واحدهای درسی رشته فیزیک در دانشگاه

انتخاب فیزیک به عنوان رشته دانشگاهی، یک چالش بزرگ است. مخصوصا در کشور عزیزمان ایران. یکی از مهم ترین دلایل آن عدم به رسمیت شناختن علوم پایه، و در راس آنها فیزیک، به عنوان علوم تاثیرگذار در سیستم های خرد و کلان جامعه و کشور است . از سوی دیگر بازار کار. به هر نحو صرف نظر از سبک و کیفیت انتقال محتوای فیزیک آکادمیک در دانشگاه های مختلف ایران و جهان، در این مقاله قصد دارم به طور نسبتا مفصل به معرفی واحدهای درسی رشته فیزیک و یا اصطلاحا کرسی های درسی که افراد در طول دوران تحصیل در رشته فیزیک باید پشت سر بگذارند بپردازم.

تقسیم‌بندی واحدهای درسی در دانشگاه

واحد‌های درسی رشته فیزیک و بیشتر رشته های مهندسی، شامل چهار دسته کلی است که در مجموع برای دوران کارشناسی به چیزی از مرتبه 136 واحد درسی می‌رسد:

1. درس‌های عمومی: همانطور که از اسمش مشخص است این واحدها شامل کرسی‌های درسی می‌شود که عمومی و مشترک با بقیه رشته‌هاست و به طور تخصصی ربطی به رشته مورد نظر ندارد. این درس‌ها نهایتا به 20 واحد درسی می‌رسند. مثل فارسی، تربیت بدنی و غیره.
2. درس‌های پایه: درس‌پایه شامل کرسی‌های درسی می شوند که تخصصی تر بوده و تا حد زیادی بین رشته‌های مختلف مشترک می‌باشند و همانطور که از اسمشان مشخص است، درس‌های پایه‌ای می‌باشند که برای ورود به دروس تخصصی باید آن‌ها را پشت سر گذاشت. این درس‌ها نهایتا به 33 واحد درسی می‌رسند. مثل ریاضی عمومی، فیزیک عمومی، معادلات دیفرانسیل، برنامه‌نویسی کامپیوتر و غیره.
3. درس‌های تخصصی: قسمت مهم دوران تحصیل در رشته فیزیک و هر رشته دیگری در دوران گذراندن این دسته از کرسی‌های درسی است. واحدهای تخصصی شامل کرسی‌هایی هستند که مطالب خاص آن رشته می‌پردازند و نهایتا به حدود 50 واحد می‌رسند. درس‌های مثل مکانیک تحلیلی، کوانتوم مکانیک، ترمودینامیک، الکترومغناطیس و غیره.
4. درس‌های انتخابی یا اختیاری: این دسته از واحدهای درسی شامل کرسی‌هایی است که هر دانشجو از بین آنها باید تعدادی حدود 33 واحد درسی را اخذ کرده و بگذراند و شامل درس‌های زیادی می‌شود که گاها خیلی تخصصی هستند، مثل نسبیت، و گاها عمومی، مثل بهداشت محیط. هر دانشگاه هم متناسب با سیاست‌های آموزشی و ظرفیت‌های ارائه درس خود، تعدادی از این کرسی‌ها را به عنوان درس اختیاری ارائه می‌دهد.

در توضیحات پیش رو سعی می‌کنم بیشتر به درس‌های تخصصی تر بپردازم.

دروس پایه رشته فیزیک

همانطور که گفته شد درس‌های پایه پیش‌نیاز شرکت در کرسی‌های درس تخصصی می‌باشند. در لیست واحدهای درسی رشته فیزیک و بیشتر رشته های مهندسی درس‌های پایه شامل لیست زیر می‌باشد:

