14 * 一名物理学家的教育历程教学设计内容推荐

题目 1知识与能力

教

学

目

标

引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

2过程与方法。

引导学生以"教育历程"为重点，探讨其中表现的思想内涵。

3情感态度与价值观。

引导学生体会科学精神。

教学

重点

教学

难点

教学

策略

引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

引导学生以"教育历程"为重点，探讨其中表现的思想内涵。

《一名物理学家的教育历程》

1.课时安排：1课时

2小组合作，探究学习

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资源

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、图片资料

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二次备课

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，或许会有所启示

二、文本阅读

本文选自《超越时空》。当代物理学中一些非常重要而又艰深的思想，往往因为难以形象浅显地解说而不易为公众所了解。本书作者不畏艰辛，用很生动的方式向读者展示了现代物理前沿之一--超空间理论的来龙去脉。全书15章分为4篇，分别述说了超空间的早期历史，超空间理论可能通往爱因斯坦梦寐以求的"物理学圣杯"--统一场论，从理论上探讨通过超空间穿越时空的可能性，以及何时方能实际利用超空间理论所具

（板书）一名物理学家的教育历程。

三

作者介绍

加来道雄(Michio Kaku)，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，是当今高能物理和理论物理学中超弦理论（SUPERSTRING）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"(String Field Theory)，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。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》。

四、速读孰是孰非，整体感知，把握文意

⒈本文的基本结构是怎样的？

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，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"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。

本文分三部分

第一部分（第1段）：总提童年的两件趣事，指出这两件趣事引导自己走上了成为一个物理学家的历程。

第二部分（2-17段）：叙述第一件趣事--鲤鱼世界的幻想。

第三部分（18-24段）：叙述第二件趣事--爱因斯坦故事，以及青年时代对这一理论的研究与实践。

⒉感悟科学家从事科学研究所需要的品质?

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"，但是大多数人一般直接探寻自然本身，而作者却由人的观察角度，反思人类对宇宙的认知。看似作者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。

作者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。

年轻的我，本应"在棒球场或篮球场玩耍"，享受青春年华，但作者却"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"，自己动手建设实验室，验证爱因斯坦理论，探究反物质。作者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，显露出一个科学工作者的潜能。从文章的前后内容，我们也可以清楚地看到作者的"教育历程"和"教育内容"。

五、合作探究，学习本文的结构特点

⒈本文在材料处理上有什么特点？

⊙教师从想象、兴趣、毅力、实践等引导学生回答。

本文布局谋篇重点突出，详略得当。在整体上，作者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，作者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，但是作者只是一笔带过，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，让人体会到作者严谨、踏实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。

⒉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？

提示：课文的重点是童年的两件趣事和高中时建立实验室，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象，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。

六、探讨文章的思想内涵

⒈"鲤鱼科学家"对"世界"的认识是怎样的？

提示：主要有以下几点。（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"可怖的事情"，是"奇迹"，而不肯去探究原因。（4）"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"胡说八道"，荒谬绝伦，违背它们的"自然规律"。

⒉作者想通过"鲤鱼科学家"对世界的认识说明什么？

提示：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"超出了我们的理解力"的自然存在，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。

⒊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？

提示：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

七、探讨研究

本文体现了怎样的科学精神？

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。

⊙分组讨论交流。

（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。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，只求真理。

（3）实验精神：丁肇中说过："现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。""科学发展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。"（《应有格物致知精神》）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。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。

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学

反

思

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