本文摘要：[摘要]基礎學科拔尖人才培養是新時代建設世界教育強國和科技強國的重要戰略，也是高等學校教學改革與發展的迫切需求。 省屬高校肩負著為國家和區域建設輸送人才的重任，在拔尖創新人才培養方面也責無旁貸。 以哈爾濱理工大學大珩班為例，探索一實一虛分段式
[摘要]基礎學科拔尖人才培養是新時代建設世界教育強國和科技強國的重要戰略，也是高等學校教學改革與發展的迫切需求。 省屬高校肩負著為國家和區域建設輸送人才的重任，在拔尖創新人才培養方面也責無旁貸。 以哈爾濱理工大學“大珩班”為例，探索“一實一虛”分段式培養和運行模式，通過制定分段式培養方案，完善教學體系，進行選拔、培養和運行模式的探究與實踐，進行拔尖人才培養的教學模式、內容與方法改革，構建適合拔尖人才脫穎而出的評價體系，以點帶面，全面提高人才培養質量。
[關鍵詞]省屬高校; 基礎學科拔尖人才; 培養模式
基礎學科的優秀人才是實現科教興國和創新驅動發展戰略的基石，為加強我國基礎研究實力、提高人才培養質量，2009年和2018年教育部分別出臺兩個“珠峰計劃”，即“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”和“關于實施基礎學科拔尖學生培養計劃2.0的意見”，在這些政策的指引下，國內許多著名高校相繼成立了拔尖人才培養學院或班級，如清華大學的“清華學堂計劃”、上海交通大學的“致遠學院”、北京大學的“元培學院”，以及南開大學的伯苓、省身班等。 同時，一些省屬地方高校也加入拔尖人才培養的行列，如浙江理工大學的“啟新學院”、安徽大學的“文典學院”和湖北大學的“楚才學院”等[1-7]。 這些計劃已在拔尖人才培養的創新實踐中逐步發揮出積極作用，促進了我國基礎研究水平的提升。
哈爾濱理工大學作為省屬“雙一流”理工科高校，擔負著為國家和地方培養人才的重任。 自2017年我校人才特區項目啟動以來，高水平師資力量不足問題得到很大改觀，物理系引進全職特聘教授3人，其中1人為非華裔外籍教授; 柔性引進兼職教授4人，其中包含中國科學院院士(雙聘)1人，國家杰青、國家優青各1人，大幅度提高了教師的科研實力。 另外，學校投資建設國際化協同創新中心，并獲批省重點實驗室，提升了物理系科研平臺層次。 在這一背景下，2017年9月，哈爾濱理工大學在應用物理學、光電信息科學與工程及材料物理專業，經過學生申請、專家面試，篩選出20名學生組建實體化拔尖人才實驗班，以我校老校長王大珩先生的名字命名為“王大珩精英實驗班”，簡稱“大珩班”，專業為應用物理學。
經過三年的實踐，一些學生已經進入科研實戰階段，并取得了一定成果。 但是也出現了一些問題，如課程設置和普通班不一致，使動態流動不方便，難以形成良性競爭機制; 獨立設班導致學生和普通班同學接觸不多，難以起到模范帶頭作用，以及評價體系不健全等。 而且，如果省屬高校沒有充足的保研名額和特殊政策，拔尖班里一些優秀的學生可能會失去保研機會。 另外，將專業過早設定為“應用物理學”，不利于后期學生的個性化培養。 因此，在2019級“大珩班”進行改革，采用分段式培養方案和“一實一虛”運行模式，該方案已初見成效，為省屬高校拔尖人才培養提供了一條新的途徑。
一、制訂分段式培養方案，完善教學體系
我們圍繞“培養具有堅實的數理基礎、良好的科學素養和實踐創新能力，受到科學研究初步訓練的后備學術研究型拔尖人才”培養目標，基于“厚基礎、重實踐、強創新”的基本理念，分兩個階段制訂人才培養方案。
