秦成兵 王 申 李 鵬 張文學(xué) 馬 杰**

（1. 山西大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，山西 太原 030006；2. 山西大學(xué) 量子光學(xué)與光量子器件國家重點實驗室/激光光譜研究所，山西 太原 030006）

一、引言

拔尖創(chuàng)新人才是具有原創(chuàng)性思想和批判性思維,能夠引領(lǐng)相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的復(fù)合型人才,是民族復(fù)興的戰(zhàn)略性資源。 自拔尖創(chuàng)新人才概念被提出以來,高等院校一直是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的主戰(zhàn)場。 國內(nèi)高水平大學(xué)通過成立拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)學(xué)院或特色學(xué)科實驗班,利用多次選拔、逐步分流等方式選拔優(yōu)秀人才,革新教學(xué)計劃、內(nèi)容和方法,加強基礎(chǔ)課程與通識課教育,鼓勵選修交叉學(xué)科課程,創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺,深化國際化培養(yǎng)模式等方法,全面推進拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)［1-2］。 在此過程中,各種培養(yǎng)理念不斷被提出和發(fā)展,其中以“教學(xué)與科研相結(jié)合”的科教融合教學(xué)理念始終被認為是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要途徑之一［3］。 特別是在“雙一流”建設(shè)背景下,面對新的發(fā)展形勢,國家對高等院校推進科教融合協(xié)同育人、加快人才培養(yǎng)模式改革、完善高水平科研支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制提出了更高的要求［4］。

地方高校是我國高等教育與科研力量的重要組成部分,不僅肩負著服務(wù)地方經(jīng)濟和行業(yè)領(lǐng)域的重任,而且承擔著培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要任務(wù)［5-6］。 但相比于高水平大學(xué),地方高校在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面也存在著更多的困境。 科教融合協(xié)同育人的核心內(nèi)涵是將科研探索中針對具體現(xiàn)象或行為的最新見解轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)性可傳授的知識點,使教師和學(xué)生能夠在科研活動中對知識進行互動式傳授和傳播,在教學(xué)活動中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造靈感,培養(yǎng)他們的科研合作與團隊精神。 把拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)有機地融入教學(xué)與研究中,能激發(fā)授課教師的創(chuàng)造性,反哺科研探索,提高科研產(chǎn)出。 然而,這種教學(xué)方式要求授課教師突破傳統(tǒng)書本和固有知識的限制,結(jié)合學(xué)科發(fā)展趨勢和當前該學(xué)科最新研究成果,不斷整理新知識點,創(chuàng)新設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。 這無疑對教師的教學(xué)能力、前沿知識掌握、知識點凝練提出了更高、更全面的要求。

地方高校受教學(xué)觀念、制度體系、科研資源等諸多限制,科研與教學(xué)之間缺乏有機聯(lián)系,教學(xué)方法偏重于知識傳授,科研條件相對較弱,可轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容的前沿科研成果較少,不能滿足本科生對前沿熱點和最新科研成果探索的需求。 因此,如何立足自身特色實施科教融合協(xié)同育人是地方院校普遍關(guān)心的問題。 以空軍預(yù)警學(xué)院為例,他們根據(jù)雷達兵對情報分析的需求,以科研任務(wù)為主線,創(chuàng)新教學(xué)方式,通過教研融合來培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新思維,推進軍校的實戰(zhàn)化教學(xué)效果［7］。 中國石油大學(xué)（華東）則是在“重教學(xué)、強科研”的指導(dǎo)思想下,積極探索“師資—平臺—項目—成果—制度”五維協(xié)同的科教融合培養(yǎng)模式,提升學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和使命擔當意識［8］。 南京中醫(yī)藥大學(xué)通過與其附屬醫(yī)院實行科教融合一體化管理,強化和優(yōu)化醫(yī)學(xué)教育要素,有效提高拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的成效［9］。 山西大學(xué)物理學(xué)科的特色在于擁有山西省唯一的國家重點實驗室以及山西省首批省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心和海外引智基地等優(yōu)勢科研資源。 本文旨在闡述近5 年來,山西大學(xué)物理學(xué)科基于這些特色優(yōu)勢所開展的科教融合探索與取得的初步成果。

