科学巨擘 家国情怀：缅怀杨振宁先生-高中二年级物理主题班会教学设计

科学巨擘家国情怀：缅怀杨振宁先生——高中二年级物理主题班会教学设计

一、（一）主题名称及课时安排主题名称：科学巨擘家国情怀——缅怀杨振宁先生【高中二年级物理主题班会】课时安排：1课时（45分钟）（二）教学目标（【核心素养】导向）【物理观念】通过了解杨振宁先生在粒子物理、场论、统计物理等领域的卓越贡献，引导学生在深化学科认知的同时，感受物理学的深邃之美与逻辑之美。【科学思维】通过对宇称不守恒的发现、杨-米尔斯规范场论等里程碑成就的分析，引导学生理解科学创新离不开批判性思维和大胆假设，同时关注科学发现背后所蕴含的对称性思想、模型建构和理论推理。【科学探究】通过对若干经典案例（如吴健雄实验对宇称不守恒的证实）的回顾，引导学生理解实验与理论在科学进步中的辩证关系，培养学生崇尚实证、尊重事实的科学态度。【科学态度与责任】以杨振宁先生“宁拙毋巧，宁朴毋华”的治学格言，以及“科学无国界，但科学家有祖国”的家国担当为引领，帮助学生在仰望科学高峰的同时，涵养肯于深耕、甘于奉献、心系国家、服务人民的价值观。【情感态度与社会责任感】引导学生在感动中内化，在内化中外化，激励学生像杨振宁先生那样树立远大理想，以砥砺奋进的实际行动回应时代召唤。（三）教学重难点【重点】杨振宁先生的主要科学成就——宇称不守恒、杨-米尔斯规范场论、杨-巴克斯特方程及其在现代物理学中的地位与意义。

杨振宁先生归国后对中国基础学科发展、人才培养和高等教育改革的重要贡献。

杨振宁先生的家国情怀与中华民族科学家精神的时代内涵。

【难点】将跨度较大的理论物理成就转化为高中生可以理解和共鸣的教学语言，避免概念滥用和技术化处理。

实现物理学科知识、科学精神传承与思想品德教育的有机融合，避免变成简单的“名人故事宣讲”，做到有启发性、有德育味、有学科深度。

做到“立德树人”主线明确、核心素养贯穿始终，并合理体现2025年版高中物理课程标准日常修订的最新要求，使班会内容既带有专业底色，又具有思政温度。

（四）教学方法与手段【教学方法】情境导入法、问题驱动教学法、项目式合作探究法、多媒体辅助教学法、专题研讨法、案例分析教学法。【教学手段】教师通过PPT课件播放杨振宁先生生平主要照片和学术脉络图，配合相关物理实验模拟动画（如钴60β衰变实验示意）、规范场论基本概念动画辅助演示、纪录片片段展播、交互式提问和小组合作讨论，再现科学家心路历程；设计以学习小组为单位的微演说、科学精神辩论等互动环节，强化班会的参与感与德育效能。【教学准备】教师提前准备涵盖杨振宁生平、科学贡献、学术地位、物理原理直观解说、家国情怀等方面的PPT等多媒体教学资源。

