深度学习在PAI平台中的应用
1. 前言
自2012年Deep Learning的代表模型AlexNet在ImageNet大赛中力压亚军，以超过10个百分点的绝对优势夺得头筹之后，依托于建模技术的进步、硬件计算能力的提升、优化技术的进步以及海量数据的累积，Deep Learning在语音、图像以及文本等多个领域不断推进，相较于传统作法取得了显著的效果提升。
工业界和学术界也先后推出了用于Deep Learning建模用途的开源工具和框架，包括Caffe、Theano、Torch、MXNet、TensorFlow、Chainer、CNTK等等。其中MXNet、TensorFlow以及CNTK均对于训练过程提供了多机分布式支持，在相当大程度上解放了DL建模同学的生产力。但是，DL领域的建模技术突飞猛进，模型复杂度也不断增加。
从模型的深度来看，以图像识别领域为例，12年的经典模型AlexNet由5个卷积层，3个全连接层构成（图1），在当时看来已经算是比较深的复杂模型，而到了15年，微软亚洲研究院则推出了由151个卷积层构成的极深网络ResNet（图2）；从模型的尺寸来看，在机器翻译领域，即便是仅仅由单层双向encoder，单层decoder构成的NMT模型（图3），在阿里巴巴的一个内部训练场景下，模型尺寸也达到了3GB
左右的规模。
从模型的计算量来看，上面提到的机器翻译模型在单块M40 NVIDIA GPU上，完成一次完整训练，也需要耗时近三周。Deep Learning通过设计复杂模型，依托于海量数据的表征能力，从而获取相较于经典shallow模型更优的模型表现的建模策略对于底层训练工具提出了更高的要求。
现有的开源工具，往往会在性能上、显存支持上、生态系统的完善性上存在不同层面的不足，在使用效率上对于普通的算法建模用户并不够友好。阿里云推出的PAI(Platform of Artificial Intelligence)[18]产品则致力于通过系统与算法协同优化的方式，来有效解决Deep Learning训练工具的使用效率问题，目前PAI集成了TensorFlow、Caffe、MXNet这三款流行的Deep Learning框架，并针对这几款框架做了定制化的性能优化支持，以求更好的解决用户建模的效率问题。
这些优化目前都已经应用在阿里巴巴内部的诸多业务场景里，包括黄图识别、OCR识别、机器翻译、智能问答等，这些业务场景下的某些建模场景会涉及到几十亿条规模的训练样本，数GB的模型尺寸，均可以在我们的优化策略下很好地得到支持和满足。经过内部大规模数据及模型场景的检测之后，我们也期望将这些能力输出，更好地赋能给阿里外部的AI从业人员。
图1. AlexNet模型示例
图2. 36层的ResNet模型示例
图3. NMT模型架构示例
接下来，本文会扼要介绍一下在PAI里实现的大规模深度学习的优化策略。
2. 大规模深度学习优化策略在PAI中实践应用
大规模深度学习作为一个交叉领域，涉及到分布式计算、操作系统、计算机体系结构、数值优化、机器学习建模、编译器技术等多个领域。按照优化的侧重点，可以将优化策略划分为如下几种：
I. 计算优化
II. 显存优化
III. 通信优化
IV. 性能预估模型
V 软硬件协同优化
PAI平台目前主要集中在显存优化、通信优化、性能预估模型、软硬件协同优化这四个优化方向。
1). 显存优化
内存优化主要关心的是GPU显存优化的议题，在Deep Learning训练场景，其计算任务的特点（大量的满足SIMD特性的矩阵浮点运算执行序列，控制逻辑通常比较简单）决定了通常我们会选择GPU来作为
计算设备，而GPU作为典型的高通量异构计算设备，其硬件设计约束决定了其显存资源往往是比较稀缺的，目前在PAI平台上提供的中档M40显卡的显存只有12GB，而复杂度较高的模型则很容易达到M40显存的临界值，比如151层的ResNet、阿里巴巴内部用于中文OCR识别的一款序列模型以及机器翻译模型。
从建模同学的角度来看，显存并不应该是他们关心的话题，PAI在显存优化上做了一系列工作，期望能够解放建模同学的负担，让建模同学在模型尺寸上获得更广阔的建模探索空间。在内存优化方面，通过引入task-specific的显存分配器以及自动化模型分片框架支持，在很大程度上缓解了建模任务在显存消耗方面的约束。
其中自动化模型分片框架会根据具体的模型网络特点，预估出其显存消耗量，然后对模型进行自动化切片，实现模型并行的支持，在完成自动化模型分片的同时，我们的框架还会考虑到模型分片带来的通信开销，通过启发式的方法在大模型的承载能力和计算效率之间获得较优的trade-off。
2). 通信优化
大规模深度学习，或者说大规模机器学习领域里一个永恒的话题就是如何通过多机分布式对训练任务进行加速。而机器学习训练任务的多遍迭代式通信的特点，使得经典的map-reduce式的并行数据处理方式并不适合这个场景。对于以单步小批量样本作为训练单位步的深度学习训练任务，这个问题就更突出了。
依据Amdahl’s law[19]，一个计算任务性能改善的程度取决于可以被改进的部分在整个任务执行时间中所占比例的大小。而深度学习训练任务的多机分布式往往会引入额外的通信开销，使得系统内可被提速的比例缩小，相应地束缚了分布式所能带来的性能加速的收益。
在PAI里，我们通过pipeline communication、late-multiply、hybrid-parallelism以及heuristic-based model average等多种优化策略对分布式训练过程中的通信开销进行了不同程度的优化，并在公开及
in-house模型上取得了比较显著的收敛加速比提升。
在Pipeline communication（图4）里，通过将待通信数据（模型及梯度）切分成一个个小的数据块并在多个计算结点之间充分流动起来，可以突破单机网卡的通信带宽极限，将一定尺度内将通信开销控制在常量时间复杂度。
图4. Pipelinecommunication