• ریاضی عمومی 1 و 2: درس ریاضی عمومی 1 و 2 شامل دو درس سه واحدی می‌باشد که در آن اصول اولیه و پایه‌ای ریاضیات، شامل حساب دیفرانسیل و انتگرال، هندسه تحلیلی، جبرخطی، تا حدی ترکیبیات و احتمال، به صورت عمومی تدریس می‌شود.
• معادلات دیفرانسیل: بعد از ریاضی، معادلات دیفرانسیل کرسی درسی مهمی است که در آن به معرفی انواع معادلات دیفرانسیل و روش‌های مختلف حل آنها پرداخته می‌شود. برای رشته فیزیک این درس بسیار مهم است.
• فیزیک عمومی 1 و 2: این دو کرسی درس سه واحدی، برای بیشتر رشته‌های مهندسی و فیزیک مشترک هستند. موضوعاتی که در فیزیک 1 صحبت می‌شوند متوجه موضوعات مقدماتی مکانیک کلاسیک می‌باشد. به همین صورت در درس فیزیک 2 درباره الکترواستاتیک و مغناطواستاتیک صحبت می‌شود.
• فیزیک عمومی 3: در این کرسی درس سه واحدی مقدمات ترمودینامیک، اپتیک، نوسانات و بقیه باقی‌مانده‌های فیزیک کلاسیک بحث می‌شوند. البته در دانشگاه‌های مختلف ممکن است موضوعات بحث شده در این کرسی درس متفاوت باشد.
• فیزیک عمومی 4 (فیزیک مدرن): در این کرسی درسی سه واحدی کم کم بحث به سمت فیزیک مدرن می‌رود. صحبت درباره مقدمات نسبیت خاص، نجوم، فیزیک ذرات، فیزیک هسته‌ای، کیهانشانسی و غیره از سرفصل‌های مهم این کرسی درسی است که متناسب با سیاست‌های استاد، دانشکده یا دانشگاه می‌تواند متمرکز روی یکی از مطالب بالا شود یا همه را در بر بگیرد.
• آزمایشگاه فیزیک عمومی 1 و 2: کرسی‌های درسی آزمایشگاه از واحدهای عملی در دوران تحصیل یک دانشجوی فیزیک به حساب می‌آیند. در این درس‌ها شما با دستگاه‌های مختلف آزمایشگاه کار می‌کنید، آزمایش می‌کنید، تحلیل می‌کنید و نهایتا با ارائه گزارشکار مجوز رفتن به آزمایش بعدی را دریافت خواهید کرد. درس‌های آزمایشگاه معمولا یک تا دو واحدی می‌باشند. محتوای آزمایشگاه فیزیک عمومی 1 مکانیک کلاسیک و آزمایشگاه فیزیک 2 الکترومغناطیس می‌باشد.
• شیمی عمومی و آزمایشگاه شیمی عمومی: کرسی درس سه واحدی شیمی عمومی یکی از کم اهمیت ترین درس‌های پایه است که بسیاری از دانشجویان هم از آن لذت نمی‌برند. در این درس یک سری اصول کلی شیمی، جدول تناوبی، نمادگذاری اتمی، استوکیومتری، الکتروشیمی و غیره صحبت می‌شود. آزمایشگاه شیمی عمومی هم یک درس عملی یک واحدی است که در آن شما وارد محیط آزمایشگاه شیمی می‌شوید و حدود 10 آزمایش را پشت سر خواهید گذاشت. موضوع آزمایش‌ها برای دانشگاه‌های مختلف متفاوت است.
• برنامه نویسی کامپیوتر: این درس سه واحدی برای تمامی رشته‌های علوم‌پایه و مهندسی اجباری است. متناسب با سیاست‌های استاد مورد نظر، یک زبان برنامه‌نویسی، شامل زبان‌های C، پایتون و غیره در این درس تدریس می‌شود. همینطور مفاهیمی مثل الگوریتم، طبقه بندی، حل مسئله و غیره در این کرسی درسی، حداقل به صورت تئوری، مورد بحث قرار می‌گیرند.
• زبان عمومی: زبان عمومی شامل یک کرسی درس سه واحدی از زبان انگلیسی و گاها متناسب با دانشگاه فرانسه، آلمانی یا غیره می‌باشد. رویکرد در این درس بیشتر شبیه به زبان عمومی دبیرستان است و هدف آموزش مقدماتی زبان انگلیسی می‌باشد.

دروس تخصصی رشته فیزیک

شیرین‌ترین و سخت‌ترین قسمت تحصیل یک دانشجوی فیزیک زمانی است که در حال گذراندن درس‌های تخصصی یا اصلی است. درس‌های تخصصی شامل کرسی‌های درسی تماما فیزیکی می‌باشند و لیست زیر را شامل می‌شوند:

