来源：《中国大学教学》 2025年第1-2期
摘 要：随着“本硕博”拔尖创新人才培养计划的实施，物理学科作为自然科学基础学科，对于培养创新型基础研究人才发挥着关键作用。为了适应国家战略需求，提高物理学科人才培养质量，许多高等学校在拔尖创新人才培养过程中结合学科特点和培养需求，不断探索培养模式的改革创新。依托科研团队，探索物理学科“本硕博”拔尖创新人才的成长规律和培养模式，并从培养思路、培养机制、培养环节等方面进行深入实践，优化和完善人才培养体系，构建拔尖创新人才培养长效机制。
关键词：拔尖创新人才培养；主题创新区；科研团队；物理学科
一、引 言
19世纪，洪堡创办德国柏林大学，并提出教学与科研相统一的原则。由此，科学研究成为大学的重要职责，培养科研人才成为大学的培养目标之一。中国的高等教育经过漫长的探索，在改革开放后取得了突飞猛进的发展。为求解“钱学森之问”，2009年教育部等几部委共同启动“基础学科拔尖学生培养计划”，依托大学和科研院所，围绕数学、物理等5个基础学科建设一批国家青年英才培养基地。2018年，教育部等六部门印发《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0的意见》,覆盖数学、物理等20多个学科，继续支持基础学科拔尖创新人才培养。2021年，在中央人才工作会议上习近平总书记强调，要走好人才自主培养之路，高校特别是“双一流”大学要发挥培养基础研究人才主力军作用。2022年，中央全面深化改革委员会通过《关于加强基础学科人才培养的意见》，首次以中央文件形式强调要大力培养造就一大批国家创新发展急需的基础研究人才。党的二十大报告对“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”进行重点部署，明确提出基础学科拔尖创新人才培养事关科技自立自强、综合国力竞争和民族复兴伟业，是一项基础性、先导性工程。
为加强基础学科拔尖创新人才培养，强基计划应运而生。高校逐步推进对人才培养模式的探索，实施了强基计划的“本硕博”贯通式人才培养模式。例如，2021年北京航空航天大学和北京理工大学明确提出对强基计划录取的学生建立“本硕博”衔接的培养模式。中国农业大学的强基计划提出“本硕博”衔接“3+5”培养模式，以强基计划为载体，实施导师制。“本硕博”贯通培养保证了学术型人才成长道路的连续性、高效性，这种小规模、高质量培养得到学校优先支持，成为拔尖创新人才招生和培养的新趋势。
当前，我国基础学科人才培养面临着一系列挑战，如学生基础薄弱、课程体系亟待优化、学科交叉融合不足、创新与实践能力急需加强等问题。为适应国家战略需求，积累学科拔尖创新人才实践经验，提高学科人才培养质量，文章以南京航空航天大学物理学科建设为试点，依托科研团队进行人才的挖掘和选拔，积极探索“本硕博”拔尖创新人才的成长规律和培养模式，希望为构建人才培养长效机制提供新的思路和实践方法。
二、科研团队在学科拔尖创新人才培养中的重要性
拔尖创新人才培养的特征集中在以下三个方面：培养服务国家和社会发展的人才（实践探索性）、具有探索创新工作的能力（动态发展性）、在专业知识领域具有特长（领域聚焦性）。针对物理学科，拔尖创新人才培养的内涵和特征同样适用。习近平总书记在中央人才工作会议上指出，要“鼓励人才深怀爱国之心、砥砺报国之志，主动担负起时代赋予的使命责任”。通过多元化的教育策略，如大师爱国情怀、航空航天科技发展历程等，巩固学生投身科学研究、报效国家的决心，并锤炼他们致力于建设科技强国的初心和使命。创新能力体现了创造新事物、解决新问题的高级的、复杂的、综合的能力素质。物理学科延伸出多个专业领域学科，学科的交叉和合作有助于打破学科壁垒，促进新思想的交流和创新成果的产生。而正因为物理学科涉及多个专业领域学科，知识体系众多，如何有效突显出第二和第三方面的特征，即在物理基础知识领域培养出具有特长的拔尖创新人才成为了关键。
