清华大学物理系复系40年来的人才培养
|作者：阮东† 肖志刚
(清华大学物理系)
本文选自《物理》2022年第8期
清华大学物理系成立于1926年，是清华大学最早成立的院系之一。之后历经西南联大和战后恢复期，至1952年因全国院系调整而中断。1982年，以物理教研组和工程物理系部分教研组为基础，恢复物理系。清华大学物理系始终将人才培养作为本系的核心使命和价值传承。首任系主任叶企孙先生“只授学生以基本知识，重质不重量，理论和实验并重”的教学理念，一直在物理系拔尖人才培养实践中起着至关重要的指导作用。
从1952到1982年的30年间，虽然物理系没有实体存在，但物理教学没有中断，清华大学于1952年暑期成立了物理教研组，承担起全校工科系本科生的普通物理和实验教学。1982年物理系恢复，包含7个教研组和1个教学实验室。物理系在人才培养方面面临两大任务：一是继续为全校其他理工科和文社科等各系学生提供优质的物理教学，二是为物理专业培养优秀的专业人才。
清华物理系于1991年被首批批准为国家理科基础科学研究与教学人才培养基地(简称理科基地)，1997年又被首批批准为国家工科基础课程教学基地(简称工科基地)，是全国唯一一家同时拥有理科和工科两个基地的单位。在2004年由教育部、国家自然科学基金委组织的基地验收评估中，清华的理科、工科两个基地均被评为“全国优秀基地”。两个基地的建立与建设，以及先后实施的“211工程”“985工程”等项目，对提高教学质量、促进理工结合、推进教学改革和人才培养起到了极大的推动及支撑作用。
清华物理系从1997年率先探索本科一流人才培养的新模式，并进行了卓有成效的改革创新。1997年创建基础科学班，2009年创建清华学堂物理班，经过20多年的探索与实践，在因材施教、基础学科一流人才和跨学科人才培养等方面成效显著。2002年和2010年，清华物理系分别进行过两次国际评估，物理系的本科教学体系和教学质量在第二次评估中得到了国际专家的高度肯定，“……培养的本科生的素质，更是与美国顶尖大学相比也毫不逊色。”基础科学班的培养模式和物理学堂班的育人理念已对清华大学的人才培养和教育部的“拔尖计划”都产生了积极影响，在国内高校的拔尖人才培养上起到了引领和示范作用。
清华大学作为研究型的综合性大学，基础物理课程不仅对物理系的人才培养起着重要作用，而且在全校其他理科、工科和文社科的人才培养中也发挥着不可替代的作用。
复系后，全校公共基础课工科物理和物理系普通物理的教学工作主要由基础物理教研组承担，物理专业基础课包括四大力学等主要由理论物理教研组承担。两个教研组在复系前就有丰富的教学经验，复系后很快建立了相应的教学内容和教学次序。
经过10多年的探索，1995年形成了基础物理课教学定位：加强基础、培养能力、提高素质、突出创新，为培养研究型人才打好物理基础。开展因材施教，课程按照不同层次和不同需求进行教学，形成由课堂讲授、演示实验、小班讨论等教学要素构成的基本教学模式，并对基础好的学生开放研究型课题。
2001年，为给学生更多的选择，大学物理率先提出“菜单”模式，提供了不同品种的“七道菜”：大学物理A、大学物理B、大学物理(英文)、物理学导论、文科物理、高新技术物理基础、近代物理，供全校2400多名理工文社科学生选择。这种“菜单”模式符合院系人才培养的需要，受到了院系的欢迎。现在，院系可以“点菜”(包括理论课和实验课)，物理系为他们量身打造所需要的课程。2017年清华大学开始按大类招生和培养，物理系进一步深化分类分层次教学改革，通过这几年的实践，教学取得了明显效果。
2001年“工科物理教学的现代化改革”获得国家级教学成果二等奖；2003年，“大学物理”被评为“首批国家精品课”；2020年，“大学物理”被评为“首批国家级线上一流课程”，同时“大学物理(1)(2)”被评为“首批国家级线上线下混合式一流课程”；2021年，“大学物理”被评为“北京高校优质本科课程”。2021年，《大学物理学(第4版)》获得“首届全国优秀教材(高等教育类)二等奖”。
