探析理工科學生學習物理的必要性

王文堯

摘 要：大學物理課程在目前幾乎所有高等院校工程類專業的基礎課程表中都占據著一席之地，然而不乏工科學生對“自己為何學習大學物理課程”這一問題存在疑慮。文章重點就在工科類大學基礎課程設置中設置物理課程是否合理進行了分析，并明確了工科學生學習物理基礎課程的重要意義。

關鍵詞：工科；基礎課程；物理學習；必要性

作為自然科學的核心學科之一，物理學巧妙地將物質世界中發生的種種現象與自然科學理論知識聯系起來，成為人們探索未知世界的有力工具。然而也有不少工科學生認為在大學的學科設置中，基礎物理學不應該占據過大的比重，因為很多相關知識可以從專業課中進行深入而針對性地學習，而很多物理通識課的內容與自己專業的關聯程度不大，沒有學習的必要。然事實上，工程類學習物理是重要且必要的，文章將從以下三個角度就工科學習物理的意義進行分析。

一、大學物理課程能夠幫助學生養成基本的科學素養

大學物理是否應該作為工科學生必須學習的一門課程？回答這個問題，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（或學院）的課程設置中尋找靈感。在美國的絕大多數知名理工類學校，如加州理工學院、麻省理工大學、佐治亞理工學院等頂級高校中，前兩年課程的設置并沒有和專業的區分，工程類專業學生需要和數學系、物理系學生學習相同時間的物理課程，且同樣需要進行習題課的講練及實踐課的實踐教學。如是，工業強國德國也有類似的對本科學生的規定，而且甚至包括量子力學等課程都將作為公共課程出現在所有學生的課程表中。究其原因，西方的很多高校認為物理學是一門能夠讓學生了解科學的學科，正如著名理論物理學家費曼所述，“科學是一種方法”，其將會讓人們了解到認知事物的過程、對事物的認知階段，并明白如何對待不確定的問題，如何去思考并根據思考判斷事物的真假，從而做出明智的判斷。因而，通過對物理學的學習，學生首先可以學習到相對于中學教育階段更為進階的物理學知識，在此之上，學生能夠就物理學的整體情況有所了解，并能夠通過課程的學習、實驗的步驟以及問題的研究掌握進行科學研究時應該遵循的一套原則，進而形成有說服力的科學思維方法，培養自身的科學素養，讓學生自身能夠在之后的學習、工作生涯中養成正確的科學研究態度，做到嚴謹、求實。

二、多數工程類專業課程與物理學聯系緊密

很多在專業課學習上有卓越成就的學生，其物理課程的成績通常也會比較突出。其原因雖然不能一概而論，但是不可否認的是，物理學課程的學習過程對他們后續的專業課課程學習發揮了錦上添花的作用。

首先，通過分析目前工程類專業的整體課程設置，不難發現不同工程類專業之間的聯系愈加緊密，工程類專業之間的通性也越來越明顯，很多時候機械工程專業的學生也會在控制、自動化領域有著深刻的理解，而土木工程專業的學生在進行一些零件的有限元分析時也會顯得得心應手。社會的發展以及科學技術的進步讓學科之間的融會貫通變得理所當然，而這自然也就使得對通識課程的學習變得更為重要：如力學知識可以涉及到機械、土木專業的結構力學知識，以及材料力學的材料力學、控制及電子工程方向的控制系統傳遞函數確定及數學建模分析，加之能源動力工程專業的熱力學等等，而硬件技術相關的高分辨同步輻射光刻也是物理實驗室的理論研究成果實踐化產物。如果工科學生能夠對基礎知識有著扎實的理解，那么將來在處理非專業問題時，在上手速度以及學習能力上也必然會占據優勢，從而為實現自己更高的職業或學術期望提供助力。

此外，很多用人單位以及高層次研究機構在進行申請人資料審查時，都會留意申請人在數學、物理等基礎學科方面的成績或者科研成果。自然科學作為整個客觀物質世界核心而基礎的一個領域，對其的認知程度能夠直接反映一個人對相關知識的潛在學習能力和理解能力高低，因此作為工程類學生，注重物理學知識的學習將會對個人成長、成材起到至關重要的作用。

三、物理是人類探索客觀物質世界的關鍵道具之一

大學物理是一門研究物質基本運動規律的科學。自上世紀以來，科學技術得到了前所未有的發展，而且人們探索客觀世界的速度也在逐漸加快，如二十世紀初期居里夫婦發現天然放射性元素，愛因斯坦創立狹義相對論，到中葉原子彈、氫彈等的研制成功，再到后半葉集成電路、大規模集成電路以及納米技術的發展等等，讓客觀世界也隨之發生了巨大的變化，諸如科研、國防以及生活諸多方面都沐浴著科學技術發展帶來的恩澤；而究其原因，不難發現是物理學的高速發展為諸如晶體管、核磁共振技術、核反應堆技術等做出了鋪墊。包括在本世紀以來逐漸變成熱點問題的自動駕駛技術、圖像識別技術，其中相關算法雖然主要憑借于數學模型以及計算機編程語言進行編寫，但是其原理以及算法的建立基礎仍然要歸功于對光學的進一步深入認識，而且在相關過程中我們也看到了虛擬現實技術、增強現實技術的廣泛運用。可以說，對客觀物質世界的每一次深入認知都離不開對自然科學的一次技術性攻關，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的不斷發展。要知道，物理學的每一個部分看似獨立，但是彼此之間環環相扣；工程類技術問題的突破，很可能就是自己在結合實際經驗的基礎上，通過物理學科中不同類別的融合產生的結果，這也就從一個側面印證了工科對物理的依賴程度。

四、總結

綜上所述，對于“工科要不要學物理”的問題，筆者認為：工科學生不僅需要學物理，而且應該學好物理；應該對大學物理基礎課程的體系進行全方位理解，做到融會貫通，并嘗試就物理課程中的一些內容進行拓展，將其與自己的專業課程進行聯系。只有真正了解到學習物理課程對工程類專業的關鍵作用，自己才能夠在專業領域有所建樹。

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