《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，就難以避免地要準備教案，編寫(xiě)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：
1、在略讀的基礎上，能勾畫(huà)出介紹理論物理學(xué)美的構成時(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(jiàn)解。
教學(xué)重點(diǎn)：
掌握閱讀科學(xué)論文類(lèi)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、導入新課。
科學(xué)論文是在各種科學(xué)領(lǐng)域內專(zhuān)門(mén)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)性和文獻性。自然科學(xué)論文重在關(guān)注自然物質(zhì)、現象以及人們探索自然規律的方法，用來(lái)表述作者的新見(jiàn)解、新發(fā)現，要求用充足的科學(xué)的論據來(lái)支撐觀(guān)點(diǎn)，用嚴密的推論、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同。今天我們就來(lái)學(xué)習華裔美國物理學(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理論物理學(xué)中美的問(wèn)題的深刻見(jiàn)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(zhù)名理論物理學(xué)家，因對宇稱(chēng)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。美國國家科學(xué)院、美國物理學(xué)會(huì )以及巴西科學(xué)院、委內瑞拉科學(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，并擔任清華大學(xué)高等研究中心名譽(yù)主任。楊振寧對理論物理學(xué)的貢獻范圍很廣，包括基本粒子、統計力學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)等領(lǐng)域。對理論結構和唯象分析他都有多方面的貢獻。其中貢獻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，論述了自己對理論物理學(xué)中美的問(wèn)題的深刻見(jiàn)解。
2、本文的主要觀(guān)點(diǎn)：理論物理學(xué)中的美是變化的，這種變化最顯著(zhù)的體現是理論物理學(xué)日益增長(cháng)的數學(xué)化。理論物理學(xué)中的美主要從三個(gè)方面體現出來(lái)：現象之美、理論描述之美、理論結構之美。
四、研讀課文。
(一)快速瀏覽文本，圈畫(huà)出反映作者見(jiàn)解和觀(guān)點(diǎn)的相關(guān)關(guān)鍵句。
1、第1節：“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)題相當復雜，也許很難給出一個(gè)周全的回答�！�
2、第2節：“很早科學(xué)家們就懂得科學(xué)中蘊涵著(zhù)奇妙的美�！�
3、第4節：“事實(shí)上物理學(xué)中美的概念是發(fā)展的，因為理論物理學(xué)的題材是發(fā)展的，并且我強烈地覺(jué)得在所有自然科學(xué)的分支中都存在這種情況�！�
4、第5節：“我們對理論物理學(xué)中美的理解是變化的。對于這種變化，影響最顯著(zhù)最重要的是理論物理學(xué)日益增長(cháng)的數學(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：“伽利略的偉大教導”“就是定量的物理學(xué)的開(kāi)始。伽利略的觀(guān)念是一種深刻的美的觀(guān)念�！�
6、第7節：“牛頓給了我們一個(gè)完整的經(jīng)典力學(xué)體系”，“物理學(xué)的數學(xué)化取得了進(jìn)展，并被認為是非常嚴格的數學(xué)化�！�
7、第8節：“18世紀后期”“物理學(xué)家發(fā)現了四個(gè)電學(xué)和磁學(xué)定律�！薄斑@些發(fā)現導致了電學(xué)的誕生，甚至導致了現代世界�！�
8、第11節：“麥克斯韋非常敬慕法拉第，他嘗試用數學(xué)形式把法拉第的思想表達出來(lái)�！薄白詈髮С隽藗ゴ蟮柠溈怂鬼f方程�！薄八憧梢灶A言電和磁能以波的形式傳播�！�
9、第12節：“在最近的物理學(xué)中，數學(xué)化正在加速進(jìn)行。狹義相對論的基礎是四維連續時(shí)空概念，廣義相對論是建立在黎曼幾何的基礎上的�！薄八羞@些數學(xué)發(fā)展隊20世紀的物理學(xué)是非常重要的，它們相當抽象有非常美麗�！�
10、第13節：“為什么物理學(xué)數學(xué)化的加速，導致了理論物理學(xué)中美的概念的變化�？紤]到這一點(diǎn)，我建議存在三種美：現象之美、理論描述之美、理論結構之美�！�
11、第21節：“有時(shí)候，如果你遵循你的本能提供的通向美的向導前進(jìn)，你會(huì )獲得深刻的真理，即使這種真理與實(shí)驗是相矛盾的。狄拉克本人就是沿著(zhù)這條路得到了關(guān)于反物質(zhì)的理論�！�
12、第22節：“現代許多大物理學(xué)家反復地強調美對物理學(xué)中將來(lái)的工作的重要性�！薄皭�(ài)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)指導原則�！�
13、第24節：“海森伯是經(jīng)由一條不同的道路而獲得了對理論物理學(xué)的美的鑒賞。他沒(méi)有遵循有美的觀(guān)念所指導的直覺(jué)去進(jìn)行工作，”“最后結果是他的數學(xué)完全語(yǔ)言了這些事實(shí)，從那以后他變成了數學(xué)美的皈依者�！�
14、第25節：“什么是美的最終標準?我想答案與研究的具體領(lǐng)域有關(guān)。在自然科學(xué)中我認為最終的判斷是，它是否可用于自然界�！薄霸谄渌I(lǐng)域內，如藝術(shù)、文學(xué)、音樂(lè )中”“我主張美的最終標準是人是否與它有關(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)：科學(xué)中存在美，但美的含義相當復雜，很難給出一個(gè)周全的回答。(提出話(huà)題：科學(xué)中的美。)