《大学物理学(第 4 版)》被评选为首届全国优秀教材(高等教育类)二等奖
2005年，针对物理专业最重要的普通物理课，物理系进行了分层次建设和教学，开设4个系列的普通物理供学生自由选择：(1)普通物理学；(2)基础物理学(英文)；(3)基础物理学原理与实验；(4)费曼物理学。普通物理学和基础物理学(英文)都属于传统类型。开设基础物理原理与实验和费曼物理学在国内则是一项创举，目前这两套课已成为基础物理教学的主力课程，基础物理学原理与实验(1)入选“清华大学标杆课程”，费曼物理学课程2022年获得“北京市高等教育教学成果奖一等奖”。另外，重要的专业基础理论课程四大力学也是多层次开课，且春秋两学期都开。量子力学2017年被评为“国家精品在线开放课程”，2018年被评为“首批7门清华大学标杆课程”之一，2020年被评为“国家级一流本科课程”。2018年电动力学被评为“国家精品在线开放课程”。
为统筹各类基础物理课程的教学与改革，2018年3月，物理系成立了基础物理教学中心。该中心以少量骨干教师为核心，全系各研究所及其他院系的教研系列教师都可以申请来中心上课。中心每学期都召开教学研讨会，这些教研系列教师的加入，给基础课教学注入了新的知识和不同的风格，实现了教学相长，同时也促进了一批中青年学术骨干走向基础课教学一线，在教学中得到锻炼和成长。
复系后，物理系在实验教学方面，从无到有，并与学科发展紧密结合，取得了长足的进步。
从1982年到1991年，物理系建立起了完整的、理工相结合的综合性大学物理实验教学体系，以适应各系人才培养的需求。1992年以后，在“211工程”“985工程”，以及理科基地、工科基地等项目的实施过程中，实验教学改革与实验室建设走上了快行道，教学特色更加鲜明，教学质量进一步提高。
1997年开始国家工科物理教学基地的建设工作，实验室建设强调特色意识和精品意识，特别是要发扬传统和优势，结合清华宽厚的工科背景，培育具有鲜明特点的实验内容。
1999年明确了“宽口径、厚基础、强实验、重创新”的人才培养方针，按一级学科重新整合专业实验室，建立了由基础物理实验、近代物理实验、高等物理实验组成的三级实验物理教学体系，还建了诺贝尔奖物理实验室、物理电子学实验室等。课程建设定位为：高起点、多层次、综合性、研究型和开放式。内容选取上既强调实验的基础性、物理性，又注意加强实验的前沿性、应用性；在保障基本训练的基础上，强调创新意识及能力的培养；注重因材施教，在加强全体理工科学生科学素养、动手能力培养的同时，注重拔尖实验物理人才培养，为优秀学生提供发展空间。在教学方法上强调在教师指导下进行实验研究，鼓励学生在学习中研究、在研究中学习，培养探索精神和创新精神，把研究性教学的思想贯穿各级实验物理教学的始终。
1995年，《物理实验教程：近代物理实验部分》和《物理实验教程：普通物理实验部分》获得全国高等学校优秀教材一等奖。2005年，同时面向理科与工科学生的基础物理实验被评为国家精品课。2007年，实验物理教学中心被评为“国家级实验教学示范中心”。2017年，“自由实验乐学创新的研究型近代物理实验教学”获得北京市高等教育教学成果奖一等奖。
1982年复系后，首次招收本科生60人，五年制，入学后按近代物理、加速器、应用物理3个方向分班。到1987年，入学分班增加到5个学科方向，分别是核物理、固体物理、加速器、近代物理、理论物理，招生人数达到100人左右。
从1988年开始，物理系以应用物理学专业进行招生，招生人数每年60多人。其中1992年是一个重要的时间点，清华的本科学制从五年改成了四年。
从1999年开始，物理系以物理学专业进行招生。学生在高年级可以根据所选方向学习相关的课程，做毕业论文，进而申请拿物理学专业或应用物理学专业的毕业证。
1991年教育部设立“国家理科基础科学研究和教学人才培养基地”，清华物理系入选物理学科首批两个基地。在1998年和2004年由教育部、国家自然科学基金委组织的两次物理学基地评估中，清华物理学基地均被评为“优秀”。2019年，物理学专业首批入选国家级一流本科专业建设点，应用物理学专业2022年入选。
