高中物理必修二教案
發(fā)表時間:2020-12-07高二上冊語文《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案設(shè)計。
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無論做什么事都有計劃和準(zhǔn)備,作為高中教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生們充分體會到學(xué)習(xí)的快樂,讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。所以你在寫高中教案時要注意些什么呢?為滿足您的需求,小編特地編輯了“高二上冊語文《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案設(shè)計”,歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
高中語文必修三《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案設(shè)計
【背景資料】
一、作者介紹
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
二、相關(guān)知識
為了更好地理解課文,我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學(xué)知識:
(1)統(tǒng)一場論
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識,將我們的宇宙結(jié)合起來的力有四種:引力、電磁力、強核力和弱核力。物理學(xué)家運用量子力學(xué),已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場理論,解決了這一問題,被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因為計算繁復(fù)無比而讓人頭疼),但是引力仍然游離在外。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一,建立一個大一統(tǒng)的理論,最終也沒有實現(xiàn)。
(2)高維空間
現(xiàn)代理論物理學(xué)認為,統(tǒng)一四種力的前景,在于高維空間(如十維或更高)理論的確立。比如對于古人來講,風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的,風(fēng)暴會襲擊什么地方,什么時候襲來,什么時候結(jié)束,他們是一無所知的,因為他們生活在平坦的大地上,只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來觀察,即使有簡單的預(yù)報,也都是靠經(jīng)驗來推測的。現(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星,從太空這樣三維角度觀察地球,在地面上看來神秘莫測的風(fēng)暴被看得一清二楚,可以精準(zhǔn)地預(yù)報風(fēng)暴的動向。同樣,理論物理學(xué)家認為,傳統(tǒng)的四維(空間三維加上時間)理論太“小”,不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)他們超越四維而在更高維(如十維或更高)中尋求統(tǒng)一這四種力時,就能得到一種簡單、漂亮的解決模型(科學(xué)家認為宇宙應(yīng)該是簡單、合諧的)。
高維空間理論認為,宇宙大爆炸后10-43秒,十維宇宙分解成四維宇宙和六維宇宙,四維宇宙暴脹,經(jīng)過近一百五十億年,演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒,大統(tǒng)一力分開。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實,因為要模擬當(dāng)時的環(huán)境,需要的能量太大,根本無法做到,所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”。
【示范教案】
一名物理學(xué)家的教育歷程
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)。
二、能力培養(yǎng)目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)精神。
【重點、難點及解決辦法】
高維空間對普通人來說,是很難想像的。所以,教學(xué)重點是文章內(nèi)容,而不是相關(guān)的科學(xué)知識。相關(guān)知識教師有所了解,能幫助教學(xué)課文即可,不必教授給學(xué)生。
【課時安排】1課時
【教學(xué)步驟】
一、導(dǎo)入新課
成為一位科學(xué)家是無數(shù)有志青年的夢想,對物理的探究更是許多年輕的學(xué)子孜孜以求的,我們來看一下加來道雄的成長道路,或許能得到一些啟發(fā)。
(板書)一名物理學(xué)家的教育歷程
二、明確目標(biāo)
1.引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)
2.引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、整體感知
1.作者簡介
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
2.本文的基本結(jié)構(gòu)
文章的題目是“一名物理學(xué)家的教育歷程”,因此,敘述的順序主要是歷時性的。但是,作者開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力,并且引導(dǎo)我走上成為一個理論物理學(xué)家的歷程?!倍巴甑膬杉な隆弊鳛槲恼碌闹饕獌?nèi)容,又是共時性的敘述。這樣的結(jié)構(gòu)安排,使文章既脈絡(luò)清楚,又重點突出。結(jié)構(gòu)如圖:
童年青年(成年)
鯉魚世界的幻想(想像)
實驗(理論物理學(xué)家)
愛因斯坦故事(理論)
3.本文的基本內(nèi)容
①人人都對自然感到好奇,都以自己喜愛的形式尋求自然的“謎底”,但是大多數(shù)人一般直接探尋自然本身,而作者卻由人的觀察角度,反思人類對宇宙的認知??此谱髡呱倌陼r的思維超出同齡人,其實只是他充分發(fā)揮了自己的想像力,并且保持了這樣奇特的想像力,由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎(chǔ)。②作者少年時接觸到愛因斯坦的“未竟事業(yè)”,激發(fā)了他的探究興趣。他之所以感到“激動人心”,是因為他把愛因斯坦的理論當(dāng)成一個“偵探故事”來閱讀、探究,這非常符合少年的心理。另外,“我決定要對這一秘密刨根問底”,也表現(xiàn)了他有毅力有恒心的性格,這是成為科學(xué)家的基本素質(zhì)。③高中時代,本應(yīng)“在棒球場或籃球場玩耍”,享受青春年華,但作者卻“找遍周邊地區(qū)大量的電子倉庫,裝配必需的硬件設(shè)備”,在“學(xué)校的足球場中纏繞22英里長的銅線”,自己動手建設(shè)實驗室,驗證愛因斯坦理論,探究反物質(zhì)。作者進行這樣艱苦枯燥的工作,體現(xiàn)了他對科學(xué)的熱愛,以及踏實的性格,顯露出一個科學(xué)工作者的潛能。由①②到③,我們可以清楚地看到作者的“教育歷程”和“教育內(nèi)容”。
四、重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
1.【提問】本文在材料處理上有什么特點?
【明確】本文布局謀篇重點突出,詳略得當(dāng)。在整體上,作者并沒有從童年到小學(xué)到初中到高中,按時間順序敘事,而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例,突出他成長為一名“物理學(xué)家”的“教育歷程”,并不旁及其他成長的經(jīng)驗;在局部上,如高中階段,作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書,并常常去斯坦福大學(xué)的物理圖書館,相關(guān)的理論書籍是怎樣啟發(fā)、引導(dǎo)他研究的,這里肯定有許多精彩的故事,但是作者只是一筆帶過,重點放在制造“自己的原子對撞機”上,其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡,讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格,以及內(nèi)在的成為物理學(xué)家所需要的基本素質(zhì)。
2.【提問】本文體現(xiàn)了怎樣的科學(xué)精神?
