“双一流”总体建设方案的提出已经3年有余，到底什么是世界一流学科，怎么建设一流学科，一直以来是仁者见仁，智者见智。 鉴于理学基础学科具有国际可比性，因此选择了两个公认的世界一流学科：普林斯顿大学的物理学和麻省理工学院的化学，从学科发展历史、生源质量、人才培养、师资队伍、科研投入与产出等方面对比分析一下世界一流学科的特征。
1 发展历史悠久，积淀深厚
普林斯顿大学的物理学科可追溯到1832年，当时约瑟夫·亨利来到普林斯顿大学物理系，主导进行了一系列电磁感应实验，使物理学迅速处于美国第1个科学黄金时代的前沿。
1873年，布兰克特和威廉·马吉也受聘于普林斯顿大学，与亨利一起开创了物理学的新天地，从而使普林斯顿成为世界理论物理学的重要中心之一。
麻省理工学院在建校时就由著名化学家威廉·巴顿·罗杰斯创立了化学学科，后经赛勒斯·沃伦、詹姆斯·克拉夫茨、刘易斯·诺顿、威廉·沃克等多位著名化学家的不断努力而逐渐完善。
特别是凯斯时期（1922~1945年），麻省理工学院的化学取得了巨大成就，有8位教授先后获得了诺贝尔奖。
随后是库伯时期（1945~1964 年），引进了许多著名化学家，如无机和放射化学家查尔斯、物理化学家瑞查德、有机化学家乔恩等，从而使麻省理工学院化学学科迅速跻身世界前列。
2 高质量生源，选拔严格
这两个学科在招生规模上始终坚持“小而精”的精英教育方针，对生源的选拔均十分严格，录取率极低，而且均有相当比例的留学生（这些学生往往都是所在国家高校中的佼佼者），这样就保证了生源的高质量。
3 着力打造一流人才培养模式
01 课程设置
普林斯顿大学物理专业的本科课程结构为：通识课+专业基础课+专业核心课+自由选修课。
在通识课中十分重视伦理与道德、历史分析、文学与艺术等人文类课程的教育。
学校采取本硕博一体化课程设计，对课程进行层层分级，从100 级至500 级。100~300 级的课程主要面向本科生，400~500 级课程主要针对研究生开设。
物理学课程结构采取嵌入交叉学科课程模块，来促进学生的跨学科训练。如本科生的7门核心课程中必须包含两门数学类课程（300 级以上）和一门其他跨学科课程（400 级以上）。
100 级课程主要介绍学科、培养学生学习能力；
200 级课程主要介绍核心理论；
300 级课程侧重将所学理论知识应用到某一领域的技能学习；
400级课程主要培养学生把知识应用在真实环境中；
500级课程主要为讨论课，成立学习小组，提高科研能力。
麻省理工学院化学专业的本科课程结构为：校级必修课+系学位课程+自由选修课。
对所有在校本科生提出了理工与人文兼取的通识教育要求，理学学士的人文类课程占课程的比例至少达到 47%。
在学校“手脑并重”教育理念的影响下，其化学学科非常重视学生实验课程的训练，要求实验课数量比例不低于系学位必修课总数量的 61%。
02 跨学科训练
普林斯顿大学物理系非常重视跨学科学生培养，鼓励学生参与多学科联合的项目。
如“工程物理”项目，以工程应用科学学院为主，由6个工程部门（化学和生物工程、土木与环境工程、计算机科学、电气工程、机械和航空航天工程、运筹和金融工程）和物理系共同参与。
麻省理工学院化学系研究生的科研活动大多是在跨学科的实验室开展的。
研究生一般被要求在不同的实验室间进行轮流。跨学科的科研训练使得该校化学专业毕业生能够适应未来职业不断变化的需求。
03 学习环境
普林斯顿大学物理系有11个物理学领域的研究团队，每个团队都由资深的教授、青年教师和研究生组成，团队还经常有意识地吸收本科生参与科研计划。
在物理系，本科生参与科研的气氛非常浓厚，经常参与一些在其他大学要到研究生阶段才能展开的研究项目。
另外，物理系教师和研究生的比例是 1:2，这就保证了教师有充分的时间和精力指导学生，学生将有更多的机会与诺贝尔奖获得者、美国国家科学院院士等学术泰斗进行近距离交流。
麻省理工学院位于全球最活跃的生命科学产业中心。学校周围有100多家大型制药公司和生物技术公司。地理位置的优势为该校化学系的师生提供了产学研结合的机会。
学校也建立了许多研究所，为化学系学生的研究提供了平台支持，如怀特黑德生物医学研究所、科赫研究所综合癌症研究、布罗德研究所、弗朗西斯苦磁铁实验室等。
04 国际交流
普林斯顿大学物理系有许多国际合作或独立的项目可供学生申请。
如在量子物理、量子信息、多体理论和基本原子物理学等领域的学生，有机会被推荐至德国马普量子光学研究所，进行量子耗散系统或拓扑相和相变的研究。
同样，麻省理工学院化学系也给学生提供了去国外学习和交流的机会：
如学生可以申请到伦敦帝国理工学院、牛津大学、东京大学等大学的化学研究部门（实验室）进行一年的交换生学习。