1997年，物理系率先开始探索本科一流人才培养的新模式，并进行了卓有成效的改革创新，分别于1997年创建基础科学班(简称基科班)，2009年创办清华学堂计划物理班(简称物理学堂班)。经过20多年的探索和实践，基科班的培养模式现已成为物理系人才培养的基本模式，物理学堂班的一流人才培养理念已贯彻实施，均取得了很好的成效。
(1)基础科学班
1997年年底，学校决定开办基础科学班，作为教学“试验田”，探索拔尖人材培养的新模式。1998年开始招生，基科班与物理学专业各招收两个班，总人数约120人。
基科班的培养目标：为物理学、数学等基础学科培养富有创新意识和国际竞争能力的拔尖人才；为对数理基础要求较高的其他学科培养具有良好理科素养的新型研究人才。基科班的办学指导方针是：宽口径、厚基础、强实践。
基科班的培养特别强调了两个方面：
1)夯实数学、物理基础。课程设置中包括16门数学、物理主干课，其学分占课程总学分要求的近一半，而且将数学和物理放在了同等重要的地位。学生无论是向物理学方向还是向数学方向进一步发展都是可能的，而且具有一定的优势和特色；对那些想到其他学科深造的学生，良好的数理基础也会使他们受益匪浅。
2)开展科研训练。在第5、6、7学期开设了必修课“专题研究课”(简称Seminar)。学生根据自己的志趣自由选择研究方向，在校内外选择相应的导师。学生在导师指导下自主学习，自主研究，掌握杨振宁先生称之为“渗透式”的学习方法。允许学生自主调整研究方向和导师。无记名问卷调查表明：对“Seminar对自己发展有帮助和很大帮助”表示认可的学生占到95％。Seminar不强调科研成果，但一些同学在研究中取得了一批可喜的成果，包括在高档次专业期刊上发表论文，取得国内外专利，在国内外学术会议上做报告等。
从20年的统计数据来看，选择基础学科的比例近60%，交叉与应用学科的比例约为40%。选择比例最高的3个学科分别是：物理学、计算机和金融。
1999年6月2日，杨振宁先生与基科班8字班座谈会后合影
在1999年教育部组织的理科基地评估中，专家组对基科班模式给予了高度肯定。2004年，“基础科学班办学七年显见成效——拔尖人才培养模式的探索与创新”获北京市教育教学成果奖(高等教育)一等奖。
(2)清华学堂叶企孙物理班
2009年4月，清华大学启动清华学堂计划，清华学堂物理班随之成立。同年9月，教育部正式启动“基础学科拔尖学生培养试验计划”，清华学堂计划是其中一部分。2018年7月，清华学堂物理班更名为清华学堂叶企孙物理班(简称叶企孙班)。2018年9月，教育部发布《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0的意见》(简称“拔尖计划2.0”)，叶企孙班2020年首批入选“拔尖计划2.0”。
叶企孙班旨在培养具有国际一流水平的物理学家，首席教授朱邦芬院士提出一流物理人才培养的理念：(1)加强培养学生的主动性，鼓励学生主动学习，主动研究；(2)基础研究杰出人才不是课堂上教出来的，而是要营造一个良好的“小环境”，以利有潜质的优秀人才“冒”出来；(3)给学生较多的自主空间，越优秀的学生，给予的自主空间越大；(4)“为人”重于“为学”，“成人”先于“成才”，增强学生的使命感，继承“爱国奉献、追求卓越”的清华精神，将个人学术兴趣和历史使命结合起来。此外，实施全面导师制(学堂导师、学业导师、学术导师)，关注引导学生的全方位成长。特别注意培养学生的好奇心、想象力和批判性思维；培育学生形成自己的学术品味，为形成自己未来的学术风格打下基础。
清华学堂叶企孙物理班学生参加“寻梦西南联大”物理营(2021年7月)
统计已毕业的9届学生(2008级—2016级)共计211人，在国内读研96人，占45%；出国读研109人，占52%，其中到国外最顶尖大学(美国排名前6、英国前2的高校)读研人数超过一半；继续在物理方向深造的比例为86%。