【明確】本文三個主要部分,并不是簡單地敘述成長的故事,而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵,可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要。
(1)想像力:科學(xué)是需要想像力的,想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中,認識到人類觀察空間的局限性,間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造,體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。
(2)樂趣:科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的,而是應(yīng)該充滿樂趣的。探尋自然的奧秘,對真正的科學(xué)工作者來說,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”,也是人生的“境界”?!坝螒颉笔顾麄儤反瞬黄?,充滿激情,不受外界的誘惑和干擾;而“境界”使他們不顧功利,不畏強權(quán),只求真理。
(3)實驗精神:丁肇中說過:“現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察,就是我們現(xiàn)在所謂的實驗。”“科學(xué)發(fā)展的歷史告訴我們,新的知識只能通過實地實驗而得到,不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的?!?《應(yīng)有格物致知精神》)有了想像力,有了樂趣,那只是成為科學(xué)家的最基礎(chǔ)的因素,不去踏踏實實地做實驗,就不能得到基本數(shù)據(jù),假說就不能確立。一味地空想,不去做基礎(chǔ)工作,不可能達到真理的彼岸。作者從事的高維空間理論,雖然還停留在紙面上,但是科學(xué)家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作,努力使理論得到證明。即使如科學(xué)家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論,也要有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實驗基礎(chǔ),也不是空想出來的。
3.【提問】“鯉魚科學(xué)家”對“世界”的認識是怎樣的?
【明確】主要有以下幾點:(1)“水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義?!?2)“它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。(3)“鯉魚科學(xué)家”的“消失”和“重現(xiàn)”——它們認為是“奇跡”,是“可怖的事情”,而不肯去探究原因。(4)“鯉魚科學(xué)”的“傳奇故事”,真實地證明另一個世界的存在,而它們卻認為“胡說八道”,荒謬絕倫,違背它們的“自然規(guī)律”。
4.【提問】作者想通過“鯉魚科學(xué)家”對世界的認識說明什么?
【明確】說明“自以為是”的人類和“鯉魚科學(xué)家”有相似之處。(1)人類“一生就在我們自己的‘池子’里度過”,只要“超出我們的理解力”的自然存在,他們就“拒絕承認”。(2)“科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念……”,是因為他們只愿意承認“那些看得見摸得著的事物”,不肯改變思考問題的方式。(3)“不能在實驗室里便利地驗證”的理論,他們就加以“鄙視”,表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
5.【提問】課文中閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容,對“教育歷程”的敘述有什么作用?
【明確】課文的重點是童年趣事和建立實驗室,這三個事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例,主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想像,激發(fā)興趣;而閱讀統(tǒng)一場理論書籍,既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情,也銜接起由理論到實驗的探究過程。
6.【提問】作者說“我決定要對這一問題刨根問底,縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭?!痹谧髡咝闹小袄碚撐锢韺W(xué)家”應(yīng)該是怎樣的人?
【明確】理論物理學(xué)家的工作是抽象、枯燥的,受實驗條件的限制,自己的學(xué)說很難得到實驗的證明,甚至可能到死也得不到成就。這樣的人必須耐得住寂寞,必須有奉獻精神?!霸谒晦o”意味著“理論物理學(xué)家”道路的艱辛。
7.【提問】作者建立實驗室的事例,對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義?
【明確】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實驗之上的,科學(xué)理論要經(jīng)過實驗的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作,要有理論指導(dǎo),要有實驗的設(shè)計,要有策劃組織能力,要有耐力和恒心等等,實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問題是,重視理論,輕視基礎(chǔ)實驗,表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差,思想上浮躁,急功近利。對教育而言,重知識,輕能力的現(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學(xué)家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪。
精選閱讀
人教版高二上冊語文《一名物理學(xué)家的教育歷程》精品教案
教案課件是每個老師工作中上課需要準(zhǔn)備的東西,準(zhǔn)備教案課件的時刻到來了。只有寫好教案課件計劃,才能規(guī)范的完成工作!你們會寫適合教案課件的范文嗎?下面是小編為大家整理的“人教版高二上冊語文《一名物理學(xué)家的教育歷程》精品教案”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
高中語文必修三《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案
教學(xué)目標(biāo)
1.引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)。
2.引導(dǎo)學(xué)生以教育歷程為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。3.引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)精神。
重點、難點及解決辦法:文章中涉及到一些科學(xué)術(shù)語,對于普通人來說很難想像到,學(xué)生在理解上有些困難,所以,教學(xué)重點是文章內(nèi)容,而不是相關(guān)的科學(xué)知識。
教學(xué)步驟一、故事導(dǎo)入
同學(xué)們,在我們小的時候,常常會談及未來的理想,那時候我們常常無畏地說:“我要做一名科學(xué)家”,可是隨著年齡的增長,我們很少有人再說了,這是為什么呢?因為我們逐漸明白成為一名科學(xué)家是極其艱難的。那么怎樣才能成為一名科學(xué)家呢?
今天我們就通過著名的理論物理學(xué)教授加來道雄的文章《一名物理學(xué)家的教育歷程》得到點啟發(fā)吧!
二、作者介紹
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
三、整體感知
1、觀察標(biāo)題,探知文章內(nèi)容(從標(biāo)題入手,引導(dǎo)學(xué)生初步明了課文內(nèi)容)(1)本文寫作的對象是誰?寫了什么內(nèi)容?——一名物理學(xué)家;教育歷程;(2)為什么不說是“我的教育歷程”?
