14 * 一名物理学家的教育历程教案推荐

《一名物理学家的教育历程》教学设计

【教学目标】

1、知识教育目标

引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

2、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。

3、德育渗透目标

引导学生体会科学精神。

【重点、难点】

引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵，引导学生体会科学精神。

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

【教学过程】

一、导入新课

每个人都有充满好奇心的童年，请几位同学谈谈自己童年时对大自然的好奇与探索。

明确：每个人都有自己充满了神奇的童年.都有过与这些好奇相关的梦想。可惜的是，这种探索由于种种原因没有更深人的发展。但今天我们要学的这篇文章的作者却整持了自己对量年好商心的追求，并使自己成了一名伟大的物理学家。

(设计意图：以学生装自己的童年导入，学生有强烈的参与意识。可以让学生的探究历程与作者的进行对比。让学生更好地认识到科学精神的重要性.并能真正地接受。) 二、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》。

三、学习课文内容

1、速读全文回答下面问题：

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”是什么？除了这两个趣事，作者还写了成长中的哪个个事例？

明确：鲤鱼世界的幻想（想象）

建立实验室（实践）

爱因斯坦故事（兴趣）

（设计意图：引导学生抓住课文标志性语句，梳理课文结构，引导学生从结构上去把握文章内容。）

2、这两个故事中涉及一些科学理论，作为高中生的你，能否结合课文和物理知识给大家加以解释？

明确：（1）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”。

3、“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？

明确：（1）“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”。

4．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）“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．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．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？

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。

7、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？

明确：（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。

（2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。

（3）实验精神：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。

（设计意图：感受科学家在探求真理中所表现的人格魅力，激发学生探求未知世界的兴趣，培养学生养成良好的性格品质。）

四、探讨作者成功原因

看到作者从童年的好奇演变成最后的成功，大家很钦佩。但我们的好每却没有很好

地保持，请大家探讨作者成功的原因是什么? 讨论结果:丰富的想象力，对科学的兴趣，勇于实践，勤奋钻研，有值..

（设计意图：学生讲几个科学家成功的故事。结合自己与作者的探究经历来换成功的警家，这个步骤使学生对成功的原因有更直接的感受。也会给他们最深时的印象、从而达到科学精神教育的目的。）

五、小结、作业

一名理论物理学家的成长历程，给了我们很多的启示：大胆的想象、怀疑和猜测，不要固步自封；兴趣在人的成长过程中是不可或缺的，但要达到成功的彼岸离不了坚定的信念、坚持不懈的努力，这或许是作者要告诉我们后辈的，希望大家能踏着他的脚步，一步一步取得进步。

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。那么请你试着替这位“动物科学家”做一回代笔人怎样？