在Late-multiply里，针对全连接层计算量小，模型尺寸大的特点，我们对于多机之间的梯度汇总逻辑进行了优化，将“多个worker计算本地梯度，在所有结点之间完成信息交互”（图5）的分布式逻辑调整为“多个worker将全连接层的上下两层layer的后向传播梯度及激活值在所有计算结点之间完成信息交互”（图6），当全连接层所包含的隐层神经元很多时，会带来比较显著的性能提升。
图5. Without late-multiply
图6. Withlate-multiply
在Hybrid-parallelism里，针对不同模型网络的特点，我们引入了数据并行与模型并行的混合策略，针对计算占比高的部分应用数据并行，针对模型通信量大的部分应用模型并行，在多机计算加速与减少通信开销之间获得了较好的平衡点。通过图7，可以看到将这个优化策略应用在TensorFlow里AlexNet模型的具体体现。
图7. AlexNetwithhybrid-parallelism
3). 性能预估模型
对于建模人员来说，他们关心的往往是以最具性价比的方式完成他们的建模训练任务，而不是用多少张卡，以什么样的分布式执行策略来完成他们的训练任务。而目前Deep Learning训练工具以及训练任务的复杂性，使得建模人员往往不得不透过leaky abstraction的管道，去关心为了完成他们的一个建模实验，应该使用多少张GPU卡，多少个CPU核、什么样的通信介质以及选择哪种分布式执行策略，才能有效地完成自己的训练任务。
基于性能预估模型，我们期望能够将建模人员从具体的训练任务执行细节中解放出来。具体来说，给定建模用户的一个模型结构，以及所期望花费的费用和时间，PAI平台会采用模型+启发式的策略预估出需要多少硬件资源，使用什么样的分布式执行策略可以尽可能逼近用户的期望。
4). 软硬件协同优化
上面提到的3个优化策略主要集中在任务的离线训练环节，而Deep Learning在具体业务场景的成功应用，除了离线训练以外，也离不开在线布署环节。作为典型的复杂模型，无论是功耗、计算性能还是模型
动态更新的开销，Deep Learning模型为在线部署提出了更高的要求和挑战。在PAI平台里，关于在线部署，我们除了软件层面的优化之后，也探索了软硬件协同优化的技术路线。
目前在PAI平台里，我们正在基于FPGA实现在线inference的软硬件协同优化。在PAI里实现软硬件协同优化的策略与业界其他同行的作法会有所不同，我们将这个问题抽象成一个domain-specific的定制硬件编译优化的问题，通过这种抽象，我们可以采取更为通用的方式来解决一大批问题，从而更为有效地满足模型多样性、场景多样性的需求。
3. 小结
大规模深度学习优化是一个方兴未艾的技术方向，无论是工业界还是学术界在对这个领域都有着极高的关注度，围绕这个主题也涌现出若干个成功的start-up，通过分享这篇文章，我们期望能够让PAI的终端用户了解到为了提升用户提升，改善用户建模效率，我们在背后所做出的优化努力。
NVIDIA GTC 2017北美主场会在硅谷举行，PAI团队也会在硅谷现场给出一个以大规模深度学习优化为主题的分享。今年7月份，在Strats+Hadoop World 2017大会上，PAI团队也会做一个相关主题的分享。也希望能够以这篇文章为引子，以这篇个技术会议为渠道，跟国内外更多从事相关领域工作的业界同行有更多交流和碰撞，一起来推进大规模深度学习这个技术方向的进展和建设。
附阿里云AI产品全景图：
诗梦江南，入画寻踪 ——长清区实验小学江南深度研学实践之旅 【课程简介】 一道水，一架桥，一支橹声，隽秀婉约的聚合了太多的历史文化。此次研学活动旨在让同学们了解祖国江南，同时感受一场从远古传说，到春秋的吴越文化，到南北朝的文人风骨，再到明清以及近代的大儒伟人的历史盛宴。活动中，同学们将一起寻访王羲之、蔡元培、鲁迅、周恩来等名人伟人故里，穿越历史，冶爱国之志，体悟文化魅力；一起走进园，欣赏宋代江南私家园林的秀美景观，探寻园林蕴含的文化涵；一起游历西湖，领略“淡妆浓抹总相宜”的如画美景；一起走进综合性人文科学博物馆博物馆、中国黄酒博物馆，全面了解历史文化。 【课程特色】 ●文化名镇江南风采 ●穿越时空触摸历史 【行程简表】
上午探访安昌古镇漫游小桥流水梦回江南水乡游历江南小镇，画笔描绘 第五天 下午乘坐高铁前往：车次G60东-西 15:22-19:48辅导员送站一次相聚一生情谊备注：因天气交通等原因，组委会保留调整活动顺序及个别项目的权力，保证活动总量不变。 【活动费用】 2900/人；包含火车（往返高铁）及活动期间所有的费用。 ?【人文积淀-理性思维】·第一天下午·钱塘江·六和塔 钱塘江潮被誉为“天下第一潮”，是世界一大自然奇观，它是天体引力和地球自转的离心作用，加上湾喇叭口的特殊地形所造成的特大涌潮。六和塔位于省市西湖之南，钱塘江畔 月轮山上，是中国现存最完好的砖木结构古塔之一。 小任务1：学生面对浩渺的钱塘江，接受审美教育，并结合手册提示，探究钱塘江大潮的在科学原理； 小任务2：学生走进六和塔，收集关于六和塔的传说故事，留下自己与六和塔最美的合照； ?【审美情趣-人文积淀】·第二天上午·西湖·省博物馆 西湖，是一首诗，一幅天然图画，一个美丽动人的故事，不论是多年居住在这里的人还是匆匆而过的旅人，无不为这天下无双的美景所倾倒。平湖秋月、断桥残雪、柳浪闻莺、花 港观鱼、雷峰夕照、双峰插云、南屏晚钟、三潭印月，西湖十景个擅其胜。省博物馆是省规 模最大的综合性人文科学博物馆，文物品类丰富，年代序列完整。 小任务1：集体创绘，全体学生齐动手，集体协作，面对美景，协作创作最美的西湖； 小任务2：走进博物馆，寻访国宝，找一找最能代表江南文化的文物，向小组同学分享并交流；
2020-2021年北师大理论物理考研招生情况、分数线、参考 书目、考试大纲、经验指导 一、北师大理论物理考研招生情况 070201理论物理 01统计物理 02非线性物理 03引力和相对论 04生物物理 05粒子物理与核物理理论 考试科目： ①101思想政治理论 ②201英语一 ③726普物综合（力热电） ④959量子力学 复试内容： 面试 招生人数： 2019年本专业拟招收20人，含接收推免生14人左右 二、北师大理论物理考研参考书目推荐 北师大近几年开始不公布参考书目，以下是学长学姐推荐书目，供大家参考——