(一)前期數理基礎階段(前兩年)
明確培養目標與要求，統籌安排物理大類各專業基礎課程，按照國家標準設計合理的課程學時數，適當增加了與數學有關的基礎課學時，根據各門課程邏輯和銜接關系，合理安排上課學期，既要保證教學內容的連貫性和飽滿度，也要保證學生課下自主學習和思考的時間充足。
(二)后期科研能力提升階段(后兩年)
除必修的專業平臺課和選修課外，在物理大類各專業設置科研方法論相關課程和物理學前沿進展等課程，供已經進入課題組的學生選修; 考慮到外籍教授的優勢，設置相關課程，全英文講授; 設置本碩貫通課程，考研或保研到本校的學生可提前學習碩士課程。
根據分段式培養方案，建立基礎和專業兩個層面的教學體系。 基礎教學體系主要強調厚基礎、寬口徑和重能力三個方面，由于物理系3個本科專業均授予理學學位，在數理基礎培養階段，注重寬口徑大類培養，將普通物理各門課程單獨授課，總體學時有所增加，使得來自不同專業的拔尖學生具有寬厚的學科知識背景和扎實的專業基礎，這是后期探究式專業學習的前提。
實踐創新能力是未來科研人員必備的基本素質，因此從大一下學期開始，除了設置普通物理和近代物理基礎性實驗外，逐步增加科研訓練、課程設計及綜合實踐性教學環節。 專業教學體系的特點主要體現在自主性、個性化和研究型三個方面，在后期科研能力提升階段，科研導師將參與“大珩班”學生的專業教育。 學生可以根據興趣自主選擇專業、選修課程，選擇科研導師，科研導師將參與學生個性化專業培養計劃的制訂，并指導學生開展科研訓練，包括科研論文、專利和學科競賽等項目。 在學生實踐能力的培養環節，改革實驗方式，增加設計性、綜合類實驗，在科技訓練實踐環節上，加強和科研相關的基礎實驗、MatLab科研應用等實踐環節，培養學生的綜合應用能力和創造性思維。
二、選拔、培養和運行模式探究與實踐
在明確培養目標、制訂培養方案的基礎上，先進的選拔、培養和運行模式是培養拔尖學生的關鍵。 選拔環節將設置筆試和面試兩個環節，筆試內容由原來的高中物理知識考核，改為由主講高等數學的教師現場講一堂數學新知識，然后針對所學內容進行考核，考查學生的接受能力; 面試考查學生的表達能力及知識整合運用能力等，聘請外籍教授對外語聽說能力進行考查，聘請具有心理咨詢經驗的輔導員進行心理測試或口試，了解學生的性格特點和心理承受能力等方面。 綜合考慮面試、筆試和心理測試成績，擇優錄取，每年選拔15—20人組建“大珩班”。
采用分段式培養和運行模式：第一階段(前兩年)，夯實數理基礎，采用實體班運行模式，后兩年進行科研能力提升，采用虛擬班運行模式，即“一實一虛”模式，在整個培養過程中，由學院院長和系主任直接管理，系主任擔任“大珩班”學業導師。
第一階段，依托理學院的數理優勢，選拔一位學術水平較高、教學經驗豐富的數學教授貫穿講解高等數學、線性代數和概率論與數理統計，這樣能夠節省學時，避免重復，便于學生融會貫通。 五門普通物理課程、四大力學和普通物理實驗等專業基礎課均由物理系有豐富教學經驗的老教授或者在學術領域有較深造詣而且熱衷教學的科研精英擔任主講教師。 這些基礎課均為小班授課，便于組織教學，實施教學改革。 在大一結束后的暑假安排科研基礎訓練，留校的“大珩班”學生根據自己的興趣進入科研團隊，了解科研方向，體會科研過程，大二開學時確定科研導師，大二期間邊學習邊做科研。