准备杨振宁先生生前代表性讲话录音片段或纪录片摘要资料。

围绕“宇称不守恒与物理对称性之美”等主题设计科学阅读小材料。

设计课后学习反馈与反思任务单。

五、教学过程（一）导入——仰望科学星空，叩问家国情怀的起点【设计意图】在课堂上为学生创造一个庄严而宏阔的情感打开方式，从“天空之上的铭记方式”追问杨振宁先生的科学成就与高尚品格，从而自然过渡到全方位的学习环节。教师用凝练而庄重的语言开场：“同学们，人类历史长河中，智慧与担当并存的人物总是最令人感动和难以忘却。在我们高中物理课程的学习中，大家已经接触到了对称性、基本相互作用、守恒律等重要概念。今天，我们将走进一位世界级的物理巨匠——杨振宁先生。”教师首先展示一张激动人心的图片：北京上空那颗早已命名、跨越人类认知边界的“杨振宁星”（编号3421号小行星）。教师随之设问：“我们头顶上有一颗星，叫杨振宁星。从大爆炸到星辰大海，从基本粒子到浩瀚宇宙，人类用杨先生的名字命名了一颗星，它不只在告诉我们杨振宁的学术眼光有多么辽阔，更在提醒我们——作为炎黄子孙和学习物理的人，如何从杨先生的百岁人生中汲取智慧与担当的力量。这就是我们今天这节主题班会的根本目的。”（二）新授——杨振宁先生：走进一位世纪科学家的精神世界1.生平与时代背景——从乱世走出的科学少年【设计意图】从杨振宁的成长经历出发，为学生展现其科学追求的初心、青年时期的勤奋精神，并进一步理解其与中华民族命运紧密相连的人生开端。杨振宁先生于1922年出生于安徽合肥-5。1929年，年仅7岁的杨振宁随父亲杨武之教授来到清华园。在人才云集的学术园地，这位懵懂少年被厚重的人文传统和严肃的科学风气所浸润。他13岁时在图书馆偶然翻阅到《神秘的宇宙》一书，被书中所描摹的神秘世界深深震撼，竟然充满童真地开始向往拿诺贝尔奖-1-41。多年以后，童年初生的豪迈与求知精神果真促成了世界物理学的一座里程碑。1937年抗日战争全面爆发后不久，清华、北大、南开三校辗转迁至昆明，组建西南联合大学-41。“在民族危亡之际，教室里朗朗的读书声和科学笔记上的勾画，就是这个伟大民族绝不屈服的倔强。”在极其艰苦的物质条件下，杨振宁接受了跨度极长的高等教育。他以第二名的成绩考进西南联大化学系，后根据兴趣转到物理系，并被当时记载为“西南联大成绩最好的学生”-2-41。在黎明的灯火下，杨振宁完成了迈向理论物理最初和最重要的系统学习。1945年，他一往无前赴美留学。其实最开始，杨振宁选择赴美是为了学实验物理并报效祖国——因为他觉得祖国更需要实验物理学的人才-。然而在芝加哥大学实验室内，杨振宁发现自己对精益求精的实验操作并不擅长。从实验物理到理论物理的转变，不是退缩，反而是对他自身科学潜力的精准定位-。（继续补充本段内容。）与杨振宁一生的学术旅程紧密交织的，还有一位值得每个中国人铭记的挚友——邓稼先。两人自幼在清华园相识，后又在西南联大重逢，两家长辈是故交，自家也宛如一家-10。战乱、求学、反法西斯战争的硝烟、百废待兴的新中国建设……两位科学家最终选择了不同的人生道路：邓稼先博士毕业后立即回到祖国的戈壁荒漠，一辈子隐姓埋名，投身“两弹一星”的研究；杨振宁则选择留美在理论物理的最前沿领域攻坚克难-。不同的战场，共同的愿景，都指向中华民族的伟大崛起。2.科学的巅峰——三大里程碑成就及其物理学内涵【设计意图】这是整节班会的物理内核，旨在让学生对杨振宁的主要科学贡献形成准确且深度的理解，尤其将“对称性”“规范场”“基本相互作用”等核心物理大概念融入教学中，从而与高中物理学习内容形成有机衔接。【重要】【高频考点】（1）【核心素养】弱相互作用中宇称不守恒1956年，杨振宁与李政道共同在物理学领域提出了一个惊世骇俗的假说——在弱相互作用中，“宇称”这一物理概念并不总是守恒。所谓“宇称”，通俗而言是对空间反射对称性的抽象概括。在宏观世界和大部分微观过程中，空间镜像对称仿佛理所当然地成立，就像你举左手的镜子中一定能看到右手。然而杨振宁和李政道大胆指出，在弱相互作用的β衰变过程中，镜像世界可能与真实世界的物理规律出现关键的不对称裂痕。也就是说，“上帝竟是一个偏心的左撇子”，这一假说彻底颠覆了当时物理学界占统治地位的宇称守恒观念-9-19。在杨、李二人的推动下，华裔物理学家吴健雄用钴60的极低温极化实验，一举证实了在弱相互作用中宇称守恒是不成立的-9-。1957年，二人此同获得诺贝尔物理学奖。这是中国人第一次拿到诺贝尔奖，打破了当时西方国家对华人的固有认知，极大地鼓舞了随后几代中国科学家的研究志气-。（2）杨-米尔斯规范场论1954年，杨振宁与罗伯特·米尔斯共同提出了“杨-米尔斯规范场论”（Yang-MillsGaugeTheory）。这项理论着眼于建立非阿贝尔规范场，为基本粒子之间的相互作用提供了崭新的描述框架-。如果说牛顿力学奠定了经典物理的地基，麦克斯韦方程组揭示了电与磁的完美统一，爱因斯坦广义相对论照亮了引力与时空的关系，那么杨-米尔斯规范场论就成为现代粒子物理标准模型的数学框架-1-2。科学家可以通过该理论统一描述强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用。当今绝大多数高能物理实验得到的数据能够与该规范的预测相吻合，这证明了这项理论在人类物理认知上的纲领性地位--17。（3）杨-巴克斯特方程杨振宁在统计物理和数学物理交叉领域的第三项重大贡献，被称为杨-巴克斯特方程。这一方程组以及衍生出来的广义可积系统为研究凝聚态物理、冷原子物理中某些复杂量子现象奠定了理论基础-19-。