探析理工科學(xué)生學(xué)習(xí)物理的必要性

王文堯

摘 要：大學(xué)物理課程在目前幾乎所有高等院校工程類專業(yè)的基礎(chǔ)課程表中都占據(jù)著一席之地，然而不乏工科學(xué)生對“自己為何學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程”這一問題存在疑慮。文章重點(diǎn)就在工科類大學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)置中設(shè)置物理課程是否合理進(jìn)行了分析，并明確了工科學(xué)生學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)課程的重要意義。

關(guān)鍵詞：工科；基礎(chǔ)課程；物理學(xué)習(xí)；必要性

作為自然科學(xué)的核心學(xué)科之一，物理學(xué)巧妙地將物質(zhì)世界中發(fā)生的種種現(xiàn)象與自然科學(xué)理論知識(shí)聯(lián)系起來，成為人們探索未知世界的有力工具。然而也有不少工科學(xué)生認(rèn)為在大學(xué)的學(xué)科設(shè)置中，基礎(chǔ)物理學(xué)不應(yīng)該占據(jù)過大的比重，因?yàn)楹芏嘞嚓P(guān)知識(shí)可以從專業(yè)課中進(jìn)行深入而針對性地學(xué)習(xí)，而很多物理通識(shí)課的內(nèi)容與自己專業(yè)的關(guān)聯(lián)程度不大，沒有學(xué)習(xí)的必要。然事實(shí)上，工程類學(xué)習(xí)物理是重要且必要的，文章將從以下三個(gè)角度就工科學(xué)習(xí)物理的意義進(jìn)行分析。

一、大學(xué)物理課程能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成基本的科學(xué)素養(yǎng)

大學(xué)物理是否應(yīng)該作為工科學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門課程？回答這個(gè)問題，不妨先從近代教育體系成熟，且有著較高理論水平的歐美國家的理工科高校（或?qū)W院）的課程設(shè)置中尋找靈感。在美國的絕大多數(shù)知名理工類學(xué)校，如加州理工學(xué)院、麻省理工大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院等頂級(jí)高校中，前兩年課程的設(shè)置并沒有和專業(yè)的區(qū)分，工程類專業(yè)學(xué)生需要和數(shù)學(xué)系、物理系學(xué)生學(xué)習(xí)相同時(shí)間的物理課程，且同樣需要進(jìn)行習(xí)題課的講練及實(shí)踐課的實(shí)踐教學(xué)。如是，工業(yè)強(qiáng)國德國也有類似的對本科學(xué)生的規(guī)定，而且甚至包括量子力學(xué)等課程都將作為公共課程出現(xiàn)在所有學(xué)生的課程表中。究其原因，西方的很多高校認(rèn)為物理學(xué)是一門能夠讓學(xué)生了解科學(xué)的學(xué)科，正如著名理論物理學(xué)家費(fèi)曼所述，“科學(xué)是一種方法”，其將會(huì)讓人們了解到認(rèn)知事物的過程、對事物的認(rèn)知階段，并明白如何對待不確定的問題，如何去思考并根據(jù)思考判斷事物的真假，從而做出明智的判斷。因而，通過對物理學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生首先可以學(xué)習(xí)到相對于中學(xué)教育階段更為進(jìn)階的物理學(xué)知識(shí)，在此之上，學(xué)生能夠就物理學(xué)的整體情況有所了解，并能夠通過課程的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的步驟以及問題的研究掌握進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)應(yīng)該遵循的一套原則，進(jìn)而形成有說服力的科學(xué)思維方法，培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生自身能夠在之后的學(xué)習(xí)、工作生涯中養(yǎng)成正確的科學(xué)研究態(tài)度，做到嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)。

二、多數(shù)工程類專業(yè)課程與物理學(xué)聯(lián)系緊密

很多在專業(yè)課學(xué)習(xí)上有卓越成就的學(xué)生，其物理課程的成績通常也會(huì)比較突出。其原因雖然不能一概而論，但是不可否認(rèn)的是，物理學(xué)課程的學(xué)習(xí)過程對他們后續(xù)的專業(yè)課課程學(xué)習(xí)發(fā)揮了錦上添花的作用。

