1、一名物理学家的教育历程 美 加道来雄 部编教材高一下册第三单元 一、学习目标： 1、感知文本，以“教育历程”为重 点，探讨其中表现的思想内涵，从 生活出发，了解科学、认识科学,体 会科学的精神。 2、精读文本，感受科学思维及其语 言表达的特殊美感。 二、作者及背景 1、作者简介 加来道雄，日裔美国理论物理学家，纽约城市大学 理论物理学教授，他毕业于哈佛大学，获得加利福 尼亚大学伯克利分校物理学博士学位。作品有超 越爱因斯坦(与特雷纳合著)、量子场论和 超弦导论等。 2、相关背景 日裔美国理论物理学家加来道雄的超越时空一书记述了超空间 的早期历史，从理论上探讨通过超空间穿越时空的可能性，以及何
2、时方能实际利用超空间理论所具有的潜在威力。本文一名物理学 家的教育历程就选自这部书，通过介绍对自己成长起了重大作用 的两件童年趣事，回顾了自己成为“一名物理学家的教育历程”。 3、相关知识：（1）统统一场论一场论 根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：万 有引力、电磁力、强力和弱力。物理学家运用量子力学，已经把后 三种力统一起来(物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨米尔斯 理论，解决了这一问题，被称为“标准模型”。但是这一理论因为 计算繁复无比而让人头疼)，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，建立一个大统一的理论，最终也没有 实现。 （2）高高维空间维空
3、间 现代理论物理学认为，统一四种力的前景，在于高维空间(如十维或更高) 理论的确立。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方， 什么时候袭来，什么时候结束，他们是一无所知的，因为他们生活在平坦的大 地上，只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察，即使有简单的预报，也都 是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样的三维角度观察地球，在 地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚，可以精准地预报风暴的动向。同 样，理论物理学家认为，传统的四维(空间三维加上时间)理论太“小”，不能 解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维(如十维或更高)中寻求统一 这四种力时，就能得到一种简单、漂亮
4、的解决模型(科学家认为宇宙应该是简 单、和谐的)。 4、文体知识：科科普文普文 科普文是解说、介绍科学技术的说明性文章。 科普文一般用轻松、活泼的笔调，解说某一方面的科学技术知 识。既有科技的技术性，又有内容的生动性，还有题材的广泛性， 以及篇幅的简短性。 科普文题材十分广泛，从肉眼看不见的粒子、原子，到巨大的 地球、宇宙，无论是工业、农业、交通运输方面，还是物理、化学、 天文、地质、生物等方面，都可找到科普文章的题材。 三、任务活动一：阅读全文，整体感知 作者通过对童年两件趣事的回忆，用生动、简洁的语言介绍了自己成 为一名物理学家的心路历程。根据导图的提示，将处填写完整。 对鲤鱼世 界的遐想
5、 爱因斯坦 的故事 加来道雄 的学习和 实验 四、任务活动二： 深入阅读，理解感悟 (一)理解内涵，把握重点 1.聚焦标题，思考其中寄寓了哪些更深层的思想内涵。 (1)聚焦标题中的“物理学家”，思考：我们应该具备怎样的科学精 神和科学素养？ 留心细节，大胆想象； 保持初心和好奇心； 科学研究需要理论的实践和理论的证明，但更需要行动。 (2)聚焦“教育历程”，思考：物理学家的成长经历给了我们怎样的 “教育”启示？ 作为教育主导的父母和老师，对孩子童年的学习起着至关重要的 引领作用。 对青少年来说，偶像、榜样的力量同样重要。 在学习过程中，自主观察思考、学习求真和自主实践也很重要。 2.作者用了大
6、量的笔墨写自己儿时观察水池中的鲤鱼，进而想象水池 中鲤鱼“科学家”的一系列思维活动的事情，这是典型的想象手法， 作者是怎样想象的？使用想象有何好处？ (1)作者摇身一变，以鲤鱼的眼光来审视鲤鱼世界，对鲤鱼世界以外 的看不见的世界持否定态度；运用了拟人手法，形象地写出了鲤鱼“科 学家”的愚昧、无知，对自己生存的世界在认识上有根深蒂固的偏见。 (2)作者用这一生动的想象说明人对自然环境的理解和鲤鱼“科学家” 对水池的理解是一样的，这样就将不太好说明的道理深入浅出地阐释出 来，通俗易懂，便于读者接受。 3.本文题目是“一名物理学家的教育历程”，但文章并没有按照事件 顺序来记叙其成长经历，那么，本文在
7、材料的处理上有什么特点？ 本文在材料的处理上重点突出，详略得当。从整体上看，文章的题目虽 然是“一名物理学家的教育历程”，但作者并没有从童年到小学到初中到高 中，按时间顺序叙事，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体验。 从局部上看，如高中阶段，作者看了许多有关统一场论方面的书，并常常 去斯坦福大学的物理学图书馆。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、 踏实的性格，以及成为物理学家所
