新人教版语文必修三第14课一名物理学家的教育历程教案

14、一名物理学家的教育历程·教课设计

【背景资料】

一、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》。 二、有关知识

为了更好地理解课文，我们需要认识一些有关的理论物理学知识：

（1）一致场论

依据现代物理学知识， 将我们的宇宙联合起来的力有四种： 引力、电磁力、 强核力和弱核力。

物理学家运用量子力学，已经把后三种力一致同来（美 籍华侨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”。可是这一理论由于

计算复杂非常而让人头疼），可是引力 仍旧游离在外。爱因斯坦毕平生之力想追求四种力 的一致， 成立一个大一统的理论，最后也没有实现。

（ 2）高维空间

现代理论物理学以为，一致四种力的远景，在于高维空间（如十维或更高）理论确实立。比

如关于先人来讲，风暴是怎 样产生的，风暴会侵袭什么地 方，什么时候袭来，什么时候结束，他们是全无所闻的， 由于他们生活在平展的大地上， 只好靠肉眼从近似于二维平面的角

度来察看，即便有简单的预告，也都是靠经验来推断的。此刻有了气象卫星，从太空这样

三维角度察看地球， 在地面上看来神奇莫测的风暴被看得清清楚楚，能够精确地预告风暴的

动向。相同，理论物理学家以为，传统的四维（空间三维加上时间）理论太“小”，不可以

解说宇宙中的四种力。 当他们超越四维而在更高维 （如十维或更高） 中追求一致这四种力时，就能得 到一种简单、美丽的解决模型（科学家以为宇宙应当是简单、合谐的）。

高维空间理论以为，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，演变为今日我们生 活的宇宙。大爆炸后 10-35 秒，大一致

力分开。 可是高维空间理论很难在实验室中获得证明， 由于要模拟当时的环境， 需要的能量 太大，根本没法做到，所以现 在高维空间理论只好是“理论”。

【示范教课设计】

一名物理学家的教育历程

【教课目的】

一、知识教育目标

指引学生从生活出发，认识科学、认识科学。

二、能力培育目标

指引学生以“教育历程”为要点，商讨此中表现的思想内涵。

三、德育浸透目标 指引学生领会科学精神。

【要点、难点及解决方法】

高维空间对一般人来说， 是很难想像的。 所以，教课要点是文章内容， 而不是有关的科学知识。有关知识教师有所认识，能帮助教课课文即可，不用教授给学生。

【课时安排】 1 课时 【教课步骤】

一、导入新课

成为一位科学家是无数有志青年的梦想， 对物理的研究更是很多年青的学子孜孜以求的， 我们来看一下加来道雄的成长道路，也许能获得一些启示。

（板书）一名物理学家的教育历程

二、明确目标

1．指引学生从生活出发，认识科学、认识科学

2．指引学生以“教育历程”为要点，商讨此中表现的思想内涵。

三、整体感知

1．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》。

2．本文的基 本构造

文章的题目是“一名物理学家的教育历程”，所以，表达的次序主假如历时性的。可是，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，而且指引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，又是共时性的表达。

这样的构造安排，使文章既脉络清楚，又 要点突出。构造如图：

童年 青年 （成年）

鲤鱼世界的想象（想像）

实验 （理论物理学家）

爱因斯坦故事（理论）

3．本文的基本内容

①人人都对自然感觉好奇，都以自己喜欢的形式追求自然的“谜底”，可是大部分人一般直接探访自然自己，而作者却由人的察看角度，反省人类对 宇宙的认知。看似作者少年时的思想高出同龄人，其实不过他充足发挥了自己的想像力，而且保持了这样奇异的想像力，由此确定了他对高维空间理论研究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”，激发了他的研究兴趣。他之所以感觉“激感人心”，是由于他把爱因斯坦的理论当作一个“侦探故事”来阅读、探 究，这特别切合少年的心理。此外，“我决定要对这一奥密追根问底”，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 场或篮球场嬉戏”，享受青春年光，但作者却“找遍周边地域大批的电子库房，装置必要的硬件设施”，在“学校的足球场中环绕 22英里长的铜线”，自己着手建 设实验室，考证爱因斯坦理论，研究反物质。作者进行这样艰辛乏味的工作，表现了他对科学的热爱，以及扎实的性格，显现出一个科学工作者的潜能。由①②到 ③，我们能够清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。四、要点、难点的学习与目标达成过程

