清华报考攻略 │ 数理类，征途是未知世界

2020-5-20 11:09:12

清华大学

内容摘要：

速读文章内容

高考志愿填报攻略

2019清华见！

水木清华，钟灵毓秀。传统与青春辉映的清华园，翘首以盼每一颗年轻心灵的到来。

大类学什么？报考季即将来临，我们对话大类首席教授，直击清华大学2019年本科招生的16个大类学科建设最前沿，带你问道大师、取经学长。

闻道日肥，今天来到数理类——

清华大学

数理类

相关院系：数学科学系、物理系、航天航空学院、工程物理系、材料学院

专业方向：数学与应用数学、物理学、基础科学班、航空航天类（含工程力学、航空航天工程、能源与动力工程）、工程物理、工程物理（能源实验班）、核工程与核技术、材料科学与工程

培养特色：数理类安排的数学、物理课程在清华所有大类中要求最高、层次最全、教师最强，在基础学科与应用交叉学科领域的人才培养方面均具优势。学生根据自己的理想，未来不仅可以从事数学、物理等基础学科研究，也可以在应用科学、高新技术、交叉学科等领域发展。

2019年1月8日上午，人民大会堂。清华大学副校长薛其坤院士走上主席台，接过了国家自然科学奖一等奖的获奖证书，这也是国家自然科学奖全国唯一的一等奖。获奖项目的名称是“量子反常霍尔效应的实验发现”，而此时，距离2013年他领衔的实验团队首次发现量子反常霍尔效应并将成果发布在《科学》（Science）杂志上，已经过去近6年的时间，这也是清华理科复建后第一个由基础学科研究团队牵头完成的国家自然科学一等奖项目。

薛其坤院士的实验室墙壁上贴着爱因斯坦的名言：“Knowledgeislimited. Imagination encircles the world.”而这也代表着以“厚数理基础，宽学科平台”为核心理念建设的清华大学数理大类，对学生提出的期待与培养学生的目标。

科研导向，征途是未知世界

清华大学

浪漫的宇宙航行者会说：“我们的征途是星辰大海。”对于大部分在实验室探索问题、与严苛的实验条件搏斗的基础科学研究者来说，他们的征途是这个世界所有的未知。而数理大类则完全建立在清华的基础科学之上，以数学、物理、材料、工物、航空航天五个院系共同参与培养，有全校要求最高、层次最全的数理基础课程，也有全校最专业、最具理想的老师和学生。

清华大学

物理系的李青锴是一名通过物理竞赛进入清华大学的学生，因为突出的学科特长，在物理系的学习早早纳入了规划。

“因为比较强的专业性质，其实数理大类相比其他大类，可能没有那么‘大类’，但大类内部的课程是自由互选的”，李青锴说。

说起数理类，李青锴认为对自己帮助比较大的是大一时各专业开设的基础概论课。“概论课增进大类内部各专业相互理解，选课非常自由，对我而言是个打基础的平台。”

以规模“小而精”为特色的基础科学班里，每个同学都有机会得到老师的指导。数学系教授，同时也是数72班的班主任姚家燕老师，就以他的“咖啡约谈”闻名。曾经在法国留学的姚家燕办公室常备香浓的法国咖啡，咖啡的香气潜移默化拉进了他与学生的距离，给予学生学业上和生活上的帮助。

“和同学们在一起，我觉得自己也仿佛回到了18岁。”在讲授数学知识之余，姚家燕还经常教诲同学们要“珍惜时间、珍爱生命、孝敬长辈、勤奋用功”。姚家燕喜欢读书，办公室里有很多与专业相关的藏书，还经常赠书给初次见面的同学作为见面礼，鼓励他们爱上数学。

学生为本，基础教学的核心

清华大学

在2018年度国家科学技术奖励大会上，清华大学共有24项优秀科技成果获得2018年度国家科学技术奖励。其中一等奖4项，包括国家自然科学奖一等奖1项，国家科学技术进步奖一等奖3项。

而在这4项一等奖中，有两个项目都来自数理大类的建设院系。除了物理系薛其坤院士等完成的“量子反常霍尔效应的实验发现”项目获国家自然科学奖一等奖，还有航院李路明教授等完成的“脑起搏器关键技术、系统与临床应用”项目获国家科学技术进步奖一等奖。