——強調(diào)了他物理學(xué)家的身份,他的教育歷程就是他成功的歷程,而用“我的教育歷程”,不足以表現(xiàn)這一點。
(3)為什么他會成為一名物理學(xué)家?讓我們從課文中找到答案吧。(過渡語,使學(xué)生明確學(xué)習(xí)步驟)
2、請快速瀏覽全文,抓住關(guān)鍵語句,找出本文重點寫了哪幾件事?(引導(dǎo)學(xué)生抓住課文標(biāo)志性語句,從結(jié)構(gòu)上去把握文章內(nèi)容)
——兩件事。童年在日本茶園對鯉魚世界的遐想和對愛因斯坦未竟事業(yè)的向往。除了這童年的兩件趣事,作者還寫了成長中的哪個事例?——高中時建立自己的實驗室來建造電子感應(yīng)加速器。
板書:鯉魚世界的遐想、愛因斯坦的故事、建立實驗室
現(xiàn)在我們大體了解了文章的內(nèi)容,下面我們來深入探究一下。(過渡語)四、合作探究
這三件事具體內(nèi)容是什么?這些與他成為物理學(xué)家有什么關(guān)系?分小組討論交流5分鐘后回答。(通過探討研究,讓學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,深入把握文章的主旨)
(一)鯉魚世界的遐想
1.對鯉魚世界的遐想,寫了鯉魚對外界事物的認識【明確】主要有以下幾點:
(1)水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義。
(2)它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解--它們以神秘的力來掩蓋自己的無知。
(3)鯉魚科學(xué)家的消失和重現(xiàn)--它們認為是奇跡,是可怖的事情,而不肯去探究原因。
(4)鯉魚科學(xué)的傳奇故事,真實地證明另一個世界的存在,而它們卻認為胡說八道,荒謬絕倫,違背它們的自然規(guī)律。
2.作者想通過鯉魚科學(xué)家對世界的認識說明什么?【明確】說明自以為是的人類和鯉魚科學(xué)家有相似之處。
(1)人類一生就在我們自己的池子里度過,只要超出我們的理解力的自然存在,他們就拒絕承認。
(2)科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念……,是因為他們只愿意承認那些看得見摸得著的事物,不肯改變思考問題的方式。
(3)不能在實驗室里便利地驗證的理論,他們就加以鄙視,表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
3.這種想象和認識對他成為物理學(xué)家有什么幫助?(適時點撥引導(dǎo),幫助學(xué)生把握文章內(nèi)在聯(lián)系)
——人的想象是非凡的,充滿著遙遠的不尋常的景物,無拘束的闖入時空中最漫無邊際的地方,以便避開被習(xí)慣弄得太熟悉的那些物體景象,想象可以使我們開闊和升華。而科學(xué)當(dāng)然是需要想像力的,想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中,認識到人類觀察空間的局限性,間接感悟到高維空間存在的可能,激發(fā)了他探究未知世界的興趣,大量閱讀高維世界的歷險故事,豐富了他的想象力,也奠定了他由感性的想象上升到對多維空間理論研究的基礎(chǔ)。
人沒有想象是不行的,人類如果沒有想象過像鳥兒一樣飛翔,就不可能登上月球;人類如果沒有想象過烏托邦就不會有追求社會進步的動力。想象往往是創(chuàng)新的前提,是成功的起點,劉慈欣如果沒有想象就不會有被譽為迄今為止中國當(dāng)代最杰出的科幻小說《三體》。《三體》系列以眾多的人物和繁復(fù)的情結(jié),描繪出宇宙間的戰(zhàn)爭與和平,以及人類自身對于道德的選擇困境。劉慈欣對所有這些如那種不同維度的世界看似無法言傳的景觀,毫無保留地以全景細密的“寫實”方式加以刻畫,他的文字精準(zhǔn)而結(jié)實,使幻想變得栩栩如生。面對這些壯麗的宇宙景觀和精妙的物理設(shè)想,那種感覺就像離開池塘見到了大海。
往近了說,我們語文教材出現(xiàn)在大家眼前的僅僅是一行行文字,如果不展開想像,不懂得進行再創(chuàng)造,那么,出現(xiàn)在我們頭腦中的可能只是詞語所代表的抽象概念,而無表象組成的生動畫面。這樣,就不可能進入作者所創(chuàng)設(shè)的意境之中,不僅無欣賞樂趣可言,而且難以理解作品的意蘊。所以,在閱讀中,我們要馳騁想像,透過文字看到圖畫,透過語言看到生活,置身于作品之中,獲得人生感悟和美的享受。
如果你的日常生活似乎是乏味的話,那么就不要責(zé)怪它;責(zé)備你自己吧,責(zé)備自己沒有詩人那樣的想象力,以喚起日常生活的豐富性。說到這里,我們可能會想到:小時候的自己充滿想象力,隨著歲月的流逝,我們的想象力逐漸悄然丟失,那么,是什么奪走甚至是扼殺了我們的想象力呢?這是一個值得我們在座的各位思考的問題。不管如何,請努力喚回我們的想象力,因為它對個人,對社會實在是太重要了。
板書:想象力
(二)愛因斯坦的故事
1.作者被中學(xué)老師講的偉大科學(xué)家的故事所迷住,激發(fā)了他的好奇心,并決心對愛因斯坦未竟事業(yè)一探究竟,從而閱讀了大量的關(guān)于愛因斯坦和愛因斯坦的理論的每一本書。
可見,沒有好奇心就沒有求知欲,好奇心是一個人有所發(fā)現(xiàn)、有所成就的前提。比如沒有瓦特對蒸汽為什么能把壺蓋頂起來的好奇心,就沒有蒸汽機的出現(xiàn),英國的工業(yè)革命就會推遲;沒有哥白尼對天文學(xué)的好奇心,就不會有“太陽中心說”的提出,黑暗的中世紀(jì)也許還要延長若干年。好奇心能讓人心永遠年輕,能享受到說不完的樂趣。因此,我們每個人應(yīng)該保持自己的好奇心。
有了好奇心,還需要保持興趣和注意力的集中。興趣是最好的老師,一個人一旦對某事物有了濃厚的興趣,就會主動去求知、去探索、去實踐,并在求知、探索、實踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗。他之所以對愛因斯坦故事感到“激動人心”,是他把愛因斯坦的理論當(dāng)成一個“偵探故事”來閱讀、探究,由最初的好奇轉(zhuǎn)變?yōu)榕d趣,成為當(dāng)時最重要的事情。
我們又由作者所說:“我決定要對這一問題刨根問底,縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭?!薄霸谒晦o”是指完全接受,絕不推辭。這說明作者最初并沒有想到自己會成為理論物理學(xué)家,而是在探索研究的過程中,發(fā)現(xiàn)必須對深奧而枯燥的理論物理進行研究,才能弄懂愛因斯坦的理論,繼續(xù)其未竟的事業(yè)??梢?,他是非常有毅力有恒心,不畏艱難、勇于探索。
2.這種好奇心對他成為物理學(xué)家有什么幫助?(適時點撥引導(dǎo),幫助學(xué)生把握文章內(nèi)在聯(lián)系)
物理學(xué)家的工作是抽象、枯燥、深奧的,而一旦引發(fā)好奇,并且把它當(dāng)作是一種興趣,它就會造就科學(xué)家,科學(xué)的每一項巨大成就,都是以大膽的幻想為出發(fā)點的。
板書:好奇心和興趣(三)建立實驗室
高中階段,“本應(yīng)在棒球場或籃球場玩耍”,享受青春年華,但作者卻看完了許多地方圖書館在這方面的書,并且常常造訪斯坦福大學(xué)的物理學(xué)圖書館。說明他一直在興趣的引導(dǎo)下,不斷地進行理論探索。表明了他堅持不懈的精神。但是光有
豐富的想象力,強烈的好奇心和極大的興趣就能成為物理學(xué)家嗎?
