《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》指出：深化教育体制改革，关键是更新教育观念。要树立系统培养观念，推进中学、大学有机衔接，教学、科研、实践紧密结合。
如何加强大中学物理教育的衔接，一直是困扰物理教育界的难题[1]。中学和大学教育理念的不同、中学强调学生被动接受知识的传统模式和社会上对高考成绩的单一追求等方面，导致了部分中学忽视对学生综合素质的培养，因而高中生初入大学难以适应以培养创新能力为目标的高校教学模式。另一方面，传统的物理教学活动多立足于提高学生某些方面的能力，不能全面培养学生发现问题、解决问题、交流合作等物理综合素质，因而建立有效衔接大中学物理综合素质教育模式这一问题越发凸显出来。为实现大中学物理教育的有效衔接，南开大学物理科学学院经过多年的研究探索，提出了整体化的教育教学设计，在国内率先形成了独特的物理综合素质教育模式，其教学效果得到了国内大中学的认可，该教育模式被广泛采纳、实施。1 衔接中学-大学物理综合素质培养模式的发展历程
1.1 模式的设计
物理往往给人以枯燥无味，晦涩难懂的印象，因此激发学生兴趣是模式改革的第一步。其次，如何在一个教育模式中全方位地培养学生的物理综合素质是重点探讨部分。最后，一个教育模式如何能同时适用于大中学教育，并能交流互促，是该模式的主要评价标准。南开大学物理科学学院经过多年的调研和探索，于2007年首次代表中国观摩国际青年物理学家锦标赛(International Young Physicists’ Tournament，IYPT)时，发现其教学理念与我们的培养目标十分契合[2]。表现在从解决实际物理问题入手，学生在一年内组队研究，最后各队就这些相同的物理问题，以学术汇报的形式现场交流和辩论，并由5～7名裁判老师给予打分和评价。这一活动正好锻炼了学生的物理综合能力，因此2008年我们吸收了该锦标赛对学生的培养理念，提出了适合中国国情，并能有效衔接大中学物理综合素质培养的教育模式。首先，以身边存在的各种有趣的物理问题作为教学内容，能有效地激发学生兴趣。其次，学生在解决问题的过程中需要团队合作研究，自主地从理论和实验两方面进行探究性学习，最后进行辩论式考核，甚至制作相关的教学模具和发表教学论文。这一过程全面锻炼了学生研究性学习能力、解决实际问题能力、团队合作能力、表达与交流能力、科学钻研精神、社会责任感、物理专业素养、英语能力、国际化视野和科学前瞻性等素质，实现了一个教育模式能全面地培养学生的物理综合素质。最后，由于题目的开放性，学生只需具备基本物理知识即可利用身边器具进行实验研究。大学生和中学生的区别也只在于不同的研究方法、研究深度、研究广度而已。随着知识的增长和深入，学生能明显发现自己在同一问题中研究水平的提升，有利于学生继续学习、持续发展，实现了大中学教学内容的“整体化”与“联动性”，学生综合素质的多元立体培养。另一方面，由于研究题目相同，开放性强、无标准答案，因此可建立物理学术竞赛形式的交流平台，让学生以学术辩论的形式展示研究结果，在质疑和评价中探讨结果的正确性，教师根据学生的研究工作和现场展示给予评价和建议。同时，易实现大中学交流平台的互融，促进大中学师生的共同进步。综上所述，以“物理学术竞赛”(Physics Tournament-PT)为载体的“南开大学物理综合素质教育模式”的设计已能有效地衔接中学-大学物理综合素质的培养。1.2 模式的教学实施过程
每年7月，南开大学参考IYPT国际组委会公布的17道开放性物理题目[3]，向学生公布研究内容，并通过宣讲动员、题目解读等方式调动学生积极性，学生进入初步调研阶段。同年10月份，学生开始自由组队(鼓励学生跨年级、跨学科组队)，近一年内利用课余时间合作完成全部题目的研究[4]。期间，学生作为主导者和实施者要自主学习相关物理知识、查阅科研文献、建立理论模型、设计实验装置、处理实验数据、归纳研究结果、形成研究结论，完成全部研究过程。值得指出的是，由于题目没有标准答案，学生在研究过程中会遇到各种问题，即使同一问题也需多次建立理论模型，设计实验方案，甚至有推到重来的现象。如题目“怎样使用非侵入的方法知道鸡蛋的生熟程度”，学生提出了“鸡蛋旋转法” “光源照射法”“X光扫描法”等方法。