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北大物理學院:物格無止境,理運有常時

一百二十一載春秋過繼,京師大學堂燃起的高昂火把明亮如初。它文理並濟、且剛且柔。北京大學的有氧呼吸,是年輕的力量踏夢而來,學以成人,將智慧與光華融匯到嶄新的時代中。高等教育的學科,亦是社會運行的側影。在高考圓夢季到來之前,我們專門推出“學科特寫”系列報導,圍繞學科概況、師資力量、課程設置、學習體驗、就業去向等,帶您全面了解北大各院系建設的基本情況。

物理學是研究事物本源的學問,是人類探索自然、認識物質世界的基礎科學。作為自然科學中最為基礎的學科,其他自然學科的研究離不開物理。致知在格物,物格而後知至。格物致知作為儒家學說的重要組成部分,其中蘊含的對於事物本質的探究精神也影響了一代一代中國的科學家們,也影響了百餘年來物理學院的莘莘學子,他們從這裡走向世界,在各自抱有最單純的好奇的領域探索著世界的真理。北京大學物理學院也成為我國物理學科頂尖科研人才的搖籃。

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院系簡介

1902年,京師大學堂設格致科(數學物理部),這是我國數理學科高等教育的開端。1913年北京大學設物理門,1919年更名為物理系,這是我國最早的物理學本科專業。北大物理學科為國家培養了大批優秀人才,其中包括130多名兩院院士,當選美國物理學會會士(Fellow)的總人數居全國名高校之首。23名“兩彈一星”元勳中,12名在北京大學物理學科學習和工作過。目前擁有教授106位,其中中國科學院院士20位(含9位雙聘院士)。學院擁有2個國家重點實驗室及1個北京市重點實驗室。

2018年科研和教學經費約3.13億元,學科總體實力居國內高校首位。在美國《美國新聞與世界報導》的2019年世界大學排名中,北京大學物理學科排名全世界第22名。在英國QS的世界大學排名中,北大物理學科近幾年都排在中國大學的首位。2018年底物理學院進行了國際評估,以Allan MacDonald為組長的15位專家(包括9位美國科學院院士)把北大物理本科教育譽為“The School of Physics is already one of the premier instiutions globally for undergrade education in physics”[1]。

[1]即:(北京大學)物理學院已經是全球物理學本科教育的最重要機構之一。

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分流方向介紹

物理學院專業分流方向主要有物理學、大氣與海洋科學、天文學和核物理方向,為具有不同興趣志向的同學提供多元的選擇空間。

物理學專業

物理學是探究物質結構和運動的基本規律的前沿學科,同時與數學等學科密切相關,其研究方法集實驗、理論和大規模數值計算於一體,並為化學、生命科學、認知科學、信息科學、空間科學、大氣科學、海洋科學、材料科學、航空航天、金融及經濟等提供物理學原理和實驗觀測方法。物理學科是“見物講理、依理造物”的科學,是科學發現與技術創新的基礎和源泉,是有志於探究自然奧秘和發明高新技術的青年才俊的首選。

大氣與海洋科學專業

大氣科學主要研究地球大氣和其它行星大氣的運動規律和微觀物理、化學過程,依據物理、化學的基本原理認識和理解大氣中的各種自然現象以及人類活動對大氣層的影響,並在此基礎上準確和及時預測氣象、氣候的演變,提高人類的防災減災能力。災害性氣象發生發展的機理、全球變暖與人類活動的關係、大氣染及其治理是目前的研究重點。物理海洋學主要研究海洋運動的基本規律、海洋-大氣相互作用及其在氣候變化中的作用。學習內容以數學、物理、流體力學為基礎,學習大氣和海洋科學的專業知識、計算機模擬方法和衛星遙感等大氣探測技術,培養大氣與海洋科學的高端人才。

天文學專業

作為六大自然科學基礎之一的天文學是研究天體和宇宙的科學,研究手段獨特,與物理、化學、生命等多學科密切相關,是現代科學最活躍的領域之一。該專業設有天體物理和天文高新技術及應用兩個培養方向:

(一)天體物理是利用各種現代尖端探測技術,收集來自宇宙的信號,從而探究天體和宇宙的性質、結構、起源和演化。學習內容包括數學、物理基礎,天文觀測與天體物理基礎,前沿研究手段等。培養目標是使學生具有從事科學研究的初步能力。

(二)天文高新技術的發展和應用是天文學研究的基礎。該方向除上述學習內容外,還將學習天文前沿高新技術及應用的相關知識,目標為培養技術開發及應用型人才。

核物理(核科學與技術)

核物理(核科學與技術)本科專業是物質科學的重要組成部分,一百多年來對促進人類的生存發展和維護國家安全發揮了重大作用。它是一門由基礎科學、技術科學及工程科學組成的綜合性交叉前沿學科。原子核中包含了微觀世界豐富的內秉自由度與多種基本相互作用,同時又與宏觀世界的演化和元素的生成密切相關,儲存著宇宙間絕大部分可釋放的能量。核物理的內容涉及高能物理、核結構和核反應、中子物理、極端條件下的材料物理、異塵餘生生物物理、粒子探測與異塵餘生防護等。

