14 * 一名物理学家的教育历程教学评价实录

一名物理学家的教育历程教学目标

知识与能力

了解作者及其作品，

以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。

过程与方法

课前教师提出导读提示，学生自学为主，课上师生共同梳理课文内容，探究作者在文中表现的思想内涵。

情感态度与价值观 1. 引导学生养成正确的科学观，明确兴趣在学习中的重要作用。

2. 体会科学精神，培养探索精神。

教学重难点

了解科学、认识科学；并以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。

体会科学精神。

教学过程

一、新课导入同学们，在我们小的时候，常常会谈及未来的理想，那时候我们常常无畏地说：“我要做一名科学家”，可是随着年龄的增长，我们很少有人再说了，这是为什么呢？因为我们逐渐明白成为一名科学家是极其艰难的。那么怎样才能成为一名科学家呢？我们真的要好好研究一下成为一名科学家需要怎样的教育历程了，今天我们就通过著名的理论物理学教授加来道雄的文章《一名物理学家的教育历程》得到点启发吧！ 二、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》。

三、相关知识

（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——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”。

三、字音字形

四、整体感知

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"。这两件趣事是指什么？

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。

（2）

童年听过有关爱因斯坦的故事。 2、给全文标段，全文分为几个部分，每个部分讲了什么内容？

明确：一.（1 段）

全文总括：记叙了作者在童年的两件趣事，以及作者是如何由这两件趣事来激发自己的科学兴趣的。

二. （2~11 段）由对鲤鱼世界的遐想，推知人类认识的局限性。

1.幻想鲤鱼“科学家”研究的局限性。

2.推知人类对多维空间研究的局限性。

三.（12~18 段）对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究。

1. 探究爱因斯坦未完成的理论。

2. 建立自己的原子对撞机。

五、问题探究

1．鲤鱼“科学家”对“世界”的认识是怎样的?明确：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“奇迹”，是“可怖的事情”，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，而它们却认为是“胡说八道”，荒谬绝伦，违背它们的“自然规律”。2．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。

3．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。 4．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?[来源:学科网ZXXK]

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。5．作者建立原子对撞机的事例，对我们现实生活有怎样的意义?明确：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。实验不是简单的操作，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。而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。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。六、拓展延伸

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？

参考;（1）想象力：科学是需要想象力的，构图能带来创造力。

（2）趣味性：科学不应该是枯燥的，而应该是充满乐趣的。 （3）实验精神：

“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。”（《应有格物致致知精神》 七、总结全文

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。 八、作业：

作者得到成长经历给了我们怎样的启示？写一篇300字左右的短文。

九、板书设计

[来源:学科网ZXXK]两件趣事——兴趣

另类视觉的世界——想象力

建立原子对撞机——实验精神