《美和理論物理學(xué)》教案（蘇教版選修）
作為一位兢兢業(yè)業(yè)的人民教師，就難以避免地要準(zhǔn)備教案，編寫教案有利于我們科學(xué)、合理地支配課堂時(shí)間。優(yōu)秀的教案都具備一些什么特點(diǎn)呢？以下是小編為大家收集的《美和理論物理學(xué)》教案（蘇教版選修），歡迎閱讀與收藏。
教學(xué)目標(biāo)：
1、在略讀的基礎(chǔ)上，能勾畫出介紹理論物理學(xué)美的構(gòu)成時(shí)分析問(wèn)題角度的語(yǔ)句。
2、篩選相關(guān)語(yǔ)言信息，梳理文章的論述層次，明確作者的行文思路。
3、理解并具體解釋作者引用其他科學(xué)家的言論想證明的見解。
教學(xué)重點(diǎn)：
掌握閱讀科學(xué)論文類文章的基本途徑和主要方法，形成清晰的閱讀思路。
教學(xué)難點(diǎn)：
理解文中出現(xiàn)的重要概念、重要語(yǔ)句及引用言論的含義及作用。教學(xué)過(guò)程：
一、導(dǎo)入新課。
科學(xué)論文是在各種科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)專門探討學(xué)術(shù)問(wèn)題、反映研究成果的論文。它既是進(jìn)行科學(xué)研究的一種手段，又是描述科研成果的工具。它具有學(xué)術(shù)性和文獻(xiàn)性。自然科學(xué)論文重在關(guān)注自然物質(zhì)、現(xiàn)象以及人們探索自然規(guī)律的方法，用來(lái)表述作者的新見解、新發(fā)現(xiàn)，要求用充足的科學(xué)的論據(jù)來(lái)支撐觀點(diǎn)，用嚴(yán)密的推論、合理的分析、科學(xué)的語(yǔ)言建言立論，以取得讀者的理解或認(rèn)同。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)華裔美國(guó)物理學(xué)家楊振寧先生的一篇科學(xué)論文《美和理論物理學(xué)》，來(lái)看看他是怎樣論述自己對(duì)理論物理學(xué)中美的問(wèn)題的深刻見解的。
二、作者簡(jiǎn)介。
楊振寧，1922年10月1日出生于安徽合肥。世界著名理論物理學(xué)家，因?qū)τ罘Q定律的深入研究而與華裔物理學(xué)家李政道分享1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、美國(guó)物理學(xué)會(huì)以及巴西科學(xué)院、委內(nèi)瑞拉科學(xué)院和西班牙皇家科學(xué)院院士。分別受聘為北京大學(xué)、清華大學(xué)等十幾所高校名譽(yù)教授，并擔(dān)任清華大學(xué)高等研究中心名譽(yù)主任。楊振寧對(duì)理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)范圍很廣，包括基本粒子、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)等領(lǐng)域。對(duì)理論結(jié)構(gòu)和唯象分析他都有多方面的貢獻(xiàn)。其中貢獻(xiàn)最大的在粒子物理學(xué)方面。
三、解題。
1、本文從物理學(xué)發(fā)展歷史、理論物理學(xué)中美的表現(xiàn)形式及美在將來(lái)物理學(xué)研究工作中的重要性等三方面，論述了自己對(duì)理論物理學(xué)中美的問(wèn)題的深刻見解。
2、本文的主要觀點(diǎn)：理論物理學(xué)中的美是變化的，這種變化最顯著的體現(xiàn)是理論物理學(xué)日益增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)化。理論物理學(xué)中的美主要從三個(gè)方面體現(xiàn)出來(lái)：現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結(jié)構(gòu)之美。
四、研讀課文。
(一)快速瀏覽文本，圈畫出反映作者見解和觀點(diǎn)的相關(guān)關(guān)鍵句。
1、第1節(jié)：“科學(xué)中存在美，所有的科學(xué)家都有這種感受。美的定義是什么?”“這個(gè)問(wèn)題相當(dāng)復(fù)雜，也許很難給出一個(gè)周全的回答。”
