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选择北大理科专业的思考   2006-06-21 11:55
 
● 北大招生网(www.gotopku.cn)

    高考的时候,很多考生和家长比较关心北大的理科专业。在填写志愿前,他们都会查阅许多数据资料,由于网络越来越发达,关于北大理科专业在全国的实力都很容易了解到。但是诸如专业内容、理科人才培养的作用、学生的发展方向乃至理科在国家中长期的发展规划中的位置等情况,仅从一些数据指标是无法得到的。为此,我们根据北大的实际情况来和考生、家长谈谈在选择理科专业时候一些值得注意的方面,供大家参考:
    
    
一、理科应包括三个方面:基础研究、应用基础研究和应用研究

    
    在中学教育中,数学、物理、化学、生物等课程被称为理科类课程,这些课程的内容往往是理科的最基础的理论和实验知识,这种内容安排对培养知识结构合理的中学毕业生是必要的,但却会给学生带来误会——以为理科只是最基础的研究工作,甚至是把理科当作脱离应用、生产实际的学科。
    
    事实上,基础研究只是理科的一部分,理科还包括应用基础研究和应用研究。
    
    理科基础研究是对各领域事物最基本的运动变化规律的研究,处于整个科学体系的基础地位,也是推动应用技术进步的根本因素,但它并不占理科研究的最大的比重。例如,北大理论生物学中心中有来自生物、物理、数学、化学、力学和计算机等六个院系的师生交叉研究生命物质的本质和运动基本规律,这种研究工作可以认为是理科基础研究。
    
    应用基础研究是具有一定应用前景的研究领域,或者是为改进某种应用技术而进行基础科学研究。这一类研究工作占据了现代科学工作的较大比重,以北大为例:物理学院在宽禁带半导体材料领域研究的很深入,这种材料在发光、节能等应用上性能很好,这些研究成果很快就会大规模工业生产。又如,地球与空间科学学院在我国率先研制“太阳能平流层空天飞行系统”,已经成功的完成仿真模拟模型,这项技术在通讯、气象、地面监测、国防等领域有着广泛的用途。
    
    纯粹应用研究在理科中也占很大比重,它研究如何将理科研究成果应用于生产实践。在应用研究方面,相比于更注重解决技术性和工程性问题的工科,理科应用研究注重解决机制性和原理性问题。在应用研究方面,北大做出了很多杰出的成就,且不谈汉字激光照排系统、北大众志CPU等信息领域重要成就,这里只以最近北大“纯理科”院系的研究成果为例:化学学院谢有畅、唐有祺教授在“自发单层分散”方面的研究应用于工业,成功的解决了低尘从半水煤气等原料中分离高纯一氧化碳的难题,目前他们委托北大先锋公司参建的江苏丹化醋酐项目年产值3亿多元,年利润近亿元,效益极高。
    
    也许倒退七、八十年看,那时的应用学科还是以土木工程、水利水电等传统工科为主,诸如物理、数学等理科在应用技术领域的作用还没有充分发挥。但是在今天,新兴的应用技术领域越来越向理科基础科学的前沿靠近,理科研究也早已向应用研究拓展了。正如甘子钊院士所言“研究室和实验室中纯学科性的研究转变为重要的应用技术,实际生产和社会发展中遇到的问题转化为有基础学科意义的研究课题,两者关系愈来愈密切,周期愈来愈短。与之相应,在现代,杰出的基础科学研究人才和优秀的应用技术开发人才在科学素养上的要求变得更加一致了。”
    
    
二、北大理科人才培养的几个特点

    
    1、理科是对人的能力、思维方式的培养
    理科的人才培养不仅意味着基础知识的累积,更重要的是,它是传授科学合理的思维方法和分析解决问题能力的最佳载体。知识储备是可以突击提升的,但是能力和方法是需要细水长流的培养的。选择理科专业学习,不应该认为是学习理科基础知识,而首先应是通过理科学习获取对自身发展必要的能力和方法。我们认为这才是理科人才培养的核心意义。
    
    应当承认,理科的基础知识的学习无论对工科还是理科本身都具有重要意义:工科学习要识记大量理科知识以满足工程技术应用;理科学习中学习理科基础知识是获取前人研究经验、思维方法,提高自己分析问题解决问题能力的重要过程。简单说,理科知识是理科学生学习期间研究的对象,是工科学生运用的工具。可是,谁也不敢保证大学期间所学的知识就能满足未来新科技的需求。特别是在那些更新换代速度快、贴近科学前沿的应用技术领域,理科毕业生的优势会显现出来:他们更熟悉新科技的原理的表述方式,会更快地入门,在工作中表现为后劲更足——这是多数北大理科毕业生的共识。
    
