清華報考攻略│數理類，征途是未知世界

高考志願填報攻略

2019清華見！

水木清華，鍾靈毓秀。傳統與青春輝映的清華園，翹首以盼每一顆年輕心靈的到來。

大類學什麽？報考季即將來臨，我們對話大類首席教授，直擊清華大學2019年本科招生的16個大類學科建設最前沿，帶你問道大師、取經學長。

聞道日肥，今天來到數理類——

數理類

相關院系：數學科學系、物理系、航天航空學院、工程物理系、材料學院

專業方向：數學與應用數學、物理學、基礎科學班、航空航天類（含工程力學、航空航天工程、能源與動力工程）、工程物理、工程物理（能源實驗班）、核工程與核技術、材料科學與工程

培養特色：數理類安排的數學、物理課程在清華所有大類中要求最高、層次最全、教師最強，在基礎學科與應用交叉學科領域的人才培養方面均具優勢。學生根據自己的理想，未來不僅可以從事數學、物理等基礎學科研究，也可以在應用科學、高新技術、交叉學科等領域發展。

2019年1月8日上午，人民大會堂。清華大學副校長薛其坤院士走上主席台，接過了國家自然科學獎一等獎的獲獎證書，這也是國家自然科學獎全國唯一的一等獎。獲獎項目的名稱是“量子反常霍爾效應的實驗發現”，而此時，距離2013年他領銜的實驗團隊首次發現量子反常霍爾效應並將成果發布在《科學》（Science）雜誌上，已經過去近6年的時間，這也是清華理科複建後第一個由基礎學科研究團隊牽頭完成的國家自然科學一等獎項目。

薛其坤院士的實驗室牆壁上貼著愛因斯坦的名言：“Knowledge is limited. Imagination encircles the world.”而這也代表著以“厚數理基礎，寬學科平台”為核心理念建設的清華大學數理大類，對學生提出的期待與培養學生的目標。

科研導向，征途是未知世界

浪漫的宇宙航行者會說：“我們的征途是星辰大海。”對於大部分在實驗室探索問題、與嚴苛的實驗條件搏鬥的基礎科學研究者來說，他們的征途是這個世界所有的未知。而數理大類則完全建立在清華的基礎科學之上，以數學、物理、材料、工物、航空航天五個院系共同參與培養，有全校要求最高、層次最全的數理基礎課程，也有全校最專業、最具理想的老師和學生。

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物理系的李青鍇是一名通過物理競賽進入清華大學的學生，因為突出的學科特長，在物理系的學習早早納入了規劃。

“因為比較強的專業性質，其實數理大類相比其他大類，可能沒有那麽‘大類’，但大類內部的課程是自由互選的”，李青鍇說。

說起數理類，李青鍇認為對自己幫助比較大的是大一時各專業開設的基礎概論課。“概論課增進大類內部各專業相互理解，選課非常自由，對我而言是個打基礎的平台。”

以規模“小而精”為特色的基礎科學班裡，每個同學都有機會得到老師的指導。數學系教授，同時也是數72班的班主任姚家燕老師，就以他的“咖啡約談”聞名。曾經在法國留學的姚家燕辦公室常備香濃的法國咖啡，咖啡的香氣潛移默化拉進了他與學生的距離，給予學生學業上和生活上的幫助。

“和同學們在一起，我覺得自己也仿佛回到了18歲。”在講授數學知識之餘，姚家燕還經常教誨同學們要“珍惜時間、珍愛生命、孝敬長輩、勤奮用功”。姚家燕喜歡讀書，辦公室裡有很多與專業相關的藏書，還經常贈書給初次見面的同學作為見面禮，鼓勵他們愛上數學。

學生為本，基礎教學的核心

在2018年度國家科學技術獎勵大會上，清華大學共有24項優秀科技成果獲得2018年度國家科學技術獎勵。其中一等獎4項，包括國家自然科學獎一等獎1項，國家科學技術進步獎一等獎3項。

而在這4項一等獎中，有兩個項目都來自數理大類的建設院系。除了物理系薛其坤院士等完成的“量子反常霍爾效應的實驗發現”項目獲國家自然科學獎一等獎，還有航院李路明教授等完成的“腦起搏器關鍵技術、系統與臨床應用”項目獲國家科學技術進步獎一等獎。

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在這些最前沿領域的獎項背後，是大量基礎學科老師長期耕耘於本科講台，集中力量在本科階段為學生們打好科學素養的基礎。