2、第2節(jié)：“很早科學(xué)家們就懂得科學(xué)中蘊(yùn)涵著奇妙的美。”
3、第4節(jié)：“事實(shí)上物理學(xué)中美的概念是發(fā)展的，因?yàn)槔碚撐锢韺W(xué)的題材是發(fā)展的，并且我強(qiáng)烈地覺得在所有自然科學(xué)的分支中都存在這種情況。”
4、第5節(jié)：“我們對(duì)理論物理學(xué)中美的理解是變化的。對(duì)于這種變化，影響最顯著最重要的是理論物理學(xué)日益增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)化，讓我從歷史的角度向你解釋我的意思是什么。”
5、第6節(jié)：“伽利略的偉大教導(dǎo)”“就是定量的物理學(xué)的開始。伽利略的觀念是一種深刻的美的觀念。”
6、第7節(jié)：“牛頓給了我們一個(gè)完整的經(jīng)典力學(xué)體系”，“物理學(xué)的數(shù)學(xué)化取得了進(jìn)展，并被認(rèn)為是非常嚴(yán)格的數(shù)學(xué)化。”
7、第8節(jié)：“18世紀(jì)后期”“物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了四個(gè)電學(xué)和磁學(xué)定律。”“這些發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了電學(xué)的誕生，甚至導(dǎo)致了現(xiàn)代世界。”
8、第11節(jié)：“麥克斯韋非常敬慕法拉第，他嘗試用數(shù)學(xué)形式把法拉第的思想表達(dá)出來(lái)。”“最后導(dǎo)出了偉大的麥克斯韋方程。”“他便可以預(yù)言電和磁能以波的形式傳播。”
9、第12節(jié)：“在最近的物理學(xué)中，數(shù)學(xué)化正在加速進(jìn)行。狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)是四維連續(xù)時(shí)空概念，廣義相對(duì)論是建立在黎曼幾何的基礎(chǔ)上的。”“所有這些數(shù)學(xué)發(fā)展隊(duì)20世紀(jì)的物理學(xué)是非常重要的，它們相當(dāng)抽象有非常美麗。”
10、第13節(jié)：“為什么物理學(xué)數(shù)學(xué)化的加速，導(dǎo)致了理論物理學(xué)中美的概念的變化。考慮到這一點(diǎn)，我建議存在三種美：現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結(jié)構(gòu)之美。”
11、第21節(jié)：“有時(shí)候，如果你遵循你的本能提供的通向美的向?qū)斑M(jìn)，你會(huì)獲得深刻的真理，即使這種真理與實(shí)驗(yàn)是相矛盾的。狄拉克本人就是沿著這條路得到了關(guān)于反物質(zhì)的理論。”
12、第22節(jié)：“現(xiàn)代許多大物理學(xué)家反復(fù)地強(qiáng)調(diào)美對(duì)物理學(xué)中將來(lái)的工作的重要性。”“愛因斯坦和狄拉克”“他們研究物理學(xué)的風(fēng)格，美始終是一個(gè)指導(dǎo)原則。”
13、第24節(jié)：“海森伯是經(jīng)由一條不同的道路而獲得了對(duì)理論物理學(xué)的美的鑒賞。他沒有遵循有美的觀念所指導(dǎo)的直覺去進(jìn)行工作，”“最后結(jié)果是他的數(shù)學(xué)完全語(yǔ)言了這些事實(shí)，從那以后他變成了數(shù)學(xué)美的皈依者。”
14、第25節(jié)：“什么是美的最終標(biāo)準(zhǔn)?我想答案與研究的具體領(lǐng)域有關(guān)。在自然科學(xué)中我認(rèn)為最終的判斷是，它是否可用于自然界。”“在其他領(lǐng)域內(nèi)，如藝術(shù)、文學(xué)、音樂(lè)中”“我主張美的最終標(biāo)準(zhǔn)是人是否與它有關(guān)。”
(二)篩選相關(guān)語(yǔ)言信息，梳理文章的論述層次，理清作者的行文思路。
第一部分(1節(jié))：科學(xué)中存在美，但美的含義相當(dāng)復(fù)雜，很難給出一個(gè)周全的回答。(提出話題：科學(xué)中的美。)