还可以直接申请到国外的大学就读，如澳大利亚的悉尼大学、澳大利亚新南威尔士大学、中国的清华大学等直接接收 MIT 的学生入学。
还可以申请参加海外留学项目或国际研究计划，如每年有超过80名学生参加麻省理工—法国联合培养项目。
05毕业生情况
普林斯顿大学物理学科的杰出毕业生中有8位诺贝尔物理学奖获得者和8位麦克阿瑟奖获得者。
著名校友还包括：学校现任校长克里斯托弗·伊斯格鲁布、著名武器控制专家德维尔、美国物理学会的创始人威廉姆·弗朗西斯·马吉、第1个编写曼哈顿计划的亨利·斯密斯和被称为“哈勃太空望远镜之父”的莱曼·斯皮策等。
麻省理工学院化学学科的杰出毕业生中有6位诺贝尔化学奖获得者。
著名校友还包括生物无机化学的创始人斯蒂芬·利帕德、美国第1个获得化学学士学位的女性艾伦·瑞查兹、宇航员凯瑟琳恩、前任美国中央情报局局长、国防部副部长约翰·多伊奇和全球第1家生物技术公司——基因泰克的创办人之一的罗伯特·斯万森等。
4 师资力量雄厚
普林斯顿大学物理系有教师73 人，其中教授 32人。在任教师中包括 6 位诺贝尔物理学奖获得者、12位麦克阿瑟奖获得者、4位ESI高被引学者和 11位美国国家科学院院士。
该校物理学科的历任教师中有11人获得过诺贝尔物理学奖，如物理学家阿瑟·麦克唐纳、瓦尔·菲奇、詹姆斯·沃森·克罗宁等。
教师队伍中还曾包括提出标量—张量场论的物理学家罗伯特·迪克，创造并发展了“基本粒子物理学标准模型”的山姆·特蕾曼和第1位从事原子弹理论研究，也是“黑洞”概念的提出者约翰·惠勒。
麻省理工学院化学系目前有35 位教师，教授23人，其中诺贝尔化学奖得主1人、高被引学者7人、美国国家科学院院士10 人、美国艺术与科学学院院士 15 人和国家科学奖章获得者2人。
该校化学学科历任教师中有11 位曾获得诺贝尔化学奖。
教师队伍里还曾包括著名化学家、发明家阿瑟·阿莫斯·诺伊斯，酸碱电子理论提出者吉尔伯特·牛顿·路易斯，曾任美国化学协会主席的詹姆斯·弗莱克诺里斯等化学学科领军人才。
5 大量的科研投入VS优质科研产出
01科研投入
美国私立研究型大学的经费来源主要为政府拨款、科研项目经费、校友捐赠、投资性收入、企业资助、学费等。
2016 年普林斯顿大学科研经费总数为3.1亿美元，位居美国第76位，其物理学科经费为 0.4 亿美元，位居美国大学物理学科科研经费排行第 12。
2016 年麻省理工学院科研经费总数为 9.5 亿美元，位居美国第 14 位，其化学学科科研经费 0.3 亿美元，位居美国大学化学学科科研经费排行第 9。
02科研产出
一是原创性成果
原创性成果是衡量一个学科建设和发展水平的重要指标。
普林斯顿大学物理学科的原创性成果包括：
约瑟·亨利发现了电流自感现象和电磁感应的现象，比法拉第早一年，为改进发电机打下了基础。
1936年，尤金·维格纳提出支配核子中质子和中子相互作用原理；
瓦尔·菲奇发现中性 K 介子蜕变基本守恒定律的破坏；
邓肯·霍尔丹揭示了拓扑概念如何用于理解一些材料中发现的小磁体链的特性，并与戴维·索利斯共同分享了 2016 年诺贝尔物理学奖。
麻省理工学院化学学科的原创性成果包括：
约翰·克拉克希恩成功化学合成了青霉素；
弗兰克·阿尔伯特·科顿创立了原子簇化学领域；
吉尔伯特·路易斯提出了逸度和活度的概念，对于真实体系用逸度代替压力，用活度代替浓度；
史蒂芬·布赫瓦尔德等人发现了布赫瓦尔德·哈特维希反应。
二是高质量的学术论文
高质量的学术论文是一个学科科研成果的重要体现，一般以论文被引次数来衡量。
6 小结 世界一流学科的特征
根据以上两校一流学科的分析中，世界一流学科的特征可概括为以下六点：
一是创新引领。一流学科的学科方向往往具有前沿性、交叉性、引领性，而且是紧跟时代发展的，从而能够推动该学科领域不断创新发展。
二是大师云集。一流学科的水平很大程度上取决于学科队伍的水平。建设一流的学科，必然拥有卓越的师资队伍和学术大师。
三是英才辈出。人才培养是一所大学的根本使命。一流学科往往能培养出各领域的精英和领军人才，其毕业生得到社会各界的认可。
四是成果卓著。一流学科必定做出了许多具有原创性、突破性的研究成果，推动了学科发展，促进了社会进步和经济发展。
五是声誉斐然。一流学科必定拥有良好的学术声誉、教学声誉、就业声誉。
六是积淀深厚。一流学科都不是一蹴而就的，它是在长期的发展中一点点积累而来的，既拥有悠久的学科历史、深厚的文化底蕴。同时，在学科发展过程中也积累了优越的学科条件，形成了自由宽松的学术氛围。
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