学院发展

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办学历史

北京大学物理学院起始于1902年成立的京师大学堂的格致科。1913年设物理学门,开启了我国物理学的本科教育。近百年来,北京大学物理学科为国家培养了一万多位物理学相关的高水平专业人才,深刻影响并推动了中国物理本科教育的进步。抗战时期,北大、清华、南开三校于昆明成立西南联合大学,培养了李政道、杨振宁、朱光亚、邓稼先等一大批杰出物理科学家。我国23位“两弹一星”元勋中,有多位是北大物理学院校友。

1952年全国院系调整后,北大物理系成为全国最重要的物理人才培养基地。1991年北大物理系被评定为全国首批理科基础研究和教学人才培养基地,历次被评为优秀基地。2001年5月,北京大学物理学院成立。本世纪初学院设计了适应学科特点的培养模式,启动本科模块化课程体系的培养方案,2009年开始实施教育部“优秀拔尖人才培养试验计划”,提出并实施了“多种措施并举、将科研优势转化为教学和人才培养优势培养创新型优秀人才”的方案。物理学院实行多模式的本科培养方案,供学生根据兴趣和能力进行自主灵活的选择,致力于培养具有国际视野和创新精神,具备扎实理论基础和突出科研能力的优秀人才,吸引着来自全国各地最优秀的学子,形成了一套科学完整的高层次人才培养体系。目前在校就读的本科生为890余人。

2022年,北京大学启动“物理学科卓越人才培养计划”,面向国内外选拔物理学科拔尖、综合素质优异,有志于冲击世界科技前沿、服务国家发展战略的中学生,为国家和民族培养家国情怀与国际视野、创新精神与实践能力兼具的领军人才,培养未来引领中国高水平科技自立自强乃至世界物理学和相关领域发展的学术大师。2022年招收了首批学生61名。

物理学院专业师资力量雄厚,学术气氛浓厚,吸引和汇聚了一大批国内外顶尖学者。2016年赵凯华教授获得国际物理教育奖章(ICPE-Medal),为亚洲学者首次获此殊荣。学院现有国家级教学名师3位、北京市高校教学名师8位(其中一位青年教学名师),国家理科基地基础物理课程教学团队1个、基础物理国家级实验教学示范中心1个、北京高校优秀本科育人团队1个。学院有4个国家级一流本科专业建设点(物理学、大气科学、天文学、核物理),3个教育部基础学科拔尖学生培养计划2.0基地(物理学、大气科学、天文学)。

从红楼南渡昆明,再归燕园,百十年来,北大物理学科从未停下科学强国的脚步,用科学道德涵养精神气质,为我国科学技术与高等教育事业铸就了世纪荣光。面向未来,物理学院始终坚持全球视野和科学视角,秉承以基础研究驱动科技创新的理念,切实解决“卡脖子”问题,积极投身拔尖人才培养,参与国际科学研究,为物理学推进中华民族复兴和人类文明进步贡献北大智慧和中国力量。


本科教学改革

北大物理学院积极探索优秀创新性物理人才的选拔和培养。本世纪初,北大物理学院设计了适应学科特点的培养模式,启动了灵活模块化课程体系的培养方案,荣获2005年国家级教学成果二等奖、2004年北京市教学成果一等奖,2013年北京市高等教育教学成果二等奖。

2009年开始实施“优秀拔尖人才培养试验计划”, 物理学院根据本院教师队伍普遍学术造诣高深、科研能力和水平高超、全院科研条件和资源雄厚等特点,提出并实施了“多种措施并举、将科研优势转化为教学和人才培养优势培养创新型优秀人才”的方案,荣获2018年国家级教学成果二等奖、2017年北京市教学成果一等奖。

通过本世纪两次教学改革、教学内容的更新和教学方法的探索,物理学院不断优化本科生培养方案,形成了包含灵活课程体系、科研训练与实践、全球课堂的培养模式,既为本科生培养提供了多元化选择,也使本科科研训练与实践真正地成为创新型优秀人才培养的有效措施。自2009年至今本科生在国际重要学术刊物发表论文近600多篇。改革成效也获得国际同行的高度认可,在2018年的物理学院国际评估中,由十五位顶尖学者组成的专家组对北大本科物理教学的评价是“国际领先”。