726普物综合（力热电） 《新概念物理教程》（力学、电磁学、热学、光学）赵凯华等高等教育出版社 959量子力学 《量子力学导论》北京大学出版社曾谨言 三、2018年北师大理论物理考研复试分数线 四、2018 北师大理论物理考研拟录取名单 录取名单请关注“北师大考研联盟”微信公众号查阅！ 五．北师大理论物理专业课考研复习指导 考研跟一般的学习还是不一样的，比如说要过初试的话，一定要好好的把教材和习题，看一看，做一做。 如果考北师大的话，量子力学就是看曾谨言的书，普通物理的话比较杂，我个人认为看什么书都可以的。关键在于题目，是不是符合某一个学校考研初试那个题目的难度和方向。 我当时量子力学是看的Cohen的书，这本书洋洋洒洒1600多页，但是我读起来还是比较津津有味的，因为在任何时候都可以找到对应知识点，讲得非常详细，并且有深度。虽然书厚了点，但是作为学生选择性地读的话还是比较好的，我们不需要一页页的看过去，我们只需要选择我们需要看的地方就可以。这就导致了我们考试的时候有一
物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形成于更强的爆炸中。还有一点需要确定，即当两颗中子星相撞还会塌陷成为黑洞。
“研学旅行”实施方案 一、项目实施背景 从2013年发布《国民休闲旅游纲要》到2016年的《关于推进中小学生研学旅行的意见》，国家教育部等多部门发文要求大力推进研学旅行。研学旅行有利于促进学生培育和践行社会主义核心价值观，激发学生对党、对国家、对人民的热爱之情；有利于推动全面实施素质教育，创新人才培养模式，引导学生主动适应社会，促进书本知识和生活经验的深度融合；有利于加快提高人民生活质量，满足学生日益增长的旅游需求，从小培养学生文明旅游意识，养成文明旅游行为习惯。近年来，各地积极探索开展研学旅行，部分试点地区取得显著成效，在促进学生健康成长和全面发展等方面发挥了重要作用。二、定位与宗旨 目前大多数研学旅行还处在研究开发状态，良莠不齐，市场认可度不够，家长热度不高（尤其省内）。这是我们的机遇，也是挑战，我们的定位是要打造出一个学校认可、家长认可、学生认可的研学品牌，让学生在研学中学到东西。 三、具体实施 （一）方案A：纯旅游研学 本方案以若干旅游景点为研学地点，前期采取跟旅行社合作的方式（合作方式有待探讨），研学的核心（课件+“内容”）内容采取跟大学历史系或者旅游系的老师合作。 该方案的优点：该方案采用跟旅行社合作，研学路线可以借用
旅行社的优势，资源充分整合，老师和家长的路线选择多，可以极大丰富学生的课外知识，并且可以开展夏令营和冬令营活动。缺点是要综合考虑各个年龄段的学生，路线过多，会导致前期工作准备不够充足。 方案细节初步安排如下： 1、前期工作（3月20日-3月30日）： （1）与某个旅行社达成合作关系（目前有合作意向的有康辉旅行社）； （2）与某个大学的历史或者旅游系老师达成合作关系，负责研学核心内容的开发，包括路线的选择和内容的开发 （3）完成计划的策划和确定具体实施细节。 2、中期工作（4月1日-5月30日） （1）4月1日-4月15日与旅行社和老师确定最终的研学路线； （2）4月15日-5月30日一个半月的时间根据最终具体的研学路线，来做具体的研学课件和研学内容，研究出研学到底应该让学生学到什么，怎么保证学生能学到这些； （3）同时根据最终确定的研学方案做好定价方案，在这个过程中要充分进行调研，进学校、访家长，做到收费合理； （4）根据做好的方案做好线上推广，把做好的资料全部上传到线上，可以参考北京世纪明德。
理论物理专业深度解析 一、专业介绍 1、概述： 理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动的基本规律的一门学科。它既是物理学的理论基础,又与物理学乃至自然科学其它领域的很多重大基础和前沿研究密切相关。其研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等，几乎包括物理学所有分支的基本理论问题，它将推动整个物理学乃至自然科学向前发展。 2、研究方向： 理论物理的研究方向主要有： 01.粒子物理及量子规范理论 02.场论与弦理论 03.宇宙学 04.中高能核物理理论 05.原子核结构理论 06.核天体物理 07.计算物理 08.凝聚态理论 （注：各大院校的研究方向有所不同，以北京大学为例） 3、培养目标： 本学科培养的研究生应具备系统的理论物理基础和系统的专业知识及较强的数学功底，了解本学科的前沿领域和国际上的发展动向，掌握研究物质的微观及宏观现象所用的模型和方法等专业理论以及相关的数学及计算方法，有严谨求实的科学态度和作风，具备从事前沿课题研究的能力。还应较为熟练地掌握一门外国语，能够熟练地阅读本学科的外文文献，并具有初步撰写外文科研论文的能力。毕业后能胜任高等院校、科研院所及高科技企业的教学、研究、开发和管理等工作。 4、研究生入学考试科目： （1）101思想政治理论 （2）201英语一 （3）604量子力学 （4）804经典物理(含电动力学、热力学与统计物理) （注：各大院校的考试科目有所不同，以北京大学为例） 5、与之相近的一级学科下的其他专业 粒子物理与原子核物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理、声学、光学、无线电物理。 6、课程设置：（以中国科学技术大学为例） 英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 基础课：高等量子力学、近代物理进展、物理学中的群论、量子场论(Ⅰ)、粒子物理(Ⅰ)、非线性物理、高等统计物理、原子分子理论(Ⅰ)、弦理论(Ⅰ)、量子多体理论(Ⅰ) 专业课：现代数学物理方法、非线性动力学、量子场论(Ⅱ)、粒子物理(Ⅱ)、广义相对论与宇宙学、规范场理论(Ⅰ)、高等统计物理专题A——量子统计理论、高等统计物理专题
江南营-江南深度研学之旅（1)
