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1、116 一名物理学家的教育历程16 一名物理学家的教育历程教学目标 一、知识教育目标 引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。 二、能力培养目标 引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。 三、德育渗透目标 引导学生体会科学精神。 重点、难点及解决办法 高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，教学重点是内容，而不是相关的科学知识。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。 课时安排 21 课时 教学步骤 一、导入新课 成为一位科学家是无数有志青年的梦想，对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，或许能得到一些启发。 （板书）一名物理
2、学家的教育历程 二、明确目标 1引导学生从生活出发，了解科学、认识科学 2引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。三、整体感知 1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 。 2本文的基本结构 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”作为的主要内容，又是共时性的叙述。这
3、3样的结构安排，使既脉络清楚，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像力，并且保持了这样奇特的想像力，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
4、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4历程”和“教育内容” 。 四、重点、难点的学习与目标完成过程 1 【提问】本文在材料处理上有什么特点？ 【明确】本文布局谋篇重点突出，详略得当。在
5、整体上，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经验；在局部上，如高中阶段，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、踏实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。 2 【提问】本文体现了怎样的科学精神？ 【明确】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
6、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。 （ 1）想像力：科学是需要想像力的，想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中，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。由感性的想像上升到理性的创造，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5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
7、我们现在所谓的实验。 ”“科学发展的历史告诉我们，新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。 3 【提问】 “鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？ 【明确】主要有以下几点：（1 ） ”
8、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“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” 。 64 【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？ 【明确】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）
9、“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。5 【提问】课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？ 【明确】课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。 6 【提问】作者说“我决定要对
10、这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。 ”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？ 【明确】理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。 “在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。 77 【提问】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？ 【明确】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