不同方案各有利弊，学生需要经过研究与探索实时调整推进。而且研究内容包含理论和实验，需要团队合作，实时交流，内容整合，共同完成。这一完整的学习探究主线过程有效地锻炼了学生的物理综合素质。这一阶段学生是主导者，教师只是启发者和引导者，通过开设IYPT-物理学习新思路、基本学术能力训练和物理研讨等课程向学生提供课程支撑，并利用课下定期交流等方式进一步指导学生解决实际物理问题的方法和思路。反之，综合性的研究内容也需要教师不断学习进步。因此这种教育模式能有效地实现师生教学相长、互促共进，而且教师还能在互动过程获得教学效果的实时反馈，从而精准推进教学改革。如建成了我国大陆首家TEAL智慧教室，推动了互交式教学[5]；建设了物理基本实验能力训练平台、理论/实验综合教学平台，提供了学生实践平台等[6]。深化教改的同时也会反哺教学，使该教育方法不断优化。另一方面，南开大学的学生社团——思辨社在一整年的教学活动过程中提供了重要的学生团队支撑。该社团均为有过PT经验的学生，对宣讲动员、题目解读、答疑释惑、中期检查和最后现场交流时的技术支持和志愿服务，进行全程监督和协助，实现了老生带新生，学习方法、技巧和经验等的传承。学生在PT教学中逐渐发挥了主导作用。由于研究题目均来源于生活、开放性强、无唯一答案，因此我们选取现场辩论的形式对学生进行教学考核。比赛中学生就各自的研究结果进行学术汇报、质疑辩论、互动点评，进而讨论研究结果的正确性。裁判教师根据学生的研究工作和现场展示，给予评价和建议。利用第2年5～7月中旬的一个周末，举办南开大学物理学术竞赛(Nankai Physics Tournament—NKPT)的教学活动。以15支参赛队伍为例，需要 5间教室，每间教室有3支队参加。就每个队伍而言，需要参加5轮比赛，每一轮比赛中和其他两个队伍一起，分别以正方、反方和评论方的角色完成3个阶段的比赛。每个阶段中，就一个题目，正方进行陈述(类似学术汇报)，包括解决方案的物理概念、实验设计、实验结果、理论分析、讨论和结论。反方要总结正方报告的优缺点，并和正方就其研究工作进行辩论。评论方要总结正方和反方的优缺点，并提出自己的见解。评审团老师在提问环节后打分，整个阶段用时55分钟。一轮比赛大约需要3个小时，每队要完成5轮比赛。这一阶段充分展现了学生交流和团队合作能力。相同的研究题目易于在中学之间、大学之间、大中学之间开展广泛的师生交流。2010年，南开大学在国内外物理同仁的鼓励下，联合国内12家高校共同发起了首届中国大学生物理学术竞赛(China Undergraduate Physics Tournament—CUPT)；2013年发起了首届中国高中生物理创新竞赛(China Young Physicists’ Tournament—CYPT)，建成了大学层面和中学层面的交流平台。而且通过交流平台，中学生可以观摩大学生对研究问题的汇报、辩论，大学生也可听取中学生对物理问题的不同认知。这种协同联动发展的交流平台，实现了大中学物理教育的紧密衔接和共同发展。与此同时，2009年，南开大学首次代表中国举办了第22届IYPT[2]，此后作为IYPT在中国的负责学校，一直负责IYPT中国队中学生的选拔、培训和参赛，向世界展示了中国风采。综上所述，南开大学提出的衔接中学-大学物理综合素质教育的模式实际上是一种包含了“综合开放性题目，长程探究式学习，学术辩论式考核、平台共享式交流”的整体化学生物理综合素质的培养模式。其教学全程贯穿了学生综合能力培养的一条主线；课程建设支撑、实践平台支撑、学生团队支撑提供了学生实践综合能力提升的3大支撑平台；大中学教学内容的“整体化”和“联动性”，以及交流平台的“互融性”实现了大中学物理教育的有效联通。2 教育模式的创新性
2.1 整体化教育教学模式创建
南开大学首次将国际青年物理学家锦标赛的理念引入中国，并立足于国家发展对优秀物理人才的需求，深化拓展成为全方位、全过程的新时代中国物理人才培养教育模式，实现了理念本土化；以解决引人关注的实际物理问题为切入，以团队合作、自主探究学习为手段，以团队形式汇报成果、交流讨论为考核方法，培养方式多效合一，实现了过程集成化；将科学精神、辩论精神和学术批判思维与教学过程深度融合，极大激发了师生兴趣、活力和潜能，实现了学术思辨助燃创新之火、闪耀智慧之光，实现了教学活力化；2010年推广至全国高校，2013年推广至全国中学，为培养物理创新型人才提供了新途径，得到国内外物理教育界的广泛认可，实现了推广普适化。2.2 大中学物理教学有效衔接
