一、启智润心、培根铸魂。

融入课程思政的启发式课堂教学与计算机辅助的研究性课外学习相结合的教学模式，是在“学思相济、知行合一、全程育人”教学理念下的一种改革实践与探索，也是培养拔尖创新人才的必然之需和应然之举。 教学成果表明：对大学物理课程而言，该教学方式是行之有效的一种“以立德树人为根本，以学生创新为中心”的课堂教学和学生课外学习模式。 希望这种创新的教学模式可以对数学、化学、生物等理科类基础学科的教学改革起到应有的借鉴作用，为我国拔尖创新人才的培养提供积极的参考价值。