2020年物理学院“多措施并举,把科研优势转化为教学优势培养优秀创新型人才”工作案例获“基础学科拔尖学生培养计划”实施十周年典型案例奖、王恩哥获突出贡献奖、欧阳颀获优秀导师奖。刘玉鑫、吴桃李和杨天骅分别荣获教育部2021年度基础学科拔尖学生培养计划2.0优秀教师奖、优秀管理人员奖和优秀学生奖。




课程体系-夯实基础,因材施教

物理学院建立了适应现代物理学科发展的模块化、分层次的本科课程体系。普通物理(力热光电近代)、理论物理(四大力学)、数学物理方法、计算物理等主干核心课程都设立深度和广度不同的两类课程,平行班授课,为学生的自由发展提供了制度保障,同时也为物理学相关学科输送了具有坚实物理基础的优秀人才。学习超前的同学在学期初可以参加普通物理免修考试,考核优秀的同学可以研修高阶课程,为本科生科研打下基础。物理学院还实施本科生-研究生课程打通的措施,研究生核心课程都对本科生同学开放,并可以选择把学分带到研究生学习阶段。

学院建立了完善的实验物理课程体系,将实验课程分为演示与展示实验、普通物理实验、近代物理实验、综合物理实验、创新平台及前沿物理实验五个级次,持续强化了研究型创新实验教学平台的建设,探讨出了将科研课题的研究模式转化为研究型实验教学模式的有效途径。以学生为主体、以课题探究和研究为特色的“综合物理实验”和“前沿物理实验”课程,通过近300个课题式教学项目的实施,与两门主干课程(普通物理实验、近代物理实验)一起,在“基础”与“前沿”、“学习”与“研究”之间架起了桥梁。2022年基础物理实验教学中心研制的仪器“双光子纠缠实验教学系统”在第十一届全国高校物理实验教学研讨会自制教学实验仪器评比中荣获一等奖。

在课程质量方面,物理学院不断推进精品课程与教材的建设。现有9门次课程入选国家级一流本科课程,9门课程入选国家精品课程,6门入选国家级精品资源共享课,6门课程入选北京市精品课程。1门课程入选北京高校“优质本科课程”。由于现代教学技术手段和理念不断进步,物理学院还完成了电磁学MOOC,热学MOOC等近10门课程的建设工作。1991年以来出版教材和专著百余部,其中“十一五国家级优秀教材”32部、“十二五国家级规划教材”7部。2020年物理学院入选北京大学教材建设基地,物理学院总结梳理已有的教学经验、教材研究心得和目前面临的挑战,研讨新时期下物理学本科生教学和人才培养的课程内容、课程衔接、实验应用和国际化比对,探讨传统教学和新技术相结合的全新教学方法,编写出版反映最近物理学前沿科学发展水平的高水平教材。《热学》、《理论力学》教材入选北京高校“优质本科教材课件”。

表1:物理学院精品课程列表

课程名称

课程简介

力学*#

力学是为物理类专业学生开设的第一门普通物理必修课程。本课程主要介绍矢量力学(含牛顿力学、狭义相对论)的基本知识。课堂教学中适当地与前沿的最新进展相联系。

电磁学*#

电磁学是经典物理学的一部分。本课程阐述电磁相互作用的基本实验定律,并以此为基础逐步揭示电磁场这一特殊形式客观存在的特征、性质、内在联系和运动变化规律。

热学*

热学从能量转化和统计的观点研究系统的热性质,是普通物理系列中重要的基础课程之一。课程以热力学第一定律和第二定律为主线,使同学们对于热学的研究对象和研究方法有一个较为完整的理解。课程在讲授过程中结合基础知识与学科前沿,包含了最新的科研成果,希望借此引发同学们对于热学的兴趣和对生活中热现象的思考。

