物理学与人类文明教案3

《物理学与人类文明》教学设计

无锡市玉祁高级中学

钟志鹏

教材分析：

本节内容教材主要呈现给高一新生更为丰富多彩的物理现象，更为深刻的物理知识，更深入的科学研究方法。从物理学的历史、现状与未来，物理学与其他科学技术的关系，物理学与社会的进步，物理学与思维观念等几个方面把一幅内涵丰富，底蕴深厚的物理画卷展示在学生的面前。在注重物理的自然科学价值的同时，也展现了物理学科的人文价值。让学生对物理课本产生兴趣、对物理学科产生兴趣，体现了“书本是科学的世界”和“世界是科学的书本”的思想。教师要很好的把握这一思想，把握好这堂课处在教材之首和学期之初的特殊地位。激发学生的学习兴趣，唤起学生对物理学习的信心。尤其重要的是要让学生在第一堂课上，在物理学科的背景下，认可和接受新的物理老师，为后续的师生合作打下良好的基础。从这一思路出发，我认为既要立足于教材，又不要拘泥于教材。可以根据教师自己的经验和学生的具体情况，灵活地组织教学。选材既要能具体生动、联系实际的说明物理学的发展对人类进步的影响，又要能体现编者的意图和课本的精神。这也是在新课程中，为了从“教教材”向“用教材”转变所进行的积极探索。

教学目标：

1、知识与技能目标

★对物理学的基本学科范畴有大致的了解。

★理解物理学的发展促进了科学技术的进步，也促进了人类社会的发展。

2、过程与方法目标 ★认识到物理学发展的一般过程。 ★体会到物理学对人类思维观念发展的特殊意义。 3、情感、态度与价值观目标

★从物理学的角度初步树立科学的世界观。

★在丰富的物理现象中激发对物理学科的兴趣。

★从情感上认识和接受新老师，初步建立学好物理的信心。

重点难点：

教学的重点：激发学生学习物理的兴趣。

教学的难点：接受和认同老师，进而对物理学习产生信心。

教学器材：

CAI课件

教学策略：这节课容量大，所以借助多媒体将一些素材呈现给学生，然后结合课本采取阅读、讲解、讨论、思考的方法，达成预定目标。

教学板快设计：（见下图）

具体教学过程设计：

板块一：

意图：让学生在对旧知识的回顾和对新知识的渴望中，借助“2005世界国际物理年的纪念标识”师生共同构建一个模型，来认识物理学的学科基本范畴。建立物理学的大印象。

过程：（课件依次展示问题）

问题1、2005年对物理学是有特殊意义的一年。因为100年前，即1905年有位26岁的物理学家连续发表了5篇具有划时代意义的论文，他的贡献促使整个世界得到了巨大的发展。为了纪念他，将2005年定为“国际物理年”你们知道这位科学家是谁吗？（爱因斯坦）

问题2、下面这张图片（图1）是“2005世界国际物理年的纪念标识”你了解它的含义吗？（介绍标识的含义）

------ 这个标识象征的是一个时空中的光锥，

上面蓝色的环表示未来，因为我们正朝着未来不断的奔驰前进；

下面红色的环表示我们所逐渐远离的过去；

中间交叉的黄绿线则表示将过去连接未来，绿色代表前进、进步，

黄色代表和平、合作及团队的意思。

图（1）

------综合起来就是：我们要在过去的基础上去建设未来，

推动科技的进步及国际间的合作，创造出光明的未来

问题3、这个标识真是富有深意，新的学校，新的学期，我们将对物理这门学科进行深入的学习，同样也要立足过去的基础，坚持不懈的去努力，才能创造光明的未来。大家能否回顾一下：你们都学过那些物理知识？还渴望知道那方面的物理知识？