二、科教融合協(xié)同育人的困境

科教融合機制使最前沿的科學(xué)研究成果源源不斷地為教學(xué)提供新資源,可以真正實現(xiàn)科研、教學(xué)、文化協(xié)同育人。 然而,科教融合也對傳統(tǒng)教學(xué)方式和授課教師提出了更高的要求,需要更多的資源和更多的關(guān)注,該過程的成效往往需要數(shù)年甚至十數(shù)年才能體現(xiàn)出來。 然而,國內(nèi)評估體系更關(guān)注顯性的、短期可視化的成果,特別是二十世紀九十年代以來,我國高等院校進入創(chuàng)建世界一流大學(xué)快車道［10］,在各類評估牽引下,高等院校的科研功能與科研成果被不斷放大,管理部門更加注重項目申請、經(jīng)費管理、文章發(fā)表、科研轉(zhuǎn)化等顯性可指標化的內(nèi)容,在拔尖人才培養(yǎng),特別是科教融合方面,逐步形成了以下困境:

（一）教學(xué)與科研分離

國內(nèi)高等院校根據(jù)教師在教學(xué)和科研等方面的側(cè)重點不同,普遍將教師分為科研型和教學(xué)型。其中科研型教師以承擔各類科研項目,開展前沿科學(xué)研究,培養(yǎng)研究生,發(fā)表研究論文為主。 其研究內(nèi)容通常是國際最前沿的科學(xué)問題,具有顯著的新穎性和創(chuàng)新性,如果將這些成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,可以有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感和創(chuàng)新能力。然而,一方面科研型教師往往不承擔教學(xué)任務(wù),因此最新的科研成果與教學(xué)內(nèi)容處于脫節(jié)的狀態(tài)；另一方面科研型教師也面臨著項目申請、職稱晉升、研究生培養(yǎng)等壓力,難以將大量精力放在教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化上。 教學(xué)型教師以知識傳授為主,盡管所采用的教材相對成熟,但也面臨著知識更新相對緩慢的困境。 這些教師需要將大部分精力放在日常教學(xué)中,剩余時間或是無力或是懶于調(diào)研最新科研成果。 因此教學(xué)型教師往往也難以將最新的科研成果帶入課堂,來培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣和科研合作及團隊精神,無法形成科研與教學(xué)相融合的雙贏局面［11］。

（二）教學(xué)與實踐分離

物理學(xué)作為一門實驗性學(xué)科,實驗演示與研究實踐對于理解相關(guān)物理原理,熟練應(yīng)用相關(guān)技巧至關(guān)重要。 近年來,實驗物理學(xué)不斷涌現(xiàn)出突破性成果,比如激光冷卻、玻色—愛因斯坦凝聚、低維材料奇異量子傳輸特性、引力波探測、拓撲物理等最新研究成果,不僅衍生了大量新技術(shù),而且打破了人們對世界的傳統(tǒng)認識。 特別是這些成果都具有非常大的趣味性,如果將其引入課堂,不僅有利于大學(xué)生理解相關(guān)物理原理,而且能夠激發(fā)他們的研究興趣和創(chuàng)新能力。 然而目前的大學(xué)生物理實驗內(nèi)容更新緩慢,仍以經(jīng)典實驗為主,缺少對最新研究成果的宣傳和演示。 此外,僅通過純粹課堂教學(xué)傳授舊有的專門性知識,已經(jīng)無法滿足時代和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。 這種教學(xué)方式致使大學(xué)生缺少對學(xué)科前沿知識的基本了解,很多本科生在臨近畢業(yè)保研或考研時,無從選擇未來的研究方向,或者在選擇工作時,對當前產(chǎn)業(yè)界的需求一無所知,難以服務(wù)于國家和地方經(jīng)濟發(fā)展的重大需求。 因此,需要將物理教學(xué)與實踐教學(xué),特別是最新研究進展及其在服務(wù)國家需求等方面的重要作用結(jié)合起來,提升拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)成效。