光学#

本课程是物理类和微电子学专业的必修基础课。主要讲述光波传播的几何光学和波动理论、光场的统计特性、光学仪器与装置、光度学与色度学基础、光的量子性。

近代物理实验*

近代物理实验是为物理专业高年级学生开设的综合性实验课。内容涵盖原子与分子物 理、核探测技术及应用、激光与近代光学、真空与薄膜制备,X射线电子衍射和结构分析、磁共振、微波、低温与超导材料、半导体物理、非线性物理等领域的独立型实验项目和开放研究型前沿物理大实验课题。

每个实验提高学生理论联系实际,解决实际问题的能力。

普通物理实验*#

“普通物理实验”课是基础课,授课对象是全校理科一、二年级学生。课程任务是培养学生用实验方法,通过实验提高发现、分析和解决物理问题的能力;内容是给学生物理实验的基本知识,基本方法和基本技能训练。

数学物理方法*#

数学物理方法课程主要包括复变函数和数学物理方程两部分,适当介绍近年来的新发展,为深入学习物理理论及相关数学方法奠定基础。

量子力学#

量子力学为物理专业的必修专业基础课。是物理学教学的关键课程。掌握它的基础知识和方法,是进入物理学前沿问题研究的不可或缺的基础。对物理学专业本科生的培养起着至关重要的作用。

核物理与粒子物理导论

核物理与粒子物理是关于物质最基本结构和基本相互作用的科学,是物理学的基础前 沿。本课程介绍过去百年积累的基本知识和基本规律,同时系统地引导同学了解学科发展现状和主要前沿,了解国内的相关工作及其与国际情况的比较。课程注意基本训练及科研素质的培养。

大气探测原理

大气科学专业本科生的一门专业基础课。是学习大气科学其他课程的重要基础课程。通过教学要求学生掌握有关云、天气现象、能见度的基本知识;大气温度、湿度、压 力、风速、辐射和降水蒸发等大气要素的探测理论和仪器原理。

可再生能源与低碳社会*

可再生能源的发展日益成为国际社会的首选目标,也是我国未来的能源发展战略的关键问题;节能减排和发展低碳经济新形势下,需培养学生低碳及可再生能源意识、及新兴产业人才。了解全球气候变化的趋势、影响与对策,低碳经济发展的国际经验,了解中国的能源结构及可再生能源的发展现状与趋势,掌握低碳的概念及现代科技在节能减 排、实现低碳社会之中的作用。

基础天文* 本课程是天文学专业本科生的第一门专业必修课,也是物理学院及理科其它专业本科生的任选课,春秋两学期均开设,主要介绍天文望远镜、天球与天球坐标系、时间与历法、天体运动与距离、测光与光谱等天文观测基础知识,以及行星、太阳、恒星、星系和宇宙的结构与演化的基础知识。简要介绍天文学的主要研究手段和最新重要成果,为后续相关课程的进一步学习打下基础。

注:标*的课程同时为“国家级一流课程”, 标#的课程的为“国家精品在线开放课程”。


教研结合-小班研讨,科研训练

学院积极推进教学方式改革,推进大班授课小班研讨改革。早在2011年春季学期初的全校教学会上提出开设“研讨型小班讨论课”(以下简称“小班研讨课”)的建议;学校于2012年秋季学期开始试点实施这一措施,现已在全校广泛实施。物理学院有“量子力学”、“平衡态统计物理”、“固体物理”、“光学”、“天体物理”、“大气物理与探测”六门小班研讨必修课程,每学期开设约20个小班,几十位国家重大人才计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者,及其他国家级人才计划(含青年项目)入选者等高水平教师作为各小班的主持教师参与小班教学。小班讨论课不仅对大课讲授知识的掌握和应用大有帮助,还使得同学们的文献查阅与综述能力、发现问题与解决问题能力、表达交流沟通能力、以及论文写作能力等都有明显提高。

