14 * 一名物理学家的教育历程教案评析

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

【背景资料】

一、作者介绍

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”。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）。

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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”。

【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．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．字词掌握

刨根究底（

páo ）撒手人寰（huán）

湮

没

（

yān ）

惊诧（

chà）

栅

栏

（

zhà

）

畏葸不前（xǐ）五彩斑斓（

lán ）目

眩

（xuàn）

杜

撰（zhuàn）

3．整体感受

本文介绍了作者成为一个理论物理学家的历程——作者对鲤鱼世界的遐想和对爱因斯坦未竟事业的向往，是如何启迪作者走上科学探索道路的。

童年趣事的影响（1段）

第一部分（1~15段）：

作者对鲤鱼世界的遐想（2~11段）

作者对爱因斯坦未竟事业的向往（12~15段）

第二部分（16~18段）：高中阶段的实践

四、问题探究

1.揣摩文章:审读本文标题，你能否推断一下文章会写什么内容，会怎么写？你的推断与作者的构思是否有出入？你能不能深入探究其中的原因？

明确：本文的题目是“一个物理学家的教育历程”，按字面意思去理解，文章可能会介绍一个人怎样被培育成物理学家。在选材方面，文章可介绍教育过程中的几个关键事件，一般会按时间顺序组织。

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按照认识习惯，我们往往把“教育”理解为“教育别人”或“受教育”，而在本文标题中“教育”却是自我教育、自主发展的意思。

2.速读全文，回答下列问题。

【提问1】作者在文章中所说，“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。”通过阅读课文，你能找出这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个事例？

明确：第一件趣事是指作者小时候在父母的带领下，去旧金山游览著名的日本茶园。作者在那里发现了丰富多彩的非常有趣的鲤鱼世界。

第二件趣事是指作者在八岁时曾听过的一个有关整个人类历史上最伟大的科学家的故事。

作者还写了成长中的建立实验室这个事例。

【提问2】作者说：“我决定要对这一秘密刨根究底，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。

【提问3】作者的成长历程给你什么启示？成为一名科学家需要哪些素质？请你举出几个和作者成长历程相似的科学家。

明确：作者进行艰苦枯燥的工作，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：人要想有所成就只空想是不行的，要有严谨、踏实、务实的工作作风，从基础做起，重在实践。

应具备下列品质：①奇特的想象力；②探究的精神；③实验的精神；④自主创新的精神；奉献的精神。

与作者成长历程相似的科学家可开动脑筋广泛寻找。

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李政道：Tsung-Dao Lee（1926年11月25日—），美籍华裔物理学家，出生于中国上海。1957年，他31岁时与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。他们的这项发现，由吴健雄的实验证实。李政道和杨振宁是最早获诺贝尔奖的华人。

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杨振宁(Chen Ning Yang 1922～)美籍华人，理论物理学家，1922年10月1日生于安徽省合肥县（含合肥市）。诺贝尔物理奖获得者。

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丁肇中：祖籍山东日照县；1936年出生於美国密西根州安阿堡（Ann Arbor）；父亲是丁观海，於1962年获博士学位；主要从事高能实验物理、基本粒子物理、量子电动力学、γ辐射与物质的相互作用等方面的研究。他最杰出的贡献是在1974年，与里希特各自独立地发现了J/ψ粒子。为此，他们共同获得了1976年诺贝尔物理学奖。

我没有特殊天赋，我只是极为好奇。

整个科学只不过是每日思考的精练。

想象力比只是更重要。

我没有什么特别的才能，不过喜欢刨根问底地追究题罢了。

在我审视我自己和我的思维方式时，我的结论是：在吸收有益的知识方面，奇思玄想的天赋对我而言，比我的才能更重要。

——爱因斯坦

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五、布置作业

完成“研讨与练习一、二”。

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