清华大学

在这些最前沿领域的奖项背后，是大量基础学科老师长期耕耘于本科讲台，集中力量在本科阶段为学生们打好科学素养的基础。

被同学们爱称为“姚sir”的姚家燕2006年进入清华大学数学系，教过很多不同的数学课，而他最长久驻足的，仍然是最基础的微积分的讲台。姚家燕十分重视因材施教地帮助学生，尤其关心学习困难的同学，每周都会花费许多时间和经历来辅导他们学习，与他们谈心，帮助他们纾解压力。有学生回忆姚家燕的微积分课堂，因为教学强度较大，他经常在课间给同学们放一些轻松、励志的MTV。有时看到同学们听课累了，他还会讲一些与课堂教学有关的趣闻让大家轻松一下，为大家营造感受数学之美的欢快气氛。

2018年，清华大学启动“标杆课程”评选。第一批入选课程中，最为夺目的就是物理系已经77岁的徐湛老师开设的《量子力学(1)》。徐湛是中国物理学会周培源奖的获得者，也是被称为“中国魔术”(Chinese Magic)的量子场论中旋量计算方法的提出者。但最令他骄傲的，还是他作为大学教师的身份。

说起徐湛老师的课堂，物理系王安舟印象最深的是润物细无声的浸润：“徐老师对教学细节有着近乎严苛的认真，讲义年年更新，一丝不苟。他对科学精神有着深入的理解，对培养人有着极致的耐心。当同学表现出对某个问题的拓展兴趣后，他会撰写长达数页的补充材料，为同学们阐释更深入的物理图像与数学解释。”在批改同学们的作业时，徐湛会在助教改完之后进行复审，仔细看学生们的推导和思维过程，写下密密麻麻的批注，有共性的还会上传到网络学堂的公共区域给大家参考。

徐湛量子力学讲义最显眼的位置就有三句话：“量子力学是几率性的理论，量子力学是相对性的理论，量子力学是思辨性的理论”，是为了告诉学生从经典力学到量子力学，要完成思想的跃变，而这种跃变，恰恰是要在高中走向本科的阶段完成的。

对于本科生的培养，在徐湛老师看来，价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”，缺一不可：“科学观价值观的塑造是潜移默化的，我的课程还要教给学生们对科学的热爱，以及报国的热情。”

面向未来，教育本质为引导

清华大学

数理大类在清华拥有数学、叶企孙物理班和钱学森力学班三个清华学堂班，以一个班级30人的容量给予学生最大限度的支持。

清华大学

以钱学森力学班为例，大一以基础课程为主，大二以专业课程为主，到了大三，就开始了在很多学校研究生阶段都达不到的培养方案。为提升学生的科研能力，大三有一门叫ORIC (Open Research for Innovative Challenges)的必修课，要求学生自己组建一个项目组，在指导老师的帮助下用一年的时间完成一个课题。每个学生都拥有充足的研究经费支撑，在方向与选择上灵活性很强，最重要的是通过好的科研想法最终拿出科研成果。而到了大四，钱学森力学班的每一个学生都有资格去国外顶尖的大学进行交流，钱班会承担几乎全部的出国交流费用，鼓励所有学生都在国外的实验室、研究所进行训练。

除了强有力的支撑，小而精的班集体还提供了充分的意见交流空间。每经过一段时间，院系都会召开讨论会，对培养方案进行修正，而同学们大部分对于学业、课程的问题，都能得到较好的协调和解决。

基础学科的研究导向为学生未来发展提供支持和引导，更偏向工程的学科也有相应的支持。在航空航天学院，学生在本科的前两年就有机会参观航空基地、航空博物馆和商用飞机有限公司等社会机构，与相关专业的教授、专家座谈，便于学生确定自己感兴趣的研究领域和热爱的研究方向，帮助学生走出大学的迷茫与困惑。

在清华大学科研理想浓度最高的数理大类，每一个学生都行走在扩宽人类智识边界的路上，而这条道路最好的领路人，就是大类中尽职尽责的老师；最好的同行者，就是全国聚集的最优秀的学生。

