14 * 一名物理学家的教育历程优秀教学设计

1 人教版高中语文必修3教学设计

14、《一名物理学家的教育历程》教学设计

普通高中课程标准试验教科书 语文 必修3 第四单元 第14课

编写人：

蔡庸礼 审核人： 编写时间： 2017-6-12 授课人： 授课班级：高中 届 班 授课时间：

【教学目标】

1、围绕作者的“教育历程”探讨其中表现出来思想内涵；

2、体会加来道雄的怀疑精神、兴趣、毅力等基本精神品质对人成长的作用。

3、养成正确的科学观，明确兴趣在教学过程中的重要作用。

【教学重点】理解作者所说的童年趣事背后所蕴含的科学观、教学观。

【教学难点】围绕“教育历程”探讨其中表现出来的思想内涵；

【教学方法】讨论法、点拨法。

【课时安排】一课时

【教学过程】

【教学流程】

预习案（课前）

教学杂记

一、完成【课前自主预案】，识记字词形音义，将重点字词音义抄写在课本上。（《名师伴你行》85页）

二、完成【课堂研习导案】（《名师伴你行》85-86页），勾画重点知识，并识记。

（一）认识作者

加来道雄是当今高能物理和理论物理学中超弦理论的发明者之一加来道雄博士为国际知名的理论物理学与环境学者，他秉持着爱因斯坦的精神：探寻“所有事物的原理”加来道雄博士提出的“超弦理论”，虽然只是短短一个一英寸长的方程式，也许就是解开宇宙之谜的第一把钥匙。

加来道雄博士是纽约市立大学的理论物理学教授，著作多达九本，其中包括《穿梭超时空：十度空间科学奇航》以及《Visions:How Science Will Revolutionize the 21st Century》《平行宇宙》。他同时也是电视节目的常客，曾为“夜线”、“赖利·金脱口秀”与“六十分钟”的座上宾，更数度出现在美国公共电视（PBS)）的纪录片中此外，TLC、BBC、TechTV 和SciFi Channel 等频道都曾制作加来道雄博士的专题报导。

（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

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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）。

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”。

二、预习检查

探究案（课中）

一、导入新课

牛顿在花园的苹果树下思索,一个苹果落到他的脚边,他终于获得了顿悟，于是就有了万有引力定律的问世；爱因斯坦从梯子上摔了下来，他同样没有忘记思索，于是得出了物体总是沿着阻力最小的线路运动的结论。看来，遇到事情爱思考探究，常常从小事中受到启发，这就是当代物理学家的探索的品质。那么，这些生活中平常的小事对物理学家加来道雄的影响又是怎样的呢？我们一起走进他的《一名物理学家的教育历程》。

二、预习交流

（一）、小组交流。

（二）、班级答疑。

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三

、自主学习

1.快速阅读全文并思考：作者在文中指出在童年有哪两件事情大大地丰富了他对世界的理解力？并概括他从中获得的“教育内容”。

明确：

1、

童年观看鱼世界而换位想到鲤鱼是如何思考理解未知世界的；童年听过有关爱因斯坦的故事。

第一件趣事是指作者小时候发现了丰富多彩的非常有趣的鲤鱼世界之后，从幻想鲤鱼认识的局限性，推知人类对高维数世界认识的局限性。（2-11 段）

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之后，从探究爱因斯坦未完成的理论（统一场论）到建立自己的原子对撞机。(12-18段）

2、“鲤鱼”对“世界”的认识是怎样的？请归纳概括。

明确：（1）P5：“水池之外看不见的世界没有科学意义。”

（2）P6、7：“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）P8：“鲤鱼科学家”的“消失”和“重现”——它们认为是

“可怖的事情”，是“奇迹”，而不肯去探究原因。

（4）P9 ：“鲤鱼科学家”的“传奇故事”，真实地证明另一个世界的存在，而它们却认为荒谬怪诞，“胡说八道”，违背它们的“自然规律”。

3.结合文本，谈谈作者想通过“鲤鱼”对世界的认识来说明什么？

明确：P10：说明“自以为是”的人类和“鲤鱼”有相似之处。

（1）人类“一生就在我们自己‘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（更高维数世界），他们就加以“鄙视”，表现出思想上的保守和固执。

