丁宗玲，孫 進，于欣欣，高 倩，李 廣，李 剛，鄭贛鴻，李愛霞

(1.安徽大學 物理與光電工程學院，安徽 合肥 230601；2.安徽大學 材料科學與工程學院，安徽 合肥 230601)

臨淄三中的校長相繼厚提出了一種中學教育管理的新型工作方法“點圓式工作法”，并在三中的教學管理中廣泛推行[1-2]。相繼厚認為：以有利于全局利益為原則，以崗位需要和既定的崗位目標確定一個點，工作者以點為圓心，以最強的主動性和創(chuàng)造性為半徑繞點畫圓；工作者不滿足于達成既定崗位目標，而是立足于本崗位的需要，積極探尋并達成新的崗位目標的工作方法叫做“點圓式工作法”?！包c圓式工作法”最主要的特點是工作者主動延伸工作領域，自覺地串聯(lián)工作環(huán)節(jié)，以最大的半徑“畫圓”，將工作做成精品工程。這種工作方法在培養(yǎng)創(chuàng)新意識、激活創(chuàng)造活力和潛能、改變?nèi)藗兊墓ぷ魉枷牒凸ぷ鞣椒?、加強競爭與合作中體現(xiàn)出理念優(yōu)勢。該方法在學校的教育教學中，對提高教育教學質(zhì)量、改變工作觀念和做法、實現(xiàn)學生管理及教學改革等方面得到了有效的應用和實踐[3]。在高校德育管理、思政和黨建工作等思想教育領域也具有一定的研究和實踐經(jīng)驗，并取得了一定成效[4-5]。

新時代的大學教育，面臨新的機遇和挑戰(zhàn)：網(wǎng)絡信息與科技飛速發(fā)展，知識量空前豐富。如何在大學教學和人才培養(yǎng)中實現(xiàn)對學生知識、能力和素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)；如何實現(xiàn)教學理念創(chuàng)新和以學生為中心的教育教學體系；如何充分發(fā)揮優(yōu)秀人員和資源的作用，有效實現(xiàn)各元素間的相干疊加效應(優(yōu)勢相長，劣勢相消)等成為值得教育工作者深思和關注的重要內(nèi)容和關鍵課題。結(jié)合物理學科的典型特征，研究在“點圓式工作法”的基礎上，提出發(fā)展創(chuàng)新的“惠更斯-菲涅爾原理法”即“次波及其相干疊加原理法”，并在高校教師團隊建設、物理相關專業(yè)的課程體系改革和人才培養(yǎng)中進行實踐應用是符合時代需求的教育教學創(chuàng)新與改革。

1 創(chuàng)新教育理念：次波及其相干疊加原理

對教育理念和工作方法的發(fā)展與創(chuàng)新源于“點圓式工作法”的教育理念和大學物理課程中的主要知識點：惠更斯原理和惠更斯-菲涅爾原理。為了定性說明波的傳播方向和規(guī)律，荷蘭物理學家惠更斯提出了惠更斯原理，即介質(zhì)中波傳播到的各點，都可看作發(fā)射球面子波(次級波)的子波源，在此后的任一時刻，這些子波面的包絡面就是新的波前。菲涅耳在惠更斯原理的基礎上，補充描述了次波的基本特征(即相位和振幅的定量表達式)，并增加了“次波相干疊加”原理，從而發(fā)展成為惠更斯-菲涅耳原理。次波原理和次波相干疊加原理的思想理念與“點圓式工作法”有融會貫通的部分，也有發(fā)展和變化的部分，對充分發(fā)揮每個核心點源的主動性和創(chuàng)造性使其相互激發(fā)相干疊加具有更深層的意義。

次波及其相干疊加原理的應用關鍵在于：優(yōu)秀的核心點波源及其與各個次波源間的相互激發(fā)和相干效應，即優(yōu)勢相長、劣勢相消。次波原理和次波相干疊加原理的思想理念是實現(xiàn)教師與教師、教師與學生、學生與學生之間的融合與疊加的有效方法，更是實現(xiàn)創(chuàng)新型課程體系改革、教學梯隊發(fā)展、人才培養(yǎng)質(zhì)量提升和提升教育教學成果應用及其社會影響力的重要途徑，是打造一流教師團隊、一流課程培養(yǎng)體系，培養(yǎng)一流人才的值得深入探索的可行性理念和方法，對新時代大學教育的綜合改革和發(fā)展具有一定的研究意義和實用價值。

