探析理工科学生学习物理的必要性

王文尧

摘 要：大学物理课程在目前几乎所有高等院校工程类专业的基础课程表中都占据着一席之地，然而不乏工科学生对“自己为何学习大学物理课程”这一问题存在疑虑。文章重点就在工科类大学基础课程设置中设置物理课程是否合理进行了分析，并明确了工科学生学习物理基础课程的重要意义。

关键词：工科；基础课程；物理学习；必要性

作为自然科学的核心学科之一，物理学巧妙地将物质世界中发生的种种现象与自然科学理论知识联系起来，成为人们探索未知世界的有力工具。然而也有不少工科学生认为在大学的学科设置中，基础物理学不应该占据过大的比重，因为很多相关知识可以从专业课中进行深入而针对性地学习，而很多物理通识课的内容与自己专业的关联程度不大，没有学习的必要。然事实上，工程类学习物理是重要且必要的，文章将从以下三个角度就工科学习物理的意义进行分析。

一、大学物理课程能够帮助学生养成基本的科学素养

大学物理是否应该作为工科学生必须学习的一门课程？回答这个问题，不妨先从近代教育体系成熟，且有着较高理论水平的欧美国家的理工科高校（或学院）的课程设置中寻找灵感。在美国的绝大多数知名理工类学校，如加州理工学院、麻省理工大学、佐治亚理工学院等顶级高校中，前两年课程的设置并没有和专业的区分，工程类专业学生需要和数学系、物理系学生学习相同时间的物理课程，且同样需要进行习题课的讲练及实践课的实践教学。如是，工业强国德国也有类似的对本科学生的规定，而且甚至包括量子力学等课程都将作为公共课程出现在所有学生的课程表中。究其原因，西方的很多高校认为物理学是一门能够让学生了解科学的学科，正如著名理论物理学家费曼所述，“科学是一种方法”，其将会让人们了解到认知事物的过程、对事物的认知阶段，并明白如何对待不确定的问题，如何去思考并根据思考判断事物的真假，从而做出明智的判断。因而，通过对物理学的学习，学生首先可以学习到相对于中学教育阶段更为进阶的物理学知识，在此之上，学生能够就物理学的整体情况有所了解，并能够通过课程的学习、实验的步骤以及问题的研究掌握进行科学研究时应该遵循的一套原则，进而形成有说服力的科学思维方法，培养自身的科学素养，让学生自身能够在之后的学习、工作生涯中养成正确的科学研究态度，做到严谨、求实。

二、多数工程类专业课程与物理学联系紧密

很多在专业课学习上有卓越成就的学生，其物理课程的成绩通常也会比较突出。其原因虽然不能一概而论，但是不可否认的是，物理学课程的学习过程对他们后续的专业课课程学习发挥了锦上添花的作用。

首先，通过分析目前工程类专业的整体课程设置，不难发现不同工程类专业之间的联系愈加紧密，工程类专业之间的通性也越来越明显，很多时候机械工程专业的学生也会在控制、自动化领域有着深刻的理解，而土木工程专业的学生在进行一些零件的有限元分析时也会显得得心应手。社会的发展以及科学技术的进步让学科之间的融会贯通变得理所当然，而这自然也就使得对通识课程的学习变得更为重要：如力学知识可以涉及到机械、土木专业的结构力学知识，以及材料力学的材料力学、控制及电子工程方向的控制系统传递函数确定及数学建模分析，加之能源动力工程专业的热力学等等，而硬件技术相关的高分辨同步辐射光刻也是物理实验室的理论研究成果实践化产物。如果工科学生能够对基础知识有着扎实的理解，那么将来在处理非专业问题时，在上手速度以及学习能力上也必然会占据优势，从而为实现自己更高的职业或学术期望提供助力。

此外，很多用人单位以及高层次研究机构在进行申请人资料审查时，都会留意申请人在数学、物理等基础学科方面的成绩或者科研成果。自然科学作为整个客观物质世界核心而基础的一个领域，对其的认知程度能够直接反映一个人对相关知识的潜在学习能力和理解能力高低，因此作为工程类学生，注重物理学知识的学习将会对个人成长、成材起到至关重要的作用。

三、物理是人类探索客观物质世界的关键道具之一

大学物理是一门研究物质基本运动规律的科学。自上世纪以来，科学技术得到了前所未有的发展，而且人们探索客观世界的速度也在逐渐加快，如二十世纪初期居里夫妇发现天然放射性元素，爱因斯坦创立狭义相对论，到中叶原子弹、氢弹等的研制成功，再到后半叶集成电路、大规模集成电路以及纳米技术的发展等等，让客观世界也随之发生了巨大的变化，诸如科研、国防以及生活诸多方面都沐浴着科学技术发展带来的恩泽；而究其原因，不难发现是物理学的高速发展为诸如晶体管、核磁共振技术、核反应堆技术等做出了铺垫。包括在本世纪以来逐渐变成热点问题的自动驾驶技术、图像识别技术，其中相关算法虽然主要凭借于数学模型以及计算机编程语言进行编写，但是其原理以及算法的建立基础仍然要归功于对光学的进一步深入认识，而且在相关过程中我们也看到了虚拟现实技术、增强现实技术的广泛运用。可以说，对客观物质世界的每一次深入认知都离不开对自然科学的一次技术性攻关，而且对于宇宙空间的探索以及未来的空间理论研究仍然需要依靠物理学的不断发展。要知道，物理学的每一个部分看似独立，但是彼此之间环环相扣；工程类技术问题的突破，很可能就是自己在结合实际经验的基础上，通过物理学科中不同类别的融合产生的结果，这也就从一个侧面印证了工科对物理的依赖程度。

四、总结

综上所述，对于“工科要不要学物理”的问题，笔者认为：工科学生不仅需要学物理，而且应该学好物理；应该对大学物理基础课程的体系进行全方位理解，做到融会贯通，并尝试就物理课程中的一些内容进行拓展，将其与自己的專业课程进行联系。只有真正了解到学习物理课程对工程类专业的关键作用，自己才能够在专业领域有所建树。

参考文献：

[1]李祥彪.大学物理结合工科专业的教学思考[J].教育现代化，2016，3（40）：126-127.

[2]徐春玲，谢东.工科大学物理与相关专业课程及中学物理间的衔接研究[J].课程教育研究，2016，（27）：22-23.

[3]唐涛，李新宇，夏雄平，李明，肖剑荣.工科大学物理教学转变为科学通识教学的思考[J].教育教学论坛，2016，（21）：109-110.endprint