《美和理论物理学》教学设计

《美与物理学》教学设计教学目的：1.学会用研究和讨论的方法，探究创新精神的内涵。2.学习科学家孜孜屹屹探求真理的精神，领略科学家石破天惊的创造才能。教学重点：了解科学家们孜孜矿务局探求真理的精神，领略到科学家们石破天惊的创造才能，欣赏到物理世界基本结构的非常之美、非常之妙，认识到创新的动力很大程度上来自对美的执着追求教学难点学会用研究和讨论的方法，解读文章丰富而深刻的内涵。教学方法：讨论法教学过程：第一课时一、导入课文这篇文章也是谈科学创新的有关问题的。阅读这篇文章要了解科学家们孜孜探求真理的精神，领略到科学家们石破天惊的创造才能，欣赏到物理世界基本结构的非常之美、非常之妙，认识到创新的动力很大程度上来自对美的执着追求。文章涉及了物理学方面的一些专业知识，学生在阅读时可能看不懂，但这不妨碍我们理解整篇文章的精髓。二、预习指导本课的教学以研究和讨论为主。教师可以先布置一些题目，让学生带着问题去研究教材，去展开讨论。下边的问题可供参考。1．科学家的创新精神表现在哪些方面?2．科学家的创新精神以及对美的追求，在科学研究中有什么意义?对我们每个人有什么启示?三、通读课文思考问题1.科学家的风格不同，但可以发现他们的共同之处，风格有何不同，又有何共同之处？2.物理学是美的，它的美表现在哪里呢？3.科学家的创新精神表现在哪些方面? 第二课时一、研读讨论（一）科学家的风格不同，但可以发现他们的共同之处，风格有何不同，又有何共同之处？文章从科学家的风格谈起。“狄拉克的简洁”，显示出他最独特的风格，谈他的文章，你会“惊叹他的独创力”，又有一种“秋水文章不染尘”的感受。海森堡的风格是在独创力之中又有一种“朦胧、不清楚”的感觉。从他们不同的风格中，可以发现他们的共同之处。那就是他们的独创力以及探求真理的精神。狄拉克“于1928年以后四年间不顾玻尔、海森堡、泡利等当时的大物理学家的冷嘲热讽，始终坚持他的理论，而最后得到全胜，正合‘风骨超常伦„；海森堡1925年夏在“雾中”摸索前进，“开创了一个摸索前进的方向”；写出了300年来物理学史上继牛顿《自然哲学的数学原理》以后影响最深远的一篇文章，“引导出了量子力学的发展”。从他们不同的风格中我们还可以发现他们的共同之处，那就是他们创新的动力很大程度上来自于对美的执着追求，就是他们对那一个领域里的美和妙有更高的判断能力和更大的喜爱。（二）物理学是美的，它的美表现在哪里呢？物理学是美的，它的美表现在哪里呢?物理学是从表面向深层发展的，表面有表面的结构，有表面的美。就如对“虹”的认识，它是"42’的弧，红在外，紫在内”；对“霓”的认识，它是“50‘的弧，红在内，紫在外”。进一步的研究可以发现深层次的美，如，“唯象理论研究(2)使物理学家了解到这42’与50‘可以从阳光在水珠中的折射与反射推算出来，此种了解显示出了深一层的美”。“再进一步的研究更深入了解折射与反射现象本身可从一个包容万象的麦克斯韦方程推算出来，这就显示出了极深层的理论架构(3)的美”。有了这许许多多科学家这种对美的执着的追求，才能一步步地发现更深层次的美。牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、爱因斯坦的狭义与广义相对论方程、狄拉克方程、海森堡方程等等，都是“提炼了几个世纪的实验工作(1)与唯象理论(2)的精髓，达到了科学研究的最高境界”。（三）科学家的创新精神表现在哪些方面?可见，科学家的创新精神，来自于他们孜孜探求真理的精神和对美的执着追求。这对我们每个人都是很有启发的。（四）语言风格读杨振宁的文章，我们还会有另一种感受。那就是语言深入浅出、优美生动。作者深厚的中国文学的功底，使他的叙述语言简洁、生动、优美。①例如在介绍狄拉克的风格时，作者引用了唐代诗人高适《答侯少府》中的诗句：“性灵出万象 风骨超常伦”，准确地描述出了狄拉克方程和反粒子理论的特点。②在介绍狄拉克的文章时，说：“他的文章读起来便很通顺，就像‘秋水文章不染尘’，没有任何渣滓，直达深处，直达宇宙的奥秘。”这个比喻既形象生动又十分恰切，给人耳目一新之感。作者极高的物理学造诣，使他能够将物理学深奥的知识介绍得深入浅出，让那些即使没有学过物理的读者也能看得懂。例如在“物理学与数学”一部分中，作者解释海森堡和狄拉克的风格为什么如此不同的原因时，对他们所专注的物理学内涵的介绍就说得十分通俗易懂。在“美与物理学”这一部分中，作者在介绍物理学自(1)到(2)、到(3)，自表面向深层的发展中所显示的不同层面的美的过程中，给人的美的感受也是很直接、很深刻的。可见，要把深奥文章写得浅显，也是很不容易的。（三）关于练习建议把这篇课文的练习放在后面一课，作为研究和讨论的题目，让学生讨论完成。参考答案见《{科学与艺术)楔》一课的“阅读指导”部分。但这是两道开放性的题目，要允许学生发表个人的见解。（六）有关资料2001年5月8日《文汇报》刊载本文时的编者按水木清华，春色满园。我国著名高等学府清华大学建校90周年之际，“世纪大讲堂”在菁菁校园拉开帷幕，著名物理学家杨振宁教授以“美与物理学”为题作了首场报告，前来听讲的近2000名师生将理科楼群前的小广场围得水泄不通。杨振宁先生从儿时在清华园成长的经历谈起，讲到自己选择物理学并为此探究终生的人生经历，特别从哲理的高度阐述丁20世纪物理学的几个重要方面，比较、分析了几位物理学大师独特的研究风格，引领我们欣赏自然现象和结构的非常之美、非常之妙。一位非物理学专业的大学生听了杨先生的演讲之后，发出了由衷的感悟——科学大师的研究思路是相通的。