14 * 一名物理学家的教育历程多媒体教学设计及其点评

《一名物理学家的教育历程》教案

陕西省勉县第四中学 柴永丽

教学目标: 1、知识能力目标

引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

2、能力培养目标

引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。

3、德育渗透目标

引导学生体会科学精神。

教学重点、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。

教学思路：

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。教学过程是从分析文章结构入手的，把握文章主要内容及谋篇布局的特点，探讨“教育历程”的思想内涵，引导学生体会科学精神，最后引导学生结合自己学习生活，了解科学，认识到要成为一位科学家，实现自己的理想，必须具备哪些品质。

教学课时: 1课时

教学过程：

一、激趣导入: 多媒体显示：庄子与惠子游于壕梁之上。庄子曰：“慷鱼出游从容，是鱼之乐也。”惠子曰：“子非鱼，安知鱼之乐？”庄子曰：“子

非我，安知我不知鱼之乐？”惠子曰，“我非子，固不知子矣；子固非鱼也，子之不知鱼之乐，全矣。”庄子曰：“请循其本。—子曰‘女安知鱼乐’云者，既已知吾知之而问我，我知之壕上也。”

——《庄子·秋水》

两千多年前的中国古代哲学家庄子看到河水中的“慷鱼出游从容”就认为它们是快乐的，这是物我同一的哲学思考；两千多年后的日裔美籍物理学家加来道雄看到池中的鲤鱼开始猜想鲤鱼对世界的看法，引发了多维空间理论的探究。你有过类似的遐想吗？说不定它会成为某种理论探究的起点呢。

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、创设探疑情景: 我第一次读这篇课文有两个突出的印象：文题不够明确，文章放错了单元。不知同学们有没有同感？

（学生发言，生成问题；教师相机补充“好文题的标准”“必修三第四单元的教学要求”）

四、落实探疑步骤: （一）文题探疑(探内容) 1.设疑：你初次看到这个文题时对文章的内容有过怎样的猜测？

多媒体呈现：一个“蚂蚁”的心路历程 一个程序员的创业历程

一个国家的光辉历程 一个白领的成长历程

预设回答：一个物理学家的从教生涯或一个物理学家教育学生的经历。

2.再疑：可实际上写的是什么呢？带着这个问题我们读课文，请同学们勾画出要点，概括文章的主要内容。

学生读课文，师生共同纠错。

A 、字词积累

刨根究底（ páo ）

撒手人寰（ huán）

湮

没（ yán ）

惊

诧（ chà）

栅

栏

（ zhà

）

畏葸不前（ xǐ

）

五彩斑斓（ lán ）

目

眩

（xuàn）

鄙

视（ bǐ

）

冷嘲热讽（ fěng）

杜

撰（zhuàn）

怪

诞

（ dàn）

B、学生读后归纳：

作者的学习经历，分两个阶段——童年、高中

讲述了三个故事：对鲤鱼世界的猜想、对爱因斯坦未竟事业的向往、建造电子感应加速器的经过。前两个故事都发生在童年，是并列展开的；后一个故事是高中阶段发生的，和童年的经历共同构成作者的学习“历程”。

明确：

本文的基本结构

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。

童年[2-14节] 青年[15-18节] （成年）[1节，总纲] 鲤鱼世界的幻想（想像）[2-11] 实验[15-18] （理论物理学家）

爱因斯坦故事（理论）[12-14]

3.这是一篇翻译文章，你对译文的文题有何评价？能不能给这篇文章起一个更加明确的文题？

文题中的“教育”有歧义，是“受教育（学习）”还是“教育人（育人）”不甚明确。

建议文题：一个物理学家的学习历程 一个物理学家的成长（成才）历程。

（二）文体探疑（探体裁）

1.设疑：从文题看，是记叙文、议论文还是说明文？

预设生答：从文题看应该是一篇记叙文。

追问：从文题上看应该是一篇记叙文，文章的主要内容是三个故事，是记叙文无疑了，却怎么安排在“科普文章”单元让我们学习？难道是编者放错了地方？请带着这样的问题深入研读课文。

