mit物理學本科生和研究生學位課程的特點與思考

1、1麻省理工學院物理專業(yè)學位課程的特色與思考麻省理工學院物理專業(yè)學位課程的特色與思考張立彬（南開大學外國教材中心，天津300071）韓志龍（南開大學物理科學學院，天津300071）內(nèi)容摘要：本文以麻省理工學院物理學本科生和研究生的學位課程為研究對象，深入探討了國外物理學學位課程開設的特色，理清了MIT物理學教育的思路。在此基礎上，對我國大學物理學教育的改革提出了建議：構(gòu)建現(xiàn)代教育觀，實行文理兼修、分層教學的通識教育，建立以研究為基礎的教育

2、體系。關(guān)鍵詞：麻省理工學院；物理學專業(yè)；本科學位課程；研究生學位課程；學位課程特點一、概述一、概述麻省理工學院（MIT）物理系致力于發(fā)現(xiàn)新物理的最前沿[1][1]，所以物理系的研究課題很多都是涉及極端物理條件可能存在新物理的方向：從星系群到基本粒子、從整個宇宙到神秘的弦、從大爆炸以來由相對論性原子核碰撞得到的最熱物質(zhì)到使用激光冷卻使物質(zhì)冷卻到波函數(shù)塌縮從而形成玻色愛因斯坦凝聚態(tài)、從單個原子到非常規(guī)的材料、從高溫超導體到地球物理學。MIT

3、在不斷地檢驗現(xiàn)有關(guān)于物質(zhì)和能量的結(jié)構(gòu)及行為的理論同時，也在不斷地推進對客觀物理世界的認識極限。MIT物理系是美國最好的物理系之一，研究項目包括粒子與核物理的理論與實驗、宇宙學與天體物理學、等離子物理學、凝聚態(tài)物理的理論與實驗、原子物理學和生物物理學。同時為了適應社會發(fā)展需求，MIT物理系也針對人文、藝術(shù)、社科方向的學生提供相關(guān)基礎課程。物理系開設本科生、研究生及博士后的相關(guān)課程，給他們提供一個非常廣泛的專業(yè)化選擇。本科課程和研究生課程都

4、十分關(guān)注于學生對統(tǒng)治物理世界的基礎定律的理解，包括空間與時間，物質(zhì)與能量的所有形式，從亞原子到宇宙、從基本到復雜。本文以MIT物理系本科及研究生學位課程的設置為研究對象，以不同類型課程要求為切入點，探析其學位課程的設置特點，以其把握其物理學教育的關(guān)鍵，為我國物理學專業(yè)教育的改革提供有益的幫助。二、二、MIT物理系本科生學位課程物理系本科生學位課程[2][2]物理專業(yè)的本科生教育不僅給物理及相關(guān)領(lǐng)域的學習打下了堅實的基礎，同時也能為從事天

5、文、生物物理、工程、應用物理、數(shù)學物理、管理、法律及醫(yī)藥等其他領(lǐng)域的研究提供專業(yè)訓練。本科生的課程給學生一個深入了解基本物理概念的機會。學生可以選擇以下兩種方案來獲得學士學位：（1）“集中的培養(yǎng)方案”(Thefocusedoption)，該方案主要面向那些將在物理學及相關(guān)領(lǐng)域攻讀研究生的學生，該培養(yǎng)方案為學生制定了更加深入的物理學高級課程計劃，還有物理學領(lǐng)域的研究計劃和物理學專業(yè)學術(shù)論文的要求；（2）“靈活的培養(yǎng)方案”(Theflexi

6、bleoption)，該方案主要面向那些希望在諸如工程、醫(yī)學、法律、商業(yè)、管理等其他領(lǐng)域發(fā)展的學生。該方案中的物理學高級課程沒有“集中的培養(yǎng)方案”深入，但更加廣泛，更加靈活，學生可以選修其他學科的集中課程，比如天文學、生物、納米技術(shù)、哲學、科學教育、管理學、醫(yī)學、法律等學科的課程，也可以選擇其他學科的課程和研究項目以及學術(shù)論文。兩種方案提供的選修課程大致相同，需要的科學訓練時間也基本一樣，學生根據(jù)自身愛好及能力從中選擇選擇。這兩種方案最