物理学科拔尖创新人才培养旨在培养未来的顶尖科学家，具有基础学科人才培养的一些共同难点，如理论性强、内容多、创新难度大和建设周期长等。物理学家李政道就曾建议对早慧少年，采取“预科—本科—硕士”贯通培养模式，以培养具有良好品德、广博精深知识与创新精神，能在未来跻身世界一流科学研究和创新发明的卓越人才。目前，国内多所高校实施了“本硕博”贯通培养方案，包括本硕、本博、硕博等贯通方式。然而，随着培养工作不断深入，当前物理学科人才培养仍然存在着许多不足，例如：（1）课程体系难以满足拔尖创新人才培养的需求，课程设置过于偏重理论，实践环节偏少且实践内容更新缓慢，具体体现在所学内容与学科前沿和企业需求均有脱节；（2）学生缺乏足够的实践能力培养，具体体现在实验操作、工程实践和运用能力不足等方面；（3）学生缺乏主动性、独立思考能力不足、创新意识淡薄，具体体现在无法对科研中实验现象进行解释和分析、无法大胆进行一些创新性试验；（4）学生的国际化水平不高，具体体现在阅读英文书籍或文献能力、英文写作能力、跨文化沟通能力以及国际合作交流能力不足。
著名的物理学家费曼提出了主动式学习法，其基本过程包括明确学习目标，精确定位学习内容；研究相关内容；以教学形式讲授给别人，反馈并重新理解，输出倒逼输入。该探究式的学习方法可以显著激发学习者的兴趣和积极性，使学习者能够更深层次理解基础知识点并进行创新，有助于基础学科拔尖创新人才的培养。基于此，针对物理学科人才培养尚存在的不足，科研实践将是物理学科拔尖创新人才培养中重要的切入点。科研对于本科生的重要性不在于学术产出，而在于让学生精确定位学习目标和内容，学会怀着科研领域的前沿基础问题去回顾基础课、学习专业课，打牢知识基础，同时独立探索自己的学术兴趣。有了科研实践作为切入点，科研团队将是学科拔尖创新人才培养中的关键引领者，始终贯穿人才培养的全过程。如图1所示，科研团队的重要性包括以下方面：（1）帮助基础学科学生树立牢固的专业情结，引导学生增强服务国家意识，对接社会发展需求，培养学生投身科学研究、报效国家的志向；（2）为学生提供前沿基础问题，确定相对稳定的研究方向，精确定位学习目标和内容，激发学生学习和探索的主动性；（3）吸引和选拔优秀的学生，及时关注具有特长的学生，让有兴趣的学生有用武之地，打通课后学习的“最后一公里”；（4）提供实践平台，引导学生深度参与科研项目、学术交流、学科竞赛、创业项目、企业实际问题等科研实践活动；（5）在科研过程中，加强师生互动，导师的指导和团队合作对学生具有重要作用，可以不断提升学生的研究意识和创新能力；（6）让优秀的研究生作为本科生的小导师，提供平台输出所学的知识，以教促学，建立“本硕博”学术科研梯队，形成拔尖创新人才快速成长的路径；（7）指导具有科研成果的学生撰写论文和专利，培养学生总结能力、科研写作能力和细节关注能力，并进一步增强科研能力信心；（8）科研团队人才培养的具体举措逐渐凝练成科研成果激励细则、启明导师制度、“本硕博”贯通培养方案等（图2），最终持续更新教育理念，树立以学生为中心、以科研为导向的人才培养观。
综上所述，“本硕博”拔尖创新人才培养应注重志趣驱动、科研引领、加强实践、以教促学，同时改革课程体系，强化创新能力和团队合作能力的培养，提升学生的国际化视野，从而培养出能够适应国家创新发展需求的顶尖科学家。
