數學文化是人類文化中最深刻的部分,它是源于實際、指導實際的一種思維創造。近年來,出現了在經濟與產業中大顯身手的所謂“現代數學技術”,如天文數學,就是將數學計算應用于航空航天的。在現代科學技術眾多的學科前沿領域,要達到較高的境界就必須有扎實的數理基礎。因此,對于那些在數學、物理學科有一定的興趣和專長,希望成為基礎學科領域或者應用學科從事科學研究工作的同學來說,數理基礎科學專業是一個不錯的選擇。
專業選擇前提:好數理≠數理好
數理基礎科學專業強調打好數學和物理學的基礎的同時,培養學生對數學的高度抽象思維能力,同時具有現代物理學的形象思維和實驗技能,要求學生具備較扎實的數學和物理學的專業知識。數理基礎科學班的學習,是具有一定的挑戰性的,如果對數學物理沒有特別的興趣,要堅持下來可能會有困難。好數理和數理好不是一回事,不能畫等號。數理基礎科學專業不是一個中小學意義上的快班、尖子班。經常有一些家長覺得自己的孩子分數不錯,如果這個分數能上數理基礎科學班,最后卻不上的話,會覺得有點虧。其實,應該首先問孩子喜不喜歡數學、物理,如果不喜歡,你讓他走了這條路,結果痛苦的是他,會影響他的發展,所以喜歡還是很重要的。
課程安排:金字塔式教學體系
俗話說,要成為一個物理學家必先是一名數學家。現在的高新技術,無論是激光還是計算機,實際上都是從物理一些基本的原理出發引申出來的。又比如在網上用Google很方便,什么都可以查到,這方面的基礎就是數學。所以,很多高新技術都源自于基礎科學(包括數學、物理學、化學、天文學、地理學、生物學6門基礎學科及其分支學科、邊緣學科)。數理基礎科學專業的特點是基礎,沒有基礎的實踐是空談,但如何把基礎運用于實踐是最大的考驗 。
那么,數理基礎科學的課程是怎樣安排的呢?該專業的學生前兩年有共同的課程要求,不管你將來做數學、做物理還是做應用都有一些共同要求。
但是從大二下學期開始進行專業分流,學生可根據自己的志趣與能力,選定自己的發展方向。以我所就讀的云南大學為例,數理基礎科學專業原是在物理科學技術學院學習。如果專業分流時出現人數不均等的情況,就由學院按成績決定,成績高者優先進入數學與統計學院的數學與應用數學專業;留在物理科學技術學院的,則進入物理學專業。
如果說在大二下學期專業分流時選擇物理系,在接下來的兩年中還要繼續修讀數學課,如數理方程、微積分。在專業分流中選擇數學系的學生,也要學習物理課。所以,前面的基礎是一個小平臺,后面互相之間還在修對方的課。從大三開始逐步向物理學、數學及校內其他對數理基礎要求較高的學科分流發展,安排基礎課及部分按不同主修方向有所區別的課程,學生根據自己的志趣與能力,選定自己的發展方向。第四年安排主修方向的基礎課并繼續安排科研訓練和畢業綜合論文訓練,通過畢業論文設計,強化其理論知識的運用和科研創新的能力。
數理人樂在其中
作為數理基礎科學的學生,在學習中,我覺得這個專業是應用傳統方式驗算、推理,感受偉人們推導定理、定律時的“內在美”,與使用現代儀器設備、方式方法驗證公式、結論的正確性相結合。同時還有值得一提的是,在通過幾何圖形構圖的理論知識學習過程中,領會美學的一種邏輯化表現形式。無論能力還是學習方面,給予我精神上的收獲都是很豐富的。
以前學數學,都是老師怎么說,我們就怎么做,比較深度的問題都沒有仔仔細細地思考過。而現在,就拿學習數學分析來說吧,我會對我感興趣的問題進行思考。比如在學習泰勒展示時,我會去思考為什么它可以高度代替,思考到底為什么高階倒數和相對應的相乘法就可以相等。不知不覺中,我對問題的探索精神就被培養起來了。再說說物理。過去我覺得物理只要有公式,就能解決所有問題。其實這是對物理一個很片面的理解,物理的魅力,不是一個公式,幾個字母就能詮釋的。只有當你從最簡單的公式、最基本的物理量推出一個全新的公式,得到一個素未謀面的物理量時,你才能真正領會物理學真正的魅力所在。