第二部分(2-4節(jié))：很早科學(xué)家們就懂得欣賞科學(xué)中蘊(yùn)涵的美。不同科學(xué)學(xué)科的美既密切相關(guān)，又不完全相同。物理學(xué)中美的概念不是固定的而是發(fā)展的。(進(jìn)一步明確論述范圍：物理學(xué)中美的概念。)
第三部分(5-12節(jié))：分析問(wèn)題(1)：從物理學(xué)發(fā)展歷史的角度論證了理論物理學(xué)中美的變化，影響最顯著最重要的理論物理學(xué)日益增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)化。
第四部分(13-20節(jié))：分析問(wèn)題(2)：與前文從歷史中縱向分析不同，這里是從橫向展開，分析論證，回答了“為什么”。
第五部分(21-24節(jié))：分析問(wèn)題(3)：從理論物理學(xué)中的美對(duì)研究工作的重要意義舉例分析。強(qiáng)調(diào)美對(duì)物理學(xué)未來(lái)研究工作的重要性，指出對(duì)研究物理學(xué)的人而言，美始終是一個(gè)指導(dǎo)原則。
第六部分(25節(jié))：美的最終標(biāo)準(zhǔn)是什么?在自然科學(xué)中我認(rèn)為最終的判斷是，它是否可用于自然界。在其他領(lǐng)域內(nèi)我主張美的最終目標(biāo)是人是否與它有關(guān)。(總結(jié)全文，得出結(jié)論，照應(yīng)開頭。)
(三)閱讀第三部分(5-12節(jié))，明確局部思路。
第一層(5節(jié))：我們對(duì)理論物理學(xué)中美的理解是變化的。對(duì)于這種變化，影響最顯著最重要的是理論物理學(xué)日益增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)化。讓我從歷史的角度向你解釋握的意思是什么。(提出全文中心論點(diǎn)，并交代論證角度。)
第二層(6節(jié))：定量的物理學(xué)的代表人物伽利略的觀點(diǎn)是一種深刻的美的觀念。第三層(7節(jié))：牛頓創(chuàng)立了完整的經(jīng)典力學(xué)體系，通過(guò)他的工作，物理學(xué)的數(shù)學(xué)化取得了進(jìn)展。
第四層(8節(jié))：18世紀(jì)后期，四個(gè)電學(xué)和磁學(xué)定律的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了電學(xué)的誕生，甚至導(dǎo)致了現(xiàn)代世界。
第五層(9-11節(jié))：麥克斯韋嘗試用數(shù)學(xué)形式把法拉第的思想表達(dá)出來(lái)，為此奮斗了近20年，最后導(dǎo)出了偉大的麥克斯韋方程，表達(dá)了實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的庫(kù)侖定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律。
第六層(12節(jié))：在最近的物理學(xué)中，數(shù)學(xué)化正在加速進(jìn)行，狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)是四維連續(xù)時(shí)空概念，廣義相對(duì)論是建立在黎曼集合的基礎(chǔ)上的。
(四)閱讀第四部分，明確局部思路。
第一層(13節(jié))：為什么物理學(xué)數(shù)學(xué)化的加速，導(dǎo)致了理論物理學(xué)中美的概念的變化。考慮到這一點(diǎn)，我建議存在三種美：現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結(jié)構(gòu)之美。(由上文“是什么”，開始轉(zhuǎn)向“為什么”，將問(wèn)題分析引向深入，并再次交代論述角度。)
第二層(14-15節(jié))：舉例說(shuō)明什么是理論物理學(xué)中的“現(xiàn)象之美”。
第三層(16-17節(jié))：舉例說(shuō)明什么是理論物理學(xué)中的“理論描述之美”。
第四層(18-20節(jié))：舉例說(shuō)明什么是理論物理學(xué)中的“理論結(jié)構(gòu)之美”。
五、問(wèn)題探討。
1、作者是從哪三個(gè)方面介紹了理論物理美學(xué)的構(gòu)成的?