这项方程原本来源于杨振宁在统计模型中的应用，随后延伸到量子可积系统、量子场论及二维物理学系统，成为物理与数学跨学科研究的一个典范-2。（4）杨振宁先生不仅仅局限于这三大著名的学术成就，他在粒子物理、统计力学、凝聚态物理等诸多细分领域中，都完成了一系列开拓性工作，不仅影响了自己的时代，也持续启发着后来者，证明了他学术穿透力的广度、洞察力与深远-19。3.归国与奉献——从“架桥第一人”到清华大学高等研究院的旗帜【设计意图】引导学生理解科学活动不应该忽视社会责任和家国情感，而杨振宁先生后半生所扎根的“归国路”恰恰是“科学家有祖国”的真实写照。引用杨振宁先生自己的话：“我从小在清华园中长大，对园中的一草一木都有深厚的感情。我愿在有生之年尽力帮助清华大学发展。”-2杨振宁对祖国的眷恋并不仅限于语言，更是落实在一步一个脚印的行动中。1971年，中美关系稍微松动，杨振宁就迈出关切祖国的第一步，成为率先回国访问的华裔科学家-。他为中美之间的学术交流、科学家互访与合作铺设了最初的桥梁，被世人誉为“架设中美学术交流桥梁的第一人”。有了第一个“吃螃蟹”的人，大批海外科学家纷纷访华，中美合作办学、学术交流异常活跃，国际先进的思想和技术不断引入中国学术界--34。1972年，杨振宁再次紧急回国并主动向周恩来总理建议重视基础科学研究，强调中国科研不应回避理论探讨和基础教学这一底线-。从1997年起，杨振宁在清华创办高等研究中心，后又专门设立清华大学高等研究院-2。为了振奋技术人才投身尖端基础研究，他亲力亲为募集基金会资金、推动引进著名数学家林家翘和计算机科学家姚期智等学术巨擘加入-2。2003年，耄耋之年的杨振宁正式回到清华园定居，将所有的新心血投入到中国基础科学恢复活力、重登世界舞台这一雄伟事业中-2-26。身为高龄院士时，他仍然亲自登上讲台，给本科生上“普通物理”课，把最基本的物理概念用最打动人心的方式传递给年轻人在座-1-5。他还在推动设立了多项学术奖、设立“科学探索奖”，极大丰富了中国科学技术成果的精神储备-。为了进一步推动新一代人才充实中国基础物理，他的“学子凌云志，我当指路松”早已远非诗句，而是一个朴实又高大知识分子的倾囊相付和壮心不已的写照-5。4.“共同途”：杨振宁与邓稼先跨越时空的情谊和热血承诺1971年，杨振宁完成多年坎坷曲折的访问回到美国，收到了好友邓稼先的一封信，信尾写着：“但愿人长久，千里共同途。”当时的杨振宁没有完全领会这句话的含义-。2021年9月，在清华大学为杨振宁安排的学术思想研讨会和百岁庆典上，站在台上的百岁杨振宁面容清癯，眼神依然透出青年时那种坚定镇定。他回忆起这封信中邓稼先的话语，温和而清晰地告诉大家：“稼先，我懂你‘共同途’的意思。我可以很自信地跟你说，我这以后五十年是符合你‘共同途’的瞩望，我相信你也会满意的。再见！”--41杨振宁先生用一句简洁的回应，总结了他五十年的国际交流、创建基础研究基地、培养学生和培育人才的点滴奉献。他要告慰在天之灵的老友，为祖国富强而走的道路他没有偏移、没有辜负。两位同龄优秀科学家，一个把自己的生命化为氢弹原子弹的守护盾，一个将智慧倾洒在认知前沿并照亮后来者——他们共同奔赴的，正是中华民族伟大复兴的通衢大道，也是贯穿时代始终的中华科学家精神-。5.宁拙毋巧，宁朴毋华——杨振宁的科学哲学与学术遗产杨振宁不止一次嘱咐中国青年学子：“要善于动手，但最最需要的，是肯于下真功夫、提真问题的人。”-他也常把“宁拙毋巧，宁朴毋华”八个字挂在嘴边-1。这不只是他数十年严谨治学的准绳，更是对所有年轻跋涉者的告诫——做堂堂正正的学术、做干干净净的调查、做不投机取巧的艰苦功课。在这一思想的引领下，杨振宁先生终生没有放弃对科学“品味”的反省，对研究方向的高度辨识力和判断力。他善于避开拥挤、做真问题，善于从对物理基本概念的深刻理解中延伸对未来的研判-2。数十年前的某一时间段他悄然搁置某一专题，即便它一度超前——但只要时代和科技给出验证的可能性，杨振宁便能从容回到原先的领域继续用扎实推演来深化成果，正如同他在晚年推动冷原子研究再度收获丰硕的实验验证一样-26。6.【跨学科链接】杨振宁留给时代的多维思想启迪（1）科学与人文的互动——杨振宁多次在公开演说中将中国文化价值观与现代科学置于启蒙空间当中进行比较，他指出中华“人本文化”在国家发展、社会动员和社会责任感方面所凝注的韧性和力量-33。这种通透深刻的思想，不仅提升了海外学子求学报国的责任感，也让越来越多中国年轻学子生出从内心深处向知识转型的认同感-33。（2）跨国界与国际合作的启示——与米尔斯和众多外国科学家的合作呈现开放合作之于科学的重要性。敢于从已有学术圈的“教条”中突围，敢于不跟在别人后面跑，也是二十一世纪中国自主科技创新事业进步的启发。（3）面向未来的学术品位——杨振宁从不把“得到诺奖”当作唯一终点。他在分析社会创新时总结出“四种创新路径”，并在晚年的演说中鼓励青年必须理解创新内涵的复合性与基本逻辑，以便真正把知识做深、把国家做强大-34-26。（三）巩固与拓展——小组研讨与价值思辨【设计意图】通过学生分组发言，深化学生对杨振宁的科学成就、家国情怀与价值选择的总体把握。启发学生交流感悟、集体共鸣，进一步把班会触及的情感传达转化为志向。（以下分为三个研讨论题模块）核心话题研讨：教师设置可供小组自由敞开讨论的题目——“杨振宁先生当年前途可期选择前往美国留学，最终造就了华人科学家在世界科学星空上开创历史的光耀；后来大规模归国定居贡献后二十年如一日拉动基础科学复兴。假如杨振宁先生没有离开中国进行深造，你认为人类物理学的发展方向是否会发生变化？你又将如何在现实坐标中看待杨振宁先生的最后归根？”