    必须指出,基础知识不是越多越好,而应该与个人发展的定位相适应。目前,北大每个院系的培养计划都分几个层次,满足不同定位的同学的需求。以物理学院为例,尽管北大物理是全国实力最强的,但是我们的学生并不一定都要培养成为物理学家:对从事物理学研究有兴趣的同学,物理学院提供较深的物理课程,为他们开放数学学院的课程,并鼓励他们从事科研项目;有些同学希望以物理学为基础,物理学院也允许这些同学选修要求相对较低的物理课程,留出精力来选修跨院系学科类的课程,或者选修双学位、辅修专业课程,以增强综合的背景。在北大学习的特点就是可以真正实现按照自己的学业规划选择相适应的课程。
    
    2、理科人才培养具有综合性的特点
    现代科学发展到今天,本身就具有综合性的特点:各学科的知识、方法和思想相互渗透,任何一个专业的同学所学习的内容都不可能被单纯的归结为某专业的内容。例如,在生命科学的学习和研究中,要运用数学、物理、化学、计算机等多学科的知识和研究手段;在物理学的材料物理研究中,一方面需要使用计算机进行材料计算,另一方面也要对生长材料的化学过程有所了解。这种理科训练,对学生的培养和锻炼是全面的。
    
    北大的理科类各专业的人才培养,注重数学、物理的教育(现代科技发展的基础),注重专业知识的训练(本专业发展的直接动力),注重计算机研究、实验研究等多种研究方法的综合训练。我们的学生在毕业后普遍感到在北大的接受的教育对他们的发展很有帮助。
    
    这里以计算机训练和实验训练为例,看看理科人才培养对学生的锻炼:
    
    计算机是现代科学的重要研究工具,北大学生在计算机方面至少要学完一学年的课程,系统地学习从计算机语言到算法、数据结构的知识。在实际的学习中,会有许多问题需要进行计算机数值计算,或进行计算机模拟。北大的理科学生在这种实践中,可以获得熟练运用计算机手段处理实际问题的经验,而这种经验是超出所学专业范畴的。因此当学生未来从事其他工作时候,大学学习期间的计算机技能和经验就对他们发展十分有益。正因为如此,北大数学、物理、力学、地空等院系的毕业生后来从事计算机行业的有很大部分。
    
    理科类实验是锻炼学生理论结合实际的最好途径。理科多是实验科学,因此强调实验对理论的验证。实验在北大理科专业的课程中占了很大比重。与公众的一般认识不同,实验动手能力不是理科实验所能带来的唯一益处:学生从事实验工作,要从理论角度考虑,但是设计、完成实验要从实际出发,在现有条件上进行工作;学生要统筹安排实验仪器设备,没有的仪器,或需要自制,或需要购买(如果研制仪器,则属于解决技术性和工程性的问题);实验后,学生还要实事求是的分析讨论实验结果。可以看出一个实验,可以锻炼学生理论结合实践、统筹管理、处理工程技术问题、分析问题等多方面的能力和求真务实的精神。
    
    3、北大作为综合性大学在理工科人才培养上具有优势
    仅就理科专业本身,无论是基础还是应用方面对学生的培养都是比较全面的。但是培养知识结构合理、人文修养与科学精神并重的优秀人才不能简单的依靠理工科的教育。过去按照苏联模式建立的工科大学,能够培养出专业技能极佳的毕业生,但是在整体的知识结构的培养上却有所欠缺:例如,我国许多地区大规模兴建水利水电设施,获得了较佳的经济效益,但却破坏了生态平衡,最终造成区域环境恶化。这种杰出的工程技术人员在整体环境效益考量上的疏失,就是过去工科院校在人才培养上的欠缺的反映。
    
    作为拥有文理医工等多学科的综合性大学,北大在理工类人才培养上具有得天独厚的优势。北大无论人文社会科学类还是理工类院系,都拥有合理的教师结构、完善的课程体系和丰富的教学经验;在此基础上,北大最早提出培养“厚基础、宽口径、高素质”的复合型人才的理念,开设了超过300门的素质教育通选课、24个辅修专业和21个双学位专业,鼓励学生选修,真正实现了人才培养上的文理交融,使得两方面的优质教育资源惠及全校文理科学生。同时,北大还注重利用第二课堂加强对学生素质的培养,注重创造良好的校园文化分为。北大作为综合性大学在理工科人才培养上的优势在国内是无可比及的。
    
    
三、从个人发展和国家发展规划来看选择理科专业:

    
    1、理科人才与应用技术行业的关系
    理科在现代科技中处于基础地位,同时在高科技的发展前沿更多的依靠基础科学理论与方法,这就客观地提出了理科毕业生进入应用研究、产业界的要求。我们讲理科学生毕业后可以在理科专业的应用性方向攻读研究生,也可到工科专业攻读研究生,当然是有条件的,这个条件就是在本专业的基础上进一步向新的方向发展。
    