有了想像力,有了樂趣,那只是成為科學(xué)家的最基礎(chǔ)的因素,不去踏踏實實地做實驗,就不能得到基本數(shù)據(jù),假說就不能確立。一味地空想,不去做基礎(chǔ)工作,不可能達到真理的彼岸。作者從事的高維空間理論,雖然還停留在紙面上,但是科學(xué)家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作,努力使理論得到證明。即使如科學(xué)家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論,也要有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實驗基礎(chǔ),也不是空想出來的??茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴我們,新的知識只能通過實地實驗而得到,不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的。
而他確實自己動手建立了實驗室,驗證愛因斯坦理論,探究反物質(zhì)??梢姡髡卟⒉皇且粋€讀書的人,而是通過實驗來驗證理論的正確與否,具有實驗精神。
這樣,兩件趣事極大地豐富了他對世界的理解力,引導(dǎo)他從理論研究轉(zhuǎn)入到實驗探究,從而能更好地驗證他的理論,也最終讓他成為了一名物理學(xué)家。
板書:實驗精神
【提問】作者建立實驗室的事例,對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義?
【明確】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實驗之上的,科學(xué)理論要經(jīng)過實驗的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作,要有理論指導(dǎo),要有實驗的設(shè)計,要有策劃組織能力,要有耐力和恒心等等,實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問題是,重視理論,輕視基礎(chǔ)實驗,表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差,對教育而言,重知識,輕能力的現(xiàn)象很普遍,值的人們深思。好在我們學(xué)校針對這種情況,走在了前面,我們配備了設(shè)施齊全的理化生實驗室,有別具一格、激發(fā)創(chuàng)新思維的科技創(chuàng)新實驗室,有培養(yǎng)興趣、注重探索實踐精神的天文臺等,即將投入使用,可以說,這些都是一名理論物理學(xué)家重視實驗給我們的啟迪。
我們通過討論,共同把握了文章的內(nèi)容及其思想內(nèi)涵。(過渡語)而作者為什么寫這篇文章?我們也非常清楚了:通過作者寫的教育歷程,告訴我們怎樣才能成為一名物理學(xué)家。也就是,要有豐富的想象力,對事物有強烈的好奇心,堅持不懈地探究能力,還要有不怕挫折,堅持實事求是的實驗?zāi)芰ζ焚|(zhì)等。
我們明白了作者的寫作意圖。那么,作者如何讓自己的寫作意圖得以實現(xiàn)呢?(過渡語)
五、本文在材料處理上有什么特點?
高二上冊語文《一名物理學(xué)家的教育歷程》優(yōu)秀教案
高中語文必修三《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案設(shè)計
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)。
二、能力培養(yǎng)目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)精神。
【重點、難點及解決辦法】
高維空間對普通人來說,是很難想像的。所以,教學(xué)重點是文章內(nèi)容,而不是相關(guān)的科學(xué)知識。相關(guān)知識教師有所了解,能幫助教學(xué)課文即可,不必教授給學(xué)生。
【課時安排】
1課時
【教學(xué)內(nèi)容與步驟】
一、導(dǎo)入新課
成為一位科學(xué)家是無數(shù)有志青年的夢想,對物理的探究更是許多年輕的學(xué)子孜孜以求的,我們來看一下加來道雄的成長道路,或許能得到一些啟發(fā)。
(板書)一名物理學(xué)家的教育歷程
二、明確目標(biāo)
1.引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)
2.引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、整體感知
1.作者簡介
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
2.本文的基本結(jié)構(gòu)
文章的題目是“一名物理學(xué)家的教育歷程”,因此,敘述的順序主要是歷時性的。但是,作者開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力,并且引導(dǎo)我走上成為一個理論物理學(xué)家的歷程?!倍巴甑膬杉な隆弊鳛槲恼碌闹饕獌?nèi)容,又是共時性的敘述。這樣的結(jié)構(gòu)安排,使文章既脈絡(luò)清楚,又重點突出。結(jié)構(gòu)如圖:
童年
青年
(成年)
鯉魚世界的幻想(想像)
實驗
(理論物理學(xué)家)
愛因斯坦故事(理論)
3.本文的基本內(nèi)容
①人人都對自然感到好奇,都以自己喜愛的形式尋求自然的“謎底”,但是大多數(shù)人一般直接探尋自然本身,而作者卻由人的觀察角度,反思人類對宇宙的認知??此谱髡呱倌陼r的思維超出同齡人,其實只是他充分發(fā)揮了自己的想像力,并且保持了這樣奇特的想像力,由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎(chǔ)。②作者少年時接觸到愛因斯坦的“未竟事業(yè)”,激發(fā)了他的探究興趣。他之所以感到“激動人心”,是因為他把愛因斯坦的理論當(dāng)成一個“偵探故事”來閱讀、探究,這非常符合少年的心理。另外,“我決定要對這一秘密刨根問底”,也表現(xiàn)了他有毅力有恒心的性格,這是成為科學(xué)家的基本素質(zhì)。③高中時代,本應(yīng)“在棒球場或籃球場玩耍”,享受青春年華,但作者卻“找遍周邊地區(qū)大量的電子倉庫,裝配必需的硬件設(shè)備”,在“學(xué)校的足球場中纏繞22英里長的銅線”,自己動手建設(shè)實驗室,驗證愛因斯坦理論,探究反物質(zhì)。作者進行這樣艱苦枯燥的工作,體現(xiàn)了他對科學(xué)的熱愛,以及踏實的性格,顯露出一個科學(xué)工作者的潛能。由①②到③,我們可以清楚地看到作者的“教育歷程”和“教育內(nèi)容”。
四、重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
1.【提問】本文在材料處理上有什么特點?