2 次波及其相干疊加原理在教師團隊及課程體系改革中的應用

2.1 教師團隊的能力提升和相干疊加效應

習近平總書記在與北師大師生座談時指出“扎實的知識功底、過硬的教學能力、勤勉的教學態(tài)度、科學的教學方法是老師的基本素質(zhì)”；“過去講，要給學生一碗水，教師要有一桶水，現(xiàn)在看，這個要求已經(jīng)不夠了，應該是要有一潭水”[6]?；诖尾按尾ǒB加的理念，以經(jīng)驗豐富的優(yōu)秀教師為點源，以教師團隊為工作半徑，在專業(yè)課程小組和廣大教師中形成次波源，通過激發(fā)教師的主動性、創(chuàng)造力和影響力，將優(yōu)秀的教學理念、教學設計、教學方法等在教師隊伍中干涉相長，實現(xiàn)相互促進和有效傳承；將消極的態(tài)度、不合理的教學方法等干涉相消，實現(xiàn)教學方法的批判更新和與時俱進。羅洪剛[7]結(jié)合物理教學和物理專業(yè)人才培養(yǎng)提出了物理學“課程群”的教研室管理模式，并以物理學基礎課程為例探討了“課程群”組織體系?！罢n程群”的教學改革方案，對學生而言可以因人而異分類培養(yǎng)，對教師而言可以團隊協(xié)作提高教學質(zhì)量，對學院而言可以實現(xiàn)人才整體素質(zhì)和質(zhì)量的提高[7-8]。這種“課程群”組織體系是實現(xiàn)次波及其相干疊加原理的典型載體和途徑之一。筆者所在院校近年來實行課程小組制度，所有專業(yè)課和公共基礎課均設置了穩(wěn)定的教學教研小組，且每位教師能夠同時參與2～3個課程小組。課程小組實行定期集體備課和教學研討，各門課程之間又能夠通過教師主體實現(xiàn)有效的交叉與融合，這就為教師隊伍以點帶面、以波源帶次波源、相干疊加，為實現(xiàn)教師教學教研能力提升和團隊合作優(yōu)化提供了很好的載體。

教師與學生之間有效的教育傳承，不僅包含知識傳承、思維方式傳承，更需要充分發(fā)揮課程思政的作用，從而實現(xiàn)思想的傳承，達到教書育人的最終目標。在確保教師團隊綜合能力提升的同時，要充分發(fā)揮教師的榜樣引領的作用，以點帶面，以授課教師為點源，以授課班級為工作半徑，激發(fā)學生自覺學習的意識，提升其合作與創(chuàng)新能力，實現(xiàn)對學生的知識傳承和思想引領；再以優(yōu)秀學生為點源，向廣大學生傳遞。通過次波及其相干疊加效應理念的實踐應用，實現(xiàn)教師團隊之間、教師與學生之間、學生團隊之間的聯(lián)動效應，使之相互影響、相互激發(fā)，實時優(yōu)化教學設計，促進教風學風的聯(lián)動提升，實現(xiàn)知識、理念和信念的有效傳承。

2.2 課程體系改革與創(chuàng)新中的次波相干疊加效應

當前正值國家一流課程“雙萬計劃”建設的關鍵時期，打造“金課”的意義不僅僅在于萬門精品課程本身，更在于他們對課程體系建設的影響與帶動作用，這也體現(xiàn)了次波相干疊加理念。

一方面，需要充分結(jié)合學校教育教學的特點和改革需求，發(fā)揮學科特色，實現(xiàn)專業(yè)課程體系的建設與創(chuàng)新。公共基礎課程“大學物理”的特點是：授課范圍廣，幾乎覆蓋學校全部理工科院系和部分文科院系；課程知識面廣，包含力學、熱學、電磁學、光學、原子物理及量子力學基礎等多個部分，跟眾多的后續(xù)物理相關的專業(yè)課程有循序漸進和知識點密切的關聯(lián)性；課程教師團隊交叉融合性強，大學物理教學團隊的教師同時分屬于其他的專業(yè)課程團隊等。這些特點都為“次波相干疊加原理”的應用與實施提供了必要條件。以公共基礎課程為點源，可以實現(xiàn)課程之間的知識關聯(lián)和結(jié)構(gòu)關聯(lián)，建立具有突出學科特色、科學合理、融會貫通的“遞階式”課程體系；充分結(jié)合教學實踐與培養(yǎng)過程，通過與學生的交流探討、習題課反饋等相干效應優(yōu)化教學內(nèi)容和教學設計，促進課程體系的改進與優(yōu)化。