• ریاضی فیزیک 1 و 2: این دو کرسی درسی سه واحدی از مهم‌ترین درس‌های کارشناسی فیزیک می‌باشند که در آن درباره نظریات ریاضی و در کل ریاضیات مورد نیاز فیزیکدان‌ها صحبت ‌می‌شود. از جبرخطی و سری گرفته تا جبر مختلط، دستگاه‌های منحنی‌الخط و دیفرانسیل. محتوای این دو درس می‌تواند از دانشگاه به دانشگاه متفاوت باشد.
• ترمودینامیک و مکانیک آماری 1 و 2: ترمودینامیک بیشتر متوجه بررسی تعاملات انرژی و ماده بین سیستم ها و محیط ها می باشد که مبتنی بر پارامترهایی مثل دما، حجم، فشار، آنتروپی و غیره بررسی می‌شود. مکانیک آماری از سوی دیگر تمرکز خود را بر تعاملات ذرات در تعداد بالا با محیط و یکدیگر در مدلی مبتنی بر نظریه احتمال ریاضیات قرار داده است. کرسی درسی ترمودینامیک 1 در بیشتر دانشگاه ها درباره مباحث اول است و کرسی درسی ترمودینامیک 2 در حوزه مکانیک آماری وارد می‌شود. البته نحوه ارائه و محتوای این دو کرسی سه واحدی در دانشگاه‌های مختلف متفاوت است.
• مکانیک تحلیلی 1 و 2: مکانیک تحلیلی درس اصلی‌ای است که در آن درباره مکانیک کلاسیک صحبت می‌شود. از مکانیک نیوتنی خطی و دورانی گرفته تا مکانیک لاگرانژی و همیلتونی. این دو کرسی درسی سه واحدی از پیش‌زمینه‌های مهم برای درک مفاهیم پایه مکانیک کوانتومی می‌باشند.
• الکترومغناطیس 1 و 2: الکترومغناطیس از درس‌های مهم دوران کارشناسی فیزیک می‌باشد که از الکترواستاتیک و پتانسیل شروع می‌شود، به مرور به مغناطواستاتیک می‌رسد و نهایتا به حوزه الکترودینامیک، امواج، موج‌برها، میدان و تابش می‌رسد. الکترومغناطیس شامل دو درس سه واحدی است.
• مکانیک کوانتومی 1 و 2: شاید شیرین‌ترین کرسی درسی دوران کارشناسی دو کرسی سه واحدی مکانیک کوانتومی باشد. در این درس ابتدا اصول موضوعه کوانتوم بحث می‌شوند، سپس به معادله شرودینگر و حل آن در مدل‌های مختلف پرداخته می‌شود. به مرور به بحث‌های کاربردی‌تری مثل بررسی اتم هیدروژن، روش‌های تقریبی و اتم هلیوم، اسپین، نظریه پراکندگی، ذرات بنیادی و غیره هم در آن وارد می‌شود. معمولا رویکرد و محتوای بیشتر دانشگاه‌ها در ارائه کوانتوم مکانیک 1 یکسان است اما در دومین کرسی درسی آن که حوالی ترم شش کارشناسی ارائه می‌شود، ممکن است اساتید دانشگاه‌های مختلف مطالبی را متفاوت با هم ارائه دهند.
• فیزیک حالت جامد 1 و 2: فیزیک حالت جامد شامل دو کرسی درسی سه واحدی می‌شود که در آن نظریات فیزیکی حاکم بر کریستال‌ها و بلورهای جامد مورد بررسی قرار می‌گیرند. از معرفی انواع کریستال و شبکه و پارامترهای بررسی آنها گرفته تا نظریات مهمی مثل “نظریه نواری”، تئوری نیمه‌هادی ها و غیره.
• آزمایشگاه فیزیک حالت جامد: این درس دو واحدی عملی شامل آزمایش‌هایی در حوزه حالت جامد و کرسیتالوگرافی است. آزمایش‌هایی مثل اثر هال، نیمه‌رساناها، لیتوگرافی و غیره.
• اپتیک و آزمایشگاه اپتیک: اپتیک علم نورشناسی با رویکرد امواج و هندسه می‌باشد. در این کرسی درس سه واحدی خواص موجی نور، بیشتر مبتنی بر فیزیک کلاسیک، بررسی و بحث می‌شود. آزمایشگاه این درس هم یک کرسی دو واحدی عملی است که در آن پدیده‌هایی مثل پراش، دوشکاف، بررسی سرعت نور و غیره بررسی می‌شوند.
• نجوم و اخترفیزیک: اخترفیزیک مقدماتی یکی از درس‌های اصلی است که در بسیاری از دانشگاه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار نیست. محتوای ارائه آن هم بیشتر در قالب نجوم مقدماتی و نجوم رصدی می‌باشد که در دانشگاه‌های مختلف متفاوت است.
• فیزیک هسته‌ای و ذرات بنیادی: همانطور که از عنوان آن پیداست این درس سه واحدی به بررسی خواص هسته اتم ها، مثل پرتوزایی، واپاشی، مدل‌های اتمی و غیره می‌پردازد و گاها با ذرات بنیادی هم ترکیب می‌شود.
• زبان تخصصی فیزیک: زبان تخصصی فیزیک در کنار زبان عمومی بیشتر حول آموزش تکنیکی تر و تخصصی تر زبان انگلیسی متناسب با رشته تخصیلی می‌باشد. در این درس شما بیشتر با اصطلاحات تخصصی فیزیک سروکار دارید.

دروس اختیاری یا انتخابی رشته فیزیک

همانطور که گفته شد درس‌های اختیاری شامل کرسی‌های درسی زیادی می‌شوند که در دانشگاه‌های مختلف به صورت متفاوت ارائه می‌شوند و دانشجویان به انتخاب خودشان از بین آنها تعدادی را می‌گذارند. البته اینطور هم نیست که همه این درس‌ها در همه دانشگاه ها ارائه شوند. این درس‌ها شامل این عنوان‌ها می‌باشند: فیزیک لیزر، فلسفه علم، فیزیک پلاسما، آکوستیک، نسبیت خاص، تکنیک خلا، تقارن و نظریه گروه‌ها، ریاضی فیزیک 3، روش‌های شبیه‌سازی، نانوفیزیک، بیوفیزیک، زیست‌شناسی سامانه‌ای، فیزیک حالت جامد 2، محاسبات عددی، بلورشناسی، گرانش، کیهان‌شناسی، سامانه‌های پیچیده، دینامیک غیر‌خطی، امواج و ارتعاشات، فیزیک جو، فرآیندهای تصادفی، انرژی‌های نو، فیزیک اتمی مولکولی، پروژه.