【明確】本文布局謀篇重點突出,詳略得當(dāng)。在整體上,作者并沒有從童年到小學(xué)到初中到高中,按時間順序敘事,而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例,突出他成長為一名“物理學(xué)家”的“教育歷程”,并不旁及其他成長的經(jīng)驗;在局部上,如高中階段,作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書,并常常去斯坦福大學(xué)的物理圖書館,相關(guān)的理論書籍是怎樣啟發(fā)、引導(dǎo)他研究的,這里肯定有許多精彩的故事,但是作者只是一筆帶過,重點放在制造“自己的原子對撞機”上,其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡,讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格,以及內(nèi)在的成為物理學(xué)家所需要的基本素質(zhì)。
2.【提問】本文體現(xiàn)了怎樣的科學(xué)精神?
【明確】本文三個主要部分,并不是簡單地敘述成長的故事,而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵,可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要。
(1)想像力:科學(xué)是需要想像力的,想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中,認識到人類觀察空間的局限性,間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造,體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。
(2)樂趣:科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的,而是應(yīng)該充滿樂趣的。探尋自然的奧秘,對真正的科學(xué)工作者來說,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”,也是人生的“境界”。“游戲”使他們樂此不疲,充滿激情,不受外界的誘惑和干擾;而“境界”使他們不顧功利,不畏強權(quán),只求真理。
(3)實驗精神:丁肇中說過:“現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察,就是我們現(xiàn)在所謂的實驗?!薄翱茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴我們,新的知識只能通過實地實驗而得到,不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的?!保ā稇?yīng)有格物致知精神》)有了想像力,有了樂趣,那只是成為科學(xué)家的最基礎(chǔ)的因素,不去踏踏實實地做實驗,就不能得到基本數(shù)據(jù),假說就不能確立。一味地空想,不去做基礎(chǔ)工作,不可能達到真理的彼岸。作者從事的高維空間理論,雖然還停留在紙面上,但是科學(xué)家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作,努力使理論得到證明。即使如科學(xué)家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論,也要有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實驗基礎(chǔ),也不是空想出來的。
3.【提問】“鯉魚科學(xué)家”對“世界”的認識是怎樣的?
【明確】主要有以下幾點:(1)“水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義?!保?)“它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。(3)“鯉魚科學(xué)家”的“消失”和“重現(xiàn)”——它們認為是“奇跡”,是“可怖的事情”,而不肯去探究原因。(4)“鯉魚科學(xué)”的“傳奇故事”,真實地證明另一個世界的存在,而它們卻認為“胡說八道”,荒謬絕倫,違背它們的“自然規(guī)律”。
4.【提問】作者想通過“鯉魚科學(xué)家”對世界的認識說明什么?
【明確】說明“自以為是”的人類和“鯉魚科學(xué)家”有相似之處。(1)人類“一生就在我們自己的‘池子’里度過”,只要“超出我們的理解力”的自然存在,他們就“拒絕承認”。(2)“科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念……”,是因為他們只愿意承認“那些看得見摸得著的事物”,不肯改變思考問題的方式。(3)“不能在實驗室里便利地驗證”的理論,他們就加以“鄙視”,表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
5.【提問】課文中閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容,對“教育歷程”的敘述有什么作用?
【明確】課文的重點是童年趣事和建立實驗室,這三個事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例,主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想像,激發(fā)興趣;而閱讀統(tǒng)一場理論書籍,既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情,也銜接起由理論到實驗的探究過程。
6.【提問】作者說“我決定要對這一問題刨根問底,縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭?!痹谧髡咝闹小袄碚撐锢韺W(xué)家”應(yīng)該是怎樣的人?
【明確】理論物理學(xué)家的工作是抽象、枯燥的,受實驗條件的限制,自己的學(xué)說很難得到實驗的證明,甚至可能到死也得不到成就。這樣的人必須耐得住寂寞,必須有奉獻精神。“在所不辭”意味著“理論物理學(xué)家”道路的艱辛。
7.【提問】作者建立實驗室的事例,對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義?