大中学在教学理念、教学方法、培养目标上的一致性，可实现大学生与中学生，大中学教师间的互动研讨，也易实现师生教学相长相助；物理教育资源共享和实验室共建则进一步加强了大中学的合作；高校师资对中学进行帮扶，中学为高校输送高质量的学生，连贯性的教育模式实现了人才培养的可持续性。这种相通相助、共建共享、互促互强的教育模式有效地衔接了大中学物理教育。2.3 教学改革理念深入人心
该模式也激发了教师学习兴趣和教改热情，并促使教师角色转换，形成了教师为引导、学生为主体的学习共同体，实现了教改精准施策出实招、靶向发力重实效、实时反馈常优化，推动了素质教育导向的教改理念更加深入教育者的思想、融入教育者的实践。3 模式成果的推广效果
3.1 广泛实践应用
据不完全统计，南开大学自2008年启动的教育模式已在全国148所高校和15省市的112所优质中学中开展，极大推动了我国物理素质教育。同时南开大学作为国际中学生和大学生物理学术竞赛国际组委会委员，负责中国队的选拔、培训和参赛，在国际上发出响亮的中国声音。3.2 大学-中学紧密合作
模式激发了大中学的合作热情，促进了各校的紧密联系。如南开大学为中学生提供硬件资源开展实验，青岛二中同中国海洋大学的联合培育计划，人大附中与人民大学联合承办国际青年物理学家锦标赛等，达到了互利共赢的良好效果。3.3 育人成效明显
模式对学生后续发展起到了积极促进作用。以参加国际青年物理学家锦标赛的55名高中生为例见图1，本科被MIT、哈佛大学、普林斯顿大学等国际知名大学录取29名，被国内一流大学录取21名，其他高中在读；而大学生在其后的学习科研中表现出的综合能力均比同期学生具有显著优势。
3.4 师资水平提升
模式促进了教学团队建设，带动提升了师资水平。如南开大学应邀举办2016年全国物理学术竞赛教学研讨会和新形势下中学物理课程改革暨大中学物理衔接研讨会(2017)，来自全国113所大中学的355位教师参会交流；又如协助指导了模式在大中学的普遍开展，促进提升了一批教师的教学水平。3.5 教改成果丰硕
模式促进了国内物理教学改革。如学术检索显示的相关教改论文有100余篇；各高校针对该模式开设了不同课程；一些高中建立了跨学科、跨年级的探究型教学体系；仅南开大学就获得相关教改项目68项，其中国家级4项，省部级15项，经费总额达1068.5万元，获省部级奖项27项。4 结语
衔接中学-大学的物理综合素质教育模式赢得了广泛关注。如葛墨林院士与时任教育部高教司司长张大良等有关领导出席了首届中国大学生物理学术竞赛；教育部物理类专业教学指导委员会秘书长刘玉鑫教授认为这是近年来教学改革中最有特色的项目；李川勇教授在美国物理学年会和中国物理学会秋季年会上就此所作的报告，引起国内外教育学家的普遍称赞。衔接中学-大学的物理综合素质教育模式经过10多年的探究与实践，已经得到国内物理教育同仁的认可，将会为我国创新性拔尖型人才培养提供一种新的思路，实现我国教育的内涵式发展。[1] 黄顺，韦冬平，刘海丹，等．民族院校大学物理与中学物理教育衔接问题研究[J]．物理与工程，2017, 27(4)：60-65.
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基金项目: 高等学校教学研究项目(DWJZW201702hb)及国家基础科学人才培养基金(J1210027)资助。
通讯作者： 李川勇，教授，主要从事物理教学和生物物理研究工作，chuan@nankai.edu.cn；陈靖，jingchen@nankai.edu.cn。
引文格式: 陈宗强，陈靖，刘松芬，等. 衔接大中学物理综合素质教育模式的探究与实践[J]. 物理与工程，2019，29(3)：97-100.
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