三、山西大學(xué)物理學(xué)科科教融合協(xié)同育人改革的措施

山西大學(xué)作為中西部地方高校,在科教融合協(xié)同培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才方面開展了長期的探索與實踐,取得了一定的成效。 特別是物理學(xué)科,擁有山西省唯一的國家重點實驗室以及山西省首批省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心和海外引智基地等。 山西大學(xué)物理與電子工程學(xué)院（以下簡稱“物電學(xué)院”）以及國家重點實驗室具有優(yōu)質(zhì)的科研與教學(xué)資源［12］。 第一,國家重點實驗室擁有大量國家級人才（包括院士、“千人”、“杰青”、“長江”、“優(yōu)青”、“青千”等各層次人才）,這些始終活躍于科學(xué)研究最前沿的教師不僅研究內(nèi)容是面向國家急需、當前最熱點的科學(xué)問題,而且擁有諸多國際一流或國內(nèi)領(lǐng)先的科研成果。 特別是他們普遍具有海外留學(xué)經(jīng)歷,了解國際教育發(fā)展形勢和最新教學(xué)方式,為科教融合協(xié)同育人提供了最堅實的教師基礎(chǔ)。 第二,國家重點實驗室擁有超過150 000 m2的實驗用地,包含壓縮態(tài)非經(jīng)典光場、超冷原子分子物理、微納器件制備、激光光譜應(yīng)用等18個實驗室,同時擁有激光器、電子儀器、機加工3個自主車間以及激光光譜與光電信息2 個開放實驗室。 這些實驗室和車間為科教融合協(xié)同育人提供了重要的硬件基礎(chǔ)。 第三,國家重點實驗室每年擁有固定的運行經(jīng)費,因此設(shè)立了一定數(shù)量的開放基金,可以為本科生提出的研究性實驗或者開放性實驗提供一定的資助（每年15 ～20 項不等）,從經(jīng)費上保障了科教融合協(xié)同育人的順利實施。

為了達到科教融合協(xié)同育人的目的,物電學(xué)院以國家重點實驗室的優(yōu)質(zhì)科研資源與最前沿的先進科研成果為基礎(chǔ),通過4 個方面來提高本科生的教學(xué)質(zhì)量,夯實他們的基礎(chǔ)科研素養(yǎng)。 其一,以課堂教學(xué)與國家實驗室的研究成果為基礎(chǔ),設(shè)立具有特色并且能夠開展實驗實踐的課程,比如量子光場、激光光譜、近代光學(xué)測量技術(shù)等,從專業(yè)課程上夯實學(xué)生基礎(chǔ)。 其二,結(jié)合國家重點實驗室的前沿研究,加強物理學(xué)科普宣傳,開設(shè)現(xiàn)代光電子學(xué)前沿講座、量子科學(xué)前沿動態(tài)、物理學(xué)前沿等課程及學(xué)術(shù)報告等,以最新、最有趣的科學(xué)前沿內(nèi)容激發(fā)學(xué)生的科研興趣。 其三,構(gòu)建四級聯(lián)動實驗教學(xué)模式與“3+1”進階式培養(yǎng)模式,激勵學(xué)生參加各類國家及省部級學(xué)科競賽等活動,培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實驗操作能力和基本科研素養(yǎng)。 其四,開設(shè)研究性實驗和開放性實驗,資助學(xué)生自主開展實驗研究,通過激發(fā)這些學(xué)生對物理學(xué)探索求知的欲望,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思辨和成果展示等綜合能力。 基于科教融合協(xié)同培養(yǎng),通過從做中學(xué)、在學(xué)中教,從被動灌輸?shù)街鲃忧笾?從根本上轉(zhuǎn)變學(xué)習方式,大力提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。 具體措施如下:

（一）組建教學(xué)團隊，完善科教融合管理體系

物電學(xué)院由學(xué)院本部、光電研究所、激光光譜研究所和理論物理研究所組成（簡稱一院三所）,其中光電研究所與激光光譜研究所有機組成了國家重點實驗室。 物電學(xué)院本部主要負責本科生教學(xué),3 個研究所則主要開展研究生培養(yǎng)和科學(xué)研究。 為了突破科研與教學(xué)的界限,實現(xiàn)科教融合協(xié)同育人,學(xué)院就所有核心課程組建了教學(xué)團隊,由具有熟練教學(xué)經(jīng)驗的教學(xué)名師和國家重點實驗室位于科研最前沿的資深教授組成,定期開展教學(xué)研討（普遍每2 周1 次）,修訂教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)新教學(xué)模式。 以“激光光譜”專業(yè)課程為例,該課程的講義由國家重點實驗室開展激光器、激光光譜應(yīng)用、光電探測研究的3 位教授結(jié)合該課程的基本原理與激光光譜的最新研究進展編制而成；該課程還結(jié)合國家重點實驗室的研究成果設(shè)置了5個前沿報告與1 周激光器車間實踐,穿插于教學(xué)之中,提高學(xué)生的興趣點。 物電學(xué)院還開設(shè)了量子光學(xué)特色選修課程體系,由淺到深地講解光場壓縮、原子冷卻、量子模擬方面的基本原理和應(yīng)用方法,授課教師均是開展相關(guān)研究的國家級人才。同時物電學(xué)院執(zhí)行三級導(dǎo)師制度（學(xué)業(yè)導(dǎo)師—實踐導(dǎo)師—學(xué)術(shù)導(dǎo)師）,導(dǎo)師覆蓋率達到100%,所有學(xué)術(shù)導(dǎo)師均從活躍于科學(xué)研究最前沿的教師中遴選,不僅協(xié)助解決學(xué)生在大學(xué)期間遇到的各種困難,還會介紹各自研究領(lǐng)域的最新進展與發(fā)展趨勢,為學(xué)生的未來選擇提供一定的咨詢和指導(dǎo)。