【明確】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實驗之上的,科學(xué)理論要經(jīng)過實驗的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作,要有理論指導(dǎo),要有實驗的設(shè)計,要有策劃組織能力,要有耐力和恒心等等,實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問題是,重視理論,輕視基礎(chǔ)實驗,表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差,思想上浮躁,急功近利。對教育而言,重知識,輕能力的現(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學(xué)家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪。
【布置作業(yè)】
完成“研討與練習(xí)一、二”。
一名物理學(xué)家的教育歷程-
為了促進學(xué)生掌握上課知識點,老師需要提前準(zhǔn)備教案,又到了寫教案課件的時候了。只有規(guī)劃好教案課件計劃,就可以在接下來的工作有一個明確目標(biāo)!你們了解多少教案課件范文呢?以下是小編為大家精心整理的“一名物理學(xué)家的教育歷程-”,歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
一名物理學(xué)家的教育歷程【背景資料】
一、作者介紹
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
二、相關(guān)知識
為了更好地理解課文,我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學(xué)知識:
(1)統(tǒng)一場論
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識,將我們的宇宙結(jié)合起來的力有四種:引力、電磁力、強核力和弱核力。物理學(xué)家運用量子力學(xué),已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場理論,解決了這一問題,被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因為計算繁復(fù)無比而讓人頭疼),但是引力仍然游離在外。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一,建立一個大一統(tǒng)的理論,最終也沒有實現(xiàn)。
(2)高維空間
現(xiàn)代理論物理學(xué)認為,統(tǒng)一四種力的前景,在于高維空間(如十維或更高)理論的確立。比如對于古人來講,風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的,風(fēng)暴會襲擊什么地方,什么時候襲來,什么時候結(jié)束,他們是一無所知的,因為他們生活在平坦的大地上,只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來觀察,即使有簡單的預(yù)報,也都是靠經(jīng)驗來推測的?,F(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星,從太空這樣三維角度觀察地球,在地面上看來神秘莫測的風(fēng)暴被看得一清二楚,可以精準(zhǔn)地預(yù)報風(fēng)暴的動向。同樣,理論物理學(xué)家認為,傳統(tǒng)的四維(空間三維加上時間)理論太“小”,不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)他們超越四維而在更高維(如十維或更高)中尋求統(tǒng)一這四種力時,就能得到一種簡單、漂亮的解決模型(科學(xué)家認為宇宙應(yīng)該是簡單、合諧的)。
高維空間理論認為,宇宙大爆炸后10-43秒,十維宇宙分解成四維宇宙和六維宇宙,四維宇宙暴脹,經(jīng)過近一百五十億年,演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒,大統(tǒng)一力分開。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實,因為要模擬當(dāng)時的環(huán)境,需要的能量太大,根本無法做到,所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”。
【示范教案】
一名物理學(xué)家的教育歷程
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)。
二、能力培養(yǎng)目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)精神。
【重點、難點及解決辦法】
高維空間對普通人來說,是很難想像的。所以,教學(xué)重點是文章內(nèi)容,而不是相關(guān)的科學(xué)知識。相關(guān)知識教師有所了解,能幫助教學(xué)課文即可,不必教授給學(xué)生。
【課時安排】1課時
【教學(xué)步驟】
一、導(dǎo)入新課
成為一位科學(xué)家是無數(shù)有志青年的夢想,對物理的探究更是許多年輕的學(xué)子孜孜以求的,我們來看一下加來道雄的成長道路,或許能得到一些啟發(fā)。
(板書)一名物理學(xué)家的教育歷程
二、明確目標(biāo)
1.引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)
2.引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、整體感知
1.作者簡介
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
2.本文的基本結(jié)構(gòu)
文章的題目是“一名物理學(xué)家的教育歷程”,因此,敘述的順序主要是歷時性的。但是,作者開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力,并且引導(dǎo)我走上成為一個理論物理學(xué)家的歷程?!倍巴甑膬杉な隆弊鳛槲恼碌闹饕獌?nèi)容,又是共時性的敘述。這樣的結(jié)構(gòu)安排,使文章既脈絡(luò)清楚,又重點突出。結(jié)構(gòu)如圖:
童年青年(成年)
鯉魚世界的幻想(想像)
實驗(理論物理學(xué)家)
愛因斯坦故事(理論)
3.本文的基本內(nèi)容
①人人都對自然感到好奇,都以自己喜愛的形式尋求自然的“謎底”,但是大多數(shù)人一般直接探尋自然本身,而作者卻由人的觀察角度,反思人類對宇宙的認知??此谱髡呱倌陼r的思維超出同齡人,其實只是他充分發(fā)揮了自己的想像力,并且保持了這樣奇特的想像力,由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎(chǔ)。②作者少年時接觸到愛因斯坦的“未竟事業(yè)”,激發(fā)了他的探究興趣。他之所以感到“激動人心”,是因為他把愛因斯坦的理論當(dāng)成一個“偵探故事”來閱讀、探究,這非常符合少年的心理。另外,“我決定要對這一秘密刨根問底”,也表現(xiàn)了他有毅力有恒心的性格,這是成為科學(xué)家的基本素質(zhì)。③高中時代,本應(yīng)“在棒球場或籃球場玩?!?,享受青春年華,但作者卻“找遍周邊地區(qū)大量的電子倉庫,裝配必需的硬件設(shè)備”,在“學(xué)校的足球場中纏繞22英里長的銅線”,自己動手建設(shè)實驗室,驗證愛因斯坦理論,探究反物質(zhì)。作者進行這樣艱苦枯燥的工作,體現(xiàn)了他對科學(xué)的熱愛,以及踏實的性格,顯露出一個科學(xué)工作者的潛能。由①②到③,我們可以清楚地看到作者的“教育歷程”和“教育內(nèi)容”。
四、重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
1.【提問】本文在材料處理上有什么特點?
【明確】本文布局謀篇重點突出,詳略得當(dāng)。在整體上,作者并沒有從童年到小學(xué)到初中到高中,按時間順序敘事,而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例,突出他成長為一名“物理學(xué)家”的“教育歷程”,并不旁及其他成長的經(jīng)驗;在局部上,如高中階段,作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書,并常常去斯坦福大學(xué)的物理圖書館,相關(guān)的理論書籍是怎樣啟發(fā)、引導(dǎo)他研究的,這里肯定有許多精彩的故事,但是作者只是一筆帶過,重點放在制造“自己的原子對撞機”上,其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡,讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格,以及內(nèi)在的成為物理學(xué)家所需要的基本素質(zhì)。
2.【提問】本文體現(xiàn)了怎樣的科學(xué)精神?
