1、 一名物理学家的教育历程教案一名物理学家的教育历程教案 教材简析教材简析 这是一篇自传性质的科普文，课文是以“教育历程”为重点来谈的。因此，叙述的顺序 主要是历时性的。但是，作者开头就说“童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力， 并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程” 。而“童年的两件趣事”作为文章的主要内 容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，又重点突出，充分体现了一 名理论物理学者的风格。课文布局谋篇重点突出，详略得当。语文课学习科普文章的主要目 的并非在于学习科学知识。课文中的有些知识如高维空间对普通人来说，是很难想像的。所 以，教学重点是文章内容，而不是相关的
2、科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课 文即可，不必教授给学生。学习文章中体现的科学精神，学习探究、创新、批判的思维方式 才是最重要的， 学习本文要学生结合实际体会文章的科学精神和人文内涵。 由于是自读课文 所以采用教师引导的方式，让学生自学。本文结构清晰，就让学生抓住其中的两件事展开讨 论，让学生体会作者的成功之路。 教学目标教学目标 1.了解作者及其作品。 2.了解科学、认识科学。 3.以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。 4.引导学生养成正确的科学观，明确兴趣在学习中的重要作用；体会科学精神，培养探 索精神。 教学重点教学重点 了解科学、认识科学。 教学难点教学难点 以“
3、教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。 1.学生提前了解有关作者加来道雄的作品及其为人， 了解课文涉及到的一些宏观宇宙学 的理论，了解一点相关的理论物理学知识，调动学生的学习兴趣。 2.多媒体课件。 教学过程教学过程 一、导入一、导入 有一次，爱因斯坦要把墙上的一幅旧画取下来，就搬来了一架梯子，一步一步爬上去。 突然他又想起了一个问题，沉思起来，忘记了自己正在做什么，猛地从梯子上摔了下来。摔 到地上之后他顾不上疼痛， 马上想到： 人为什么会笔直的掉下来？看来物体总是沿着阻力最 小的线路运动的。他想到这里，马上站立起来，一瘸一拐地走到桌子前，提笔把自己的这个 想法记了下来。 遇事爱思考探究，
4、 常常从小事中受到启发， 这就是当代伟大的物理学家爱因斯坦的 探索品质。那他对物理学家加来道雄的影响又是怎样的呢？ 二、作者简介二、作者简介 加来道雄，美籍日裔物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲 学博士学位， 后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。 主要著作有 超越爱因斯坦 （与 特雷纳合著） 量子场论 超弦导论 。 三、了解物理学背景三、了解物理学背景“平行宇宙”与“多维空间”理论“平行宇宙”与“多维空间”理论 “平行宇宙” 是指在已知宇宙之外还可能存在的相似的其他宇宙。 有学者描述平行宇宙 时用了这样的比喻： 它们可能处于同一空间体系,但时间体系不同,就好像同在一
5、条铁路线上 疾驰的先后两列火车； 它们有可能处于同一时间体系,但空间体系不同,就好像同时行驶在立 交桥上下两层通道中的小汽车。 “多维空间”理论认为,我们所认识的世界简单与复杂,与我 们所选择的空间维数有关。在一个一维空间中,只能容纳点和线的运动;在一个二维空间中, 已经可以有面的存在;只有三维空间,才允许有运动的立体物。 这立体的存在物可以是生命体, 也可以是物体。但三维空间并不是可以容纳一切的,有些更高的存在很可能不是三维空间的 框架所能容纳的。即使加上时间,构成四维时空,也还是有一些现象不能说明。 四四、语言学习、语言学习 1.字词学习 刨根究底（ po ） 撒手人寰（ hun） 湮没
6、（ yn ） 惊诧 （ ch） 栅栏 （ zh ） 畏葸不前（ x ） 五彩斑斓（ ln ） 目眩 （xun） 鄙视（ b ） 冷嘲热讽（ fng） 杜撰（zhun） 怪诞 （dn） 杜撰:没有根据地编造;虚构。 撒手人寰:人寰指人间，撒手人寰指离开人间，即死亡。 高深莫测:究竟高深到什么程度无法揣测,形容估摸不透。 湮没：清除，化为乌有。 畏葸:畏惧。 刨根究底:比喻追究底细。 五、整体感知 1.文章开篇就说： “童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解，并且引导我走上成 为一个理论物理学家的历程。 ”通过阅读课文，你能找出童年的两件趣事是什么吗？除了这 两件趣事，作者还写了成长中的哪些事例