三、科研团队在拔尖创新人才培养中引领作用的实践
2022年，在江苏省教育厅发布的首批省级基础学科拔尖学生培养计划2.0基地建设点中，南京航空航天大学物理学是江苏省唯一一个物理学拔尖创新人才培养基地。以南京航空航天大学物理学院光电功能材料器件与物理科研团队为例，依托大学生主题创新区和科研团队平台进行创新人才选拔和培养的实践过程（图3），以期探索学科拔尖创新人才的成长规律和培养模式，为构建拔尖创新人才培养长效机制提供新的思路和实践方法。
1．“科研早嵌入”的分段培养
在创新型人才培养需求和“本硕博”等人才培养模式发展的背景下，拔尖创新人才培养必须尽早嵌入，及早发现和发展学生的学科潜能特长（图4）。由此，在本科生培养阶段，学生除了要夯实学科基础，也应尽早了解科研的前沿领域、明晰自己的兴趣点，精确定位学习目标，提高实践动手能力和创新意识。从新生入学到毕业设计，科研团队践行“启航—入门—托举—引领”分段培养模式，逐步引导本科生提前认识和进入科研团队实验室。在新生面对面启航活动中，以讲座的形式介绍科研团队的研究方向和所需基础知识，让新生明晰专业认知和所学理论基础的重要性，并初步了解科创项目与竞赛信息。在专业导论课中，科研团队导师适当增加与科研团队相关的研究内容和前沿领域。本科二年级时，在研讨课中结合创新区和研究平台介绍大学生创新项目的实践阶段、研究成果、升学和就业去向等。课外到实验室和课题组参观，宣讲科创活动和赛事信息，发布创新区课题。学生根据兴趣自主选择研究课题，科研团队导师指导学生申请课题。本科三年级时，学生进入创新团队开展课题研究，逐步引领学生积极攻克科学难题，在项目式课程中以科创项目成果反哺教学，课内设置分享与讨论。根据创新项目结题要求和学生潜质的差异，一部分学生可以撰写论文和申请专利，参加校级和省部级以上的学术竞赛或进入企业实践。本科四年级时，学生提前进入毕业设计，并在深入自己课题的同时，协助指导低年级的本科生开展创新项目，讲授科研过程中的基础知识，以教代学，让输出倒逼输入。兴趣特别强、能力突出或学有余力的学生，在培养过程中整体节奏可提前并进行加速式学习。对于保研和考研的学生，结合毕业设计内容，提前有针对性地引导学习硕士阶段所需的专业知识，并参与更深入的科研训练。在创新实践过程中，科研团队全员参与本科生培养，加强与“本硕博”学生间的交流，建立良好的梯队和“传帮带”模式。
研究生阶段，加强研究生技能训练，布置起点高、难度稍大的科研任务。在硕士生的指导形式上，采用博士生带硕士生的方式，再通过老带新、强带弱使刚入学的硕士生尽快确立课题。在科研训练中，做好学期规划，分组落实定期的进展汇报，指导研究生申请创新项目，以团队形式参加学术交流和科研竞赛。通过系统训练，将硕士生培养成科研团队的中坚力量。在博士生阶段的人才培养上，选择一流的研究课题，鼓励博士生攻克学术难题，并让博士生全过程负责具体实验项目的平台建设、项目开展、对外交流等工作，全面培养其独立开展科研工作的能力。在优秀的博士生中树立标杆和榜样，影响和带领团队健康发展，让博士生在团队中起到领头雁作用。
2．“兴趣核心”驱动的选拔和科研过程