（二）加強科普宣傳，引導(dǎo)本科生打開科研之門

物電學(xué)院嘗試通過課程體系與科普宣傳的建設(shè),逐步引導(dǎo)本科生打開科研之門。 大學(xué)一年級,學(xué)院設(shè)置了“物理學(xué)前沿”講座課程,邀請國家級人才與國際最前沿研究團隊的負責人從科普宣傳的角度為本科生分門別類地介紹當前物理學(xué)最新研究進展。 大學(xué)二年級,通過科研活動周、學(xué)科競賽等形式使本科生逐步進入各前沿實驗室,在科普中開展科研活動,在科技創(chuàng)新中深入理解物理學(xué)的基本原理。 大學(xué)三年級,通過選修特色課程、科研訓(xùn)練等活動使本科生進一步了解學(xué)科進展,鍛煉科研能力。 比如單分子量子光學(xué)著重介紹當前納米科學(xué)和超分辨成像的最新研究進展,高等量子光學(xué)側(cè)重介紹國家重點實驗室在壓縮態(tài)光場、糾纏光場等方面的成果。 科研訓(xùn)練主要鍛煉學(xué)生的動手能力,掌握基本的科研技巧,培養(yǎng)他們的基本創(chuàng)新素養(yǎng)。 大學(xué)四年級,通過畢業(yè)設(shè)計、實踐實習增強創(chuàng)新意識。 在此階段,本科生還可以在科研訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進一步深化研究內(nèi)容,總結(jié)研究成果。 同時,一院三所還通過校企融合提高拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)成效［13］,為畢業(yè)生提供進入光電企業(yè)實地實習的機會,比如長治高科集團、富士康（晉城）科技工業(yè)園等。 此外,一院三所每周都會舉辦定期或者不定期的講座報告,定期講座報告主要集中在周末,避開學(xué)生的學(xué)習時間,使所有學(xué)生有機會接觸最新前沿成果,了解物理學(xué)前沿動態(tài)。

（三）以實驗教學(xué)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實踐能力

物電學(xué)院目前擁有18 個實驗室,逐步形成了驗證性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、研究性實驗的四級聯(lián)動實驗?zāi)Ｊ?其中驗證—綜合—設(shè)計實驗是所有學(xué)生的必修實驗,而研究性實驗則是進階式選修實驗,形成了“3+1”進階式物理實驗教學(xué)新模式。 其中驗證性實驗以驗證某種物理現(xiàn)象或原理為目的（比如用單擺法測量重力加速度）,通常只測量或調(diào)整單一參數(shù),通過2 個或4個課時完成實驗。 綜合性實驗涉及更多實驗準備和參數(shù)調(diào)整（比如邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用）,通常需要多位同學(xué)協(xié)同完成,需要4 ～8 個課時。 設(shè)計性實驗由指導(dǎo)教師提出學(xué)習或者生活中的某種現(xiàn)象或者需求,由學(xué)生設(shè)計方案來解釋現(xiàn)象或者解決問題（比如振蕩火焰之間的耦合作用）。 研究性實驗則是本科生在前沿實驗室中參與科學(xué)研究過程中遇到的科學(xué)或者技術(shù)問題,通過與指導(dǎo)教授溝通后設(shè)定的實驗課題（比如基于納米光纖的弱光非線性效應(yīng)研究）。 驗證性實驗和綜合性實驗由大學(xué)物理教學(xué)實驗室承擔,并配備相應(yīng)的授課老師；設(shè)計性實驗由電子學(xué)和光學(xué)開放實驗室與指導(dǎo)老師共同負責；而研究性實驗則主要在國家重點實驗室開展,立項后可獲得國家重點實驗室開放項目一定的經(jīng)費資助。 學(xué)生通過實驗室這個第二課堂,正確掌握了基本實驗儀器的操作、驗證了實驗定理和現(xiàn)象,初步參與了前沿科學(xué)研究,形成了對物理學(xué)的整體認知,具備了基礎(chǔ)實踐創(chuàng)新能力。