对于“科学家责任感”概念的情境思辨：教师再制另一题：“邓稼先写道‘但愿人长久，千里共同途’。时隔半个世纪，杨先生以同样百折不摧的实践回应了挚友。请同学们结合你在物理学习中所体悟的“对称性”、标准模型等知识，与友情的责任感结合在一起，解说“共同途”的科学和人生意义所在。”

学以致用小总结：请学生代表用2—3分钟发表自己对“宁拙毋巧，宁朴毋华”的解读与分析，并结合本学期物理学科学习的具体目标，写出自己未来1年中关于物理这一学科的硬性学习设想计划（字数不超过300字）。

（四）总结升华教师的深情嘱语教师站在讲台上庄重地为全班同学作精神讲演：此时此刻，杨振宁先生带领人类孜孜不倦叩问宇宙奥秘的求知精神，还在我们头顶的星空中闪光。今天的主题班会不仅是一次回溯国际物理史上里程碑的科普展示，更是一次关于道路、信念与志向的精神洗礼。杨振宁先生在天穹中陨落，但他留下的杨-米尔斯规范场论、宇称不守恒定律、杨-巴克斯特方程组，以及他深沉厚重的民族文化责任感和报国赤诚，影响了一代又一代走在为强国复兴路上的中国年轻人。作为高中阶段的青春火焰，同学们要从杨振宁先生长达百年的人生里提取奋斗的基因密码——做一个发自内心甘于肃静思考、不妥协于逆境、不辜负中华民族伟大科学家园的中国少年！你们当燃起最热血的志向、传递最纯粹的报国之愿。六、自主延伸与素养反馈思考（课后延伸任务）【设计意图】为学生布置强化面向未来的自主培育任务，将主题班会延展为潜移默化的德育课堂和物理学习引导。课后以学习小组为单元制作“我心中杨振宁先生如何影响中国基础科学复兴”为主要内容的电子简报或者手绘小报，利用一周时间在全班展示评比。

写作读后/观后随笔，请以“我心里的对称性之美与我的中国报国梦”为副标题，反映今日物理学习与未来科技兴国理想之间的一致性，字数控制在800字以内，题材不限。

鼓励学生在班级管理微信群、公共平台上积极分享本周班会印象较深的感知，让科学态度和责任继续在课堂以外的空间延长。

下一次物理课开始前，教师选择几位突出展示的学生作品做二次分享，以此巩固与闭合班会学习链。

七、【重点考点备查及拓展参考】（这部分仅作为学生自主整合复习使用，正式班会之中