14 * 一名物理学家的教育历程课堂实录【3】

《一名物理学家的教育历程》教学设计

加来道雄

教学目标：

一、知识教育目标：

梳理课文结构，理清课文思路。

二、能力培养目标：

1、培养学生筛选提炼归纳信息的能力。

2、提高学生的写作能力，主要训练学生对材料的取舍和写作时的详略安排，避免写成流水账。

三、德育渗透目标：

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：培养学生筛选提炼归纳信息的能力。

教学难点：对一些科学术语的理解（不强求学生掌握，以补充的形式供感兴趣的学生了解）。

课时安排：1课时

教学步骤

一、导入： 小时候，我们常常会谈到理想。有多少同学曾经以“我要做一名科学家”作为自己的理想的？那么怎样才能成为一名科学家呢？当老师在互联网上搜索“如何成为一名科学家”这一词条时，还发现了这样一个留言：“我的理想是成为一名物理学家，但上了大学之后，我开始清醒地认识到原来自己就不知道该在哪些方面努力，应该怎样做。”如此看来，我们真的要好好研究一下成为一名科学家需要怎样的教育历程了。希望今天我们在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》里得到点启发吧! 二、作者介绍：

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》。

（板书）一名物理学家的教育历程

三、整体感知

1、琢磨标题，猜测文章内容（从标题入手，引导学生通过标题初步把握课文内容）

问题：本文写作的对象是谁？写了什么内容？

明确：一名物理学家。教育历程。

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问题：你从题目中还能获得哪些信息？

明确：引导学生琢磨题目，猜猜会写些什么内容，需要注意哪些问题，借此对学生进行写作指导。

（1）“历程”应该是以时间为序的。

（2）既是“历程”，那么期间发生的事情不会只有一件，要注意材料取舍和详略安排。

（3）要避免写成流水账——这是学生作文中一个经常出现的问题。

为什么他能成为一名物理学家？让我们从课文中找到答案吧。（过渡语，使学生明确学习步骤）

2、请快速浏览全文，抓住关键语句，找出本文重点写了哪几件事。（引导学生抓住课文标志性语句，从结构上去把握文章内容）

童年 青年 （成年）

对鲤鱼世界的遐想（想象）

爱因斯坦的故事（理论） 建立实验室（实践） 理论物理学家

板书：鲤鱼世界的遐想、爱因斯坦的故事、建立实验室

3、比较自己看前的猜想和作者的处理之间的区别，让学生从写作上有所借鉴，体现语文课的特色。

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；课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。总而言之，本文组材特点是重点突出，详略得当。

四、合作探究

这三件事具体内容是什么？你能从中看出成为一名科学家需要具备哪些科学精神？分小组讨论交流5分钟后回答。（通过探讨研究，让学生学会发现问题，解决问题，深入把握文章的主旨。引导学生概括文中的主要内容，进行筛选信息的训练。）

1．提问：“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？

提示：

主要有以下几点：

（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”。

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2．提问：作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明了什么？

提示：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。

3、提问：你是否对自然界有过好奇心呢？是否也产生了对科学的兴趣？对爱因斯坦未竟事业的向往，是怎样启迪作者走上科学探索的道路的呢？

思考：作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞”

。在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？

提示：对爱因斯坦未竟事业的向往，使作者产生对同一场理论的兴趣，好像侦探一样急于找到故事的线索和结局。在作者心中，“理论物理学家”的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。

4、本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要？

提示：

（1）想象力：科学是需要想象力的，想象力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想象中，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。

（2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。

（3）实验精神：有了想象力，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。

（设计意图：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。）

五、研究探讨（开放型题目）：

作者的成长历程给你什么启示？你觉得成为一名科学家需要具备哪些素质？请你举出几个和作者成长历程相似的科学家。

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提示：作者从事艰苦枯燥的工作，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：人要想有所成就仅仅空想是不行的，要有严谨、踏实、务实的工作作风，从基础做起，重在实践。

成为一名科学家应具备下列品质：奇特的想象力，探究精神，实验精神，自主创新精神，奉献精神，要耐得住寂寞，不要固步自封，要有坚定的信念，要有坚持不懈的努力……例如华罗庚、爱因斯坦、钱学森、牛顿、瓦特、居里夫人等。

六、总结：一名物理学家的教育历程，让我们感受到了兴趣爱好对人的一生可能起到的巨大作用，我们要在其不断地引导下，不怕挫折，坚持不懈，奋斗不息，才能真正到达理想的彼岸。

七、作业布置：

模仿本文谋篇布局的方法，写一篇《我的初中生活》。不少于800字。

板书设计：

一名物理学家的教育历程

加来道雄

童年 青年 （成年）

对鲤鱼世界的遐想（想象）

爱因斯坦的故事（理论） 建立实验室 理论物理学家

想象力 实验精神

好奇心和兴趣

补充知识：（以资料的形式下发）

一、（不强求学生掌握，供感兴趣的学生了解）

（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4

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”。

二、凡尔纳和他的科幻小说。

儒勒·凡尔纳（1828.2.8～1905.3.24），是19世纪法国著名小说家、预言家、剧作家以及诗人。凡尔纳出生于法国港口城市南特的一个中产阶级家庭，早年依从父亲的意愿在巴黎学习法律，之后开始写剧本以及杂志文章。在与出版商埃泽尔父子合作期间（1862年至凡尔纳去世），凡尔纳的文学创作事业取得了巨大成功，他的不少作品被翻译成多种语言，受到了各国读者的喜爱。凡尔纳一生创作了大量优秀的文学作品，有《海底两万里》《八十天环游地球》《气球上的五星期》《格林特船长的儿女》《神秘岛》等。他的作品对科幻文学流派有着重要的影响，因此他与赫伯特·乔治·威尔斯一道，被一些人称作“科幻小说之父”。而随着上个世纪后叶凡尔纳研究的不断深入以及原始手稿的发现，科幻学界对于凡尔纳的认识也在趋于多样化。凡尔纳作为一位非科幻意义上的作家开始为一些学者所重视。据联合国教科文组织的资料，世界上被翻译作品的数量，凡尔纳的作品位居第二，仅次于阿加莎·克里斯蒂，位于莎士比亚之上。

三、推荐阅读：《超新星纪元》（刘慈欣）

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