14 * 一名物理学家的教育历程教学设计(第一课时)

14《一名物理学家的教育历程》教案

孟祥娟

【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．采用整体阅读的模式，以探究题为纽带，引领学生深入文本自主探究、合作探究。

【过程与方法】

1.自主学习相关知识。

2.在合作学习中读懂文章和欣赏文章。

3.在合作探究中提高鉴赏水平。

【情感态度与价值观】

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。

【重点突破】

引导学生以“教育历程”为重点，训练学生的想象能力，探讨其中表现的思想内涵，引导学生体会科学精神，启迪学生自我培养、自我教育的成才意识。。

【课前准备】

1、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。 2、查阅资料，了解爱因斯坦与加来道雄在物理学上的贡献。

【教学过程】

一、导入

（多媒体投影：爱因斯坦与加来道雄的照片）

同学们，大家认识这两个人吗？了解这两个人吗？知道他们有怎样的关系吗？

明确：德裔美国物理学家爱因斯坦和日裔美国物理学家加来道雄。

爱因斯坦于1955年去世，这一年加来道雄8岁，也就在这一年加来道雄从一位中学教师满怀崇敬的讲述中知道了这位伟大的科学家，并被其未竟的事业深深吸引，从而走上了成为一名物理学家的道路。今天让我们一起走进他的《一名物理学家的教育历程》。

二、了解作者

（1）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》。 （2）轶闻趣事

①追求故事：加来道雄在《不可思议的物理》书中的前言自曝如何成为一名理论物理学家：上高中的时候，我在妈妈的车库里装配了一台核粒子加速器，作为科学展览的参展作业。我去西屋（Westinghouse）公司收集了400磅废变压器钢。在圣诞节期间，我在高中的足球场上绕了22英里长的铜丝。最终，我制造出了一台功率230万电子伏的电子感应加速器，它需要消耗6千瓦电力（相当于我家房子输出的总功率），能产生相当于地球磁场2万倍的磁场，目标是能制造出威力足以产生反物质的γ射线。

我的科学展览项目使我进入了全国科学展，最后还使我梦想成真，获得了哈佛大学的奖学金。在那里，我最终得以追求成为一名理论物理学家的目标，并且追随我的偶像——爱因斯坦的脚步。

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②令人吃惊的是，超弦理论预言了时空的精确维数：十维。“超弦理论”提出后，整个物理学发生了翻天覆地的变化，我们过去所学到的很多东西变成了错误。加来道雄成了超弦理论的奠基人，更多年轻的物理学家们开始投入到这个新的研究领域中来。

③现年64岁的加来道雄作为一名著名的理论物理学家，他把高维空间及平行宇宙的理论研究与这些科学思想的普及看得一样重要，他在研究之余花费大量的时间撰写科普文章，他的著作广受赞誉，《构想未来》《超越爱因斯坦和超空间》《平行宇宙》，均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。在书中，加来道雄并不像是个学问高深的物理教授，而更像一个科幻爱好者。他在《不可思议的物理》中引用了很多经典动画片以及科幻影片，包括《星际迷航》以及《飞侠哥顿》等，然后再从中引导出背后的物理学知识。

三、初读课文，整体感知

【提问】快速浏览课文，划出概括性的句子，理清文章思路。

【明确】童年：鲤鱼世界的幻想和爱因斯坦的故事

青年：实验

成年：理论物理学家

【小结】文章开头“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”，显然起着提纲挈领的作用，是全文的纲。而“童年的两件趣事”作者采取了分叙的谋篇布局方式。这样的结构安排，使文章既脉络清晰，又重点突出。

四、精读课文，合作探究

（一）探究第一件事

1、【提问】“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”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”。

2、【提问】鲤鱼对世界的认识和人类对世界的认识有什么相似之处？作者对此有何认识？

【明确】

“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。

作者观点：既然鲤鱼世界之外还有未知世界，那么人类世界之外是不是也有未知的世界呢？于是他童年时期的兴趣定位在了高维世界存在的可能性问题上。

3、【提问】此事培养了作者什么样的科学素质与精神？

【明确】我们清晰地看到童年观鱼的经历带给作者无限的遐想，使作者培养了乐于善于观察、喜好猜想与思考、常常充满好奇心、恒久发挥并保持丰富想象力的科学素质和善于存疑质疑、实事求是、勇于探索的精神。