7、？表现了作者什么样的性格? 【提示】 童年的两件趣事是:观看水池中的鲤鱼,想象鲤鱼世界。 作者由人的观察角度, 反思人类对宇宙的认知,充分发挥了自己的想象力,并且保持了这种奇特的想象力,由此奠定 了他对高维空间理论探究的基础。作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了他 的探究兴趣。他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究,并且“对这一秘密 刨根究底”,表现了他的毅力和恒心,这也是成为科学家的基本素质。除了这两件趣事,作者 还写了在高中时代,“找遍周边地区大量的电子仓库,装配必需的硬件设备”,在“学校的足 球场中缠绕 22 英里长的铜线” ,自己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,
8、探究反物质的事例。 作者进行这样艰苦枯燥的工作,体现了他对科学的热爱及探索精神,显露出一个科学研究者 的潜能。 2.明确基本结构。 文章的题目是 “一名物理学家的教育历程” ， 因此， 叙述的顺序主要是历时性的。 但是， 作者开头就说 “童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力， 并且引导我走上成为一个 理论物理学家的历程。 ”而“童年的两件趣事”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。 这样的结构安排，使文章既脉络清楚，又重点突出。结构如图： 童年 青年 （成年） 鲤鱼世界的幻想（想像） 实验 （理论物理学家） 爱因斯坦故事（理论） 3.本文的基本内容。 人人都对自然感到好奇，都以自己喜爱的
9、形式寻求自然的“谜底” ，但是大多数人一 般直接探寻自然本身，而作者却由人的观察角度，反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时 的思维超出同龄人，其实只是他充分发挥了自己的想象力，并且保持了这样奇特的想象力， 由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业” ， 激发了他的探究兴趣。 他之所以感到 “激动人心” ， 是因为他把爱因斯坦的理论当成一个 “侦 探故事”来阅读、探究，这非常符合少年的心理。另外， “我决定要对这一秘密刨根问底” ， 也表现了他有毅力有恒心的性格，这是成为科学家的基本素质。高中时代，本应“在棒球 场或篮球场玩耍” ，享受青春年华，但作者却“找遍周
10、边地区大量的电子仓库，装配必需的 硬件设备” ，在“学校的足球场中缠绕 22 英里长的铜线” ，自己动手建设实验室，验证爱因 斯坦理论，探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作，体现了他对科学的热爱，以及踏实 的性格，显露出一个科学工作者的潜能。由到，我们可以清楚地看到作者的“教育历 程”和“教育内容” 。 六、重点研习六、重点研习 1.“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？ 主要有以下几点： （1） “水池之外看不见的世界没有科学意义。 ” （2） “它们为睡莲自己 能够运动而困惑不解”它们以神秘的“力”来掩盖自己的无知。 （3） “鲤鱼科学家”的 “消失”和“重现”它们认为是“奇迹” ，是
11、“可怖的事情” ，而不肯去探究原因。 （4） “鲤鱼科学”的“传奇故事” ，真实地证明另一个世界的存在，而它们却认为“胡说八道” ， 荒谬绝伦，违背它们的“自然规律” 。 2.作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？ 说明“自以为是”的人类和“鲤鱼科学家”有相似之处。 （1）人类“一生就在我们自己 的池子里度过” ，只要“超出我们的理解力”的自然存在，他们就“拒绝承认” 。 （2） “科 学家发明像力这样一些概念” ，是因为他们只愿意承认“那些看得见摸得着的事物” ，不 肯改变思考问题的方式。 （3） “不能在实验室里便利地验证”的理论，他们就加以“鄙视” ， 表现出思想上的保守和固执。