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诗梦江南，入画寻踪 ——长清区实验小学江南深度研学实践 之旅 【课程简介】 一道水,一架桥，一支橹声,隽秀婉约的杭州绍兴聚合了太多的历史文化。此次研学活动旨在让同学们了解祖国江南，同时感受一场从远古传说，到春秋的吴越文化，到南北朝的文人风骨,再到明清以及近代的大儒伟人的历史盛宴。活动中，同学们将一起寻访王羲之、蔡元培、鲁迅、周恩来等名人伟人故里,穿越历史,陶冶爱国之志,体悟文化魅力；一起走进沈园,欣赏宋代江南私家园林的秀美景观，探寻园林蕴含的文化内涵；一起游历西湖,领略“淡妆浓抹总相宜”的如画美景；一起走进综合性人文科学博物馆浙江博物馆、中国黄酒博物馆，全面了解浙江历史文化。 【课程特色】 ●文化名镇江南风采 ●穿越时空触摸历史 【行程简表】 时间课程安排课程主题课程链接 第一天上午乘坐高铁前往杭州:车次G63 济南-杭州东 0７:23-1１：５３辅导员接站读万卷书行万里路下午参观钱塘江、六和塔看天下第一潮登镇潮六和塔追寻江畔的历史故事 晚上研学课程指导分组讨论课程，研学收获分享 实践－辅导员指导学生完成课程手 册 第二天上午 游历杭州西湖置身如画美景感受西湖柔情参观苏堤、孤山、曲院风荷 浙江博物馆参观历史展品考察浙江文化感受历史文化的沉淀 下午灵隐寺、飞来峰登山览胜景寺宇悟佛心登山参观庙宇,了解佛教文化 晚上研学课程指导分组讨论课程，研学收获分享实践-辅导员指导学生完成课程手册 第三天上午探访鲁迅故里探寻书中世界亲访三味书屋追寻鲁迅先生的足迹 下午 游览沈园漫步江南园林,探寻文化内涵 人文－体味江南风情/建筑-江南园林建 筑风格 参观黄酒博物馆参观历史文物体悟江南魅力历史-绍兴历史文化 晚上 大善塔 仓桥直街 漫步古城小道欣赏绍兴夜色实践-实地感受，见景抒情 第四天上午书圣故里历史街区历游文人旧地感受文化魅力人文-文人旧所、大家荟萃
物理学最前沿八大难 题
物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形
第一单元 课题人与自我?我自信，会成功 学习目标正确认识自我，能够说出自己的优点和不足；增强自我调控、承受挫折、适应环境的能力；了解树立自信心的方法，培养健全的人格和良好的心理素质；提高心理健康水平，增强自我教育能力，形成健康、自信的人生观。参考主题（1）我自信，会成功；（2）克服考试焦虑；（3）消除孤独感。 实践方式心理测试；收集资料；手工制作。 方法引导发表意见的技巧；如何对调查结果进行统计与分析。 学科整合与心理健康教育、品德与社会、语文等学科整合。关注心理健康，形成健康的生活态度；善于发现其他同学身上的优点并虚心学习；学习名人名言，领悟其深刻含义，并激励自己；进行小制作设计。 课时安排5课时 教学流程 第一课时 研究准备 我们一天天地长大，从妈妈怀里的婴儿，长成了少年。想想自己在成长过程中有哪些烦恼？你是怎么解决的？ 同学们根据自己的兴趣自主确定设计研究方案，其方法一般是: 1、我的烦恼及解决的办法 2、我自信，会成功 3、消除孤独感 以上方案进行研究、讨论、尝试初步建立印象。 第二课时 我自信，会成功 一、研究实施 自信对我们走向成功非常重要。今天，就我们一起通过探究活动来寻找自信，增强自信！ 二、方法与引导： 发表意见的技巧 1、态度诚恳、谦逊。多采用“我个人认为”、“我目前的想法是”等表达方式； 2、不能只发表否定性意见，对好的方面要充分肯定； 3、对事不对人，只针对事情发表意见； 4、通过举例等方式，引导他人发现存在的问题； 5、避免个人垄断话题，邀请不善于发表意见的组员参与讨论。 三、“我自信，会成功”研究方案 主题名称研究时间 研究目的1、正确认识自己，发现自己的优点与不足 2、
物理学家简介 1 伽利略 伽利略·伽利莱（Galileo Galilei，1564年2月15日－1642 年1月8日），意大利物理学家。其成就包括改进望远镜 和其所带来的天文观测，以及支持哥白尼的日心说。史蒂 芬·霍金说，“自然科学的诞生要归功于伽利略。”阿尔伯 特·爱因斯坦称他为现代科学之父。 伽利略的所有试验中，最著名的该算是“质量相异者同时落 地”，这个试验推翻了亚里士多德的关于落体速度与其质量 成正比的理论。 2 牛顿 艾萨克·牛顿（Sir Isaac Newton，1643年1月4日－1727 年3月31日），英格兰物理学家。他在1687年发表的论 文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定 律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界 的科学观点，并成为了现代工程学的基础。 一则著名的故事称，牛顿在受到一颗从树上掉落的苹果启 发后，阐示出了他的万有引力定律。漫画作品更认为，掉 落的苹果正好砸中了牛顿的脑门，它的碰撞让他不知何故 地明白了引力。 3 托马斯·杨 托马斯·杨（Thomas Young，1773年6月14日－1829 年5月29日），英国医生、物理学家，光的波动说的奠基 人之一。托马斯·杨在物理学上作出的最大贡献是关于光 学，特别是光的波动性质的研究。1801年他进行了著名的 杨氏双缝实验，证明光以波动形式存在，而不是牛顿所想 象的光粒子（Corpuscles）。二十世纪初物理学家将杨的 双缝实验结果和爱因斯坦的光量子假说结合起来，提出了 光的波粒二象性，后来又被德布罗意利用量子力学引申到 所有粒子上。
