14 * 一名物理学家的教育历程优质课教学设计

《一名物理学家的教育历程》教学设计

知识目标：从生活点滴出发，能够观察，学会思考，并进行实验

能力目标：以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵

德育目标

：促发学生培养初步的科学精神。

【重点、难点及解决办法】

高维空间对普通人来说，是很难想像的。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。

【课时安排】1课时

【教学步骤】

一、导入新课

科学似乎离我们特别遥远,其实它就在我们的身边。同学们，其实不然，只要你留心观察, 你就一定会有所发现。今天我们就跟随加来道雄了解“一名物理学家的教育历程”（板书），一起走进科学的世界。

二、明确目标

1．引导学生从生活出发，了解科学、认识科学

2．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

三、教学过程

（一）整体感知 （完成预习作业）

1．作者简介

加来道雄(MichioKaku) 博士，美籍日裔人，

纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授，世界著名物理学家、著名的科学畅销书作者，超弦理论的奠基人。他的著作都广受赞誉，

《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。他主持着一档全美国联网的科学广播节目，还在《晓闻热线》、《60分钟》、《早安美国》以及《拉里·金直播在线》之类的全美国性电视节目中亮相。

2．基本内容

①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。

②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。

③高中时代，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1

出一个科学工作者的潜能。

由①②到

③，我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。

3．基本结构

题目是“一名物理学家的教育历程”，因此，本文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。结构如图：

童年

青年

（成年）

鲤鱼世界的幻想（想像）

实验

（理论物理学家）

爱因斯坦故事（理论）

4、本文特点

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。

（二）探究解读

问题探究一:文章重在反映作者成长为一名"物理学家"的"教育历程"，想一想，为什么作者不按从童年到小学、初中、高中的时间顺序叙事?

思路点拨:作者写作此文的主要宗旨在于告诉读者如何才能成为一名物理学家。在作者看来，他的经历中三个方面的成长是最最关键的:(1)童年时期的两件趣事(由观察小池中的鲤鱼而想象水池中鲤鱼"科学家"的一系列思维活动，培养了想象力和对事物研究的兴趣;由对爱因斯坦的崇拜到决心完成爱因斯坦未竟的事业);(2)高中阶段看了许多书后建立实验室制造"自己的原子对撞机"的情况和体验。

作者这样安排行文，既让读者看到了作者从小开始的成长历程，让读者明白了一个物理科学家成长过程中最有说服力的"成长因素"。如果一味按童年到小学到初中到高中的顺序叙事，最有价值的内容必将被冲淡，标题中的"教育"意义也难以得到突出。

问题探究二:作者开篇引用爱因斯坦的话，用意何在?

提示:爱因斯坦这句话，表明了他研究理论物理的目标和意义，作者加以引用，既表示对爱因斯坦科学探索精神的崇敬和对爱因斯坦探索宇宙的意义的理解，也表明他一生求索的目标以及他对自己探索宇宙本质的意义的认识。

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问题探究三:作者说，丰富自己对这个世界的理解力并引导自己走上理论物理研究而且最终成为理论物理学家的，是"童年的两件趣事"。请用简练的语言概括这两件"趣事"，并回答:(1)你觉得这两件"趣事"有趣吗?(2)作者认为这两件事情有趣的根本原因是什么?(3)你从加来道雄走上理论物理研究之路的经历中受到什么启发?

提示:两件趣事，一是对鲤鱼世界的遐想，一是对爱因斯坦未竟事业的向往。一件事是否有趣，不取决于事情本身，而取决于一个人对事情的情感与态度。作者自小喜欢思考问题，尤其喜欢透过现象去深入思考事物的本质，所以，对于鲤鱼在水中游这种现象，对于老师讲的一个探索宇宙本质的科学家的故事，他便表现出了特别的兴趣。也许，在一般人看来，这两件事都极其平常。这说明，兴趣是最好的老师，要想在某个领域有所成就，首先必须对这个领域的事物有着特别浓厚的兴趣。

问题探究四:作者能有所成就，除了他"想知道世界的内在规律"的求索精神外，还有一个最重要的不可或缺的可贵品质是什么?

提示:他能超越一般世人所无法超越的世俗的约束，大胆进行科学实验，这种敢于挑战、勇于实践的精神，使他的科学研究走上了正确的道路。

问题探究五:文章中说到"鲤鱼'科学家'"时，都要把"科学家"加上引号。请问:引号在这里有什么作用?加引号的"科学家"的具体含义是什么?

提示:这里的引号，表示所引的词语有特殊意义，它不同于我们通常使用的"科学家"一词的含义，而是假想的鲤鱼世界里的"有'智慧'的鲤鱼"。

问题探究六:作者读完能够找到的所有有关爱因斯坦及其理论的书籍之后，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。"这句话中的"这一秘密"指什么?"纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞"这句话的深刻内涵是什么?

提示:"这一秘密"指爱因斯坦的故事留给作者的悬念:他未完成的工作是什么?他桌上论文的内容是什么?什么问题可能会如此难以解决而又非常重要，值得如此伟大的科学家把他的有生之年花费在这种研究之中?如果用一句话，可以概括为:"爱因斯坦一生研究的究竟是什么问题?""纵然"一句，表面上看起来是一种幽默:为了弄清自己所想弄清楚的"上帝是怎样创造了这个世界的"和这个"世界的内在规律"，作者"不得已"要做一名理论物理学家;实际上，作者所要强调的是:要探索宇宙的本质，必须付出艰辛的劳动，而自己为了追求真理，再艰辛也要奋斗下去。所以，这句话表现了一位追求真理的科学家的执著精神和坚强意志。

问题探究七：本文体现了怎样的科学精神？

提示：（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3

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。 四、课堂小结

本文内容的最大特点就是生活味浓:"我"蹲在小池边，为慢慢畅游的鲤鱼所陶醉，并由此产生无限的遐想;八岁时，听过一回理论物理学家爱因斯坦的故事之后，怀着一颗好奇的童心，读着有关爱因斯坦及其他人的理论的每一本书，最后决心当一名理论物理学家;高中阶段建"自己的原子对撞机"，沉浸于科学实验之中。文章的三块主体内容，百分之百地叙写了作者童年及高中阶段的生活之趣之思之行。文章标题中的"教育"，严格意义上说是作者的自我教育。由于内容充满生活味，文中涉及的一些原本深奥的理论物理学问题，也变得可感可知。再者，一篇叙述"历程"的文章，却一反常态地选取三件最有代表性的事进行叙写，借以表达文章主旨，揭示"教育历程"的要素。

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