物理学家爱因斯坦和杨振宁曾经分别说过：“兴趣是最好的老师（Interest is the best teacher）”和“兴趣是创新之源，成功的真正秘诀在于兴趣”。兴趣能够激发学生内在的科研动力和创新潜力。通过兴趣驱动的探究性培养，学生能更加自主深入学习、构建知识体系、形成多维能力，从而提高拔尖创新人才培养的效果。在启航讲座和专业导论课的讲授过程中，引导学生面向国家战略需求和人类未来的挑战，增强使命感和责任感，激发科研学术志趣和内在动力。在研讨课、实验平台观摩等过程中，对有基础物理学科发展潜力的学生进行早期干预和选拔，加强培养其从事物理基础研究或从事先进材料、高端芯片制造、航空航天等关键领域研究的志趣。光电功能材料器件与物理科研团队的研究内容包括先进材料、光学、热学、电学、半导体和探测器件等多维度体系（图5）。因此学生可以自主选择研究课题，选择自己最感兴趣的研究内容。一旦学生加入科研创新团队开展课题研究，以导师团队为根基，坚持个性化评价理念，就可以准确把握每一个学生的发展特点，形成每个学生的时间“档案”。在学生开展课题研究半年之后，通过学生自我反馈内容、多阶段实验记录、学习记录、研究进展情况等内容综合评估。根据学生意见和导师意见建立拔尖和淘汰的动态调整机制，支持那些不适应项目研究的学生回归常规的学习路径，以确保拔尖创新人才项目的健康发展。另外，根据学生的反馈情况、学生的兴趣点以及研究过程中出现的科学问题或技术问题，及时调整学生的研究方向或内容，进一步激发学生研究的热情。
3．导师全过程负责、硕博“一对一”复合指导模式
在“本硕博”贯通式人才培养过程中，根据科研团队导师科研教学的方向和内容、专业特长和兴趣方向做了相应的分工，参与思政教育、项目征题、赛事解读、申请指导、组织赛事、项目开展、成果汇报等全方位培养工作，形成浓厚的协同育人氛围。科研团队设立了由14名教师和研究生党员组成的科研党支部，同时部分科研团队导师担任新生班主任、1+4学术导师、启明导师，在人才培养过程中把思想政治工作贯穿教育教学全过程，将求真、务实、严谨的治学态度、坚毅的科学研究精神和奉献国家的情怀传递给学生，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观。在不同年级的基础或专业课程中，如“大学物理”“半导体光电器件与物理”“纳米物理学”“固体物理实验方法”等，围绕课程和科研内容相关的部分，布置具体研讨课题，及时把科研成果转化为教学资源，逐步引导学生熟悉研究课题，提高分析和解决问题能力，增强课程实践性、创新性，提高课程深度和挑战度。构建以通识教育为基础，专业教育为核心，跨学科教育为特色的课程体系。
在主题创新区征集创新题目的过程中，指导本科生撰写自由探索项目申报书，掌握学生的课业进展和课程安排，安排本科生实施文献调研任务和实验探索类项目。科研团队导师将开放探索式的教学理念贯穿拔尖创新人才培养全过程，以解决实践中的具体问题为出发点，努力提高学生学习的主动性。一旦学生在本科三年级上学期加入科研课题中，指导教师就可以更详细地了解学生的学科基础、兴趣点、发展需求、身心健康，以及学生对科研实践内容的诉求等。根据这些内容，发掘学生的科研潜力和创新性思维，及时评估学生发展潜力并根据需要调整学生的科研方向和内容。导师安排本科高年级学生或者硕博生协助进行“一对一”指导科研过程，包括为本科生提供必要的基础知识培训、实验技能培训、测试仪器培训、文献阅读培训等；提供及时的反馈和建议；如何合理安排科研时间等。该方法可以更有效地保障每个学生进入课题后能够在遇到无法解决的问题时及时获得帮助。导师将科研案例转化为专业教学范例，不仅能够丰富教学内容，还能够激发更多学生的学习兴趣和参与热情。导师全过程负责、本科高年级学生“一对一”指导低年级学生的复合指导模式（图6），不仅可以有效保障人才培养的有序进行，也可实现师生共研、教学相长，成就卓越科研团队。
4．多元化平台支撑
