高中数物幻灯片模板：HiBeamer

一套专为高中数学、物理授课设计的 LaTeX 幻灯片模板，简单不失精致，克制透着大胆，妥妥的高级感

缘起

之前，一直用的是西农大耿老师的 Yangling 主题模板，这一套模板对于高中的学习而言，有点水土不服。去年找了一些模板，不太满意，最近实在看不下了，挤了点时间，结合相关教学实际，重新设计了一套。为缓解眼睛疲劳，特意加了深色模式。

前言

先问你一个问题：你上一次看到真正好看的数学物理课件是什么时候？

不是那种全屏花花绿绿的艺术字标题、不是那种默认蓝底白字的 PowerPoint 模板、更不是那种充斥廉价圆角和刺眼纯色块的幻灯片——而是真正适合投影、字体清晰、公式优美、配色沉稳的那种。

作为一名数理老师，你可能早就习惯了用 Word 或 PowerPoint 东拼西凑——公式得用公式编辑器一个一个点进去敲，排版靠鼠标拖来拖去，换个电脑打开格式就乱成一团。更头疼的是，等到要印发给学生当讲义的时候，还得重新调整页面布局，一页一页地缩放、对齐，忙活半天。

有没有一种工具，能让你只写内容，不问排版，同时产出投影级 16:9 宽屏课件和A4 打印讲义？

有。今天介绍的就是基于 LaTeX 的 HiBeamer 模板。

HiBeamer 是什么？

HiBeamer 是一套用 LaTeX3（expl3）写的 Beamer 幻灯片模板，专为高中数学和物理的课堂教学场景设计。它的设计 slogan 只有六个字：

极简 · 克制 · 高级

用大白话讲：它就是那种——你写好定理、定义、例题，它自动帮你输出一套配色沉稳、层次分明、投影清晰的专业课件。 不需要你调任何颜色、对齐、间距。

先看一组对比感受一下风格差异：

一句话概括：这套模板的审美对标的是顶级学术期刊，不是中小学 PPT。

它到底有多省事？

这里用一段代码来直观说明。假设你想在课件里展示"牛顿第二定律的定义"和"一个典型例题"，以及解答过程。

用 HiBeamer，你只需要这样写：

\begin{defn}[牛顿第二定律]
    物体的加速度跟合外力成正比，跟质量成反比：
    \[ F_{\text{合}} = m a \]
\end{defn}

\begin{eg}[斜面问题]
    质量为 $m$ 的物体在倾角为 $\theta$ 的斜面上匀速下滑，
    求动摩擦因数 $\mu$。
\end{eg}

\begin{solve}
    受力分析如下：重力 $mg$ 竖直向下...
\end{solve}

就这三段代码，编译出来就是：

• 一个藏青色左边框、标题栏白字黑底的定义框
• 一个金色左边框、浅金底色的例题框
• 一个自动带"解："前缀、同样风格统一的解答框

你不用管颜色怎么配、边框多粗、字体大小——模板已经全部处理好了。

十大语义区块，教学场景全覆盖

HiBeamer 内置了 10 种语义区块环境，每一种对应课堂上的一个常见需求：

所有的环境都支持可选标题，比如 \begin{defn}[加速度]。不加标题也可以，模板会自动用英文名（Definition、Theorem 等）做默认标题。

这种设计的巧妙之处在于：学生不需要看文字标签，光看左边竖线的颜色就知道这是什么类型的知识。 金色 = 重要，红色 = 警惕，藏青 = 基础知识。视觉形成了条件反射。

诗词过渡，文理交融

这是 HiBeamer 最有"人情味"的一个功能。

每个 \section{}（章节）之前，模板会自动插入一张过渡页。过渡页的布局是这样的：

• 左侧：一个巨大的、淡色的章节编号水印
• 右侧：章节标题 + 金色装饰线
• 右下角：随机出现一首经典中国古诗词

这个数据库内置了 318 首诗词——从《诗经》到唐诗宋词，再到毛泽东。每次翻到新章节，学生看到的可能是李商隐、苏轼或者李白的某一句。

想象一下：讲完动量守恒，翻到新章节"功与能"，过渡页上写着：

会当凌绝顶，一览众山小。 —— 杜甫 · 望岳

这种理科课堂里的文学点缀，在疲惫的解题间隙给学生带来的心理放松是真实有效的。

你可以控制诗词的显示逻辑：

• randomquote=false：按 CSV 里的顺序循环
• randomquote=true：真随机抽取
• quoteseed=2026：固定随机种子，保证每次编译诗词顺序一致（适合定稿课件）

如果不想要诗词功能，把 quotes.csv 文件删了或清空，过渡页会优雅降级——只显示章节标题，不显示诗词。

题目编号自动跨页连续

教数学和物理的老师都知道，一份课件里可能有几十道例题，分布在不同的页面上。手动维护编号（"例-1""例-2"……"例-47"）简直是灾难——中间插一道题，后面全得重排。

