14 * 一名物理学家的教育历程教学实录与评析

《一名物理学家的教育历程》教案

加来道雄

教学目标

知识目标：引导学生从生活出发，了解科学、认识科学,体会科学的精神。

能力目标：引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。能够让学生学到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。

情感目标：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。

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。

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。 教学方法：自主合作、设疑探究，借助多媒体进行文字图片投影。

课时安排：1课时

教学过程：

一、新课导入

同学们，在我们小的时候，常常会谈及未来的理想，那时候我们常常无畏地说：“我要做一名科学家”，可是随着年龄的增长，我们很少有人再说了，这是为什么呢？因为我们逐渐明白成为一名科学家是极其艰难的。那么怎样才能成为一名科学家呢？今天我们就通过著名的理论物理学教授加来道雄的文章《一名物理学家的教育历程》得到点启发吧！

二、了解作者及背景

1、加来道雄（1947—今）（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、什么是理论物理学家？

对应于物理学分为理论物理和实验物理，物理学家也可以分为理论物理学家和实验物理学家。当然，物理学中理论和实验都是必不可缺的组成部分，所以有时候这样的分类很难界定。只不过在一个物理学家更偏重理论的情况下，他（她）被称为理论物理学家，例如爱因斯坦；而如果偏重实验，则称为实验物理学家，例如法拉第。

3、阿尔伯特·爱因斯坦（1879——1955），美籍德国犹太裔，理论物理学家，相对论的创立者，现代物理学奠基人。1921年获诺贝尔物理学奖，1999年被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

4、作者开篇引用爱因斯坦的话，用意何在？

我想知道上帝怎样创造了这个世界，对这样或那样的具体事件我不太感兴趣。我想得到世界的内在规律，其余则是细枝末节。

——爱因斯坦

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。

三、自读课文，整体感知。

1、字词过关

刨根问底（

páo ）

撒手人寰（

huán ）

湮没（

yān ）

惊诧（

chà

）

五彩斑斓（

lán ）

畏葸不前（

xǐ

）

鄙视（

bǐ

）

冷嘲热讽（

fěng ）

杜撰（

zhuàn ）

怪诞（

dàn ）

栅栏（

zhà

）

目眩（

xuàn ）

2、科技性说明文的顺序：

时间顺序；空间顺序；逻辑顺序。

3、关于多维空间

0维：没有长宽高，单纯的一个点，如奇点。

一维

：只有长度

二维

：平面世界

只有长宽

三维

：长宽高

立体世界

我们肉眼亲身感觉到看到的世界

三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。

四维

：是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据阿尔伯特·爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。

一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。

4、【提问】课文可以分为几个部分？主要内容是什么？

基本脉络:

（一）.（1 段）

全文总括：记叙了作者在童年的两件趣事，以及作者是如何由这两件趣事来激发自己的科学兴趣的。

（二）. （2-11 段）由对鲤鱼世界的遐想，推知人类认识的局限性。

1.幻想鲤鱼“科学家”研究的局限性。

2.推知人类对多维空间研究的局限性。

（三）.（12-18 段）对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究。

1. 探究爱因斯坦未完成的理论。

2. 建立自己的原子对撞机。

四、精读课文，品读鉴赏。

【问题探讨】

第一部分（1）全文总纲：记叙了作者在童年的两件趣事，以及作者是如何由这两件趣事来激发自己的科学兴趣的。

语言特点：平实简明

第二部分（2-11）童年的第一件趣事：对鲤鱼世界的遐想由对鲤鱼世界的遐想，推知人类认识的局限性。

1.幻想“鲤鱼科学家”研究的局限性。

2.推知人类对多维空间研究的局限性。

【提问】：“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？

（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”。 【提问】：作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？

说明“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。

第三部分（12-18）第二件趣事，对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究。

1. 探究爱因斯坦未完成的理论。

2. 建立自己的原子对撞机。

八岁（12）

不久（14）

后来，高中阶段（15）

【提问】

1、在作者所说的第二件趣事中，除了作者自身的兴趣外，还有没有其它外在的因

素在影响着作者？

有，这就是作者所说的中学的老师，他们给作者讲述"人类历史上最伟大的科学家"的故事，这是第二件趣事产生的直接因素。

2、"人类历史上最伟大的科学家"是指谁，他的哪些地方，把作者迷住了？

"人类历史上最伟大的科学家"是指爱因斯坦，他多年潜心研究的，但是在他死之后仍然没有完成的论文（或者理论）深深地吸引了作者。这也就促使了作者自己不断地通过自己的努力，去了解爱因斯坦，在这个过程中，作者也爱上了科学。

五、再读课文，合作探究。

【提问】本文在材料处理上有什么点？

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。

【提问】本文艺术上有何特色？

1 形象的描述

作者借助于想象，采用了拟人化的笔法，让鲤鱼“科学家们”会看会想，会提出问题会说话，这样就使深奥的科学道理变得浅显易懂。

2 语言准确.严密

作者讲究选词，讲究用恰如其分的词句来表达周密严谨的意思。

六、研究探讨，拓展延伸：

1、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？

李政道：Tsung-Dao Lee（1926年11月25日—），美籍华裔物理学家，出生于中国上海。1957年，他31岁时与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。他们的这项发现，由吴健雄的实验证实。李政道和杨振宁是最早获诺贝尔奖的华人。

杨振宁(Chen Ning Yang 1922～)美籍华人，理论物理学家，1922年10月1日生于安徽省合肥县（含合肥市）。若贝尔物理奖获得者

丁肇中：祖籍山东日照县；1936年出生於美国密西根州安阿堡（Ann Arbor）；父亲是丁观海，母他在台北读中学，在密西根大学读大学本科与研究院，於1962年获博士学位；主要从事高能实验物理、基本粒子物理、量子电动力学、γ辐射与物质的相互作用等方面的研

究。他最杰出的贡献是在1974年，与里希特各自独立地发现了J/ψ粒子。为此，他们共同获得了1976年诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦——

我没有特殊天赋，我只是极为好奇。

整个科学只不过是每日思考的精练。

想象力比知识更重要。

我没有什么特别的才能，不过喜欢刨根问底地追究题罢了。

在我审视我自己和我的思维方式时，我的结论是：在吸收有益的知识方面，奇思玄想的天赋对我而言，比我的才能更重要。

科学精神（一）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。 科学精神（二）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”使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。

科学精神（三）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。

2、说说作者是怎样成为一名物理学家的？

鲤鱼世界的幻想，爱因斯坦的故事——童年

实验——青年

理论物理学家——成年

加来道雄划分的三类不可能事物

第一类不可能：现在不可能实现，但它们并不违背已知的物理学理论。它们可能在21世纪或22世纪变成现实，它们是：力场、隐形术、移相器和死星、隐形传送、心灵感应、意志力、机器人、不明飞行物和外星人、星际飞船、反物质和反宇宙。

第二类不可能：它们是一些位于我们现在了解的物理学领域边缘的技术。人类或许能在一千年或数百万年后真正弄明白它们。这些科技是：比光速更快的旅行、时间旅行和平行宇宙。

第三类不可能：它们是一些违背人们现在已知的物理学理论的技术。如果它们最终被证实有可能实现，这些科技将让我们对物理学的理解发生根本性改变。这些科技是：永动机和预知。

七、课文总结

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。

八、作业：利用课后时间搜索收集爱因斯坦的相关资料。

附：板书设计

童年

青年

成年

鲤鱼世界的幻想（想像）

建立实验室

（实践）

理论物理学家

爱因斯坦故事（兴趣）

科学精神：

想像力

乐趣

实验精神

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，对学士的发言给予鼓励，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。