奥古斯丁·菲涅耳（Augustin Fresnel，1788年5月10日 －1827年7月14日），法国物理学者，是波动光学理论的 主要创建者之一。菲涅耳专门对光的属性做理论与实验研 究。 他的发现与数学演绎，发扬光大托马斯·杨的实验工作，将光 的波动学扩展至更多的光学现象。 5 法拉第 迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日－ 1867年8月25日），英国物理学家，也精于化学，在电 磁学及电化学领域有所贡献。 虽然法拉第只受过很少的正式教育，这使得他的高等数学知 识（例如微积分）相对有限，但不可否认，法拉第仍是历史 上最有影响力的科学家之一。某些科学史学家认为他是科学 史上最优秀的实验主义者。 6 麦克斯韦 詹姆斯·麦克斯韦（英语：James Clerk Maxwell），1831 年6月13日－1879年11月5日），英国理论物理学家 和数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人 之一。麦克斯韦被普遍认为是对二十世纪最有影响力的十 九世纪物理学家。他对基础自然科学的贡献仅次于艾萨 克·牛顿、艾尔伯特·爱因斯坦。
第二框与世界深度互动 1．了解中国文化对世界的影响。 2．掌握我们要学习和借鉴人类文明的一切优秀成果，坚持以我为主，兼收并蓄。 3．理解通过精神的交流互鉴，为人类社会发展提供精神支撑和心灵慰藉。 们要学习和借鉴人类文明的一切优秀成果，坚持以我为主，兼收并蓄。 通过精神的交流互鉴，为人类社会发展提供精神支撑和心灵慰藉。 一师一优课一课一名师(设计者：) 每年的全国两会都会吸引众多外国媒体的关注。外国记者聚焦中国，从不同角度对中国发展进行采访报道。纵观近年来两会新闻采访的变化，我们可以用几个“多”概括：关注两会的外国媒体、外国记者数量越来越多；用汉语提问的外国记者越来越多；从新闻发布会到团组审议、分组讨论再到“部长通道”，外国记者可以采访的对象越来越多。两会平台让“中国声音”通过全球媒体的镜头和话筒传遍世界，也让世界看到一个真实、开放和自信的中国。 ◆为什么越来越多的外国记者来中国报道两会？ ◆你怎样看待两会上的这些“多”？ 1．自读课本 2．结合学生用书课前预习填空题。在书中找到答案，并在书中划上记号。 ●探究一：中国的影响 活动一：阅读教材P34至P35，回答： 1．几十年前，在国外的华人很难感受到“年味儿”。现在，中国的春节不仅是全球华人的节日，而且吸引了躲过民众。每年春节，代表中国元素的“中国红”都会扮靓国外的许多城市。 ◇英国伦敦有舞龙舞狮、爆竹烟花、盛装巡游、文艺表演。 ◇美国加利福尼亚州参议院全票通过了关于庆祝中国农历新年的决议案。 ◇法国巴黎市政广场挂上大红灯笼，蔓延都是喜气洋洋的大红色。 ◆春节是中国的传统节日，今天越来越多的国家庆祝中国春节。你怎么看待这一现象？ 学生讨论，教师点拨 【归纳】 (1)随着改革开放的进一步扩大，中国在世界上的影响力不断增强，中华文化正走向世界，影响世界各国人民的生活。同时在与世界文化的交融中，中华文化也将与时俱进，不断丰富和发展 (2)中华文化是中华民族赖以生存和发展的精神支撑，是中华民族生生不息、团结奋进的强大精神动
XXXX中小学研学旅行课程质量管理 一、指导思想 全面贯彻党的教育方针，以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》《基础教育课程改革纲要》《国民旅游休闲纲要》为指导，认真落实立德树人的育人目标，以培养学生的综合实践能力和创新能力为核心，以学生发展为本，全面提升学生综合素质。 二、课程设计原则与课程内容 (一)课程设计原则 1.开放性原则:充分利用校内外资源体现目标的多元性，内容的广泛性，时间空间的广域性，展示的多样性和评价的灵活性。 2.整合性原则:以研学旅行资源及教学内容、方法和师资情况为基础，结合学生认知能力和社会实际整合开发课程，保证课程的时效性，实现课程的生成性。 3.体验性原则:尊重学生主体地位，以人为本，以学生活动为主，突出体验实践，培养学生创新精神和实践能力，变知识性的课堂教学为发展性的体验教学。 4.生活性原则:着眼于生活实际的观察视角，把学生从最简单熟悉的生活层面引领到更加广阔的社会生活舞台，加强教育的生活性，突出生活的教育化程度。 (二)课程内容
1.了解社会状况。通过研学旅行活动，了解当前社会实践活动中迫切需要解决的现实问题，如交通、卫生、网络、饮食、环境、动植物保护以及人口老龄化、就业压力、就医入学等现实状况。 2.探究学科问题。包括物理、化学、生物、地理、数学、语文、英语、政治、历史、通用技术、信息技术、体育、音乐、美术以及学科交叉知识的探究，发现一些值得研究的新问题。 3.前沿科技应用。在研学活动中，学习和研究前沿科学技术在生活、生产实践和科学实践领域的应用。如3D打印、AR/VR、无人机、无人驾驶等。 三、课程实施 （1）课程开发要立足教育性。 要使研学旅行做到立意高远、目标明确、活动生动、学习有效，避免出现“只旅不学”或“只学不旅”的现象，就必须把教育性原则放在首位，寻找适切的研学主题和课程教育目标，深度促进研学旅行活动课程与学校课程的有机融合。作为中小学教育教学实践的重要组成部分，研学旅行的活动课程既要结合学生身心特点、接受能力和实际需要，又要注重知识性、科学性和趣味性。 在课程目标的制订上，要与学校的综合实践活动课程统筹考虑，活动中的知识性目标、能力性目标、情感、态度、价值观领域的目标和核心素养的目标等等，都应该是落实课标的核心要点。 （2）研学旅行课程突出实践性 正是我国推动全面实施素质教育的一种重要创新。研学旅行的课
比较有前景的物理学专业： 一、应用物理学 应用物理，工程物理，或者核技术专业等，都包含在应用物理专业当中。 随着19世纪末，20世纪初物理学的进步，以及核技术的崛起，应用物理专业逐渐作为一个单独的学科从物理专业中细分出来，应用物理专业更强调物理学在国民工业当中的应用，物理专业则侧重于理论的研究。我国有的高校的物理系则是既包含物理学专业，也包含了应用物理专业。 我国大部分高校都设有应用物理专业，并且也有比较长久的历史。1926年，清华大学物理系成立。许多著名物理学家如叶企孙、吴有训、任之恭、周培源等教授都曾在物理系任教。清华物理系培养出了不少著名科学家，如王淦昌、钱伟长、周光召等是其中的优秀代表。诺贝尔物理学奖获得者：李政道、杨振宁博士都曾在清华物理系学习过。解放以来，应用物理专业作为物理系的一个专业方向，在各大高校逐渐设立，几乎所有的高等学府都建立了物理学系，其中据不完全统计，设有应用物理专业的院校共有170余所。 