7、終都拿到同樣的學位——物理學學士學位。2.1基礎物理課程基礎物理課程MIT物理系為新生開設基礎物理課程——“物理學Ⅰ”、“物理學Ⅱ”。前者主要內(nèi)容為經(jīng)典力學，分4個層次，學生可任選一門；后者主要內(nèi)容為電磁學，分3個層次，學生可任選一門。它們分別采用不同的授課方式、不同的難度要求和不同的學習時間，為不同基礎的學生提供了具有針對性的課程設計，學生可以根據(jù)自己的實際情況來選擇適合自己的課程?！拔锢韺WⅠ”、“物理學Ⅱ”分層情況見表1。3門數(shù)學和

8、至少兩門物理課程。數(shù)學課程包括復變函數(shù)及應用（18.04）、科學家與工程師研究方法（18.075）、線性代數(shù)（18.06），這些課程都是在主修物理的學生中十分流行的。典型的物理課程包含天文學、生物物理、凝聚態(tài)、等離子體、核物理、粒子物理等方向，能夠很好地給學生展現(xiàn)出當代物理的研究前沿。對于那些想在研究生階段繼續(xù)學習物理的學生，學校專門開設理論物理系列——電磁學II（8.07）、統(tǒng)計物理II（8.08）和經(jīng)典力學III（8.09）。在第四

9、學年是該培養(yǎng)方案的一個重要部分——論文，它是學生在教師指導下做出的物理方向的一個研究成果。許多論文的題目都是非常自然地來自于UROP課程。學生一般在第三學年的中期就應該有關(guān)于論文題目的想法，論文開題要在選修論文課程之前，并且不能晚于第四學年秋季學期的小學期。在第四學年，學生會有相對較多的自由安排時間，這既可以用來加深學生自身的物理專業(yè)學習也可以探究其他的研究方向。2.3靈活的培養(yǎng)方案靈活的培養(yǎng)方案該方案是開設給那些希望有基礎物理背景但是

10、將來并不從事物理專業(yè)工作的學生。MIT通過對學生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，了解物理的基本概念和掌握物理學家解決問題的基本方法給將來從事非傳統(tǒng)的、技術(shù)相關(guān)的職業(yè)，如商業(yè)、法律、醫(yī)藥、工程，奠定堅實基礎。而且靈活的培養(yǎng)方案使興趣廣泛的學生更有機會去其它學院獲得第二學位。該方案的核心課程包括物理I（8.01）、物理II（8.02）、物理III（8.03）、量子力學I（8.04）、統(tǒng)計力學I（8.044）、能量物理學（8.21）或是經(jīng)典力學II（8.223）

11、，最后為了完成物理專業(yè)課程要求，學生還得再選擇量子力學II（8.05）或是一門相對論（狹義相對論簡介（8.20）、相對論（8.033）二選一）。以上課程也是物理學的核心課程，其中物理I（8.01）和物理II（8.02）是基礎物理課程，學生要在第一學年選修，其它課程屬于進階課程，主要在第二及第三學年完成。選擇靈活培養(yǎng)方案學生的這些物理專業(yè)課和選擇集中培養(yǎng)方案的學生是一起上課的，并不單獨開課。表2靈活的培養(yǎng)方案各專業(yè)集中要求與實驗課程專業(yè)課

12、程代碼課程專業(yè)課程代碼課程12.400太陽系8.06量子物理III8.284現(xiàn)代天文學24.111量子物理哲學8.286早期宇宙學24.215科學哲學講座天文學12.410J宇宙觀測技術(shù)科學哲學8.13物理實驗I7.03基因?qū)W8.22520世紀物理學7.05生物化學8.286早期宇宙學8.591系統(tǒng)生物學STS.003現(xiàn)代科學的崛起生物物理7.02生物學實驗導論科學史8.13物理實驗I6.004算法結(jié)構(gòu)8.299物理教育18.330數(shù)值

13、分析導論11.124數(shù)學與科學教學6.042計算機數(shù)學8.22520世紀物理學計算物理8.13實驗物理I科學教育8.13物理實驗I8.231固體物理I14.01微觀經(jīng)濟學6.152J微電子技術(shù)14.02宏觀經(jīng)濟學6.681J微結(jié)構(gòu)制造15.501經(jīng)濟與管理學導論納米技術(shù)在Bell實驗室實習管理學8.13實驗物理I選擇該方案的學生還要有集中要求課程——三門在某領(lǐng)域關(guān)聯(lián)的專業(yè)課程（沒有必須是物理專業(yè)的），課程要經(jīng)過學院的批準并且要與學生的H