【明確】本文三個主要部分,并不是簡單地敘述成長的故事,而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵,可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要。
(1)想像力:科學(xué)是需要想像力的,想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中,認識到人類觀察空間的局限性,間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造,體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。
(2)樂趣:科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的,而是應(yīng)該充滿樂趣的。探尋自然的奧秘,對真正的科學(xué)工作者來說,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”,也是人生的“境界”?!坝螒颉笔顾麄儤反瞬黄?,充滿激情,不受外界的誘惑和干擾;而“境界”使他們不顧功利,不畏強權(quán),只求真理。
(3)實驗精神:丁肇中說過:“現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察,就是我們現(xiàn)在所謂的實驗?!薄翱茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴我們,新的知識只能通過實地實驗而得到,不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的。”(《應(yīng)有格物致知精神》)有了想像力,有了樂趣,那只是成為科學(xué)家的最基礎(chǔ)的因素,不去踏踏實實地做實驗,就不能得到基本數(shù)據(jù),假說就不能確立。一味地空想,不去做基礎(chǔ)工作,不可能達到真理的彼岸。作者從事的高維空間理論,雖然還停留在紙面上,但是科學(xué)家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作,努力使理論得到證明。即使如科學(xué)家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論,也要有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實驗基礎(chǔ),也不是空想出來的。
3.【提問】“鯉魚科學(xué)家”對“世界”的認識是怎樣的?
【明確】主要有以下幾點:(1)“水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義?!保?)“它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。(3)“鯉魚科學(xué)家”的“消失”和“重現(xiàn)”——它們認為是“奇跡”,是“可怖的事情”,而不肯去探究原因。(4)“鯉魚科學(xué)”的“傳奇故事”,真實地證明另一個世界的存在,而它們卻認為“胡說八道”,荒謬絕倫,違背它們的“自然規(guī)律”。
4.【提問】作者想通過“鯉魚科學(xué)家”對世界的認識說明什么?
【明確】說明“自以為是”的人類和“鯉魚科學(xué)家”有相似之處。(1)人類“一生就在我們自己的‘池子’里度過”,只要“超出我們的理解力”的自然存在,他們就“拒絕承認”。(2)“科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念……”,是因為他們只愿意承認“那些看得見摸得著的事物”,不肯改變思考問題的方式。(3)“不能在實驗室里便利地驗證”的理論,他們就加以“鄙視”,表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
5.【提問】課文中閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容,對“教育歷程”的敘述有什么作用?
【明確】課文的重點是童年趣事和建立實驗室,這三個事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例,主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想像,激發(fā)興趣;而閱讀統(tǒng)一場理論書籍,既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情,也銜接起由理論到實驗的探究過程。
6.【提問】作者說“我決定要對這一問題刨根問底,縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭?!痹谧髡咝闹小袄碚撐锢韺W(xué)家”應(yīng)該是怎樣的人?
【明確】理論物理學(xué)家的工作是抽象、枯燥的,受實驗條件的限制,自己的學(xué)說很難得到實驗的證明,甚至可能到死也得不到成就。這樣的人必須耐得住寂寞,必須有奉獻精神?!霸谒晦o”意味著“理論物理學(xué)家”道路的艱辛。
7.【提問】作者建立實驗室的事例,對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義?
【明確】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實驗之上的,科學(xué)理論要經(jīng)過實驗的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作,要有理論指導(dǎo),要有實驗的設(shè)計,要有策劃組織能力,要有耐力和恒心等等,實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問題是,重視理論,輕視基礎(chǔ)實驗,表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差,思想上浮躁,急功近利。對教育而言,重知識,輕能力的現(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學(xué)家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪。
一名物理學(xué)家的教育歷程教案
一名物理學(xué)家的教育歷程教案
【背景資料】
一、作者介紹
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
二、相關(guān)知識
為了更好地理解課文,我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學(xué)知識:
(1)統(tǒng)一場論
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識,將我們的宇宙結(jié)合起來的力有四種:引力、電磁力、強核力和弱核力。物理學(xué)家運用量子力學(xué),已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場理論,解決了這一問題,被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因為計算繁復(fù)無比而讓人頭疼),但是引力仍然游離在外。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一,建立一個大一統(tǒng)的理論,最終也沒有實現(xiàn)。
(2)高維空間
現(xiàn)代理論物理學(xué)認為,統(tǒng)一四種力的前景,在于高維空間(如十維或更高)理論的確立。比如對于古人來講,風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的,風(fēng)暴會襲擊什么地方,什么時候襲來,什么時候結(jié)束,他們是一無所知的,因為他們生活在平坦的大地上,只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來觀察,即使有簡單的預(yù)報,也都是靠經(jīng)驗來推測的?,F(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星,從太空這樣三維角度觀察地球,在地面上看來神秘莫測的風(fēng)暴被看得一清二楚,可以精準(zhǔn)地預(yù)報風(fēng)暴的動向。同樣,理論物理學(xué)家認為,傳統(tǒng)的四維(空間三維加上時間)理論太“小”,不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)他們超越四維而在更高維(如十維或更高)中尋求統(tǒng)一這四種力時,就能得到一種簡單、漂亮的解決模型(科學(xué)家認為宇宙應(yīng)該是簡單、合諧的)。