第二階段(后兩年)，強調導師制，進行個性化培養，“大珩班”學生將回到原專業班級繼續專業平臺課和選修課學習，也可根據個人意愿在物理系內部轉專業。 這一階段，學生已選好導師，在導師的指導下，進行個性化培養。 每年邀請多位國內外知名專家做學術報告，并在第二階段定期舉辦“大珩班”學生學術論壇，匯報研究成果。 我校柔性引進的國家杰青、優青等兼職教授為學生開設本碩貫通課程，借助物理系外籍教授優勢，開設全英文課程，提高學生的英語聽說能力，為國際化聯合培養奠定基礎。
在2019年最新的培養方案中，由于各理學專業都增加了數理基礎課的學時，所以“大珩班”的課程設置與各專業普通班保持一致，除了數學類、英語、普通物理實驗和專業基礎課小班授課外，其他課程、晚自習，以及評獎、評優等各類活動要求在選拔前原班級進行，這樣對各專業建設和拔尖人才培養將起到一定的激勵作用。 后兩年，采用虛擬班運行模式，“大珩班”學生可根據個人意愿選擇不同專業，和普通班學生一起學習專業課知識。
這種管理模式一方面能夠發揮“大珩班”學生的榜樣作用，帶動普通班的學習風氣，達到以點帶面、全面提高人才培養質量的目的; 另一方面有利于學生的動態流動，形成良性競爭。 該方案實施一年來，效果明顯，有普通班學生反映“大珩班”學生學習積極性比較高，起到了很好的引領作用，各班級數學、英語和專業基礎課平均成績提高約14%。 另外，將榮譽意識和品德教育貫徹始終，秉承大珩先生“卓育人才、亦德亦能”的教育理念，將課程思政滲透到專業課教學中，并在畢業前經考核授予品學兼優的學生“大珩班榮譽畢業證書”。
三、改革拔尖人才培養教學模式、內容與方法
探究“以學生為中心”的教學模式，鼓勵并引領教師利用小班化優勢，借助學校配備的討論室，如活動式桌椅和智能黑板等先進設施，開展圓桌研討式、啟發式、案例式和翻轉式教學，從而培養學生變被動為主動的學習習慣。 由于學時有限，一些教學內容可讓學生利用課余時間進行自學，為有效落實，取得成效，任課教師應對自學課程、自學內容進行專題課堂討論，可采用翻轉教學的方式，由學生講解，教師和其他同學提問，使學生在討論中獲取新知識，并定期檢查學生課后自學筆記，監督學習效果，形成閉環。
改革專業基礎和實踐類課程的教學內容與教學方法，適當增加學術前沿的研究成果作為教學內容，編寫適用于拔尖人才培養的專業基礎課程教學大綱，鼓勵每位授課教師積極申請教改項目，將教研成果應用到實際教學中。 實踐性教學環節可在鍛煉科學思維、增強創新意識、方法論學習和實踐能力提升等方面發揮重要作用，在拔尖人才的培養過程中具有不可替代的作用。 重新規劃“大珩班”的實踐類課程，協同規劃基礎類實驗與專業類實驗，形成三個層次，即基礎訓練、綜合設計、研究創新，構建一體化實驗教學體系。
基礎類實驗如普通物理實驗，配備優秀實驗教師，集中為“大珩班”學生上課，增加設計性和綜合性實驗，在動手能力培養、誤差理論和數據處理等基本技能訓練方面給予專門指導。 專業類實驗可結合教師的科研成果，在每門實驗課程中引入幾個綜合性強的實驗，并不斷更新。
實驗前，集中講授面向物理的仿真、計算和數據處理軟件，如MATLAB、Mathematica等，要求學生做好實驗記錄，利用軟件進行數據處理和畫圖，把一份實驗報告當作一篇小論文完成，要求有背景介紹、實驗理論、實驗結果分析與討論及實驗結論，以專業實驗為依托，滲透科研方法論，培養學生的規范意識和嚴謹求實的工作態度。 此外，學生進入課題組后，在科研導師的指導下進行科研訓練，這對于培養學生的創新能力、團結合作、人際交往等綜合素質至關重要。 目前，2017級“大珩班”部分學生已完成一些科研小項目，1名學生在2019年中國光學學會學術大會上做口頭報告，受到與會專家的好評，2名學生以第一作者身份發表SCI檢索論文，其中1篇文章發表在物理界權威期刊Physics Review A 上，其他學生的論文還在完善過程中。