四、合作探究

【小组讨论】

1. 结合文本和实际，谈谈哪些方面的“教育”对成长为一名优秀科学家是重要的？

2.P13：作者说“我决定要对这一问题刨根问底，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？

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3、作者建立实验室的事例，对我们现实中的学习生活有怎样的意义？

明确：

1. 科学是需要好奇心和想象力的，好奇心和想象力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的好奇和想像中，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。——好奇心和想象力

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，只探求真理。——乐趣和激情

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。——实验精神

2、理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，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，必须有恒心和奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。

3、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。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。

五、拓展延伸

加来道雄划分的三类不可能事物

第一类不可能：现在不可能实现，但它们并不违背已知的物理学理论。它们可能在21世纪或22世纪变成现实，它们是：力场、隐形术、移相器和死星、隐形传送、心灵感应、意志力、机器人、不明飞行物和外星人、星级飞船、反物质和反宇宙。

第二类不可能：它们是一些位于我们现在了解的物理学领域边缘的技术。人类或许能在一千年或数百万年后真正弄明白它们。这些科技是：比光速赶快的旅行、时间旅行和平行宇宙。

第三类不可能：它们是一些违背人们现在已知的物理学理论的技术。如果它4

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们最终被证实有可能实现，这些科技将让我们对物理学的理解发生根本性改变。这些科技是：永动机和预知。

思考：读了上面的材料，写一则自己的感悟(可以是自己的设想，也可以就三个不可能发表自己的看法）。（字数200左右。）

六、小结

作者在文中指出在童年有两件事大大丰富他对世界理解力，并且引导他成为一个理论物理学家的历程，这两件事给他的启示是：大胆地想象、怀疑和饱和猜测，不要故步自封，兴趣在人的成长过程中是不可缺少的，但要到达成功的彼岸离不了坚定的信念、坚持不懈的努力，这或许就是作者要告诉我们后辈的。 七、作业布置

完成《课时作业》

训练案（课后）

一、基础知识(12分)

1．下列各组词语中，加点字的注音没有错误的一项是

(

)(3分) A．遐想(xiá)

怪诞(yán)

踪迹(zōng)

栅栏(zhà) ．．．．B．杜撰(zhuàn)

浩瀚(hàn)

畏葸(sī)

触摸(chù) ．．．．C．偏裨(pí)

便利(pián)

贪婪(lán)

挣扎(zhēng)

．．．．D．湮没(mò)

目眩(xuàn)

可怖(bù)

磁场(cí) ．．．．答案

D 解析

A项，“诞”应读“dàn”；B项，“葸”应读“xǐ”；C项，“便”应读“biàn”。

2．下列词语字形书写全都正确的一项是

(

)(3分) A．漫游

杜撰

五彩斑澜

困惑不解

B．期图

湮没

高深莫则

惊诧不已

C．遐想

震惊

微乎其微

冷嘲热讽

D．浩瀚

神密

自名得意

撒手人寰

答案

C 5

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解析

A项，“澜”应为“斓”。B项，“期”应为“企”，“则”应为“测”。D项，“密”应为“秘”，“名”应为“鸣”。

3．下列各句中加点的词语，使用不恰当的一组是

(

)(3分) A．发生车祸后病人被送往医院，由于伤情严重，到达医院时已经神志不清、．．．．呼吸困难。

B．亲人生日的考题是一道高深莫测的考题，很好地发挥了指挥棒的作用，为．．．．今后教育学习指明了方向。

C．他把头摇摇，自鸣得意，语调也随之变了，谦虚里流露出自满。

．．．．D．陈佩斯开始从事话剧的事业时，饱经风雨，甚至连孩子的学费都交不起，但他并没有因此而畏葸不前，而是不懈地努力，如今事业又重振旗鼓再现辉．．．．煌了。

答案

B 解析

B项，“高深莫测”，形容对方的意图使人很难猜透。与后文“指明了方向”矛盾。

4．下列各句没有语病的一句是

(

)(3分) A．我蹲在那里的一个小池边，被慢慢畅游在水底睡莲之中五彩斑斓的鲤鱼所陶醉。

B．我对阿西莫夫的《基地》系列惊叹不已，书中超维空间旅行的发现导致了一个银河帝国的兴起。

C．一些科学家鄙视更高维数世界，是因为他们不能在实验室里便利地验证它。

D．睡莲之所以不被触摸而运动的原因，是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用。

答案

B 解析

A项，“被……所陶醉”应改作“为……所陶醉”，也可以将“所”字删去；C项，应在“更高维数世界”后补上“的说法”，作“鄙视”的宾语；D项，句式杂糅，可将“的原因”删去，改为“睡莲之所以不被触摸而运动，是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用”。

