14 * 一名物理学家的教育历程教学设计(第一课时)

《一名物理学家的教育历程》教学设计

【教材分析】

这是一篇自传性质的科普文，课文是以“教育历程”为重点来谈的。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，充分体现了一名理论物理学者的风格。课文布局谋篇重点突出，详略得当。语文课学习科普文章的主要目的并非在于学习科学知识。课文中的有些知识如高维空间对普通人来说，是很难想象的。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。学习文章中体现的科学精神，学习探究、创新、批判的思维方式才是最重要的，学习本文要学生结合实际体会文章的科学精神和人文内涵。由于是自读课文所以采用教师引导的方式，让学生自学。本文结构清晰，就让学生抓住其中的两件事展开讨论，让学生体会作者的成功之路。

【学情分析】

本节课是科普文单元的最后一课，学生对科普文已经有了一定的了解，基本上掌握了这类文章的阅读方法，在此基础上引导学生自学本文比较容易，所以在教学中可以大胆放手，让学生自己阅读，提出问题，解决问题。

【教学目标】

一、

知识与能力

1.引导学生从生活出发，了解科学、认识科学,体会科学的精神；

2.引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵；

3.让学生学习科学的学习方法和思维习惯，培养筛选整合文章关键信息的能力，学会用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。

二、过程与方法

通过自主合作探究交流来剖析课文，形成能力。

三、情感、态度与价值观

1.感受科学家在探求真理中所表现的人格魅力；

2.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。

【教学重点】

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。

【教学难点】

培养筛选整合文章关键信息的能力，用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。

【课前准备】

学生提前了解有关作者加来道雄的作品及其为人，了解课文涉及到的一些宏观宇宙学的理论，了解一点相关的理论物理学知识，调动学生的学习兴趣。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、

故事导入

有一次，爱因斯坦要把墙上的一幅旧画取下来，就搬来了一架梯子，一步一步爬上去。突然他又想起了一个问题，沉思起来，忘记了自己正在做什么，猛地从梯子上摔了下来。摔到地上之后他顾不上疼痛，马上想到：人为什么会笔直地掉下来？看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。想到这里，他马上站立起来，一瘸一拐地走到桌子前，提笔把自己的这个想法记了下来。

遇事爱思考探究，常常从小事中受到启发，这就是当代伟大的物理学家——爱因斯坦的探索品质。那他对物理学家加来道雄又有怎样的影响呢？

二、了解作者

1.请一个学生来简单介绍下作者。

2.根据学生介绍情况，PPT补充或强调。

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》等。

三、自主合作探究交流

1．审读本文标题，你能否推断一下文章会写什么内容，会怎么写？（大胆猜测，并将你的猜测快速写在文章的标题旁边，在读完文章后可以比较一下优劣。）

2．速读课文，四人小组合作起来，探究以下问题。

（1）作者开头说“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”，“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那个事例？

参考答案：鲤鱼世界的幻想；爱因斯坦故事；建立实验室

（2）“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？

参考答案：

a.“水池之外看不见的世界没有科学意义。”

b.“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。

c.“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。

d.“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”。

说明“自以为是”的人类和“鲤鱼科学家”有相似之处。a.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”。b.“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。c.“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？

参考答案：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）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？

参考答案：

a.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。b.乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。c.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

（5）作者的成长历程给你什么启示？成为一名科学家需要那些素质？请你举出几个和作者成长历程相似的科学家。

参考答案：

应具备下列品质：奇特的想象力；探究的精神；实验的精神；自主创新精神；奉献精神；要耐得住寂寞；不要固步自封；坚定的信念，坚持不懈的努力。例如华罗庚、爱因斯坦、钱学森、牛顿、瓦特、居里夫人等。

3.请每一组指定一位发言人，交流对上边五个问题的看法，要求组织好语言，言之有理。

四、小结

1.请一名学生来总结。

2.根据学生总结情况修正或补充。

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。

【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

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、和谐的）。

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”。

【作业布置】

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。你替这位动物“科学家”做一回代笔人怎么样？

【板书设计】

一名物理学家的教育历程

加来道雄

鲤鱼世界的遐想

想象力

爱因斯坦的故事

好奇心和兴趣

建立实验室

实验精神

【教学反思】

本文不像其它的科普文章向我们介绍大量的科学知识，而是通过对童年的两件对自己启发很大的事情的追溯，告诉了我们走上科学的道路的一些必备的因素（敢于质疑、对事物充满兴趣、做事有毅力），思路很清晰，主要围绕两件事展开，所以教学中我引导学生从结构上去把握文章内容，期盼在课堂中能够让学生学到科学的学习方法和思维习惯。学生通过本文应该学会用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。

我认为充分发挥学生的能动性是教师的主要任务，所以能让学生发现的，能让学生说的，都尽量把机会留给学生，给学生充分展示自己的机会，对学生的发言给予鼓励，对他们说的不准确的地方，及时予以引导纠正。兴趣是最好的老师，调动学生学习探究发言的积极性，使学生自己投入到课文中，发现问题，解决问题，是自读课文教学时应注意的。