HiBeamer 的 ExampleList 和 ExerciseList 环境用了全局计数器，跨页自动连续编号。你在第一页写了 3 道例题（例-1、例-2、例-3），第二页接着写，编号自动从例-4 开始。

标签样式也精心设计过——TikZ 绘制的圆角标签，金色背景 + 藏青文字，比起枯燥的数字编号好看了一个量级。练习则用红色标签区分。

需要重置编号？写 \begin{ExampleList}[0] 就行。

需要逐条动画展示？写 \begin{ExampleList}[<+->]，点一下鼠标出现一道题。

物理单位一键搞定

这是为物理老师量身定做的。模板附带了一个叫 PhyUnit 的宏包，把高中物理所有常用单位做成了快捷命令。

用法极其简单：\Ukg 就是 kg，\Ums 就是 m/s，\Umsq 就是 m/s²，\UN 就是 N（牛顿），\UJ 就是 J（焦耳）。

连复合单位也不用自己敲：

• 静电力常量 $k$ 的单位：\UNmqCq → N·m²/C²
• 万有引力常量 $G$ 的单位：\UNmqkgq → N·m²/kg²
• 荷质比：\UCkg → C/kg
• 电阻率：\UOm → Ω·m

一共约 160 个命令，名字就是单位缩写的自然拼接，基本不用查文档，猜到就能用。

还有一个贴心的细节：每个单位前面自动加了一个小空格（\,），让数字和单位之间视觉上不粘连。如果你想让单位紧贴数字，加个 [a] 参数就行：$100\Ukg[a]$ → 100kg（无空格）。

选择题和填空题

模板还带了一个 ChoiceQuestion 宏包，专治选择题和填空题在投影上的展示困难。

选择题： 用 \xzanswer{B} 写答案，第 1 页显示空括号 ( )（让学生思考），第 2 页显示正确答案 (B)。\fourchoices[answer=B]{...}{...}{...}{...} 更进一步——四个选项自动排成网格，正确答案在第 2 页自动高亮变色。

多选也支持：\fourchoices[answer=CD]{...}{...}{...}{...} 可以直接标注多个正确选项。

填空题： 用 \tkanswer{答案} 写答案。answer_shown=true 时答案高亮显示（适合投影展示），answer_shown=false 时变成一道下划线（适合打印出来让学生填写）。

解答题： \jdanswer{详细解答} 把解答过程放在一个漂亮的绿边框内，第 1 页留空，第 2 页才出现。

这套"讲-练-解"的完整流程，在课堂上非常自然：先用第 1 页出题，学生思考或作答，翻到第 2 页直接对比讨论。

深色模式（黑板风格）

如果你是那种喜欢把投影调成深色背景来保护学生视力的老师，HiBeamer 的深色模式会让你爱不释手。

一行配置：

\documentclass[darkmode=true]{HiBeamer}

页面底色瞬间变成黑板般的深灰（#1A1D22），所有文字、边框、背景色、TikZ 绘图的坐标轴颜色、诗词水印的透明度……全部自动切换为高对比度浅色方案。

不需要手动改任何颜色代码。甚至 ChoiceQuestion 宏包也会自动检测深色模式，连选择题答案的那种绿色也会从深绿自动换成浅绿（在深色背景上更显眼）。

讲义模式

你花 3 小时做好的投影课件，想印给全班 50 个学生，怎么办？

\documentclass[handout]{HiBeamer}

就这一行，所有逐项动画被压平（不再需要你手动点击翻页），页面自动缩放排版为 A4 纸上的 4 on 1 布局。横向翻过来打印，一张 A4 纸上 4 页幻灯片，50 个学生每人发几张纸就搞定。

不用重新排版，不用手动导出 PDF 再调整——同一个 .tex 源文件，改一个参数，重新编译一下，一秒搞定。

最后：怎么开始？

1. 安装依赖：确保电脑上有 TeX Live 2022+ 和 Source Han Serif CN（思源宋体）字体，这是唯一的额外要求。

2. 下载项目：把仓库克隆到本地，所有 .cls、.sty、.csv 文件放在你的课件目录下。

3. 改标题，改内容：打开 main.tex，把标题和内容换成你自己的。

4. 编译：

   xelatex main.tex
   xelatex main.tex   # 再跑一次，生成目录和正确页码

从第一个数学公式出现在屏幕上开始，你就再也不想回到 PowerPoint 了。

写在最后

这套模板不一定适合所有场景（比如一些需要大量动画的教学比赛），但对于日常授课、公开课、讲座报告，它的克制和精准，恰恰是你最需要的。

项目的代码在 GitHub/Gitea 上，欢迎使用、修改、提建议。

https://github.com/YLXDXX/hibeamer https://gitee.com/ylxdxx/hibeamer