科研团队依托“紫外―日盲探测”“物理科学及应用”大学生主题创新区，借助学校“百强创新团队”和“五好导学团队”师资和平台资源，开展物理学科拔尖创新人才的“本硕博”培养研究。科研团队在拥有结构合理的师资队伍基础上，拥有较为完备的理论计算平台和实验平台，为本科生科研创新、研究生课题开展提供了坚实的研究条件和指导保障，可为学生提供在功能材料制备、光电器件构筑、性能应用测试、理论分析、理论仿真等方面的研究条件。长期以来，科研团队自建了针对本团队研究领域的资源共享平台，该平台拥有实验仪器使用方法库、科研软件使用方法库、物理模型和算法库、最新文献汇总库、领域基础知识库等多个模块，有助于本科低年级学生的快速入门和本科高年级学生的科研交流。科研团队依托纵向科研党支部平台，推进“本硕博”培养模式，将课程学习、科学研究与党建业务实现高度融合。科研团队与多个相关企业或公司具有合作关系，依托企业共建平台可以为学生提供实际问题和实践场所。学生可以通过企业实践机会接触生产实际，提升解决实际问题的能力。在研究生培养阶段，依托与海外高校建立友好关系的平台，在团队实行拔尖创新人才培养计划，支持优秀的研究生出国访学或做学术报告，加强国际学术合作与交流。
5．研究导向型的“再课程”学习
根据科研过程中可能出现基础知识或专业理论知识不足的问题，对科研团队内的学生实行小规模的“再课程”学习模式。即针对科研过程中遇到的具有实际意义的具体问题，对相关基础知识分模块重新讲授并讨论。例如，科研团队导师在一段时间过程中，发现存在某些因基础或专业理论知识缺乏从而导致研究进展缓慢或停滞的问题，对相关学生进行再次授课补充相关基础或专业知识。在“再课程”学习中，学生可以更主动、更积极、更深入地理解相关基础知识，通过补充基础知识，学生很可能产生新的思路和灵感。除了团队教师会参与小规模的授课外，还让本科高年级学生针对自己的研究内容，参与调研、整理、分类和授课，以教促学，达到强化全体学生学习效果的目的。这一方法将问题导向学习的核心框架引入科研过程，旨在通过科研具体问题，夯实理论知识基础，并提升学习效率和解决问题的能力，提高拔尖创新人才培养的效果。
6．“学—研—赛—产”全链条培养
由课内向课外、由理论向应用、由解题向解决问题等综合能力培养的延伸和转变。在本科生的基础课程教学中，提前布置科研工作中的基本概念，强化研究性学习的重要性。通过研究文献，分组汇报分享前沿领域成果中的物理基本知识的应用价值。在专业实验中，引导学生由实验物理课程的验证物理规律转变成以科研实验为手段进行物理研究，引导学生对实验现象进行更深入的思考，启发学生关注“量”和“条件”的变化对结果带来的影响，从中认识到研究工作的复杂性及不可预见性，培养善于质疑、实证等科学精神。依托本科生的主题创新区和科研团队平台，学生能够参与到真实的研究环境中，开展创新型学习和科研训练。指导老师以科研项目和竞赛为抓手，引导学生积极参加校内外各类物理学术竞赛、学术论坛和交流活动，进一步拓宽学术视野，同时提升学生科研报告和研究论文的撰写能力。推动校企深度合作，通过产学研联合等方式增加人才培养的主体，扩充培养资源，推进高校人才培养标准与行业标准相融合。建立“科研—竞赛—产业引领实验教学”的理念，形成以研促学、理工融合、产研联合的人才培养模式。
四、培养成效
通过科研团队全员通力协作，保障了科研项目的顺利开展，在学习和科研活动中不断激励和鼓励学生，在点滴的努力中逐步培养学生的科研素养和创新能力。鼓励学生参加学术竞赛、创新创业活动，提高学生的独立思考能力和创新意识。加强国际合作与交流，引进国外优质教育资源，提高学生的语言能力和跨文化沟通能力。选拔优秀学生赴国外知名高校和研究机构交流学习，拓宽国际视野。