清华大学

首席支招：

一起来听听大类首席教授、中国科学院院士朱邦芬老师的报考建议！

数理基科班

1997年，杨振宁先生创建了清华大学高等研究中心，物理系和数学系4位老师一致认为中心发展的基础是学生，于是向学校提议成立基础科学班。

在数理基科班，数学跟物理同时强化，基础要求高；另一方面，学生十分“自由“，可以根据自己的兴趣在全校选择、多次分流。基科班有门特色课叫Seminar，是让学生在研究当中学习。学生可以根据自己的兴趣选择导师，导师选择范围甚至不囿于清华内。导师给出研究题目后，学生带着问题去学习，有不懂的问题弄懂了继续往前走，也就是杨振宁先生讲的“渗透式学习”。20年来，基科班培养出了一大批非常优秀的人才，学生在这里发掘兴趣，找准方向，潜心科研。

2009年，在总结基科班经验的基础上，清华学堂物理班正式成立，提供最好的育人环境以促使一批基础科学杰出人才脱颖而出。目前，物理系托管的一部分同学在大一进入 “清华学堂物理预备班”，大二通过面试成为学堂班正式成员。

通识教育

清华大学的通识教育旨在培养学生具有（1）文理兼备，跨学科的知识结构；（2）审思明辨，批判性的思维能力；（3）立己达人，全人格的价值养成。通识教育对一个人的人生观、世界观的形成，对人类文明的继承，对于思考方式进行思考使之更为“靠谱“，对道德修养的养成，极其重要。当然，写作、交流等基本功也很重要。大类通识培养的推进，是一个长期的课题。

本科阶段把数学基础和物理基础学好，在研究生以及更长远的研究阶段，会显现出效果。在数理大类，我们借鉴基科班的成功经验，为学生一生奠定扎实的数理基础。这个基础，对学生将来的宽口径全面发展特别有帮助。

我们也鼔励学生在本科阶段产生和发展专业兴趣，并将兴趣转变为志趣，最后形成实实在在的职业追求，直至做出重要的贡献。清华的学生，应该对中国、对人类做出更大的贡献。我们希望同学将个人兴趣和使命感结合起来，在遇到挫折、遇到各种诱惑的时候能锲而不舍。我们迫切期待一部分同学能够一生从事数理基础科学研究，将来成为世界级的科学大师。

当然，我们也鼔励一部分学生将数理基础知识向应用层面延伸。例如以数理为基础解决未来信息科学技术各种软硬件问题，用物理研究的突破解决新一代能源、材料等领域的挑战。我们的毕业生中，基础科学和应用研究都有非常杰出的代表人物。近年来，清华物理系有17名毕业生获得斯隆研究奖，涉及领域除物理外，还包括计算机科学、神经科学、化学、分子生物学和数学。此外，基科班03级的何恺明，现在是国际上图象识别这个领域的权威，我们也有在自动驾驶、教育、艺术等许多领域很成功的毕业生。

原创与扎实

数理学科最重要的是一种原创性思维、科学思维。近几百年来，科学技术发展沿着不断突破旧理论、提出新原理、实验探索和验证、发展新技术，然后建立新理论的路径发展。基础科学的突破在其中起到很重要的引领作用，与技术突破相辅相成。近年来清华的基础科学的理论研究和实验研究有很多国际同行十分关注、并引领分支领域进展的成果，例如量子反常霍尔效应、高温超导、碳纳米管等领域。我们希望我们的研究，带来更多更重要的创新和突破。

清华的数理研究强调扎实、质重于量。我们的研究总体上创造性和深入程度比较高，做学问的氛围比较浓厚；我们的学生体量相对小一些，也更重视学生的个性化发展。我们希望我们的同学，既要求真务实、脚踏实地，又要目标远大，站得更高一点，看得更远一点。

“新”天文系

今年清华大学成立了天文系。天文学有两个分支领域，一是天体力学，主要研究和计算天体运行规律；另一是天体物理，是当前天文学科方向的主流。清华的天文系主要涉及天体物理，特别是高能天体物理。

到目前为止很多宇宙奥秘我们都知之甚少，大多与天体物理密切有关。天体物理本身是跟粒子物理相通的。一是“巨观”，非常远和非常大的时空尺度，另一是极其微小的尺度，在天体物理领域，二者相接，完全打通了。所以来清华学习天文，本科阶段最适合的就是数理大类，先打下良好的物理基础。

成为世界一流科学家、高技术领军人物，成就你的可能性，数理大类等你来挑战。

清华大学