（四）以學(xué)科競賽為依托，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力與思辨能力

學(xué)科競賽是實踐學(xué)生所學(xué)、激發(fā)創(chuàng)新活力、提高綜合能力的重要形式,通過與同齡人的競賽可以更大程度上激勵學(xué)生的能動性。 通過參與競賽,學(xué)生在設(shè)計方案—遇到問題—研究解決—學(xué)習新知識—解決問題中形成“賽—研—學(xué)”聯(lián)動的教學(xué)培養(yǎng)機制。 物電學(xué)院建立了從院級—校級—省級—國家級四級學(xué)術(shù)競賽模式,堅持每年選拔優(yōu)秀本科生參加比賽,迄今為止已經(jīng)連續(xù)參加了九屆中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽,并于2015 年主導(dǎo)并舉辦了首屆山西省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽,至今已連續(xù)參加四屆山西省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽。 物電學(xué)院全程鼓勵學(xué)生自行組隊、自行實驗、自行尋求資源。 一院三所為這些競賽同學(xué)提供專門的場地、指導(dǎo)老師和資金配置,還會在暑期進行針對性的培訓(xùn)和指導(dǎo)。 通過學(xué)科競賽,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,還培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思辨、語言表達、成果展示等綜合能力。

（五）以科研訓(xùn)練為助力，培養(yǎng)學(xué)生基本科學(xué)素養(yǎng)

自2004 年山西大學(xué)設(shè)立科研訓(xùn)練以來,全校學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)都得到了一定的提升［14］。為了發(fā)揮國家重點實驗室、協(xié)同創(chuàng)新中心等基地的優(yōu)勢和優(yōu)質(zhì)資源,物電學(xué)院于2015 年設(shè)立院級科研訓(xùn)練,結(jié)合教師科研成果,將量子光學(xué)、冷原子物理、光量子器件等本學(xué)科的前沿科學(xué)研究優(yōu)勢和最新科研進展融入科研訓(xùn)練項目中,不斷保持實踐教學(xué)內(nèi)容的新穎性、前沿性、先進性。 科研訓(xùn)練與四級聯(lián)動實驗?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合,學(xué)生可以選擇性進行研究性實驗或者科研訓(xùn)練。 與四級聯(lián)動實驗?zāi)Ｊ讲煌氖?科研訓(xùn)練更強調(diào)獨立性、完整性和管理性:參加科研訓(xùn)練的同學(xué)需要從調(diào)研文獻,項目立項開始,繼而設(shè)計實驗方案,準備實驗器件,開展實驗內(nèi)容,分析實驗數(shù)據(jù),歸納實驗結(jié)果,提交實驗總結(jié),自主完成一整套實驗流程。 每個項目至少延續(xù)1 個學(xué)年,實驗實際開展時間不少于200 小時,執(zhí)行嚴格的實驗記錄,一院三所會對這些項目進行長期跟蹤,并對項目進行總結(jié)答辯。經(jīng)過科研訓(xùn)練項目,學(xué)生閱讀了大量科學(xué)前沿相關(guān)文獻,完成了科研項目中數(shù)據(jù)測量和分析,成果總結(jié)和反饋等必備過程,不僅拓寬了學(xué)術(shù)視野,而且奠定了良好的科學(xué)素養(yǎng)。