本科生科研训练是优秀拔尖人才培养的重要环节,既能夯实基础,又能培养创新能力和综合科研能力。物理学院依托雄厚的科研资源,积极开展本科生科研训练,针对不同年级同学有针对性地设计方案,如一年级同学以“国际青年物理学家锦标赛”和“中国大学生物理学术竞赛”的题目为课题,以实验探索和理论诠释为手段进行初步科研实践;二年级训练是基于“研讨型小班讨论课”,在导师参与的小班(不超过15人)内通过对具体课题讨论培养文献评述和报告的能力;高年级时则进行本科生科研训练与实践,基于物理学院学科齐全的研究课题组,以具体科研课题立项来实施;学院鼓励中高年级同学,在二年级下学期(基础优秀的同学可提前至大一)组织立项申请,通过评审后,直接进入教授们的课题组和实验室进行研究工作,学院负责进行严格的中期检查和结题验收审查(采用答辩方式给予综合评分)。为保障科研训练质量,规定每名导师每年级立项人数不超过4人,制作发布《北京大学物理学院本科生科研信息手册》。为帮助学生尽早找到兴趣所在,学院多举措全方位支持本科生科研,举办多场本科生科研系所中心宣讲会及未名物理学者沙龙,让学生近距离与学院名师大师对话交流。

物理学院还建立多元化本科生科研题目库,规范过程管理,定时了解每位学生的科研进度;加强本科生科研朋辈交流,搭建完善学生本科生科研交流平台。2016年至今共有70余项本科生科研项目获评优秀项目,获奖数全校第一。自2015年起,全国䇹政基金年会均有物理学院本科生做大会主题报告,介绍其本科生科研成果。


国际培养-外拓机会、内塑环境

为了使学生具有宽广的国际化视野,学院致力于为学生提供各种国际化交流的机会。近年来,积极与国外大学开展多层次多形式的交流合作,与世界一流高校建立合作关系,实现平台合作、团队稳定和优势互补。学院积极为同学们参加国际学术会议、国际暑期学校和冬季学校、实习培训、合作研究、学术竞赛、交换学习和联合培养、访问考察等项目提供帮助和经费资助。为充分利用国际优质教育资源,学生在国外或境外修读课程的学分经学院审核后,可以替代校内课程学分。同时增加本科生出国交流学习机会,据统计,2020年前物理学院本科生每年出国出境学习交流约100人次,即超过1/2的同学有出访机会,其中约40%为参加科研实习,约20%为参访交流,15%为参加会议,此外还有部分同学以参加国际暑期学校和冬季学校、实习培训、合作研究、学术竞赛、交换学习和联合培养、访问考察等形式出国交流学习;其中约80%的同学由学校学院资助往返旅费。

营造良好的国际化环境。学院重视国际化课程建设,积极推进英文课程的建设。学院鼓励并引导同学参加在国内外举行的大型国际学术会议或竞赛,疫情前每年都邀请国外学者150多人次来前来讲学、举办讲座和座谈交流。2016年举办高等物理教育国际会议,邀请了美国物理教师协会会长等四位国际物理学科教育专家和中国物理教育界专家,对比中国、美国、欧洲、前苏联物理高等教育现状及优缺点,并对高等物理教育的未来发展进行了深入思考。


奖励荣誉

勤奋学习、卓越研究和全面发展的本科生们在物理学院展现了自身的才华和潜力。他们以优异的学业成绩、深入的科研探索和积极的社会服务赢得了一系列难得的荣誉和奖励。这些荣誉不仅是对他们个人辛勤付出的认可,也是对北京大学物理学院一流教育质量的肯定。在未来的道路上,这些荣誉将成为他们斩获更高成就的动力和骄傲的象征,同时也将成为其他学子们的榜样和励志的力量。

2017年至今物理学院共荣获中国大学物理学术竞赛特等奖1次,一等奖3次。2019年至今物理学院共荣获北京市本科优秀毕业设计(论文)11项(2019年4项,2020年3项,2021年2项,2022年2项)。2020年至今共有24位同学荣获北京大学“未名学士”荣誉奖项。2016年至今共有70余项本科生科研项目获评北京大学优秀项目。以上奖励,物理学院获奖数均为全校第一。