二、类文阅读(20分) 阅读下面的文字，回答9～12题。

朋友和同事眼中的爱因斯坦

苏叔阳

多年来，许多和爱因斯坦有过直接交往的人在各种访谈或出版物中讲述他们对爱因斯坦的印象。这些人中有爱因斯坦的妻子以及他继女的丈夫和传记6

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作者，他的医生、学生和同事，他的朋友、邻居和房东太太的女儿，还有科学界的同行、哲学家、历史学家、新闻记者、小说家、编辑、摄影师、画家、剧作家，以色列政治家、以色列总理和来自俄罗斯的政治委员，甚至还有陌生人。

苏珊娜，教师，爱因斯坦在瑞士读书时第二个房东太太的女儿。

在一个炎热的夏天，他听到有人在邻近的一所房子里弹奏莫扎特的奏鸣曲。他问这是谁，我说这一定是住在阁楼上的那个钢琴教师。他立刻夹着他的小提琴冲了出去，连领子和领带都没系上。“你不能这样出去，爱因斯坦先生，”我大叫，可是他头也不回，也许他根本就没听见，或者假装没听见。花园的门砰的一响，然后我们就听到小提琴的声音伴着莫扎特的奏鸣曲。回来后，爱因斯坦兴奋地说：“那老太太真是可爱极了。我要天天去找她合奏。”几个小时后，我们就见到了她。那是弗罗莱恩，她穿着一件黑色丝绸套裙，羞怯地问我们，那个不寻常的年轻人叫什么名字。我们安慰她说，他只是个不懂事的学生。她说，那个陌生的小提琴手把她吓了一跳，他一头冲进她的房间，嘴里嚷着：“继续弹吧。”

菲什，爱因斯坦的学生。

他对所有的人都用同样的语气说话，不论是大学的主要负责人、食品杂货商，还是实验室里的清洁女工。

罗曼·罗兰，法国作家、和平主义者。罗兰于1915年9月6日在他的日记里写下了以下这段文字。

爱因斯坦的法语说得结结巴巴，间或夹杂着德语。他是个非常活跃、非常爱笑的人。他常常情不自禁地拿最严肃的思想开点儿风趣的玩笑。谈到他生活的德国，爱因斯坦表现出令人难以置信的坦率。要是换了另一个人，他很可能在过去那可怕的一年里饱受孤独的煎熬，可是他却在笑。他发现，在战争年代里他也能写出最重要的科学论文。我问他有没有对他的德国朋友说过或讨论过自己的想法。他说没有。他只是像柏拉图那样向他们提问，向他们的妄自尊大发起挑战。他说，这样做是不讨人喜欢的。罗兰的结论是：在普遍的奴颜婢膝中，他是少数几个能够保持精神自由的人之一。

罗森塔尔·施耐德，大学生，有时和爱因斯坦一起乘电车从柏林大学回各自的家。

他一有机会就和我开玩笑。他知道我喜欢读康德的书，于是他就把康德的直觉比作皇帝的衣服。有一次，我们花了很长时间辩论康德的某些错综复杂的问题，我们提到了不同哲学流派的康德信徒们对这些问题所作的各种各样截然不同的解释。在讲德语的国家里，差不多每一所大学都有一个流派，有的大学还同时拥有几个不同的流派。爱因斯坦是这样表达他的观点的：“康德好比是一条有着很多里程碑的公路。于是所有的小狗都跑了过来，每只小7

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狗都爬到其中的一块里程碑上拉屎撒尿，这就是它们的贡献。”我假装愤愤不平：“这算什么比较！”爱因斯坦大笑起来：“可是你的康德仍旧是个里程碑啊，那是谁也改变不了的。”

拉比，美国诺贝尔物理学奖得主，物理学家。

我听过他1921年在城市学院所作的四次演讲中的一次。那次他谈的是当代物理学，特别是量子理论。作为演讲者，他是清晰明了的典范，而且富有幽默感。他给人一种在政治上非常天真幼稚、在科学问题上又非常固执的印象。不过我不认为他真的如此天真，他是个非常高明非常复杂的人。他只是看上去比较单纯，因为他直截了当地深入问题的本质。如果你没有接受这种从本质上探讨问题的方式，你就会觉得他太单纯。他无疑是个非常了不起的人。在所有杰出的科学家中，他无疑是本世纪最伟大的科学家。他总是把注意力集中在那些具有深远意义的问题上，他的影响永远不会消失。他不喜欢愚蠢的人，但是他并不嫌弃他们。