【小结】作者猜测鲤鱼是怎样观察它们周围的世界的,由此作者想象出有“鲤鱼科学家”、它们的思想以及它们有过奇妙的经历。作者由鱼的角度观察，反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超常，其实只是他充分发挥了自己的想象力，并且保持了这样奇特的想象力，而正是这份奇特的想象力使“我一直对存在高维世界的可能极感兴趣”，由此“贪婪地阅读这2

样一类历险故事”甚而长大后对“在百慕大三角神秘消失的船只”的原因有了探究的渴望，由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。正如被誉为“量子物理学之父”的德国科学家马克斯.普朗克所说,科学家必须具有鲜活的,本能的想像,因为新思想不是通过推理产生的,而是通过艺术创造力想象出来的。 （二）探究第二件事

1、【提问】

高维世界的谜团尚未解开，加来道雄又是怎样对爱因斯坦未竟的事业产生浓厚的兴趣的？

【明确】

第一层次：单纯地因为事件本身的神秘而感到好奇，仅仅停留于浅层次的感性认识；

第二层次：在查阅资料了解爱因斯坦和他的理论后，加来道雄受到鼓舞和感动，决心对这件事情刨根究底，从而确立了今后的人生方向——理论物理学家。

这是他迈向科学研究和探索的第一步，也是关键的一步。

第三个层次是他查阅了大量资料、了解到爱因斯坦最后研究的是统一场论之后，也是他真正进入科研状态后遇到的第一个困难——高维世界和统一场论可能存在着某种联系，对这关键的一点他不理解。这就进一步把他的研究范围确定了，加来道雄的科学探索之路由此展开。

2、【提问】对爱因斯坦未竟事业的追寻一事对作者起了怎样的教育作用？

【明确】

①对爱因斯坦未竟事业的追寻激发了作者强烈的好奇心和求知欲，使作者明确了人生的理想；

②而接下来的以阅读为主要方式的探索行动则培养了作者自主阅读与学习的习惯，培养了作者极强的探究精神；

③为了亲自验证反物质的存在而建造自己的电子感应加速器的经历则锻炼了作者的动手能力，培养了作者不畏艰辛去探索科学真知的恒心与毅力——这正是科学工作者所应具备的素质与精神。

【小结】我们发现作者的基本科学素质都得到了培养和锻炼.例如探究能力,推断能力,动手实验能力以及在其中不可缺少的不怕挫折,质疑求真的科学精神,尊重事实和实事求是的科学态度等都得到了培养和锻炼，显露出一个科学工作者的潜能。

五、再读课文，整体领悟

【提问】文章题目为“一名物理学家的教育历程”，为什么不是“成长历程”而是“教育历程”？作者的“教育历程”给我们怎样的启示？

【明确】题目“一名物理学家的教育历程”中核心词“历程”前的定语“教育”二字颇有深意。“教育”的实施必然要涉及教育主导（父母、教师）与教育主体（孩子、学生），即教育者与被教育者，分析文章中谈及的教育主体和教育对象时，我们会发现，对于教育主体的交代只有很少的文字，而把大量的笔墨放在了讲述自主观察与思考、自主学习与探究、自主实践与验证的过程中，作者一系列科学素养的习得与科学精神的养成实际上都是作者自我教育的结果，也就是说自我培养、自我教育、自我努力、自我奋斗等成才的自觉是作者成长为一名物理学家的关键原因，正所谓“师父领进门，修行在个人”。

六、结束语

加来道雄将爱因斯坦作为偶像，将爱因斯坦终生未竟的事业作为自己终生奋斗的目标，如果同学们中有人能因今天的学习将加来道雄博士作为偶像去追随，就像当年加来道雄迷恋爱因斯坦一样，那便是我作为教师的莫大的自豪，我将永远铭记此刻，铭记我们一起研读《一名物理学家的教育历程》一课的美好时光！

七、作业

请同学们张开想象的翅膀，给地球之外的星球上的物种写一封信，站在对方的角度，介绍一下我们的地球。

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