8、需要的内在的基本素质。 (二)精彩语句，咀嚼品味 科学的精神，科学的思维都需要一个载体：科学的语言。本文的语言不同于 一般科普说明语言平实准确，显得特别有趣。请大家找出一两句有趣的语言 出来品读。 4.“我常常给自己提出一些只有小孩儿才问的傻乎乎的问题，比如水 池中的鲤鱼怎样观察它们周围的世界。我想，它们的世界一定奇妙无 比！”如何理解“傻乎乎”一词的运用？ “傻乎乎”一词似贬实褒，表明了对科学的探索往往就是从一些看似 幼稚的问题开始的，作者从小就对大千世界充满兴趣。爱动脑筋思考， 这正是一个人从事科学研究工作必备的素质。 5.“我想，鲤鱼科学家们将会聪明地杜撰某种虚构的东西它 被称为力来掩盖
9、自己的无知。”试分析加颜色词语在句中的 作用。 “聪明”是反语，实际是愚蠢；“杜撰”“虚构”体现了鲤鱼“科学 家”们的虚妄理论，这几个词语写出了鲤鱼“科学家”们在“宇宙” 认识上的无知。在人类看来，这一切都是无比简单明了的事情，但池 中的鲤鱼却觉得是神秘莫测的。这就启示人们，在认识宇宙问题上要 勇于克服思维定式，对认识“高维世界”要有足够的信心。 6.“对于一个孩子来说，这是很神秘的。他未完成的工作是什么？他 桌上论文的内容是什么？什么问题可能会如此难以解决而又非常重要， 值得如此伟大的科学家把他的有生之年花费在这种研究之中？”体会 语段中问句的表达效果。 连续使用三个疑问句，表现了作者小时候
10、具有强烈的好奇心和求知 欲。在当年的作者眼中，爱因斯坦未完成的论文充满了神秘感，促使 作者对它进行研究、探索，并一步步走向了科学研究的道路。 7.“年轻人的一个优点就是不会由于世俗的约束而畏葸不前，而这种 约束对于大多数成年人而言通常似乎又很难超越。没有考虑所要遭遇 的困难，我就开始着手建立我自己的原子对撞机。”如何理解这段话 的含意？ 这种好奇心和探索精神确实难能可贵，由此我们可以看到：好奇心 和探索精神在人的成才过程中具有重要的作用。 8.“当我接通它后，通常会烧断每一根保险丝，让屋子变得漆黑一团。 在屋子周期性陷入黑暗的同时，妈妈常常在摇头。(我想，妈妈对于 她有一个不在棒球场或篮球场玩
11、耍，反而在汽车间建造一架巨大的电 子仪器的儿子困惑不解。)”妈妈的“摇头”“困惑不解”在本段中 有何作用？试作简要分析。 妈妈的“摇头”“困惑不解”起了反衬的作用，暗示作者比同龄人 付出了更多的艰辛，忍受了更多的寂寞；也暗示了这项科学成果的深 远意义不容易被常人理解。 五、拓展：1.2019年9月17日，国家主席习近平签署主席令，授予屠 呦呦“共和国勋章”。欢呼过后，有人认为当静下心来，学习以屠 呦呦为代表的科学家身上所体现出的青蒿素精神。什么是青蒿素精 神？后来被总结为32个字：“胸怀祖国、敢于担当，团结协作、传 承创新，情系苍生、淡泊名利，增强自信、勇攀高峰。”如果你是 屠呦呦事迹宣讲团中
12、的一员，需要你面对听众对青蒿素精神做具体 解读，你会怎么说？ (1)胸怀祖国，敢于担当。以身许国，何事不可为？以身许国，何事不敢 为？只要事业需要，明知前面的路并不平坦，也毅然挺身而出；只要祖国召 唤，哪怕需要以身试药，也绝不说一个“不”字。只有秉承热爱祖国、科学 报国的家国情怀，坚持国家利益和人民利益至上，以舍我其谁的魄力，勇挑 重担，充分发挥中医药特色优势，才能切实提高中医药临床疗效，服务健康 中国战略。 (2)团结协作，传承创新。从屠呦呦的科研经历中，我们不难看出团结协作 的重要性。只有发扬集智攻关、跨界合作的协同精神，强化集体观念、厚植 团队意识，继承挖掘中医药宝库精髓，将中医药理论和
13、现代科技相结合，才 能为推动医学进步、构建人类命运共同体贡献中国智慧。 (3)情系苍生，淡泊名利。屠呦呦用她的个人经历告诉我们，只有弘 扬大医精诚、甘于奉献的优良品质，以“习医之人，以彼之苦，若 己受之”的感同身受之心，不求个人名利，不计个人得失，潜心研 究，才能攻克一批中医药基础前沿难题和核心关键技术。 (4)增强自信，勇攀高峰。只有坚定中医药理论自信、文化自信，坚 持中医药原创思维，不断探索求真，勇于提出新理论、开辟新领域、 探寻新路径，不畏挫折、敢于试错，才能推进中医药现代化，推动 中医药走向世界。 2.屠呦呦与加来道雄能成长为优秀的科学家并不是偶然的，学校拟让 你制作一块展板介绍促成他
14、们成长为优秀科学家的相关因素，你会怎 么写？ (1)好奇心、想象力。科学是需要好奇心与想象力的，这二者能带来创造 力。屠呦呦在全脱产学习中国传统医学的那两年半中，对中草药从好奇转化 为热衷，加来道雄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，而应该是充满乐趣的。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”。 (3)实验精神。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
15、，就不可能到达真理的彼岸。 3.屠呦呦为了寻找抗疟药物，没日没夜地实验、研究，最终取得了青 蒿素的重大发现；加来道雄为了验证物理现象，亲自着手建立实验室。 他们的做法对我们现实生活有怎样的启迪？ 科学是建立在实验基础上的，科学理论要经过实践的检验才能得 到论证。实验不是简单的操作，而是要有理论上的指导、实验的设计、 策划组织能力、耐力和恒心等，实验考验的是实验者的综合能力。而 当前我们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、思想浮躁、急功近利。对教育而言，重知识、轻能力的 现象很普遍。 六、做代言人：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。 请你用有趣的语言替这位动物“科学家” 做一回代笔人。