(节选自《爱因斯坦——偶像背后的真人》第三部分) 5．“在普遍的奴颜婢膝中，他是少数几个能够保持精神自由的人之一。”试简析这句话的含意。(4分) 答：_______________________________________________________________ 答案

在当时大多数人或饱受孤独的煎熬或失去原则、奴颜婢膝的情况下，爱因斯坦依然是那样的活跃、风趣和坦率，并能把注意力集中在那些具有深远意义的问题上。

6．“康德好比是一条有着很多里程碑的公路。于是所有的小狗都跑了过来，每只小狗都爬到其中的一块里程碑上拉屎撒尿，这就是它们的贡献。”你从这段话中可以看出爱因斯坦对康德和“康德流派”怎样的观点与评价？(4分) 答：_______________________________________________________________ 答案

爱因斯坦对康德给予了高度的评价，称赞他在哲学领域有着很多里程碑式的贡献；而对“康德流派”，则是毫不客气地批评与讽刺，说他们就像一只只到处拉屎撒尿的小狗，只有玷污和破坏而没有任何有价值的贡献。

7．你认为这种通过访谈的形式来表现人物的写法有哪些好处？为什么？请分条说明。(6分) 答：_______________________________________________________________ 答案

以小见大，真实可感，能更真切地表现生活中的真人形象；通过不同年龄、不同地位的人的真实看法，能够更好地表现一位伟大人物真实的、多方面的形象。

8．从众人的谈话看，你觉得爱因斯坦是一个怎样的人？怎样评价爱因斯坦“在政治上非常天真幼稚、在科学问题上又非常固执”？(6分) 答：_______________________________________________________________ 8

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答案

(1)爱因斯坦是本世纪最伟大的科学家。他总是能把注意力集中在那些具有深远意义的问题上；他是个非常活跃、非常爱笑的人，他常常情不自禁地拿最严肃的思想开点儿风趣的玩笑，他会给人一种在政治上非常天真幼稚、在科学问题上又非常固执的印象。他真实可感、平易近人、活跃率真、风趣幽默，能平等地对待处于任何阶层、任何地位的人；他热情坦率，在任何环境下都能积极乐观地生活。他是一个伟大而又平凡的人。

(2)他并非真的如此天真，他是个非常高明非常复杂的人，他只是看上去比较单纯，因为他能直截了当地深入问题的本质；在所有杰出的科学家中，他无疑是本世纪最伟大的科学家，他总是把注意力集中在那些具有深远意义的问题上，在普遍的奴颜婢膝中，他是少数几个能够保持精神自由的人之一。

三、语言文字运用(8分) 9．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，间接领悟到高维空间存在的可能。科学是需要想象力的，想象力能带来创造力。在剩下的23个英文字母中任选几个，发挥想象，仿写句子。4分) 例句：A是一座金字塔，是进取；B是两个连结在一起的心，是友谊；C是未满的月牙儿，是缺憾。

答：_______________________________________________________________ 答案

D是一把竖琴，是快乐；O是一轮朝阳，是光明；S是曲折的路，是人生；J是一根拐杖，是帮助。

10．班会上，将进行是“做小河里的大鱼”还是“做大河里的小鱼”的辩论赛。请你写出自己的观点并替其中一方写一段辩词。要求：辩词字数50～80字。(4分) 我选择的观点：_____________________________________________________ 辩词：_____________________________________________________________ 答案

(示例一)做小河里的大鱼。

做小河里的大鱼是在最适合自身发展的相对较小的环境中，利用最少的资源、最短的时间成就个人价值和社会价值，利人利己利社会，所以我方坚定地认为：做小河里的大鱼。

(示例二)做大河里的小鱼。

做大河里的小鱼，要面临各种食物链顶端生物的侵袭，可以获得高质量的生活技巧，也可以锻炼出良好的求生技能，而不会夜郎自大；大河中可获得更多的营养和养分，小鱼可以在其中获得更多的生长空间；大河具有很强的自净能力，基本不用担心自身的污染，不会危及小鱼自身的安全。

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