另一方面，將線上優(yōu)秀視頻教學資源和線下課堂有效結(jié)合，以此為點源，以課程受眾為作用半徑和次波源，實現(xiàn)對現(xiàn)有教學模式和課程體系的改革和進一步優(yōu)化。例如，充分運用已有的優(yōu)秀慕課資源，將一定比例適合用動畫和多媒體展示的教學章節(jié)作為學生的線上學習內(nèi)容，結(jié)合線下課堂教學的習題課、交流討論和測驗等教學環(huán)節(jié)，實現(xiàn)線上線下混合式教學，進一步提高學習效果和教學質(zhì)量。同時，可以將優(yōu)秀教師的精彩教學章節(jié)錄制成視頻，建立以課程體系為導引的優(yōu)秀視頻資源庫，充分運用視頻資源庫開展線上教學，拓展受眾群體，加大優(yōu)秀資源的推廣。通過信息技術與教育教學的深度融合，形成先進的教學理念、有效的教學目標、合理的教學設計、科學先進的教學內(nèi)容和以學生為中心的教學體系，最終實現(xiàn)專業(yè)課程體系的融會貫通、類比互通，實現(xiàn)課程內(nèi)容的優(yōu)化改進和可持續(xù)發(fā)展。

3 次波及其相干疊加效應在大學生綜合能力培養(yǎng)中的作用

3.1 大學生綜合能力培養(yǎng)中的相干疊加效應

我國著名物理學家趙凱華指出：“實際上科學發(fā)展的動力是人類的求知欲和好奇心?！薄拔锢韺W是20世紀以來最重要的高級技術的原動力。最重要的科學素質(zhì)包含在物理學的基本概念、基本原理和基本方法之中。物理課是科學素質(zhì)教育最重要的陣地?！盵9]因而，高水平的物理學教學，特別是高質(zhì)量的大學物理學教學對培養(yǎng)科學技術人才至關重要[8]。次波相干疊加效應在引導和激發(fā)學生批判思維、創(chuàng)新能力、學習能力、合作能力、理解能力和應變能力的過程中具有重要的作用；在實現(xiàn)提升教學效果、提高教與學效率的過程中聯(lián)動效應明顯；在實現(xiàn)改革成果的迅速傳播中優(yōu)勢顯著。

結(jié)合筆者教學實際，在教學過程中設立知識目標、能力目標和素質(zhì)目標，通過“觀物理現(xiàn)象、析物理本質(zhì)”、微課題探索等創(chuàng)新教學設計，培養(yǎng)學生的批判思維和獨立分析解決問題的高階能力，充分發(fā)揮了課堂教學的主戰(zhàn)場作用。通過教師對本科生畢業(yè)論文的指導，通過學院實行的本科生新型雙導師(班主任、科研導師)制度，實現(xiàn)教師與學生的充分交流，實現(xiàn)對學生學習過程的全程指導和對學生創(chuàng)造力、主動性的充分激發(fā)；將先進的教學理念和教學方法應用到學生論文寫作和科研學習的全過程。通過指導學生參加大學生科研訓練項目和創(chuàng)新訓練項目等學術科研活動，充分實現(xiàn)實驗與理論知識的融合、實踐與課堂教學的融合、教學與教研和科研的融合，以點帶面，在學生綜合能力培養(yǎng)過程中建立層層遞進的知識網(wǎng)絡，構(gòu)建環(huán)環(huán)相扣、全過程指導的協(xié)同教育模式。