明確：(1)現(xiàn)象之美。(2)理論描述之美。(3)理論結(jié)構(gòu)之美。
2、這種基于物理學(xué)數(shù)學(xué)化的加速發(fā)展導(dǎo)致的理論物理學(xué)美的概念的變化，作者是如何證明的`?
明確：作者是從物理學(xué)發(fā)展歷史的角度舉例論證的。
舉出的例子依次是：
(1)(6節(jié))“定量的物理學(xué)的”代表人物“伽利略的觀念是一種深刻的美的觀念”。
(2)(7節(jié))牛頓創(chuàng)立了“完整的經(jīng)典力學(xué)體系”，“通過(guò)他的工作，物理學(xué)的數(shù)學(xué)化取得了進(jìn)展”。
(3)(8節(jié))18世紀(jì)后期，四個(gè)電學(xué)和磁學(xué)定律的發(fā)現(xiàn)“導(dǎo)致了電學(xué)的誕生，甚至導(dǎo)致了現(xiàn)代世界”。
(4)(11節(jié))麥克斯韋“嘗試用數(shù)學(xué)形式把法拉第的思想表達(dá)出來(lái)”，“為此奮斗了近20年，最后導(dǎo)出了偉大的麥克斯韋方程”，“表達(dá)了實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的庫(kù)侖定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律”。
(5)(12節(jié))“在最近的物理學(xué)中，數(shù)學(xué)化正在加速進(jìn)行。狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)是四維連續(xù)時(shí)空概念，廣義相對(duì)論是建立在黎曼幾何的基礎(chǔ)上的”。
3、閱讀文章相關(guān)內(nèi)容，分別解釋下列科學(xué)家的言論想說(shuō)明什么。
(1)(21節(jié))“使一個(gè)方程具有美感比使它去符合實(shí)驗(yàn)更重要。”(狄拉克)
明確：作者認(rèn)為狄拉克這句話包含著偉大的真理，其實(shí)是想用這句話說(shuō)明理論物理學(xué)研究中，要以美為向?qū)В白裱愕谋灸芴峁┑耐ㄏ蛎赖南驅(qū)斑M(jìn)，你會(huì)獲得深刻的真理，即使這種真理與實(shí)驗(yàn)是相矛盾的。”
(2)(23節(jié))“創(chuàng)造性的原則寓于數(shù)學(xué)之中，因此在一定意義上，我認(rèn)為正如古人所夢(mèng)想的那樣，純粹的思想能夠把握實(shí)在。這是真的。”(愛因斯坦)
明確：這段話主要是強(qiáng)調(diào)美對(duì)物理學(xué)中將來(lái)的工作的重要性，認(rèn)為美始終是物理學(xué)研究工作中的一個(gè)指導(dǎo)原則。
(3)(24節(jié))“我們看到數(shù)學(xué)家做了我們自己做不到的事。”(海森伯)
明確：因?yàn)楹Ｉ鸪鯖]有遵循由美的理念所指導(dǎo)的直覺去進(jìn)行工作，他反被自己的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)搞糊涂了，最后結(jié)果是他的數(shù)學(xué)完全預(yù)言了這些事實(shí)，因此他有感而發(fā)說(shuō)了這句話。所以引用這句話實(shí)際上是想說(shuō)明在科學(xué)研究中遵循由美的觀念所指導(dǎo)的直覺去進(jìn)行工作的重要性。
六、布置作業(yè)。
篩選文中信息，解釋文中出現(xiàn)的重要概念。
美的意義、美的含義、理論物理學(xué)中的美、定量的物理學(xué)、經(jīng)典力學(xué)體系、四個(gè)電磁學(xué)定律、麥克斯韋方程、現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結(jié)構(gòu)之美、超導(dǎo)性現(xiàn)象、量子力學(xué)、美的最終標(biāo)準(zhǔn)。
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