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1、优秀教案：一名物理学家的教育历程优秀教案：一名物理学家的教育历程教书人生一名物理学家的教育历程【背景资料】一、介绍加来道雄，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。二、相关知识为了更好地理解课文，我们需要了解一些相关的理论物理学知识：（1）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
2、。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，建立一个大一统的理论，最终也没有实现。（2）高维空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
3、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、漂亮的解决模型（科学家认为宇宙应该是简单、合谐的）。高维空间理论认为，宇宙大爆炸后10-43秒，十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙，四维宇宙暴胀，经过近一百五十亿年，演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实，因为要模拟当时的环境，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是理论。【示范教案】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
4、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，教学重点是文章内容，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】1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简介加来道雄，美籍日裔物理学家，
5、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，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，都以自己喜爱的形式寻求自然的谜底，
6、但是大多数人一般直接探寻自然本身，而却由人的观察角度，反思人类对宇宙的认知。看似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。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
7、室，验证爱因斯坦理论，探究反物质。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，显露出一个科学工的潜能。由到，我们可以清楚地看到的教育历程和教育内容。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。在整体上，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，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，但是只是
8、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。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。探寻自然的奥秘，对真正的科学工来说，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。