近年来,杨天骅获教育部拔尖计划2.0优秀学生奖。王次天获教育部拔尖计划2.0首届“提问与猜想”活动唯一特等奖。陈贝乐、高云浩、何沛一、李志昊在第七届全国大学生物理实验竞赛(教学赛)中获三项一等奖。张哲伦和贡晓荀获第七届全国大学生物理实验竞赛(创新)一等奖。林织星、杨天骅、王雨晨、张哲伦获2021年世界大学生理论物理竞赛第2名。康亚城获第五届全国大学生天文创新作品竞赛一等奖。


表2:物理学院北京高校优秀本科毕业设计(论文)获奖名单

序号

年份

姓名

学号

专业

类别

专业名称

指导教师

毕业论文

(设计)题目

项目类型

1

2019

路裕焜

1500011304

理学

物理学

肖云峰

参量增益微腔中的腔量子电动力学研究

个人类

2

2019

许昭鉴

1500011407

理学

物理学

朱瑞

钙钛矿太阳能电池非辐射复合损失研究

个人类

3

2019

刘越

1500011421

理学

物理学

冯济

二阶微扰下的广义Wannier函数和有效哈密顿量

个人类

4

2019

潘书航

1500011434

理学

物理学

史俊杰

通过N掺杂改进二维RP相钙钛矿K2La2Ti3O10光催化性能

个人类

5

2020

亓瑞时

1600011445

理学

物理学

高鹏

利用电子束测量氮化硼纳米管的声子色散

个人类

6

2020

曾耀萱

1600011369

理学

大气科学

杨军

土卫二上的海洋环流

个人类

7

2020

李嘉轩

1600011628

理学

天文学

何子山

NGC 1052天区的低面亮度特征

个人类

8

2021

俞启威

1700011303

理学

物理学

涂豫海

鸟群聚飞的非平衡态热力学

北京大学

9

2021

高志强

1700011431

理学

物理学

王垡

魔角石墨烯和准一维体系中的关联物理

北京大学

10

2022

刘东禹

1800011386

理学

物理学

李铮

布居数反转晶体中x射线的动力学衍射

个人类

11

2022

 

1800011374

理学

大气科学

KOLL DANIELDRAGOMIR BENEDIKT

基于强化学习的地球工程最优策略

个人类


社会服务

优质生源是人才培养的重要先决条件。物理学院的本科生都是从全国层层选拔、脱颖而出的才子,在相应层次上已经表现出极强的能力和极大的潜能。物理学院积极探索人才选拔的新模式,提高招生质量,加强与基础教育阶段以及研究生阶段的联动,实现中学、大学、研究生三个阶段联动衔接,从中选拔出对物理真正特别有兴趣、数理基础好、有潜能的中学生,引导他们走上物理之路,培养物理学高端人才。

教育部于2020年起启动基础学科招生改革试点,也称“强基计划”,主要是为了选拔和培养有志于服务国家重大战略需求,且综合素质优秀或基础学科拔尖的学生。按照《教育部关于在部分高校开展基础学科招生改革试点工作的意见》和教育部关于 “基础学科拔尖学生培养试验计划”的指示精神和要求,为加强强基计划招生和优秀拔尖人才培养的有效衔接,积极推动和提高国内高中的物理学教育,北京大学物理学院于2020年8月22日-28日举办“物理培优教学论坛”。此次教学论坛报名人数众多,物理学院利用优秀的课程资源以及强大的师资力量,借助北大燕云直播平台,为广大高中一线物理老师讲解并梳理了中学与大学物理课程的衔接,涵盖力学、热学、电磁学、光学、近代物理和实验物理等方面的内容,观看直播及回放人数超十万人次。论坛权威性和专业性并重,实践性和理论性并举;课程内容具备国际化领先视野,拥有多角度和多层次的阐述讲解,少而精,注重培优实效和质量。参加论坛的高中物理老师们反响热烈,反馈内容贴近我国高中一线物理教学实际。参与者既能获得大中物理衔接内容的具体专业指导,又能深度了解北京大学物理学院的教学和人才培养理念,并展开多角度、深层次、全方位的探讨。