对加入科研团队且参加过保研夏令营面试的本科生进行了问卷调查，从夯实理论基础、扩展学术视野、培养研究素养、提升创新性思维、帮助科研方向选择、增强竞争力和提升录取率等方面选择对科研训练最有帮助的3项。更多的学生认为通过参加创新区的科研训练有助于拓宽学术视野，更容易获得意向导师的青睐，可增强面试过程中的竞争力，提升录取率。结果也表明，科研实践训练不仅能够提升学生的实际操作能力和科研素养，还能够增强他们在学术界的竞争力，为未来研究生阶段的学习和职业发展打下坚实的基础。因此，导师团队利用现有的科研平台，让学生提前参与科研训练对拔尖创新人才的培养具有重要的意义。
近三年，依托科研团队和主题创新区培养，已有20多名本科生参加创新项目和科研团队的课题研究，本科生以第一作者发表SCI检索学术论文13篇。团队指导的本科生多次参加国家级、省级、校级物理学术竞赛和学术论坛交流，均获得不错的成绩，并且呈现出逐渐增加的趋势。这些成果不仅涵盖了基础理论研究的新发现，也包括应用技术研发的新突破。学术训练不仅展示了学生的科研成果和创新能力，还获得了宝贵的荣誉和奖励，增强了学生的自信心和成就感，为学生未来的学术研究和职业发展增添了光彩和动力。
依托科研团队和主题创新区进行拔尖创新人才培养的过程对本科人才培养产生了重要的辐射示范效应。例如，4名同宿舍本科生从本科二年级下学期起加入科研团队进行科创训练，经过近两年的努力，他们于2021年分别以第一作者发表4篇SCI中国科学院二区论文。同年参加南京航空航天大学本科生学术论坛，4人同时获得一等奖，获评2021年本科生标兵宿舍，并登上南京航空航天大学2021年度表彰大会。人才培养事迹以“南航‘学霸宿舍’有多牛！2021四位本科室友人手一篇SCI论文”等主题被人民网、江苏新闻、共青团中央、新华网、中国青年报、新浪网等多家媒体争相报道，累计浏览量逾千万次。
学生在本科期间经历了文献阅读、课题开展、实验验证、研究成果撰写及各类竞赛和交流活动，科研训练过程较为完整，理论学习更为系统，基础扎实，成绩优异，保研率高。到目前为止，74%以上的本科生保研进入国内顶尖大学或科研机构深造，基本都留在与物理相关的基础学科领域做科研，为我国物理学科领域提供了源源不断的人才。研究生同样科研成绩优异，团队成员连续获得研究生国家奖学金，以及在研究生主持的创新项目数量和各类评奖、评优中都具有较高的占比。
五、结 语
以主题创新区为载体，汇聚优质教育资源，搭建科研创新平台。通过项目驱动、团队协作等方式，培养学生的创新精神和团队合作能力。依托主题创新区和科研团队的物理学科“本硕博”拔尖创新人才培养模式，是一种创新的教育探索。该模式通过系统化的课程设计、实践导向的科研训练和国际视野的拓展，有效提升了学生的专业素养和创新能力。实践证明，这一模式对于培养具有创新精神和实践能力的物理学科人才具有显著成效，能为我国在物理学及相关领域输送大批杰出人才。
未来将以学生为中心，继续深化教育改革，不断完善人才培养体系，强化科研引领与团队合作，提升课程体系的现代性和实践性，以适应学科发展的最新趋势。进一步优化“本硕博”衔接机制，确保人才培养的连贯性和高效性，同时注重学生个性化发展和综合素质的提升。完善激励机制，建立多元化、全方位的评价机制。建立健全科学合理的科研评价体系和奖励机制；提供充足的科研经费和资源支持，鼓励师生参与国内外学术交流活动，拓宽学术视野和合作渠道。另外，加强与企业和科研机构的合作，建立产学研合作平台，推动科研成果的转化和应用。通过这些措施，致力于为国家的科技创新和社会经济发展培养更多具有国际竞争力的学科拔尖创新人才，为推动我国从教育大国向教育强国迈进贡献力量。
（作者：施大宁，南京航空航天大学副校长，国家级教学名师，全国文科类物理课程工作委员会主任，全国政协委员）