1．【发问】本文在资料办理上有什么特色？

【明确】本 文布局谋篇要点突出，详略适当。在整体上，作者并无从童年到小学到初中到高中，准时间次序叙事，而是经过童年的两件趣事和高中 时成立实验室的案例，突出他成长为一名“物理学家”的“教育历程”，其实不旁及其余成长的经验；在局部上，如高中阶段，作者看了很多一致场理论方面的书，并 经常去斯坦福大学的物理图书室，有关的理论书本是如何启示、指引他研究的，这里一定有很多出色的故事，可是作者不过一笔带过，要点放在制造“自己的原子对 撞机”上，此中详细的数据表达得很详细，让人领会到作者谨慎、扎实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。

2．【发问】本文表现了如何的科学精神？

【明确】本文三个主要部分，其实不是简单地表达成长的故事，而

涵，能够从中看到哪些方面的“教育”对成为优异科学家最为重要。 是拥有深刻的科学精神内

（ 1）想像力：科学是需要想像力的，想像力能 来 造力。作者正是从 世界的想像

中， 到人 察空 的限制性， 接感悟到 高 空 存在的可能。由感性的想像上涨到理性的 造，体 了

新意 和研究精神。

（ 2） 趣：科学不 是乏味的，而是 充 趣的。探 自然的神奇， 真实的科学工作者来 ，是和自然做的近似于捉迷藏的“游 ”，也是人生的“境地”。“游 ”使他

此不疲，充 激情，不受外界的 惑和干 ；而“境地”使他 不 功利，不畏 ，只求真谛。

（ 3） 精神：丁肇中 ：“ 代学 的基 就是 地的探察，就是我 在所 的 。”“科学 展的 史告 我 ，新的知 只好通 地 而获得，不是由自我 或真谛的清 便可求到的。”（《 有格物致知精神》）有了想像力，有了 趣，那不过成 科学家的最基 的要素，不去踏踏 地做 ，就不可以获得基本数据，假 就不可以确定。一味地幻想，不去做基 工作，不行能达到真谛的此岸。作者从事的高 空 理 ， 然 逗留在 面上，可是 科学家 已

在做 多基 的 工作，努力使理 获得 明。即便如科学家霍金靠睿智的 建黑洞理 ，也要有数学和天体物理学的 基 ，也不是幻想出 来的。

3．【提 】“ 科学家” “世界”的 是怎 的？

【明确】主要有以下几点：（ 1）“水池以外看不 的世界没有科学意 。”（ 2）“它

睡 自己能 运 而迷惑不解”——它 以神奇的 “力”来掩饰自己的无知。 （ 3）“

科学家”的“消逝”和“重 ”——它 是“奇观”，是“可怖的事情”，而不愿去探

究原由。（ 4）“ 科学”的 “ 奇故事”，真 地 明另一个世界的存在，而它 却

“胡 八道”，荒 ， 背它 的“自然 律”。

4．【提 】作者想通 “ 科学家” 世界的 明什么？

【明确】 明“自以 是”的人 和“ 科学家”有相像之 。（ 1）人 “一世就在我

自己的 ‘池子’ 里度 ” ，只需 “高出我 的理解力” 的自然存在， 他 就 “拒 承 ” 。

（2）“科学家 明像力 一些观点⋯⋯”，是因 他 只愿意承 “那些看得 摸得着

的事物”，不愿改 思虑 的方 式。（ 3）“不可以在 室里便利地 ”的理 ，他

就加以“鄙 ”，表 出思想上的守旧和固 。

5．【提 】 文中 多 空 故事和 一 理 籍两小段内容， “教育 程”

的表达有什么作用？

【明确】 文的要点是童年趣事和成立 室， 三个案例已 把 “教育 程”完好地勾勒

出来。而 在此中的两个小案例，主要起 充和 接的 作用。 故事加深作者 高

空 的想像，激 趣； 而 一 理 籍， 既表 高中 段作者求知的 情，也 接

起由理 到 的研究 程。

6．【提 】作者 “我决定要 一 刨根 底， 然 此而必 成 一名理 物理学家也万死不辞。”在作者心中“理 物理学家” 是怎 的人？

【明确】理 物理学家的工作是抽象、乏味的，受 条件的限制，自己的学 很 获得 的 明，甚至可能到死也得不到成就。 的人必 耐得住孤独，必 有奉献精神。“万死不辞”意味着“理 物理学家”道路的 辛。

7．【提 】作者成立 室的案例， 我 生活有怎 的意 ？

【明确】科学是成立在基 之上的，科学理 要 的 才能获得 。 不是 的操作，要有理 指 ，要有 的 ，要有策 划 能力，要有耐力和恒心等等， 考 的是 者的 合能力。而我 目前存在的 是，重 理 ， 基 ，表

手能力和 践能力差，思想上 烦躁，急于求成。 教育而言，重知 ， 能力的 象很广泛。 些都是一名理 物理学家重 我 生活的启示。