前几届学生中，现已博士毕业或博后出站，有10多人在国内外高校或研究机构就职，其中不少在世界名校工作。例如，第一届学堂物理班(2012年毕业)有18人，其中有9人在国内外高校任教职：廉骉、谢塞恩在普林斯顿大学，叶琳达在加州理工学院，张潇潇在佛罗里达大学，顾颖飞在清华大学，王力乐在北京大学等。
2018年，“激发学术志趣培养领跑人才：‘学堂计划’拔尖创新人才培养模式探索与实践”获国家级教学成果奖一等奖。
复系以来，清华物理系培养了一大批本科生，他们在国内外的学术界或产业界做得很出色，成为各行各业的杰出人才。复系之初有赵志萍、韦杰、高海燕、戴宏杰、张朝阳等，这段时期有部分本科生通过中美联合招考物理研究生计划（CUSPEA）出国深造。最近10多年毕业的本科生中更有大批优秀学生脱颖而出，其中祁晓亮、许岑科、陈汐、田一超、郑维喆、陈谐等都已经成为国际学术界年轻一代的领军人物。如祁晓亮、陈谐分获2016年度、2020年度“物理学新视野奖”；在美国享有“诺贝尔奖风向标”之誉、专门奖励科学领域最杰出青年人才的“斯隆研究奖”，到2022年，清华物理系的本科毕业生中已经有9位获得物理学“斯隆研究奖”，另有9位本科毕业生获得计算机、神经科学、分子生物学、数学、化学等领域的“斯隆研究奖”，以上获奖人数均在全国高校物理学院系中领先。一批毕业生已在国内外名校任教职，还有一批毕业生，如目前在人工智能视觉识别领域已成为国际顶级科学家的何恺明，在高技术领域取得了举世瞩目的成就。
1982年复系时，物理系设有两个博士点。1989年设立物理学科博士后流动站，1998年通过评审成为全国高校首批5个物理学一级学科博士学位授权点之一。2001年，教育部开展全国高等学校重点学科评选工作，清华物理系申报的3个物理二级学科(凝聚态物理、粒子物理与核物理和原子分子与光物理)全部被评为“教育部重点学科”。2002年，完成首次物理学国际评估的试点工作。在近百年的办学历程中，清华大学物理系为国家培养了大量的高水平人才。
物理系研究生培养的科学领域涵盖凝聚态物理、原子分子与光物理、粒子物理与核物理3个二级学科和量子信息等新兴学科方向，以学术型创新人才为主，强调扎实基础、注重数理基础理论和实践应用等全方位训练。毕业生就业行业分布以学术深造、教育或科研单位、国内重点行业与龙头企业和党政机关为主。
复系以来，物理系办学水平稳步提升，尤其近年来积极发挥优势学科的示范带动作用，深化人才制度改革，不断优化人才引进的制度和流程，在全球范围内，尤其是国际一流大学积极引进优秀人才，兼重自主培养，逐步建立起一支结构合理、体量适当的高水平创新团队，为物理系高水平的研究生培养提供了基础保障。目前的教师队伍中，博士生导师(含院士)90余人，45岁及以下的中青年骨干教师约占一半。
2020年清华大学物理系博士生学术交流会暨国家奖学金答辩会
在研究生培养过程中，物理系常年组织和开展多样化、高水平的学术交流活动，包括年度博士生论坛、校际博士生交流活动、打造系级高水平学术研讨会，举办顶级国际会议等，此外，鼓励和支持学生自行组织各类线下的小范围学术讨论活动。
物理系继承清华大学又红又专的人才培养特色，注重培养学生的使命感和家国情怀。通过搭建各种系友走访和重点领域社会实践等平台、开放研究生主管教师办公交流时间、支持和开展特色集体和党建活动、开展学风教风讲座和举行党团班共建活动等措施，营造优良学风，引导学生树立“立大志、上大舞台、干大事”的成才意识。
近年来，清华物理系坚持面向国家对创新型学术人才的需求，以学术研究水平作为研究生的核心成长指标，着手建立教学促进与质量控制相结合的教学质量保障体系，并通过研究生培养委员会制度，建立实施健全的教学工作管理体制。研究生培养委员会作为研究生教学管理和质量保障的执行机构，对博士生招生、培养、资格审查、课程建设和过程管理等进行集体把关，讨论和推动研究生教学改革事宜，为研究生人才培养提供质量保障。
(1)在研究生培养质量保障体系的框架内，改革招生选拔制度。经过多年的摸索，以申请—审核与择优录取为指导原则，建立了一套比较完善的招生制度，加强对优秀生源的考察和遴选。