解放以后，我国曾进行了大规模院系调整，很多原工科院校的物理系合并调整，有的工科院校干脆就不再设物理学专业，只留下部分物理教学人员。另一方面，根据国务院的指示，为培养理工结合的新型人才，开创和发展我国的原子能科学技术，在部分学校成立了工程物理系。当时的工程物理系或者应用物理系基本上相当于现在的核工程与核技术专业。现在仍旧能够看到这一遗留现象，很多应用物理专业的主要研究领域仍旧是核专业。 目前，我国很多高校提出建设一流的综合性大学，在这种背景之下，很多高校恢复了物理系或者应用物理系。现在我国大多数高等院校都设有应用物理系，或者在物理系内设应用物理专业，一大批理工结合的人才从应用物理专业涌现出来，近10年来应用物理专业又大力加强了电子技术和计算机技术方面的基础研究。如现在我国的北京大学物理系、中科大的应用物理专业、上海交通大学应用物理系、西安交通大学的理学院应用物理专业、北京科技大学（原北京钢铁学院）应用物理专业、中科院物理所等等。 国际上最著名的学府如美国麻省理工学院、美国宾夕法尼亚大学、英国剑桥大学、日本的东京大学等都设有应用物理专业（AppliedPhysics），主要研究的课题包括核技术、宇航技术、固体物理、凝聚态物理、声、光、电学的基础开发和应用等。 四、专业就业状况及趋势 应用物理学专业的毕业生主要在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术开发和相关的管理工作。科研工作包括物理前沿问题的研究和应用，技术开发工作包括新特性物理应用材料如半导体等，应用仪器的研制如医学仪器、生物仪器、科研仪器等。应用物理专业的就业范围涵盖了整个物理和工程领域，融物理理论和实践于一体，并与多门学科相互渗透。 应用物理学专业的学生如具有扎实的物理理论的功底和应用方面的经验，能够在很多工程技术领域成为专家。我国每年培养本科应用物理专业人才约12000人。和该专业存在交叉的专业包括物理专业，工程物理专业，半导体和材料专业等。人才需求方面，我国对应用物理专业的人才需求仍旧是供不应求。
读《深度教学》心得体会今天终于读完了郭教授的《深度教学研究》，收益颇丰！此书分四部分，第一部分是深度教学的理念与价值论基础，第二部分是深度教学的知识论基础，第三部分是深度教学的学习论基础，最后一部分干货满满，它是深度教学的教学过程改进。 所谓的“深度学习”是指在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验、成功、获得发展的有意义的学习过程。学生的学习不仅仅是让我们得学生简单的学会了我们平时的“记会了，背会了”，而是应该让学生从不同的维度目标，在教师的引导下进行深度的学习。在教学中，教师就要为深度学习而展开教学，教师要在教学设计的起点就转变自己的观念，从认知、人际和自我认知三个领域设计相应的教学目标，并将其计划成具体可行的学习目标，选择有效的教学策略。教学方法不要单纯停留在只教会学生知识表面，教师要多钻研教材、挖掘教材，联系生活，结合学生实况，寻找最好的设计，牵动学生的学习细胞和逻辑思维能力，让学生对知识的掌握应该达到运用知识解决实际问题的层面。以努力实现新课程的三维目标为最终目标，在教学过程中进行以下几点尝试和思考： 一、理解、转化、迁移是教学的全部过程 1.理解是教学的根本基础，为理解而教 教学是以知识理解为载体促进学生学生发展的过程。
（1）理解事物和事务的本质； （2）理解关系及其规律； （3）理解情感并体验情感； （4）理解思想并形成思想。 2.转化是教学的全部艺术：为生成而教 （1）课程知识转化为学生个人知识； （2）课程知识转化为学生的思想和思维； （3）课程知识转化为学生学科能力； （4）课程知识转化为学生学科经验。 3.深度教学的课堂发展性品质及其标准。 二、构建理解性的课堂，不是灌输性的课堂 1.以对知识的内在本质和意义、思维和方法的理解为基础； 2.对不同类型的知识作不同教学方式的处理：陈述性知识、概念性知识、程序性知识、元认知知识。 3.注重学生新知识结构的形成。 三、建构性的课堂，不是接受性的课堂 1.注重学生对知识意义的自我叙述和自我表达； 2.以学科知识结构、学科能力、学科思想、学科问题解决的方法为学生的建构目标。反思性的课堂，不是表演性的课堂； 3.学生的自我总结、归纳与感悟； 4.学生的自我反思：理解性、结构性、意义感。
题目：学校：所在学院：专业:班级：学号：作者姓名：
高中物理教学法 文献综述 姓名：班级：学号： 前言：目前我国高中新课程改革已经进入全面实施和调整阶段，本文研究了新课程标准实施以来基于新课标下高中物理课堂有效教学策略诸多文献。从现有的研究现状出发，对新课改实施中高中物理课堂有效教学策略进行了梳理和站在学生的角度去感受，提出了一些方法，去应对新课程的变化，以及促进高中物理教育健康深入发展。 一、现在存在的问题 新课程实施以来，随着新的教学理念的传播，新的教学方法和技术手段的使用，再加上广大教师的改革热情，我们的中小学课堂发生了诸多喜人的变化。但课堂教学实践中高耗低效的现象依然存在。[1]部分教师仍将把让学生掌握知识和技能作为教学的唯一目标，从而使得教师教得累，学生学得苦，导致中学物理课堂失去了生机和活力，变得死气沉沉，导致学生学习兴趣不高；有的课堂的确很“活跃”，但只是形式上追求“热闹”，实际上教师的教学目标并不明确，时间观念不强，而且对教学内容处理随意性很大，导致学生学不到真正的东西。这些现象或做法不仅造成了课堂教学的无效或低效，而且漠视了学生的生命成长和健康发展，同时也不利于教师自身的发展和改革的顺利进行。 二、国内已有的研究 我国的有效教学起步比较晚，有效教学的研究始于20世纪90年代下半叶，比较有代表性的研究者有华东师范大学崔允漷教授、孙亚玲等。崔允都撰写的《有效教学理念与策略》对有效教学的内涵、核心思想作了清晰的界定，他提出有效教学的理念：一是“有效教学关注学生的进步或发展”，教师必须确立学生的主体地位，树立“一切为了学生的发展”的思想；二是“有效教学要关注教学效益，要求教师有时间与效益的观念”；三是“有效教学更多地关注可测性或量化”，如教学目标尽可能明确与具体；四是“有效教学需要教师具备一种反思的意识”；五是“有效教学也是一套策略”。有些专著和论文从不同侧面为后面学者研究各个学科的有效教学提供了借鉴。但针对新课程目标下如何开展有效性教学的研究是有欠缺的。这些欠缺归结起来有两个方面：一是大多只针对新课程改革以前的论述和研究，即大多关注学生基础知识、基本技能的学习和掌握，教师教学行为改变方面也只是从培养教师成为“技术熟练者”的角度考虑，针对新课程改革的有效性教学的论述和研究较少，特别是对将“三维"课堂教学目标整合起来进行课堂教学有效性的研究关注的很不够。二是这些研究大多是针对教师教的角度即教师如何有效地开展教学来研究，很少针对学生学的角度即如何促