四、構建適合拔尖人才脫穎而出的評價體系
為營造適合拔尖人才培養的良好氛圍，需要建立科學評價、激勵措施等一系列配套體系。 科學準確地評價人才是發現、選拔、培養和激勵人才的依據，也是人才輩出的基礎。 因此，需要建立拔尖人才和師資評價體系與考核機制，來判斷拔尖人才的創新能力、授課教師的教學水平和科研導師的指導能力，從而實現閉環調控和激勵作用。 同時，要制訂與之配套的普通班培養方案，實現拔尖人才動態調整，保證學生始終處于“拔尖”狀態。
目前，對于人才科研創新能力的評價主要通過研究成果來體現，論文是基礎研究成果的重要組成部分，一些科研院所通常用中科院分區或科睿唯安的JCR分區來判斷論文水平，然而，同一分區的文章質量參差不齊，難以形成激勵導向。 我們借鑒Nature集團設計的自然指數期刊標準，研究出一套科學合理的評價標準，將JCR 1區論文進一步細化，提煉出國際上高度認可的期刊。
針對高年級同學，量化科研成果業績點作為學生評獎、評優和保研的依據之一，而且，不同層次的成果之間績點差別較大，這也是對高水平成果的充分肯定、對學生和科研導師的尊重和認可，有利于培養學生追求卓越、杜絕浮躁的優良品質，營造一種積極向上的學術氛圍。 改革學生考核辦法，除課程成績外，需要對科研工作進行考核，學生可通過階段性報告、發表論文、申請專利和參加學科競賽等方式，獲得相關科研訓練的學分。 改革學院科研論文獎勵資助方式，以學生論文作為資助導師科研經費的前提，營造出“以學生為中心”、教師以培養高質量學生為己任的良好氛圍。 為吸引拔尖學生攻讀本校研究生，促進學科發展，我們建立了一套適合于拔尖人才成長的本碩貫通培養與獎助體系。
授課教師教學水平通常由學生、督導進行評價，給出定量成績，教師從成績中難以看出學生的具體意見和建議，無法獲得正確反饋。 針對這一問題，可讓學生在學期末寫出書面意見，由教學秘書收集整理，及時向任課教師反饋。 良好的評價體系能夠提高教師和學生的積極性和創造性，有利于學生創新意識和創新能力的健康發展。 同時，還可以采用層次分析法對評價體系進行分析計算[8]，給出定量指標，全面指導實施方案不斷改進。
人才培養論文投稿刊物：《物理與工程》宗旨是面向全國大中專院校物理教師、廣大科技工作者和相關人員;交流物理教學經驗與教學研究成果;介紹與討論物理學及其他交叉學科的新發展、新動向及物理學前沿進展;介紹物理學在現代工程技術中的應用，旨在促進物理教學改革向縱深發展。
五、結語
總之，通過精英式培養模式的探索與實踐，制訂出分段式培養方案，構建了以厚基礎、寬口徑、重能力為特色的相對完善的基礎教育體系，以及自主性、個性化、研究型的專業教學體系; 構建了具有物理系特色的拔尖人才培養和運行模式，并形成了科學的拔尖人才、授課教師和科研導師評價體系和考核機制，本碩貫通課程和獎助體系，營造了健康、寬松、高效、積極上進的育人環境。 研究成果可以在其他專業拔尖班和普通班中推廣，為我國高校特別是省屬高校拔尖人才培養模式改革提供參考。
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作者：高瑋，朱智涵，吳豐民，張光宇，姬廣舉
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