12、 3.了解“统一场论” 根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：引力、电磁力、强核力和弱 核力。物理学家运用量子力学，已经把后三种力统一起来（美籍华裔物理学家杨振宁和他的 学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论，解决了这一问题，被称为“标准模型” ） ，但是引力仍然 游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大一统的理论，最终也没有 实现。但在他的深刻思想的影响下，统一场论已成为 20 世纪物理学的重要研究方向。 本文体现了怎样的科学精神？ 本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可 以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要。 （
13、1）想象力：科学是需要想象力的，想象力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的 想象中，认识到人类观察空间的局限性，间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想象上 升到理性的创造，体现了创新意识和探索精神。 （2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘，对真正的 科学工作者来说，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏” ，也是人生的“境界” 。 “游戏”使 他们乐此不疲， 充满激情， 不受外界的诱惑和干扰； 而 “境界” 使他们不顾功利， 不畏强权， 只求真理。 （3）实验精神：丁肇中说过： “现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的 实验。 ” “科学发展的历史告诉我们，新
14、的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或 哲理的清谈就可求到的。 ” （ 应有格物致知精神 ）有了想像力，有了乐趣，那只是成为科学 家的最基础的因素，不去踏踏实实地做实验，就不能得到基本数据，假说就不能确立。一味 地空想，不去做基础工作，不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论，虽然还停留 在纸面上，但是科学家们已经在做许多基础的实验工作，努力使理论得到证明。即使如科学 家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论， 也要有数学和天体物理学的实验基础， 也不是空想出来 的。 4.本文在材料处理上有什么特点? 【提示】本文布局谋篇重点突出,详略得当。作者并没有按从童年到小学到初中到高中 的时间顺序叙
15、事,而是通过童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名 “物理学家”的“教育历程”,并不旁及其他成长的经验；高中阶段，作者看了许多统一场 理论方面的书，并常常去斯坦福大学的物理图书馆。相关的理论书籍是怎样启发、引导他研 究的,这里肯定有许多精彩的故事,但是作者只是一笔带过， 重点放在制造 “自己的原子对撞 机” 上,其中具体的数据叙述得很详尽,让人体会到作者严谨、 踏实的作风以及成为物理学家 所需要的基本素质。 5.结合本文，你认为怎样的科普文章会更有趣味？ 增加科普文写作趣味性的三种手法： 运用形象化的比喻，使文章生动形象，引人入胜。 运用拟人化的手法，也能使科学小品富有情趣。
16、 如本文中作者用鲤鱼科学家来比拟人类社会中那些虽从事科学研究然而固执己见、 思想 狭隘的人。 把科学知识和故事结合，让读者通过阅读故事来认识和掌握科学知识，增加趣味性。 七、知识迁移七、知识迁移 1.作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？ 科学是建立在基础实验之上的， 科学理论要经过实验的检验才能得到论证。 实验不是简 单的操作，要有理论指导，要有实验的设计，要有策划组织能力，要有耐力和恒心等等，实 验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是，重视理论，轻视基础实验，表现 为动手能力和实践能力差，思想上浮躁，急功近利。对教育而言，重知识，轻能力的现象很 普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。 2.了解获得诺贝尔物理学奖的华人及其故事。 八、布置作业八、布置作业迁移练笔迁移练笔 作者关于“鲤鱼科学家”的幻想十分有趣,如果我们以动物的眼光来观察人类,是不是也 很有意思呢?假如有一位“动物(狗、猫、鸡、燕子等)科学家” ，专门研究人类的某些行为， 它写了一篇“科普文” 人类行为之谜 。你替这位动物“科学家”做一回代笔人怎么样?200 字左右。