核科學技術既是核能的基礎,又由於能在微觀層次改變物質性質或獲取物質內部的微觀信息,幾乎成為所有前沿學科領域中不可或缺的研究工具和手段。同時,核技術的發展也已為國民經濟提供了多種類型的核醫學和工業影像系統,對社會、經濟、交叉學科發展產生了深刻影響。

本專業需要學習物理、數學的基礎課程,以及專業基礎課程和部分交叉學科課程, 參與科研實踐,適合於培養具有綜合素質的高端專業人才。

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人才培養

“魔幻三傑”的立體培養體系

多年來,物理學院不斷改進完善大學生培養方案,形成了以多樣化課程體系和科研訓練與實踐及全球課堂為核心的“魔幻三傑”的培養模式。這一大學生培養體系為同學們提供了更多的選擇。其中,(可以靈活選擇的)傳統課程是獲得學士學位的基本要求。對於學有余力的同學提供形式多樣的本科科研訓練與實踐機會,如果考核為優秀可以申請榮譽學位。“全球課堂”的目的是充分利用國際和國內的優質資源。

多模式培養方案

物理學院建設有高質量的模塊化的課程體系,實施多模式的培養方案,學生可以完全根據自己的興趣在不同方面自主選擇發展方向,學院提供充分的自由發展空間,普通物理(五門)、理論物理(四門)、數學物理方法、計算物理等主要課程都設深度、難度、廣度明顯不同兩類且每學期滾動開課提供自由發展的保障。學院還以國家“優秀拔尖人才培養試驗計劃”和國家“試點學院”為依托,專設有“未名學子物理班”,采取更靈活的培養方案進行培養。

核心培養理念和目標

重視每位同學的個性和興趣差異,實施“以模塊化課程為依托、以科學研究實踐為引導的自主學習和創新訓練為核心”的多模式培養方案,為每一位同學成為物理學及其交叉學科、高新技術開發和管理等領域的領軍人物打下堅實的基礎。

重視實踐能力培養

物理學院重視學生實驗實踐能力的培養,為大學生設置了多層次的實驗及實踐課程,幫助學生了解利用實驗方法進行科學研究的基本思路、方法和過程等,提高學生的實驗和實踐經驗,為將來開展科學研究和高新技術開發奠定良好的基礎。

鼓勵學生參與科研

物理學院鼓勵學生參與科學研究,為大學生進入實驗室參與科研工作提供了便利條件和經費保障,學生在低年級即可見習或參與科學研究,並且碩果累累,從而在實踐中培養提高學生的創新精神和創新能力。設有鍾盛標學術論壇、興誠學術論壇和小型項目研究與成果展示等交流平台訓練和培養同學們展示成果、交流合作的能力。

國際化視野拓展

物理學院與20多所國外高校及研究部門建立了在物理學科、天文學科、大氣與海洋科學學科、核科學和技術學科的合作關係,派遣學生前往國外高校交流、交換和科研,開設部分雙語課程和全英文課程,增進學生國際化交流,拓展學生的國際化視野。

導師製

物理學院設立選課和綜合指導委員會,為每位學生配備導師,針對學生的個性差異,為學生自主選擇提供谘詢和綜合指導,做到真正的“因材施教”。

學院獎助學金

除學校的100多項獎學金外,學院設有鍾盛標教育基金、謝義炳基金、陳互雄物理教育基金、克誠獎學金、馮溪喬獎學金、蘭怡女子助學金、77物理班級基金、86物理班級基金、88物理班級基金、97津徽獎學金等十多項獎學金和助學金,為品學兼優和需要資助的同學提供幫助。

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畢業去向

物理學是基礎學科,學院同學具有足夠的能力在不同的領域發揮自己的特長和優勢,只要認準了方向,自然會天道酬勤。物理學院的同學們也受到了各行業的廣泛認同。

在深造方面,同學們扎實的數理基礎和極強的學習能力獲得了國內外頂尖高校的青睞,大部分的同學會選擇出國深造或者國內升學,主要去向學校有:哈佛大學、麻省理工學院、耶魯大學、哥倫比亞大學、康奈爾大學、史丹佛大學、普林斯頓大學、卡內基梅隆大學、加州大學洛杉磯分校、加州大學伯克利分校、紐約大學、波士頓大學、普渡大學、劍橋大學等。

在就業前景上,物理學院同學們強大的學習能力也受到了各行各業的認可,而且由於學生的能力能夠適應各領域的要求,去向領域也十分寬泛,包括物理學、電子、計算機科學、人工智能、經濟與管理等領域。

如物理學院2018屆本科畢業生共計205人,其中就業33人,佔比16.1%;境外深造92人,佔比44.9%;國內升學80人,佔比39.0%。

結語

在107年的歷史中,物理學院始終站在中國物理學科發展的最前列,為祖國培養了無數頂尖科研人才,引領著中國物理學前進的方向。如今,物理學院堅守百餘年來的光榮傳統,正道而行、弘揚正氣,始終保持“敢為天下先”的勇氣和魄力,始終挺立時代潮頭,致力於基本理論和科學技術前沿的創新,努力為國家發展和民族振興,為人類文明進步做出更加傑出的貢獻!

編輯:付浩天

美編:陳仕玥

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