（六）以開放性實驗為平臺，培養(yǎng)學(xué)生獨立創(chuàng)新能力

開放性實驗以學(xué)生在各類實踐教學(xué)中遇到的問題為牽引,全程由學(xué)生自主設(shè)計,教師參與指導(dǎo)的創(chuàng)新探索性實踐活動。 目前開放實驗平臺主要以激光光譜開放實驗室和光電信息開放實驗室為主,分別聚焦光學(xué)和電學(xué)兩個方面。 開放實驗以學(xué)生為主導(dǎo),依靠學(xué)生的興趣和求知欲,通過自主轉(zhuǎn)化問題和設(shè)計項目,理解理論課程知識和研究的科學(xué)價值,踐行學(xué)思結(jié)合。 教師通過與學(xué)生討論,利用物理學(xué)認知世界和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的特點,將唯物辯證法、民族復(fù)興等思政元素融入實踐指導(dǎo)中,培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的價值觀和使命感。 目前具有代表性的成果包括基于聲光調(diào)制技術(shù)的自由空間激光通信技術(shù)、氧化石墨烯海綿的制備及其在水污染處理中的應(yīng)用、基于光聲光譜技術(shù)的新型痕量氣體檢測裝置、新型光學(xué)材料光致吸附與解吸附動力學(xué)過程的研究等。

四、科教融合協(xié)同育人改革的特色

山西大學(xué)物理學(xué)科以服務(wù)地方經(jīng)濟為導(dǎo)向,以多年來在量子光學(xué)領(lǐng)域的科研成果為依托,結(jié)合目前中西部地區(qū)物理學(xué)人才發(fā)展面臨的困境,從學(xué)科內(nèi)涵出發(fā),完善教學(xué)管理團隊,加強科普宣傳,構(gòu)建四級聯(lián)動進階式實驗教學(xué)體系,結(jié)合院校兩級科研訓(xùn)練與開放實驗平臺等措施,深化和升華科研育人的價值理念,形成科研教學(xué)相輔相成的良好循環(huán),為中西部地區(qū)高等教育發(fā)展培育勇攀高峰的物理基礎(chǔ)學(xué)科人才,具有以下特色:

（一）從模式設(shè)置看，實現(xiàn)了教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

實驗教學(xué)、學(xué)科競賽和科研訓(xùn)練的實驗內(nèi)容由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)實驗到科研項目,實踐難度逐步提升。 開放性實驗則從根本上轉(zhuǎn)變了教學(xué)方式,從課堂灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶒炋剿髋c求知,學(xué)生由被動接受到主動學(xué)習,綜合能力得到突破性提升。

（二）從參與形式看，實現(xiàn)了跨年級、跨專業(yè)的融合

驗證性實驗和綜合性實驗針對大學(xué)一年級,主要由實驗室老師負責指導(dǎo)；學(xué)科競賽對二年級以上本科生開放,需要通過層層選拔,主要由實驗室資深教授和副教授負責指導(dǎo)；設(shè)計性實驗和研究性實驗則融入科研訓(xùn)練項目中,貫穿大學(xué)二年級至四年級,主要由科研一線的碩士生導(dǎo)師負責指導(dǎo)；開放性實驗由學(xué)生自發(fā)組隊,貫穿本科生整個學(xué)習階段,主要由主持國家級在研項目的博士生導(dǎo)師負責指導(dǎo)。 這種教學(xué)與實驗?zāi)Ｊ綄崿F(xiàn)了跨年級（目前以大學(xué)二年級和三年級為主）、跨專業(yè)（以物理學(xué)、光電信息、光電工程等專業(yè)為主）、跨學(xué)科（以物理學(xué)、計算機和數(shù)學(xué)等學(xué)科為主）的特色。

（三）從作用效果看，實現(xiàn)了學(xué)生和教師雙贏

科學(xué)研究的目的是反哺教學(xué),教學(xué)的目的是培養(yǎng)人才。 通過“3+1”進階式實踐教學(xué)培養(yǎng)模式,教師可以在教學(xué)一線轉(zhuǎn)化最新的科研成果,并通過與學(xué)生的交流互動,發(fā)現(xiàn)新的研究方向或方法,從而促進學(xué)術(shù)水平更上一層樓。 學(xué)生通過參加實踐,對課本上的理論知識加深了理解,并學(xué)習到最新的前沿知識,開拓了眼界,提升了學(xué)生基本的工作能力、專業(yè)能力和科學(xué)素養(yǎng)。

五、科教融合協(xié)同育人的成果

通過科教融合協(xié)同育人,山西大學(xué)物理學(xué)科取得了長足的進步,本科生參與科學(xué)研究比例明顯增長,本科生發(fā)表論文或申請專利從鳳毛麟角到比比皆是。 具體而言,表現(xiàn)在以下三個方面:

