14 * 一名物理学家的教育历程优质课教案推荐

《一名物理学家的教育历程》教案

【教学目标】

知识与能力：

1、快速阅读，整体把握文章内容。

2、理解作者回忆童年趣事对未来科学研究的意义与影响。

过程与方法：

3、引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

4、引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。

情感态度与价值观：

5、引导学生体会科学精神：培养强烈的求知欲与勇于探索实践的创新精神。

【教学重点】

快速阅读，整体把握文章内容，理解作者回忆童年趣事对未来科学研究的意义与影响是本文的学习重点。

【难点及解决办法】

高维空间对普通人来说，是很难想像的，可能造成学生学习和理解课文的难点。相关知识教师有所了解，概括介绍一下能帮助教学课文即可，不必教授给学生。

【课时安排】

1课时

【教学教程】

一、导入新课

成为一位科学家是无数有志青年的梦想，对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，或许能得到一些启发。

（板书）一名物理学家的教育历程

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”。

三、整体感知

1．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。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）

2．本文的基本内容

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”。

四、合作探究

1、文章重点讲述作者在教育历程中的哪几个典型片段? 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。

2 、请同学思考这几件事是怎样启迪作者走上科学探究道路的，它对作者的成才起到了什么作用？

一件事是否有趣，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，善于观察事物，并且能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。但是，兴趣是最好的老师，对自

然、对生命充满兴趣与激*情。促使作者从小就对科学领域的事物有了浓厚的兴趣，并且在高中阶段就建立了自己的实验室从此走上了科学探究的道路。

3、作者能有所成就，除了从小就对科学研究有浓厚的兴趣和勇于实践的求索精神外，还有一个最重要的不可或缺的可贵品质是什么? 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。

4、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? “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，值得他把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着精神和坚强意志。

五、教师总结：

成为一名科学家必须具备的条件：

想象力--兴趣

--专业知识学习-- 探究创新精神

六、迁移扩展

布置一篇作文：要求同学们用动物的眼光去观察，研究人类的某些行为。

板书:

童年的两件趣事引导我走上成为一个物理学家的历程（第1段）

↓（分叙）

对鲤鱼世界的猜想 贪婪地阅读历险故事

（第2—11段）（顺叙）

对爱因斯坦研究的好奇建造电子感应加速器

（第12—18段）

（顺叙）

教学反思:

自读课文是要教会学生在短时间内准确筛选文章信息，本文是一篇科普文章，主要承担传播科学精神的功能，因此，体会本文所蕴含的科学精神，是本课学习的一个重要目标。另外，本文也是自读课文，所以，从过程而言，应主要由学生自主学习、探究完成。同时，在学生的自主学习探究中，掌握运用一定的阅读技巧。