在学生的回答中老师要关注“宇宙、星系、原子、夸克、宏观、微观“等字眼。在此基础上引出：

上面的标识和同学们对问题3的回答给了老师一个启发，我也来建一个模型（图2）来描述一下，老师对物理世界的理解，你们看看有无道理。（课件展示）

问题4、我们学习过的物理知识是有限的，但我们所渴望知道的是无限的，浩瀚深奥的物理学到底是什么样子呢？看到老师的模型你有什么想法呢？

图（2）

说明：（1）、我们目前所认知的：力、热、声、光、电等，对宏观世界和微观世界的了解也都是极有限的！

（2）、我们仰对宇宙苍穹，细察粒子世界。认知对宏观和微观的触及都是没有止境的。宏观世图（3）

界和微观世界在人类的认知面前同样的深邃、恢弘！

（3）、我们从已知迈向未知的一小步都是人类文明发展的一大步，（图3）这个探索求知的征程从来就是布满荆棘的，需要一代代人的努力，也包括今天的我们！

（4）、

随着物理学的不断发展，我们知道的越多，才发现我们越是无知，在探索的过程中我们永远得有谦虚的态度！（“我们愈研究自然，自然愈显得复杂”——

杨振宁）

板块二：

意图：借助课本第三页的超导图片，以“超导在上世纪末的发展”为一个小专题，让学生体会到物理学与其他科学技术的关系。并挖掘超导50年的发展中中国和日本的科学家之间的竞争，引发学生更深层次的思考。老师总结启发，让学生畅所欲言，充分发掘好这一教学资源中的教育价值。对情感、态度价值观这个教学目标的达成是非常有利的。

过程：课本上的图片展示给学生的是一系列精彩分呈的高新科技，但它们无一例外都是建立在物理学的基础上的，以同学们都接触过的超导体为例，只要能克服工作温度要求低这个缺点，它的实际应用必将引发又一次的技术革命。课本上讲：20世纪80年代，高温超导的研究取得了重大突破。这句简单话语的背后有着很激烈的科技竞争，也有我们中国科学家的巨大贡献。请看“超导在上世纪末的发展”（课件展示资料）

资料：---------（来自中国科普网http://www.cpus.gov.cn）

1986年1月

美国科学家柏诺兹和缪勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；

紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K。

1987年1月初

日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。

接着中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。

美国国家科学基金会宣布，朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体。

中国也宣布发现100K以上超导体。1987年3月3日，日本宣布发现123K超导体。

中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。

美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。

美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2℃

日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行

日本住友电气工业公司展示了世界上第一个超导磁体。

1987年

2月16日

1987年

2月20日

1987年

3月12日

1987年

3月27日

1987年

12月30 1987年

1991年3月

1991年10月

日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈，达到世界最高水准。该研究所把这个线圈大型化后提供给国际热核聚变堆使用。

1992年

第一艘由日本船舶和海洋基金会建造的超导船“大和”1号在日本神

1月27日

1992年

1996年

户下水试航。实验证明，这种船舶有可能引发船舶工业爆发一次革命，就像当年富尔顿发明轮船最后取代了帆船那样。

一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备，于美国得克萨斯州建成并投入使用，耗资超过82亿美元。

制成了第一条地下输电电缆。欧洲电缆巨头皮雷利电缆公司、美国超导体公司和旧金山的电力研究所的工人，共同把6000米长的铋、锶、钙、铜和氧制成的线缠绕到一根保持超导温度的液氮的空管子上。

说明：学生看完资料后引导思考以下几个方面的问题：（课件展示问题）

问题1、中国的科学家在上世纪80年代后，超导的研究方面取得了那些成绩？

问题2、对于中国、日本、美国在超导研究方面的激烈竞争，你能谈谈你的看法吗？

问题3、超导列车、超导船的开发使用，将对我们的生活产生那些影响，同学们可以预见一下吗？谈谈自己的想法？

问题4、中国的超导研究并不落后，但却在理论转化为技术、产品的阶段被日本、美国远远的甩在了后面，能发表一下你对这个问题的见解吗？

板块三： 意图：以物理学对人类交通工具，运载工具的发展演进为切入点，让学生体会物理学的发展孕育了技术的革新，促使人类的生产和生活方式发生改变，推动了社会进步的这样一个过程，认识物理学对社会发展的助推作用。 过程：物理学的发展在促进技术进步的同时，也在深刻的改变着人类的生产生活方式，以人类交通方式的发展为例：（课件展示交通方式的演进过程） （物理学在发展，交通工具在革新，社会在进步）