(2)结合培养方案制定，统筹规划和调整学科专业课程，进一步完善课程体系；改革课程开设机制，提升基础理论课的选择范围和开课质量。目前，物理系每年开设或开放的研究生课程30余门，包括3门校级精品课程。
(3)加强从选题、中期进展、最终学术报告等环节的过程管理；实行博士生资格考试制度，督促博士生打好物理基础，夯实博士生培养质量；完善博士生退出机制；重视研究生更换导师的现实需求，合理引导学生的研究志趣调整，促进导学双方在教与学环节中的良性互动。
(4)改革研究生创新成果评价体系，纠正学位评价中的唯论文倾向，同时制定了一系列更加严格的中间过程性评价体系；修订基于匿名评审意见的论文评定机制，严格实行博士论文的全匿名评审，严格论文送审信息的保密工作。
物理系在研究生人才培养的实践中，鼓励学生在导师的指导下，面向物理学科相关的国际前沿或国家重大需求，提炼重要科学问题，从事高水平的前沿基础研究和基础应用研究，支持导师组培养模式，开阔研究生的学术视野，为学生的学术成长提供全面的训练；建立了完善的助教体系，支持并要求学生担任一定数量的实验课、基础理论课或专业课的助教工作，在教学环节中增进导师和学生的交流互动，促进学生接受良好的教学实践训练，提升教学技能。
物理系教师队伍深度参与多个大型国际合作实验的建造、升级与物理分析工作，充分利用国内外大科学工程从事创新性研究。相应地，物理系也通过多方筹措资源，鼓励和支持研究生积极参与国际合作与学术交流，深入了解学科领域研究的前沿进展，开拓国际视野，进一步提高学术素养和研究水平。
复系之初，物理系研究生培养以学术型硕士为主线，择优选拔培养学术型博士人才。40年来，物理系结合学科特点及发展规律，不断优化调整培养目标，形成了当前物理学和天文学2个一级学科下，以学术型博士培养为主体的研究生培养体系。
复系40年来，物理系的研究生培养取得优异成绩。共有700余名硕士生和600余名博士生顺利完成学业，取得学位。活跃在国内外学术平台的毕业生在不同的研究领域取得了一系列重大成果。复系40周年来的研究生毕业生中有4名中国科学院院士，1名中国工程院院士，1名发展中国家科学院院士。据不完全统计，有125名硕士毕业生、200余名博士毕业生继续在国内外高校和科研院所从事学术研究，多名毕业生荣获“斯隆研究奖”、哈勃学者、爱因斯坦学者、米勒学者、全球华人与物理与天文学会颁发的“杰出青年科学家奖”和“亚洲成就奖”等各类高级别国际奖项，4名毕业生成为美国物理学会会士。
本文介绍了清华物理系复系40年来本科和研究生人才培养的发展和现状，分享了物理系近20年总结出来的育人理念和教改成果，希望对今后的本科教学和人才培养有所启发和借鉴。由于篇幅有限，一些细节没有展开来讲，另外还有一些与主题有关的因素没有包含进来，特别是师生评价体系、教师队伍建设、物理系文化和学术氛围等，因为育人工作，除了合理的课程体系和先进的培养模式外，人的因素也很关键。清华物理系在复系40年里取得如此多的教学和育人成果，就得益于物理系拥有一支热爱教学和育人的教师队伍和一批“好苗子”学生，他们相互学习、彼此成就。
清华大学物理系复系40年来，一直以立德树人为核心任务，改革创新，奋勇争先。当前，国家对创新型人才的需求比以往任何时候都迫切，清华物理系将继承优良的历史传统和先进的人才培养理念，进一步深化教育教学改革，持续提升人才培养特别是研究生人才培养质量，为国家富强、民族复兴贡献一份力量。
[1] 朱邦芬. 清华物理八十年. 北京：清华大学出版社，2006
[2] 阮东. 物理与工程，2020，30(1)：3
[3] 阮东，尚仁成，熊家炯 等. 物理与工程，2020，30(1)：10
[4] 朱邦芬. 物理与工程，2018，28(5)：5
[5] 李师群，朱邦芬. 物理与工程，2018，28(6)：3
[6] 阮东，王青，徐湛. 物理与工程，2018，28(6)：15
[7] 阮东. 大学物理，2018，37(5)：7
[8] 王青. 物理与工程，2018，28(4)：20
《物理》在淘宝店和微店上线，扫码即可购买过刊和现刊。
▼往期精彩回顾▼