3.2 思政課程及其融合與相干疊加效應

習近平總書記指出：“老師是學生道德修養(yǎng)的鏡子。好老師應該取法乎上、見賢思齊，不斷提高道德修養(yǎng)，提升人格品質(zhì)，并把正確的道德觀傳授給學生?！薄包h和人民需要培養(yǎng)的是社會主義事業(yè)建設者和接班人?！盵6]因此，思政教育成為高校教育工作中不可缺少的重要部分。教師思政與學生思政協(xié)同發(fā)展是實現(xiàn)以思政課程為核心點源，以各專業(yè)課程為次波源，二者相干疊加，實現(xiàn)課程思政和思政課程有效融合的關鍵點之一。次波及其相干疊加效應在將思政教育貫穿課程改革、教師發(fā)展和學生培養(yǎng)的全過程中具有重要的實用價值。擁有高尚的道德情操，正確的價值觀、人生觀和陽光心態(tài)的教師隊伍是教師思政的目標。通過教師的影響、感召和傳承，引導廣大學生樹立正確的價值觀、人生觀是實現(xiàn)教師思政與學生思政協(xié)同發(fā)展的重要途徑。充分結(jié)合課程特點實現(xiàn)教學改革，總結(jié)和挖掘相應的思政主題，并將其有效融合進專業(yè)課程知識之中，是實現(xiàn)課程思政的切入點，更是實現(xiàn)課程思政與思政課程有效融合的關鍵。通過課程知識與思政主題間的有效融合和靈活運用，充分激發(fā)其相干疊加效應，從而實現(xiàn)知識、能力與素養(yǎng)的綜合提升，培養(yǎng)出新時代有思想、有能力、有擔當?shù)陌渭馊瞬拧?/p>

3.3 實現(xiàn)教育的傳承與教學理念的推廣

“學物理的干什么都不算改行”；“物理學是唯一的一門理論和實驗高度結(jié)合的精密科學。物理學中有一套最全面、最有效的科學方法?，F(xiàn)在物理學的概念、原理和方法已被運用到化學、生命科學、地學等所有自然科學中，甚至滲透到經(jīng)濟學、社會學等社會科學，產(chǎn)生了十分積極的效果”[9]。這充分說明了物理思想和方法在非物理領域里同樣能夠獲得成功。不少物理學原理、方法理念已經(jīng)被廣泛應用并推廣到其他領域，最典型的代表是熵增原理的發(fā)展及應用[10-11]，這充分說明了物理學的思維方式、方法理念和改革成果具有很強的實用性和推廣價值。其影響和波及效應主要可分為三個“遞階式”的層次：以課程體系和廣大師生為作用半徑，在物理學相關專業(yè)間的相干疊加效應；以交叉學科間的相干疊加為基礎，逐步實現(xiàn)教育教學理念、方法在專業(yè)間的推廣；以優(yōu)秀資源和先進技術為載體，以服務地方經(jīng)濟和社會發(fā)展為目標，實現(xiàn)并推廣教學、教研成果的社會影響力。同時，次波及其相干疊加效應的典型特色還在于，通過次波的相干疊加和點源間的相互激發(fā)，可以實現(xiàn)優(yōu)勢相長，劣勢相消。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，利用先進的教學技術和豐富的互聯(lián)網(wǎng)資源，能夠方便地通過線上、線下教學的有效結(jié)合實現(xiàn)知識的傳承和先進教學理念的推廣。現(xiàn)階段正值“合肥綜合性國家科學中心”建設的關鍵時期，迫切地需要創(chuàng)新型人才。在肥高校要抓住機遇，培養(yǎng)優(yōu)秀科研人才，讓高水平畢業(yè)生成為新的點源，充分發(fā)揮其主動性和創(chuàng)造性，為社會發(fā)展做出貢獻。同時，基于次波及其相干疊加原理的方法理念，通過不斷將優(yōu)秀的教育教學研究成果、教學課件、視頻資源等上傳到線上平臺，并以此為點源面向社會開放共享，實現(xiàn)教育教學成果的推廣，也是高校與地方經(jīng)濟和社會發(fā)展相輔相成的可行途徑。

4 總結(jié)

次波及其相干疊加原理的應用關鍵在于：優(yōu)秀的核心點波源及其與各個次波源間的相互激發(fā)和相干效應，優(yōu)勢相長、劣勢相消。因此，需要教師和學生充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性，進行深入的思考、總結(jié)和不斷地創(chuàng)新發(fā)展；需要相應的激勵措施和不斷完善的考評考核體系；更需要結(jié)合具體的教學實踐，持續(xù)探索可持續(xù)發(fā)展的應用模式和教學設計案例，擴展受眾群體，推廣優(yōu)秀資源，提高高等教育的社會影響力，實現(xiàn)高校與地方經(jīng)濟和社會發(fā)展之間的相干疊加和相輔相成。