被同學們愛稱為“姚sir”的姚家燕2006年進入清華大學數學系，教過很多不同的數學課，而他最長久駐足的，仍然是最基礎的微積分的講台。姚家燕十分重視因材施教地幫助學生，尤其關心學習困難的同學，每周都會花費許多時間和經歷來輔導他們學習，與他們談心，幫助他們紓解壓力。有學生回憶姚家燕的微積分課堂，因為教學強度較大，他經常在課間給同學們放一些輕鬆、勵志的MTV。有時看到同學們聽課累了，他還會講一些與課堂教學有關的趣聞讓大家輕鬆一下，為大家營造感受數學之美的歡快氣氛。

2018年，清華大學啟動“標杆課程”評選。第一批入選課程中，最為奪目的就是物理系已經77歲的徐湛老師開設的《量子力學(1)》。徐湛是中國物理學會周培源獎的獲得者，也是被稱為“中國魔術”(Chinese Magic)的量子場論中旋量計算方法的提出者。但最令他驕傲的，還是他作為大學教師的身份。

說起徐湛老師的課堂，物理系王安舟印象最深的是潤物細無聲的浸潤：“徐老師對教學細節有著近乎嚴苛的認真，講義年年更新，一絲不苟。他對科學精神有著深入的理解，對培養人有著極致的耐心。當同學表現出對某個問題的拓展興趣後，他會撰寫長達數頁的補充材料，為同學們闡釋更深入的物理圖像與數學解釋。”在批改同學們的作業時，徐湛會在助教改完之後進行複審，仔細看學生們的推導和思維過程，寫下密密麻麻的批注，有共性的還會上傳到網絡學堂的公共區域給大家參考。

徐湛量子力學講義最顯眼的位置就有三句話：“量子力學是幾率性的理論，量子力學是相對性的理論，量子力學是思辨性的理論”，是為了告訴學生從經典力學到量子力學，要完成思想的躍變，而這種躍變，恰恰是要在高中走向本科的階段完成的。

對於大學生的培養，在徐湛老師看來，價值塑造、能力培養、知識傳授“魔幻三傑”，缺一不可：“科學觀價值觀的塑造是潛移默化的，我的課程還要教給學生們對科學的熱愛，以及報國的熱情。”

面向未來，教育本質為引導

數理大類在清華擁有數學、葉企孫物理班和錢學森力學班三個清華學堂班，以一個班級30人的容量給予學生最大限度的支持。

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以錢學森力學班為例，大一以基礎課程為主，大二以專業課程為主，到了大三，就開始了在很多學校研究生階段都達不到的培養方案。為提升學生的科研能力，大三有一門叫ORIC (Open Research for Innovative Challenges)的必修課，要求學生自己組建一個項目組，在指導老師的幫助下用一年的時間完成一個課題。每個學生都擁有充足的研究經費支撐，在方向與選擇上靈活性很強，最重要的是通過好的科研想法最終拿出科研成果。而到了大四，錢學森力學班的每一個學生都有資格去國外頂尖的大學進行交流，錢班會承擔幾乎全部的出國交流費用，鼓勵所有學生都在國外的實驗室、研究所進行訓練。

除了強有力的支撐，小而精的班集體還提供了充分的意見交流空間。每經過一段時間，院系都會召開討論會，對培養方案進行修正，而同學們大部分對於學業、課程的問題，都能得到較好的協調和解決。

基礎學科的研究導向為學生未來發展提供支持和引導，更偏向工程的學科也有相應的支持。在航空航天學院，學生在本科的前兩年就有機會參觀航空基地、航空博物館和商用飛機有限公司等社會機構，與相關專業的教授、專家座談，便於學生確定自己感興趣的研究領域和熱愛的研究方向，幫助學生走出大學的迷茫與困惑。

在清華大學科研理想濃度最高的數理大類，每一個學生都行走在擴寬人類智識邊界的路上，而這條道路最好的領路人，就是大類中盡職盡責的老師；最好的同行者，就是全國聚集的最優秀的學生。

