數理類安排的數學、物理課程在清華一切大類中要求最高、層次最全、教師最強，在基礎學科與應用交叉學科領域的人才培育方面均具優勢。學生依據自己的理想，未來不只能夠從事數學、物理等基礎學科研究，也能夠在應用科學、高新技術、交叉學科等領域發展。
2019年1月8日上午，人民大會堂。清華大學副校長薛其坤院士走上主席臺，接過了國家天然科學獎一等獎的獲獎證書，這也是國家天然科學獎全國僅有的一等獎。獲獎項目的名稱是「量子失常霍爾效應的試驗發現」，而此刻，間隔2013年他領銜的試驗團隊首次發現量子失常霍爾效應並將效果發布在《科學》（Science）雜誌上，現已曩昔近6年的時刻，這也是清華理科復建後第一個由基礎學科研究團隊牽頭完結的國家天然科學一等獎項目。
薛其坤院士的試驗室墻壁上貼著愛因斯坦的名言：「Knowledge is limited. Imagination encircles the world.」而這也代表著以「厚數理基礎，寬學科平臺」為中心理念建造的清華大學數理大類，對學生提出的期待與培育學生的目標。
浪漫的國際航行者會說：「咱們的征程是星辰大海。」關於大部分在試驗室探索問題、與苛刻的試驗條件奮鬥的基礎科學研究者來說，他們的征程是這個國際一切的不知道。而數理大類則完全建立在清華的基礎科學之上，以數學、物理、材料、工物、航空航天五個院系共同參加培育，有全校要求最高、層次最全的數理基礎課程，也有全校最專業、最具理想的教師和學生。
物理系的李青鍇是一名經過物理比賽進入清華大學的學生，由於傑出的學科專長，在物理系的學習早早納入了規劃。
「由於比較強的專業性質，其實數理大類相比其他大類，或許沒有那麽『大類』，但大類內部的課程是自在互選的」，李青鍇說。
說起數理類，李青鍇認為對自己協助比較大的是大一時各專業開設的基礎概論課。「概論課增進大類內部各專業相互了解，選課非常自在，對我而言是個打基礎的平臺。」
以規劃「小而精」為特色的基礎科學班裏，每個同學都有機會得到教師的輔導。數學系教授，同時也是數72班的班主任姚家燕教師，就以他的「咖啡約談」聞名。曾經在法國留學的姚家燕辦公室常備香濃的法國咖啡，咖啡的香氣耳濡目染拉進了他與學生的間隔，給予學生學業上和生活上的協助。
「和同學們在一起，我覺得自己也仿佛回到了18歲。」在講授數學知識之余，姚家燕還常常教導同學們要「愛惜時刻、珍愛生命、孝敬老一輩、勤勉用功」。姚家燕喜愛讀書，辦公室裏有很多與專業相關的藏書，還常常贈書給初次見面的同學作為見面禮，鼓勵他們愛上數學。
學生為本，基礎教學的中心
在2018年度國家科學技術獎賞大會上，清華大學共有24項優秀科技效果取得2018年度國家科學技術獎賞。其中一等獎4項，包括國家天然科學獎一等獎1項，國家科學技術進步獎一等獎3項。
而在這4項一等獎中，有兩個項目都來自數理大類的建造院系。除了物理系薛其坤院士等完結的「量子失常霍爾效應的試驗發現」項目獲國家天然科學獎一等獎，還有航院李路明教授等完結的「腦起搏器關鍵技術、系統與臨床應用」項目獲國家科學技術進步獎一等獎。
在這些最前沿領域的獎項背後，是很多基礎學科教師長期耕耘於本科講臺，集中力量在本科階段為學生們打好科學素養的基礎。
被同學們愛稱為「姚sir」的姚家燕2006年進入清華大學數學系，教過很多不同的數學課，而他最長久停步的，仍然是最基礎的微積分的講臺。姚家燕十分重視因材施教地協助學生，尤其關心學習困難的同學，每周都會花費許多時刻和經歷來輔導他們學習，與他們談心，協助他們紓解壓力。有學生回想姚家燕的微積分講堂，由於教學強度較大，他常常在課間給同學們放一些輕松、勉勵的MTV。有時看到同學們聽課累了，他還會講一些與講堂教學有關的趣聞讓我們輕松一下，為我們營建感受數學之美的歡快氣氛。
2018年，清華大學發動「標桿課程」評選。第一批當選課程中，最為奪目的便是物理系現已77歲的徐湛教師開設的《量子力學(1)》。徐湛是中國物理學會周培源獎的取得者，也是被稱為「中國魔術」(Chinese Magic)的量子場論中旋量計算方法的提出者。但最令他自豪的，仍是他作為大學教師的身份。
說起徐湛教師的講堂，物理系王安舟印象最深的是潤物細無聲的浸潤：「徐教師對教學細節有著近乎苛刻的仔細，講義年年更新，一絲不茍。他對科學精神有著深化的了解，對培育人有著極致的耐性。當同學表現出對某個問題的拓展興趣後，他會撰寫長達數頁的補充材料，為同學們闡釋更深化的物理圖畫與數學解說。」在批改同學們的作業時，徐湛會在助教改完之後進行復審，仔細看學生們的推導和思維過程，寫下鱗次櫛比的批註，有共性的還會上傳到網絡學堂的公共區域給我們參閱。
徐湛量子力學講義最顯眼的方位就有三句話：「量子力學是幾率性的理論，量子力學是相對性的理論，量子力學是思辨性的理論」，是為了告訴學生從經典力學到量子力學，要完結思維的躍變，而這種躍變，恰恰是要在高中走向本科的階段完結的。
關於本科生的培育，在徐湛教師看來，價值刻畫、才能培育、知識教授「三位一體」，缺一不可：「科學觀價值觀的刻畫是耳濡目染的，我的課程還要教給學生們對科學的熱愛，以及報國的熱情。」