青海省研学旅游发展SWOT分析 （一）优势（strength） 1.旅游资源丰富多样 截至目前，全省旅游A级景点多达106处，其中5A级3家；4A级19家，3A级65家，2A级19家。自然与人文旅游资源丰富多样，著名的景区有青海湖景区，金银滩景区、祁连风光旅游区、茶卡盐湖旅游区等，人文旅游资源有藏传佛教塔尔寺景区、互助土族故土园景区、原子城、湟源丹葛尔古城等，独特的地质条件与多样的民族风情为青海省开展研学旅游提供了强大的物质基础。 2.地质旅游资源优势明显 青海省地域辽阔,在漫长的地球演化过程中,在内外力地质共同作用形成、发展并遗留下来类型众多的不可再生的地质资源,青海省凭借丰富的旅游地质资源,现已获批多处地质资源集中分布区开发建设为国家地质公园，知名的有坎布拉国家地质公园、互助北山国家地质公园、贵德国家地质公园、昆仑山国家地质公园等，形成了红色砂砾岩的丹霞地貌、冰蚀地貌景观、高原岩溶景观、古地震鼓包遗迹等地貌景观，除了具有不可估量的科研价值外，还具有开展研学旅游，建设研学旅游教育基地的广阔前景。 （二）劣势（weakness） 1.景区间通达性差 作为研学旅游目的地其集聚性较差，包尤其是潜在的旅游资源，重要景区间的连接道路、景区内的交通体系、景区的道路标示系统等有待进一步加强，与现代“快旅慢游”需求和“井喷式”增长严重不匹配，缺乏全面系统的交通网将研学旅游景区串联起来。旅游各景区发展不平衡，基础设施、服务配套远不能适应人民群众日益增长的多旅游需求。 2.旅游季节差异性明显 旅游季节性是旅游活动的固有特征，青海省旅游季节性明显，由于气候因素旅游旺季集中在夏季，导致旺季游客量多，而到了冬季，气候比较寒冷，草木凋零，研学旅游开展较为困难、使得旅游景点、宾馆饭店、旅行社等资源和设施大量闲置、出租率下降、运营成本上升，旅游企业为争夺客源进而采取降价竞争，导致经济效益低下。 （三）机遇（opportunity） 1.政策支持焕发旅游活力 近年来，一系列决策为全省旅游业提档升级提供了强大的政策支撑。一是《国务院关于促进旅游业改革发展的若干意见》以及全国旅游发展“515战略”，将旅游业定位为战略性支柱产业和人民群众满意的现代服务业和实现脱贫的重要产业，破除了旅游发展的认识障碍和制度障碍；二是青海省委、省政府出台了《关于促进旅游业改革发展的实施意见》、《2015年—2020年青海省旅游业行动计划》，将推动县域旅游业发展提向更高层次、更大格局迈进；三是地方政府对各地旅游业的重要战略部署。随着研学旅游的深入开展，其巨大的经济效益、社会效益和生态效益毫无疑问将得到各级政府的高度重视，不断获得政策支持力度，实现研学旅游又好又快发展，引领“旅游+”产业新风向。 2.研学旅游竞争力将持续增强 随着旅游的飞速发展，我省已形成一批骨干旅游企业，将继续提升旅游市场主体的竞争力。旅游发展环境全面改善，形成设施齐全、功能配套、优质高效的
一、物理研究所简介 中国科学院物理研究所（以下简称“物理所”）前身是成立于1928年的国立中央研究院物理研究所和成立于1929年的北平研究院物理研究所，1950年在两所合并的基础上成立了中国科学院应用物理研究所，1958年9月30日启用现名。 物理所是1998年国务院学位委员会批准的首批物理学博士、硕士学位授予单位之一，现设有物理学、材料科学与工程等2个专业一级学科博士研究生培养点，材料工程、光学工程等2个专业学位硕士研究生培养点，并设有物理学1个专业一级学科博士后流动站，共有在学研究生882人（其中硕士生266人、博士生616人、留学生11人）。在站博士后65人。物理所是中国物理学会的挂靠单位；承办的科技期刊有《物理学报》、Chinese Physics Letters、Chinese Physics B和《物理》。 2019年物理所在本科起点的研究生招收中，预计计划招收学术型硕博连读生约110名（含推免生90人），全日制专业学位工程硕士研究生约10名。 二、中国科学院大学理论物理专业招生情况、考试科目
三、中国科学院大学理论物理专业分数线 2018年硕士研究生招生复试分数线 2017年硕士研究生招生复试分数线 四、中国科学院大学理论物理专业考研参考书目 601高等数学(甲) 《高等数学》（上、下册），同济大学数学教研室主编，高等教育出版社，1996年第四版，以及其后的任何一个版本均可。 617普通物理(甲) 全国重点大学理科类普通物理教材 809固体物理 黄昆编著，《固体物理学》，第1版，北京大学出版社，2009年9月1日 阎守胜编著，《固体物理基础》，第3版，北京大学出版社，2011年6月1日 811量子力学 《量子力学教程》曾谨言著（科学出版社 2003年第1版）。 五、中国科学院大学理论物理专业复试原则