（一）物理學(xué)科全國影響力穩(wěn)步向前

在2017 年全國第四輪學(xué)科評估中,山西大學(xué)物理學(xué)排名第14。 2021 年山西大學(xué)物理學(xué)入選教育部基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃2.0 基地,同時 入 選“英 才 計 劃” 實 施 學(xué) 科［15］。 近5 年（2016—2021 年）物理學(xué)科先后出版了教材專著6 部,榮獲省級教學(xué)成果獎10 項。

（二）本科生科研創(chuàng)新能力顯著提升

近5 年四級聯(lián)動物理實驗覆蓋率達到100%,科研訓(xùn)練覆蓋率達到85%。 本科生參與導(dǎo)師科研項目數(shù)量提升了3 倍,發(fā)表論文18 篇,申請/授權(quán)國家發(fā)明專利11 項,推免到全國排名前十的一流大學(xué)開展研究生學(xué)習的比例提升了約1.6 倍；多項創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果參展全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會。

（三）學(xué)科競賽成果碩果累累

近5 年,物電學(xué)院在山西省大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽獲得三連冠榮譽［16］。 2021 年物電學(xué)院代表隊在全國大學(xué)生物理實驗競賽中取得歷史性突破,3 支參賽隊全部獲獎,榮獲一等獎1 項、二等獎2 項［17］。 此外,物電學(xué)院在“挑戰(zhàn)杯”等全國性競賽中還獲得184 項獎勵。

六、存在的問題與解決思路

通過科教融合協(xié)同育人,山西大學(xué)物理學(xué)科本科生的科研創(chuàng)新能力和服務(wù)社會能力得到了明顯的提升［18］,然而也存在不足和挑戰(zhàn)。 首先,經(jīng)過近5 年的發(fā)展,學(xué)科影響力和學(xué)生能力都得到了提升,但發(fā)展后勁不足,缺乏新的增長點,甚至部分協(xié)同育人成效出現(xiàn)了一定程度的回落。 其次,一院三所為本科生提供的實驗、訓(xùn)練、報告機會較多,覆蓋了整個學(xué)習生涯,然而不少學(xué)生在選擇上缺乏目標性,培養(yǎng)成效不顯著。 再次,不少學(xué)生功利性較強,參與研究性實驗或者開放性實驗更加追求短平快的內(nèi)容,反而忽略了對基本科研技能、科研素養(yǎng)和團隊精神的培養(yǎng)。 最后,本科生參與學(xué)術(shù)導(dǎo)師科學(xué)研究的深度不夠,不少研究流于形式。

對于這些問題與挑戰(zhàn),物電學(xué)院也進行了深入的思考,采取了相應(yīng)的措施。 首先,2021 年新學(xué)期,物電學(xué)院成立三立書院,踐行“立德、立功、立言”的高遠深意,以三立書院的發(fā)展帶動全校本科生培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新,培養(yǎng)更加優(yōu)秀的拔尖創(chuàng)新人才。 其次,學(xué)院將繼續(xù)加強三級導(dǎo)師作用,對每一位本科生的職業(yè)生涯進行規(guī)劃,合理選擇相應(yīng)課程,有序參與科學(xué)研究,提高科教融合協(xié)同育人的成效。 最后,在四級聯(lián)動實驗、科研訓(xùn)練以及開放實驗中更加注重基本科研素養(yǎng)和團隊精神的培養(yǎng)。 上述措施是否能進一步提升科教融合協(xié)同育人的效果,還有待時間的檢驗。

面對拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求,山西大學(xué)作為地方高校勇于探索與實踐,依托國家重點實驗室優(yōu)質(zhì)資源,通過完善量子光學(xué)特色教學(xué)管理團隊,創(chuàng)新教學(xué)方式,構(gòu)建四級聯(lián)動進階式實踐教學(xué)培養(yǎng)模式,夯實學(xué)生基礎(chǔ)能力,加強科教融合協(xié)同育人效果。 同時通過激勵科研訓(xùn)練和學(xué)科競賽形式,結(jié)合開放性實驗和研究性實驗等措施,打破教學(xué)中存在的科教壁壘,激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)探索求知的欲望,培養(yǎng)學(xué)生基本科研素養(yǎng)與科研團隊精神,使山西大學(xué)物理學(xué)科的影響力穩(wěn)步提高,本科生科研創(chuàng)新能力得到顯著提升。 在未來,山西大學(xué)物理學(xué)科還將銳意進取,開拓創(chuàng)新,通過更多的措施來進一步提高拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)成效。