第二部分(2-4節)：很早科學(xué)家們就懂得欣賞科學(xué)中蘊涵的美。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)：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(zhù)最重要的理論物理學(xué)日益增長(cháng)的數學(xué)化。
第四部分(13-20節)：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(kāi)，分析論證，回答了“為什么”。
第五部分(21-24節)：分析問(wèn)題(3)：從理論物理學(xué)中的美對研究工作的重要意義舉例分析。強調美對物理學(xué)未來(lái)研究工作的重要性，指出對研究物理學(xué)的人而言，美始終是一個(gè)指導原則。
第六部分(25節)：美的最終標準是什么?在自然科學(xué)中我認為最終的判斷是，它是否可用于自然界。在其他領(lǐng)域內我主張美的最終目標是人是否與它有關(guān)。(總結全文，得出結論，照應開(kāi)頭。)
(三)閱讀第三部分(5-12節)，明確局部思路。
第一層(5節)：我們對理論物理學(xué)中美的理解是變化的。對于這種變化，影響最顯著(zhù)最重要的是理論物理學(xué)日益增長(cháng)的數學(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)：定量的物理學(xué)的代表人物伽利略的觀(guān)點(diǎn)是一種深刻的美的觀(guān)念。第三層(7節)：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)的數學(xué)化取得了進(jìn)展。
第四層(8節)：18世紀后期，四個(gè)電學(xué)和磁學(xué)定律的發(fā)現，導致了電學(xué)的誕生，甚至導致了現代世界。
第五層(9-11節)：麥克斯韋嘗試用數學(xué)形式把法拉第的思想表達出來(lái)，為此奮斗了近20年，最后導出了偉大的麥克斯韋方程，表達了實(shí)驗發(fā)現的庫侖定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律。
第六層(12節)：在最近的物理學(xué)中，數學(xué)化正在加速進(jìn)行，狹義相對論的基礎是四維連續時(shí)空概念，廣義相對論是建立在黎曼集合的基礎上的。
(四)閱讀第四部分，明確局部思路。
第一層(13節)：為什么物理學(xué)數學(xué)化的加速，導致了理論物理學(xué)中美的概念的變化�？紤]到這一點(diǎn)，我建議存在三種美：現象之美、理論描述之美、理論結構之美。(由上文“是什么”，開(kāi)始轉向“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)：舉例說(shuō)明什么是理論物理學(xué)中的“現象之美”。
第三層(16-17節)：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)：舉例說(shuō)明什么是理論物理學(xué)中的“理論結構之美”。
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)的構成的?
明確：(1)現象之美。(2)理論描述之美。(3)理論結構之美。
2、這種基于物理學(xué)數學(xué)化的加速發(fā)展導致的理論物理學(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)“定量的物理學(xué)的”代表人物“伽利略的觀(guān)念是一種深刻的美的觀(guān)念”。
(2)(7節)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)的數學(xué)化取得了進(jìn)展”。
(3)(8節)18世紀后期，四個(gè)電學(xué)和磁學(xué)定律的發(fā)現“導致了電學(xué)的誕生，甚至導致了現代世界”。
(4)(11節)麥克斯韋“嘗試用數學(xué)形式把法拉第的思想表達出來(lái)”，“為此奮斗了近20年，最后導出了偉大的麥克斯韋方程”，“表達了實(shí)驗發(fā)現的庫侖定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律”。
(5)(12節)“在最近的物理學(xué)中，數學(xué)化正在加速進(jìn)行。狹義相對論的基礎是四維連續時(shí)空概念，廣義相對論是建立在黎曼幾何的基礎上的”。
3、閱讀文章相關(guān)內容，分別解釋下列科學(xué)家的言論想說(shuō)明什么。
(1)(21節)“使一個(gè)方程具有美感比使它去符合實(shí)驗更重要�！�(狄拉克)
明確：作者認為狄拉克這句話(huà)包含著(zhù)偉大的真理，其實(shí)是想用這句話(huà)說(shuō)明理論物理學(xué)研究中，要以美為向導，“遵循你的本能提供的通向美的向導前進(jìn)，你會(huì )獲得深刻的真理，即使這種真理與實(shí)驗是相矛盾的�！�
(2)(23節)“創(chuàng )造性的原則寓于數學(xué)之中，因此在一定意義上，我認為正如古人所夢(mèng)想的那樣，純粹的思想能夠把握實(shí)在。這是真的�！�(愛(ài)因斯坦)
明確：這段話(huà)主要是強調美對物理學(xué)中將來(lái)的工作的重要性，認為美始終是物理學(xué)研究工作中的一個(gè)指導原則。
(3)(24節)“我們看到數學(xué)家做了我們自己做不到的事�！�(海森伯)
明確：因為海森伯起初沒(méi)有遵循由美的理念所指導的直覺(jué)去進(jìn)行工作，他反被自己的實(shí)驗發(fā)現搞糊涂了，最后結果是他的數學(xué)完全預言了這些事實(shí)，因此他有感而發(fā)說(shuō)了這句話(huà)。所以引用這句話(huà)實(shí)際上是想說(shuō)明在科學(xué)研究中遵循由美的觀(guān)念所指導的直覺(jué)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、現象之美、理論描述之美、理論結構之美、超導性現象、量子力學(xué)、美的最終標準。
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