    比如物理专业被认为是理科出路最广泛的专业之一,它的毕业生却很难向土木工程、水利水电等传统工科专业发展,可是不能向这些传统工科专业发展并不能否定理科类毕业生可以从事应用技术方面的工作的事实:北大物理学院的毕业生从事应用方面工作的一般都在微电子、计算机、光电通信、材料科学、核技术应用等与物理专业所学知识有关的应用领域工作。例如,中国互联网(ChinaNet)骨干网的重要奠基人、被《时代周刊》评选为影响全球数字经济发展的50位精英之一的中国联通集团原副总裁刘韵洁,主持研制成功了曙光1号并行计算机、曙光1000大规模并行机和曙光天演系列计算机的李国杰,中国微电子学界的领军人物北大微电子系主任王阳元,电信工程领域专家、北京邮电大学林金桐校长、康佳集团总裁侯松容等等应用技术领域的精英都是北大物理培养出来的。(北大招生网有篇《文革后北大物理系毕业生在学界和商界》更全面的介绍了部分活跃在产业界的年轻的北大物理毕业生)。
    
    理科毕业生可以从事的应用领域应当是理科研究(包括基础和应用研究)的自然生长点,也包括与理科研究方法和手段有重叠的领域:例如,化学学院的毕业生可以到制药、生物等行业读研、工作;数学学院的毕业生可以到计算机软件、金融分析等领域读研、工作;地球与空间科学学院的毕业生可以到空间信息技术、卫星通信等领域工作等等。
    
    在专业选择和学业规划的时候,考生需要注意到:不同层面的工作对人才有不同的定位,相应的人才的培养周期也不相同。现在无论理科还是工科的高端人才,一般都需要经过本科、研究生两个阶段的学习,这从许多用人单位的进人标准上也可以看出;但是,一些技术层面相对较低的工作,不需要学历太高的毕业生,因此本科毕业生就可以参加工作。在这一点上,考生可以根据自己的个人意向、家庭的经济状况和对未来发展前景的期待来决定。
    
    2、国家中长期科技发展规划提升了理科基础科学的地位,提出建设创新型国家目标
    前面我们介绍了理科的内容和北京大学的理科人才培养的特点,那么理科在整个国家发展规划当中处于怎样的地位呢?
    
    对于中国科技界,2006年年初召开的全国科技大会无疑是近期最令人振奋的事件了:这次会议的重大意义就在于提出了建设创新型国家的奋斗目标,并拟定了《2006-2020年国家中长期科技发展规划纲要》,把基础研究的地位提高到了前所未有的高度。在中长期科技发展规划中,北大人欣喜地看到北京大学许多理科的研究方向都与国家规划重合(事实上这些学科一直受到国家重点支持),例如《规划》所列出的八项重点发展的先进技术就有许多是北大已经重点展开的——生物技术(生物)、信息技术(信科、物理)、新材料技术(物理、化学和工学)、先进制造技术(工学)、先进能源技术(物理)、激光技术(物理、信科)、空天技术(工学)。《规划》的基础研究部分所列出的八大科学前沿问题、十大面向国家重大战略需求的基础研究和四项重大科学研究计划,几乎都是北京大学拥有传统优势的领域。
    
    北大的理科毕业生经过了最为系统的科学研究训练,熟悉科研的程序,掌握现代科技实验手段,理应在建设创新型国家中发挥更大的作用。建设创新型国家重在自主创新、原始创新,其中重要的指标就是对外科技依存度要低于30%,企业成为创新的主体。而现代高技术企业的研发团队的工作,处于应用基础研究、应用研究和产业化之间,既是科学研究的继续,又使产业化的准备。使企业成为创新的主体,为理科,特别是从事应用研究、应用基础研究的理科人才提供了更广阔的空间。
    
    提到自主创新,人们往往会想到王选教授,他带领北大计算机科学技术研究所研发的“汉字激光照排系统”引发了“告别铅与火,走进光与电”的印刷革命。在由中国工程院倡议主办、95位院士推荐评定的25项“二十世纪我国重大工程技术成就”中,“汉字信息处理与印刷革命”仅次于举全国之力完成的两弹一星工程,被评为第二项重大工程技术成就。今天只要我们读书看报,就受益于王选院士和他领导的北大计算机所研发的汉字激光照排系统。
    
    在王选大学三年级分专业的时候,他选择了新兴的计算数学专业,而计算数学在当时是个冷门,选择了它就意味着要和计算机打交道。可计算机是个什么样,见过的人寥寥无几。这个选择在当时看来无疑是令人费解的。王选的解释是:在国家《十二年科学发展远景规划》中,把原子能、自动控制和计算技术列为“未来重点发展学科”,周恩来总理特别强调,计算技术是“未来重点发展学科”,“我想,发展计算技术不但是国际潮流,也是国家需要。一个人如果把自己的工作和国家的前途命运联系在一起,很有可能创造出更大的价值”。
    
    这或许是历史的偶然,今年初《2006-2020年国家中长期科技发展规划纲要》正式公布,中国政府提升基础科学研究的地位和建设创新型国家的目标,令科技界欢欣鼓舞,可以说这将是一个产生王选的时代!考生在填报志愿,选择学校和专业的时候,也应该考虑在建设创新型国家的大背景下,选择理科专业和个人发展的关系。
    
    
    我们从理科的内容、理科教育和理科毕业生的发展三个角度谈了选择理科专业的问题,希望考生和家长能够从中获得启发。