双腿

蒸汽机

双翼

火箭

飞船

轮子

（行走）

（滚动）

（奔驰、航海）

（飞行）

（航天）

（宇航）

（眼界更开阔，交流更紧密，影响更深远）

稍做讲解：整个人类从蹒跚学步开始，到驰骋山川大地、跨越江河湖海，再到展开双翅，实现千万年的飞天梦想，奔月，追日，永不停息。这种奔跑的姿态，挚着的信念在让物理学得到发展的同时，也让人类社会得到突飞猛进的发展。请同学思考以下问题：（课件展示问题）

问题1、在交通方式的演进过程中，以蒸汽机的发明和应用为例，谈谈它对我们的生产生活产生了怎样的影响？蒸汽机的发明又是得益于物理学那方面知识的发展？

问题2、阅读课本，人类进入电气时代是又是得益于物理学那方面知识的发展？

问题3、阅读课本，人类进入信息时代是又是得益于物理学那方面知识的发展？

问题4、航天和宇航是有区别的，你能尝试说出你的理解吗？（钱学森讲：太阳系内的人类活动叫航天，太阳系外的人类活动叫宇航。随着对物理的进一步学习，同学们还会发现航天和宇航对速度的要求也是不一样的）

板块四：

意图：通过多媒体来呈现课本的具体事例，使学生体会到物理学在人类思维领域的独特价值。

过程：（课件展示从“机械决定论”到“蝴蝶效应”）

依照结构图，讲解从“机械决定论”到“蝴蝶效应”的变化过程。总结出：物理学的发展告诉我们，没有任何一种思维模式可以是僵化不变的，物理学的每一次重大发展都是人类思维观念进步的伟大阶梯。（课件展示名言）

1、“没有一个人能全面把握真理”。──亚里士多德（古希腊）

2、“如果气体理论由于一时对它的敌视态度而暂被遗忘，科学将出现大灾难，（光的）波动

论由于受到牛顿权威的影响（而一度被遣忘）就是先例”。──玻耳兹曼（1898年）

3、一切推理都必须从观察与实验得来。──伽利略

（约1636年）

科学先哲的话语都泛着思想的光辉，他们用切身的体会告诉我们，科学上没有权威，只有事实，求真必须惟实。只有观察和实验，思考和逻辑推理才是研究问题的正确方法。顺势引入————

板块四：

意图：在学生先阅读的基础上，引导学生体会物理学的发展是没有止境的，远远没有到完备的地步。物理学对年轻人是十分“偏爱”的，年轻的我们也应该不断努力去学习物理这门令人尊敬和热爱的科学。

过程：阅读课本相关内容，思考下列问题，相互交流感受。

问题1、很多科学家在非常年轻的时候就取得了瞩目的成就，物理学对年轻人是十分“偏爱”的吗？谈谈自己的看法。

问题2、同学们也非常的年轻，在物理学上也是大有可为的，说说你在这门学科上的打算吧？

结束语：

最后将杨振宁先生的一句人生感悟送给年轻的同学们：

“当你老了，你就会变得愈来愈胆小......因为一旦你了新思想，会马上想到一大堆永无止境的争论，而害怕前进。当你年轻力壮的时候，可以到处寻求新观念，大胆地面对挑战。我有时候常常自问：是否已经丢掉自己的胆魄？”

作业布置：

1、

课后通读课本。（必做）

2、

写写上完这节课的感受。

3、

有句古语叫：“风起于青萍之末”对比于“蝴蝶效应”的含义，谈谈你的理解，写下来。（2、3选做一题）

板书设计：

物理学与人类文明

1、对物理的大印象──“漏斗”模型。

2、相互促进──物理学与科技、社会、思维的关系。

3、年轻就是财富──物理学的未来靠年轻人的不懈努力。