14 * 一名物理学家的教育历程名师教学视频（文字实录）

《一名物理学家的教育历程》教学设计

三维目标

1.了解文中所谈的一些物理学理论问题。

2.引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

3.分析文章的结构，探讨“教育历程”表现的思想内涵。

4.学习作者对科学深入探索的精神。

课时安排：

1课时

课堂导入

有一次，爱因斯坦要把墙上的一幅旧画换下来，就搬来一架梯子，一步一步爬上去。突然，他又想起一个问题，沉思起来，忘记自己在做什么了，猛地从梯子上摔下来。摔到地上以后，他顾不得疼痛，马上想到:人为什么会笔直地掉下来呢?看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。他想到这里马上站立起来，一瘸一拐地走到桌边，提笔把自己的这个想法记了下来。

遇事爱思考、研究，常常从一点小事中受到启发，这就是当代伟大的物理学家——爱因斯坦的探索品质。那他对物理学家加来道雄的影响又是怎样的呢？

文本解读

知识积累

相关知识

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—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、和谐的）。

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”。

信息筛选，

整体把握

一、请同学们快速阅读全文。

1.归纳概括每个自然段的意思并分段。

明确：正文前有一句爱因斯坦的话，这是加来道雄的座右铭，也是他走上科学道路的指路明灯，表明他的追求。

全文共分三部分。

第一部分（第1段），是全文的纲，只有一句话，非常简洁，点明后面写作的内容。

第二部分（第2—11段），童年时的第一件趣事：对鲤鱼世界的遐想。

第三部分（第12—18段），童年时的第二件趣事：对爱因斯坦未竟事业的向往。

2.小结本文的基本内容：

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象力，并且保持了这样奇特的想象力，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究底”，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，验证爱因斯坦的理论，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”。

二、探讨：本文的结构安排有何特点？

明确：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。

三、分组讨论，本文在材料处理上有什么特点？

明确：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。

合作探究

一、分析理解局部内容。教师提出一些问题引导，学生就某一内容写阅读感言。

1.“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的? 明确：(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)“鲤鱼科学家”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.作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么? 明确：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，只要超出人类的理解力的自然存在，人类就拒绝承认。(2)“科学家发明像力这样一些概念……”，是因为人类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，人类就加以“鄙视”，表现出思想上的保守和固执。

课堂小结

愿同学们从加来道雄的教育历程中获得一些启发，快乐学习。

板书设计

童年

青年

(成年)

鲤鱼世界的幻想(想象) 基本结构

→实验

→

(理论物理学家)

爱因斯坦故事(理论) 科学精神

想象力

乐趣

实验精神

教学反思

课文内容通俗易懂，字词整理、层次分析、阅读感言由学生自行解决。师生共同挖掘作者对科学深入探索的精神。学生的分析言之成理即可，不求完美，要充分发挥他们的自主性。

本教学设计充分发挥了学生的自主探究精神。