首席支招：

一起來聽聽大類首席教授、中國科學院院士朱邦芬老師的報考建議！

數理基科班

1997年，楊振寧先生創建了清華大學高等研究中心，物理系和數學系4位老師一致認為中心發展的基礎是學生，於是向學校提議成立基礎科學班。

在數理基科班，數學跟物理同時強化，基礎要求高；另一方面，學生十分“自由“，可以根據自己的興趣在全校選擇、多次分流。基科班有門特色課叫Seminar，是讓學生在研究當中學習。學生可以根據自己的興趣選擇導師，導師選擇範圍甚至不囿於清華內。導師給出研究題目後，學生帶著問題去學習，有不懂的問題弄懂了繼續往前走，也就是楊振寧先生講的“滲透式學習”。20年來，基科班培養出了一大批非常優秀的人才，學生在這裡發掘興趣，找準方向，潛心科研。

2009年，在總結基科班經驗的基礎上，清華學堂物理班正式成立，提供最好的育人環境以促使一批基礎科學傑出人才脫穎而出。目前，物理系託管的一部分同學在大一進入 “清華學堂物理預備班”，大二通過面試成為學堂班正式成員。

通識教育

清華大學的通識教育旨在培養學生具有（1）文理兼備，跨學科的知識結構；（2）審思明辨，批判性的思維能力；（3）立己達人，全人格的價值養成。通識教育對一個人的人生觀、世界觀的形成，對人類文明的繼承，對於思考方式進行思考使之更為“靠譜“，對道德修養的養成，極其重要。當然，寫作、交流等基本功也很重要。大類通識培養的推進，是一個長期的課題。

本科階段把數學基礎和物理基礎學好，在研究生以及更長遠的研究階段，會顯現出效果。在數理大類，我們借鑒基科班的成功經驗，為學生一生奠定扎實的數理基礎。這個基礎，對學生將來的寬口徑全面發展特別有幫助。

我們也鼔勵學生在本科階段產生和發展專業興趣，並將興趣轉變為志趣，最後形成實實在在的職業追求，直至做出重要的貢獻。清華的學生，應該對中國、對人類做出更大的貢獻。我們希望同學將個人興趣和使命感結合起來，在遇到挫折、遇到各種誘惑的時候能鍥而不捨。我們迫切期待一部分同學能夠一生從事數理基礎科學研究，將來成為世界級的科學大師。

當然，我們也鼔勵一部分學生將數理基礎知識向應用層面延伸。例如以數理為基礎解決未來信息科學技術各種軟硬體問題，用物理研究的突破解決新一代能源、材料等領域的挑戰。我們的畢業生中，基礎科學和應用研究都有非常傑出的代表人物。近年來，清華物理系有17名畢業生獲得斯隆研究獎，涉及領域除物理外，還包括計算機科學、神經科學、化學、分子生物學和數學。此外，基科班03級的何愷明，現在是國際上圖象識別這個領域的權威，我們也有在自動駕駛、教育、藝術等許多領域很成功的畢業生。

原創與扎實

數理學科最重要的是一種原創性思維、科學思維。近幾百年來，科學技術發展沿著不斷突破舊理論、提出新原理、實驗探索和驗證、發展新技術，然後建立新理論的路徑發展。基礎科學的突破在其中起到很重要的引領作用，與技術突破相輔相成。近年來清華的基礎科學的理論研究和實驗研究有很多國際同行十分關注、並引領分支領域進展的成果，例如量子反常霍爾效應、高溫超導、碳納米管等領域。我們希望我們的研究，帶來更多更重要的創新和突破。

清華的數理研究強調扎實、質重於量。我們的研究總體上創造性和深入程度比較高，做學問的氛圍比較濃厚；我們的學生體量相對小一些，也更重視學生的個性化發展。我們希望我們的同學，既要求真務實、腳踏實地，又要目標遠大，站得更高一點，看得更遠一點。

“新”天文系

今年清華大學成立了天文系。天文學有兩個分支領域，一是天體力學，主要研究和計算天體運行規律；另一是天體物理，是當前天文學科方向的主流。清華的天文系主要涉及天體物理，特別是高能天體物理。

到目前為止很多宇宙奧秘我們都知之甚少，大多與天體物理密切有關。天體物理本身是跟粒子物理相通的。一是“巨觀”，非常遠和非常大的時空尺度，另一是極其微小的尺度，在天體物理領域，二者相接，完全打通了。所以來清華學習天文，本科階段最適合的就是數理大類，先打下良好的物理基礎。

成為世界一流科學家、高技術領軍人物，成就你的可能性，數理大類等你來挑戰。

圖 | 李召麒 靳翔宇 等

編輯 | 李婧