首先，通過分析目前工程類專業(yè)的整體課程設(shè)置，不難發(fā)現(xiàn)不同工程類專業(yè)之間的聯(lián)系愈加緊密，工程類專業(yè)之間的通性也越來越明顯，很多時(shí)候機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生也會(huì)在控制、自動(dòng)化領(lǐng)域有著深刻的理解，而土木工程專業(yè)的學(xué)生在進(jìn)行一些零件的有限元分析時(shí)也會(huì)顯得得心應(yīng)手。社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步讓學(xué)科之間的融會(huì)貫通變得理所當(dāng)然，而這自然也就使得對通識(shí)課程的學(xué)習(xí)變得更為重要：如力學(xué)知識(shí)可以涉及到機(jī)械、土木專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)，以及材料力學(xué)的材料力學(xué)、控制及電子工程方向的控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)確定及數(shù)學(xué)建模分析，加之能源動(dòng)力工程專業(yè)的熱力學(xué)等等，而硬件技術(shù)相關(guān)的高分辨同步輻射光刻也是物理實(shí)驗(yàn)室的理論研究成果實(shí)踐化產(chǎn)物。如果工科學(xué)生能夠?qū)A(chǔ)知識(shí)有著扎實(shí)的理解，那么將來在處理非專業(yè)問題時(shí)，在上手速度以及學(xué)習(xí)能力上也必然會(huì)占據(jù)優(yōu)勢，從而為實(shí)現(xiàn)自己更高的職業(yè)或?qū)W術(shù)期望提供助力。

此外，很多用人單位以及高層次研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行申請人資料審查時(shí)，都會(huì)留意申請人在數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科方面的成績或者科研成果。自然科學(xué)作為整個(gè)客觀物質(zhì)世界核心而基礎(chǔ)的一個(gè)領(lǐng)域，對其的認(rèn)知程度能夠直接反映一個(gè)人對相關(guān)知識(shí)的潛在學(xué)習(xí)能力和理解能力高低，因此作為工程類學(xué)生，注重物理學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)將會(huì)對個(gè)人成長、成材起到至關(guān)重要的作用。

三、物理是人類探索客觀物質(zhì)世界的關(guān)鍵道具之一

大學(xué)物理是一門研究物質(zhì)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。自上世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，而且人們探索客觀世界的速度也在逐漸加快，如二十世紀(jì)初期居里夫婦發(fā)現(xiàn)天然放射性元素，愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論，到中葉原子彈、氫彈等的研制成功，再到后半葉集成電路、大規(guī)模集成電路以及納米技術(shù)的發(fā)展等等，讓客觀世界也隨之發(fā)生了巨大的變化，諸如科研、國防以及生活諸多方面都沐浴著科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來的恩澤；而究其原因，不難發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)的高速發(fā)展為諸如晶體管、核磁共振技術(shù)、核反應(yīng)堆技術(shù)等做出了鋪墊。包括在本世紀(jì)以來逐漸變成熱點(diǎn)問題的自動(dòng)駕駛技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)，其中相關(guān)算法雖然主要憑借于數(shù)學(xué)模型以及計(jì)算機(jī)編程語言進(jìn)行編寫，但是其原理以及算法的建立基礎(chǔ)仍然要?dú)w功于對光學(xué)的進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)，而且在相關(guān)過程中我們也看到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛運(yùn)用?？梢哉f，對客觀物質(zhì)世界的每一次深入認(rèn)知都離不開對自然科學(xué)的一次技術(shù)性攻關(guān)，而且對于宇宙空間的探索以及未來的空間理論研究仍然需要依靠物理學(xué)的不斷發(fā)展。要知道，物理學(xué)的每一個(gè)部分看似獨(dú)立，但是彼此之間環(huán)環(huán)相扣；工程類技術(shù)問題的突破，很可能就是自己在結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過物理學(xué)科中不同類別的融合產(chǎn)生的結(jié)果，這也就從一個(gè)側(cè)面印證了工科對物理的依賴程度。

四、總結(jié)

綜上所述，對于“工科要不要學(xué)物理”的問題，筆者認(rèn)為：工科學(xué)生不僅需要學(xué)物理，而且應(yīng)該學(xué)好物理；應(yīng)該對大學(xué)物理基礎(chǔ)課程的體系進(jìn)行全方位理解，做到融會(huì)貫通，并嘗試就物理課程中的一些內(nèi)容進(jìn)行拓展，將其與自己的專業(yè)課程進(jìn)行聯(lián)系。只有真正了解到學(xué)習(xí)物理課程對工程類專業(yè)的關(guān)鍵作用，自己才能夠在專業(yè)領(lǐng)域有所建樹。

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