【物理】中国物理学现状——献给世界物理年 作者: bird007 发布日期: 2008-09-08 作者：九维空间QQ：56812216 为了纪念伟大的爱因斯坦发表改变世界的五篇论文一百周年，以及他逝世50周年，联合国大会在04年6月份一致通过决议把2005年定为“世界物理年”。 谈到物理学，首先要对物理学下一个定义。物理者，万物之理也。在英文中PHYSICS一词与PHYLOSOPHY（哲学）很相近，物理学最早被称为自然哲学，是哲学专门研究自然界的分支。这个概念最早可追溯到亚里士多德《物理学》一书，后来在牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》给了物理学的诞生时一个比较准确的定义：用数学工具解决自然哲学问题，即用数学了解整个自然界的运动规律。中国古代采用“格物至知”一词来定义这门学科，即采用分析的方法研究物质获得知识，与中国古代哲学重视整体统一性而严重忽略事物细节和内部规律的做法大相径庭。 从诞生的那一天起，物理学就通过对自然界五花八门千变万化的各种现象内在本质的探索来帮助人类认识这个世界，从而能改造这个世界。既然物理学追求的是物质世界的一切运动规律，那么从广义上讲，一切自然科学都是物理学。这中说法毫不过分，自然科学本身就是人类为了认识这个世界而发展起来的方法和知识体系，自然科学的其他分支诸如化学，生命科学，宇宙学（天文），地球科学（地理）等等研究领域都是自然界的一部分或是一个知识层面，只有物理学研究的是整个自然界，大到浩瀚宇宙小到基本粒子。相比于其他学科定性概念居多研究深度有限而言，物理学深入探索整个自然界一切现象的本质规律，并尽可能地使其数学定量化，其他自然科学学科领域最基础最本质的运动规律和产生现象的原因都要靠物理学来回答，因此从广义上讲一切自然科学都是广义上的物理学。 然而这并不意味着其他自然科学学科可以简单地并入物理学成为他的一个分支，系统科学的出现表明，很多宏观概念还原到微观本质上的物理学规律以后是不能准确地反映这个概念的，因为在微观还原过程中层层近似并且忽略了在微观情况下可以忽略而组成宏观系统后影响较大不能忽略的那部分因素，因此还原论只是寻找本质，而本质并不代表一切。在化学和生物学等学科中很多概念都是复杂系统特有而对单个粒子意义不大的性质，诸如PH值、反应速率、生态系统等等。物理学本身也有很多这样的概念，例如温度本质上虽然是分子平均动能的体现，但在实际研究中后者显然不能替代前者。 于是我们通常所说的物理学便是狭义上的物理学。探讨中国物理学的现状，首先要知道世界物理学的现状，因为中国物理学一直落后于西方，它的现状和发展很基本上是由世界物理学现状及发展所决定的。国内将物理学列为一级学科，其下有
麻省理工学院理论物理专业教材评介与分析 张立彬（南开大学外国教材中心；天津 300071） 朱美玲（南开大学物理科学学院；天津 300071） [内容摘要] 通过对麻省理工学院理论物理专业所用五本教材的评介与分析，认为国内编写同类教材时，新编教材应注意：问题新颖，习题难度适中；风格多样，增加阅读趣味；资料丰富，文献经典广泛；材料适当，扩展学生知识；及时更新，增加实效内容；因材施教，满足各种需求；图形描述，发挥图表功能等。[ 关键词]国外教材；理论物理；粒子与核子；量子信息；量子计算；超弦理论；量子力学；现代量子力学引言 教材是体现教学理念、教学内容和教学方法的载体，在深化课程教学改革、全面推进素质教育，提高人才培养质量方面发挥着重要作用。为进一步吸收、借鉴国外优秀的经典教材，提高国内教材建设的水平，为国家培养出急需的拔尖创新人才，本文对国外一流大学——麻省理工学院理论物理专业所用的五本经典教材进行了评介与分析。本文选定的五本经典教材分别是：德国物理学家Bogdan Povh 、Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche等教授联合撰写，2006年由Springer出版社出版的《Particles and Nuclei》（粒子与核子·第五版）；美国加州理工学院的Michael A.Nielsen教授和麻省理工学院的Isaac L. Chuang教授合著，2000年由英国剑桥大学出版社出版的《Quantum Computation and Quantum Information》（量子计算与量子信息）；麻省理工学院Barton Zwiebach教授撰写，2004年由英国剑桥大学出版社出版的《A First Course in String Theory》（超弦理论基础）；诺贝尔奖得主、法籍物理学家Claude Cohen-Tannoudji教授撰写，1977年由Hermann出版社出版的《Quantum Mechanics》（量子力学·第一册）；美籍日裔著名理论物理学家J.J.Sakurai的遗作，1994年由Addison-Wesley publishers出版的《Modern Quantum Mechanics》（现代量子力学·修订版）。以下将一一介绍： 一、《Particles and Nuclei》（第五版）评介 《Particles and Nuclei》（粒子与核子·第五版）是由德国物理学家Bogdan Povh 、Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche等教授联合编写而成，第一版于1995年出版，此后又在1999年出版了第二版；2002年出版第三版；2004年出版第四版，本书是第五版，于2006年由Springer出版社出版。本版主要的修改是增加了中微子振荡和无中微子双β衰变等最新实验进展介绍。[1] Bogdan Povh教授是著名的德国物理学家，主要从事粒子物理的研究工作，写了几十本关于粒子物理的书，对粒子物理以至于对理论物理的研究工作都具有很大贡献，是粒子物理方面的知名权威专家；同时，Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche也是德国著名的物理学家，正是因为有这么多著名专家一起编写了这本书且进行了多次修改才使得这本书成为初步认识粒子和核子方面的一流教科书。 1.1内容简介 《Particles and Nuclei》（粒子与核子·第五版）这本书涵盖了主修物理学的大学生所必备的粒子与原子核领域的基本知识。本书的重点是强调基本的物理概念。其中也介绍了许多相关的实验，但不拘泥于实验细节。随着实验和理论物理的进展，原子核、中子以及夸克这些微观粒子在上世纪已经得到充分研究。世界是由这些组分构成的，这些物质组分间的强相互作用即所谓的“标准模型”的观点，虽然颇具吸引力，但是还未经证实。一旦我们接受这个基本观点，将立刻面临这样一个问题：由于大系统中多体相互作用的复杂性，反映基本粒子间相互作