了解说明文的说明顺序：

明确：说明文的写作顺序有时间顺序、空间顺序、逻辑顺序

题记的种类及本文题记的作用：

明确：题记的种类包括：阐发式、诠释题目式、点明题旨式、总领全文式、设喻寓理式

本文题记的作用：提示下文是在介绍有关科学的观点

2.小组合作探疑:

操作要领：选定小组长，指定发言人；分头研读课文，勾划支持或推翻文体判识的文句；小组交流汇总，加以提炼；发言展示。

预设观点：

（1）、三个故事只是文章的结构框架，并不是文章的主要内容。第一个故事中“故事”的成分较少，“猜想”的比重很大（文章用两个“我想”、两个“我曾想”、一个“在它们看来”、一个“会讲述”、一个“我常想”提示猜想的内容），猜想的内容也完全是空间物理方面的；第二个故事中第一段反复强调“深刻的印象”有叙述的成分，第二段几个“连珠炮”似的发问重在渲染自己对因爱斯坦未竟事业的浓厚兴趣，第三段纯粹是对统一场论重要意义的说明；第三个故事与其说是故事，不如说是微型的实验报告，具体介绍了实验目的、实验过程、实验结果。可见写作的意图在于介绍物理知识，弘扬科学精神，应该属于科普文章。

（2）、三个故事中分别穿插了三种理论的介绍：

第一个故事 多维空间

作者以水池中鲤鱼不承认水池之外的平行世界影射有些科学家对多维空间的否认，用鲤鱼对睡莲运动的困惑不解喻指有些科学家通过杜撰各种“力”掩盖无知的现象，通过鲤鱼科学家们对其中一位消失重现感到可怖批评当代科学家视平行世界的存在为怪诞的现状，都在反复强调多维空间的存在，意在向读者介绍这方面的知识。

第二个故事 统一场论

统一场论太深奥，不易向读者说清楚，作者避重就轻，介绍它的意义：这个理论能解释所有的自然规律，从细小的原子到浩瀚的星系。

第三个故事 反物质

反物质非常抽象，作者先给它下定义，然后通过介绍电子感应加速器的建造，让读者坚信验证反物质存在的仪器已经制造出来，反物质的存在被证实将为期不远。

（3）、三个故事中分别宣扬了一种科学精神：

第一个故事 想象力（想象）

对多维空间的探寻靠观察是难以实现的，这就得“另辟蹊径”以可见的事物模拟现实空间，借助于想象超越人的观察局限，遐想更广阔的空间，好多科学研究都是从想象开始的，这是科学研究最基本也是最重要的能力，作者通过自己的体验现身说法地强调这种精神，以期对读者有所影响。

第二个故事 好奇心（兴趣）

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，这不仅符合少年的心理，也是成为科学家的基本素质。

第三个故事 勇于探索（实践）

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，显露出一个科学工作者的潜能。

探疑结论：这是一篇典型的科普文章，因为它以故事为框架，涉及了理论物理方面的知识，宣扬了宝贵的科学精神，介绍了建造电子感应

加速器的简单过程。而文体模糊或许正是作者玩弄的“小阴谋”，让你怀着阅读故事的强烈期待进入课文，了解读者大多不太感兴趣的科学知识。

五、板书设计：

三个故事 三种理论 三种精神

对鲤鱼世界的猜想 多维空间 想象力（想象）

对未竟事业的向往 统一场论 好奇心（兴趣）

自建感应加速器 反物质 勇于探索（实践）

六、补充相关知识：(仅作补充，不必深究) 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、合谐的）。

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”。

七、作业设计：

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，他写了一篇“科普文”：人类行为之谜。你替这位“动物科学家”做一回代笔人怎样？（要求不少于800字）

八、教学反思：

本文不象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。

我认为充分调动学生积极性、激发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。