高維空間理論認為,宇宙大爆炸后10-43秒,十維宇宙分解成四維宇宙和六維宇宙,四維宇宙暴脹,經(jīng)過近一百五十億年,演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒,大統(tǒng)一力分開。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實,因為要模擬當(dāng)時的環(huán)境,需要的能量太大,根本無法做到,所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”。
【示范教案】
一名物理學(xué)家的教育歷程
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)。
二、能力培養(yǎng)目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)精神。
【重點、難點及解決辦法】
高維空間對普通人來說,是很難想像的。所以,教學(xué)重點是文章內(nèi)容,而不是相關(guān)的科學(xué)知識。相關(guān)知識教師有所了解,能幫助教學(xué)課文即可,不必教授給學(xué)生。
【課時安排】1課時
【教學(xué)步驟】
一、導(dǎo)入新課
成為一位科學(xué)家是無數(shù)有志青年的夢想,對物理的探究更是許多年輕的學(xué)子孜孜以求的,我們來看一下加來道雄的成長道路,或許能得到一些啟發(fā)。
(板書)一名物理學(xué)家的教育歷程
二、明確目標(biāo)
1.引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認識科學(xué)
2.引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點,探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、整體感知
1.作者簡介
加來道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國哈佛大學(xué),獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位,后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》(與特雷納合著)《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。
2.本文的基本結(jié)構(gòu)
文章的題目是“一名物理學(xué)家的教育歷程”,因此,敘述的順序主要是歷時性的。但是,作者開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力,并且引導(dǎo)我走上成為一個理論物理學(xué)家的歷程。”而“童年的兩件趣事”作為文章的主要內(nèi)容,又是共時性的敘述。這樣的結(jié)構(gòu)安排,使文章既脈絡(luò)清楚,又重點突出。結(jié)構(gòu)如圖:
童年青年(成年)
鯉魚世界的幻想(想像)
實驗(理論物理學(xué)家)
愛因斯坦故事(理論)
3.本文的基本內(nèi)容
①人人都對自然感到好奇,都以自己喜愛的形式尋求自然的“謎底”,但是大多數(shù)人一般直接探尋自然本身,而作者卻由人的觀察角度,反思人類對宇宙的認知??此谱髡呱倌陼r的思維超出同齡人,其實只是他充分發(fā)揮了自己的想像力,并且保持了這樣奇特的想像力,由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎(chǔ)。②作者少年時接觸到愛因斯坦的“未竟事業(yè)”,激發(fā)了他的探究興趣。他之所以感到“激動人心”,是因為他把愛因斯坦的理論當(dāng)成一個“偵探故事”來閱讀、探究,這非常符合少年的心理。另外,“我決定要對這一秘密刨根問底”,也表現(xiàn)了他有毅力有恒心的性格,這是成為科學(xué)家的基本素質(zhì)。③高中時代,本應(yīng)“在棒球場或籃球場玩?!保硎芮啻耗耆A,但作者卻“找遍周邊地區(qū)大量的電子倉庫,裝配必需的硬件設(shè)備”,在“學(xué)校的足球場中纏繞22英里長的銅線”,自己動手建設(shè)實驗室,驗證愛因斯坦理論,探究反物質(zhì)。作者進行這樣艱苦枯燥的工作,體現(xiàn)了他對科學(xué)的熱愛,以及踏實的性格,顯露出一個科學(xué)工作者的潛能。由①②到③,我們可以清楚地看到作者的“教育歷程”和“教育內(nèi)容”。
四、重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
1.【提問】本文在材料處理上有什么特點?
【明確】本文布局謀篇重點突出,詳略得當(dāng)。在整體上,作者并沒有從童年到小學(xué)到初中到高中,按時間順序敘事,而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例,突出他成長為一名“物理學(xué)家”的“教育歷程”,并不旁及其他成長的經(jīng)驗;在局部上,如高中階段,作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書,并常常去斯坦福大學(xué)的物理圖書館,相關(guān)的理論書籍是怎樣啟發(fā)、引導(dǎo)他研究的,這里肯定有許多精彩的故事,但是作者只是一筆帶過,重點放在制造“自己的原子對撞機”上,其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡,讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格,以及內(nèi)在的成為物理學(xué)家所需要的基本素質(zhì)。
2.【提問】本文體現(xiàn)了怎樣的科學(xué)精神?
【明確】本文三個主要部分,并不是簡單地敘述成長的故事,而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵,可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要。
(1)想像力:科學(xué)是需要想像力的,想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中,認識到人類觀察空間的局限性,間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造,體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。
(2)樂趣:科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的,而是應(yīng)該充滿樂趣的。探尋自然的奧秘,對真正的科學(xué)工作者來說,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”,也是人生的“境界”?!坝螒颉笔顾麄儤反瞬黄#錆M激情,不受外界的誘惑和干擾;而“境界”使他們不顧功利,不畏強權(quán),只求真理。
(3)實驗精神:丁肇中說過:“現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察,就是我們現(xiàn)在所謂的實驗?!薄翱茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴我們,新的知識只能通過實地實驗而得到,不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的?!保ā稇?yīng)有格物致知精神》)有了想像力,有了樂趣,那只是成為科學(xué)家的最基礎(chǔ)的因素,不去踏踏實實地做實驗,就不能得到基本數(shù)據(jù),假說就不能確立。一味地空想,不去做基礎(chǔ)工作,不可能達到真理的彼岸。作者從事的高維空間理論,雖然還停留在紙面上,但是科學(xué)家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作,努力使理論得到證明。即使如科學(xué)家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論,也要有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實驗基礎(chǔ),也不是空想出來的。
3.【提問】“鯉魚科學(xué)家”對“世界”的認識是怎樣的?
【明確】主要有以下幾點:(1)“水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義?!保?)“它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。(3)“鯉魚科學(xué)家”的“消失”和“重現(xiàn)”——它們認為是“奇跡”,是“可怖的事情”,而不肯去探究原因。(4)“鯉魚科學(xué)”的“傳奇故事”,真實地證明另一個世界的存在,而它們卻認為“胡說八道”,荒謬絕倫,違背它們的“自然規(guī)律”。
4.【提問】作者想通過“鯉魚科學(xué)家”對世界的認識說明什么?
【明確】說明“自以為是”的人類和“鯉魚科學(xué)家”有相似之處。(1)人類“一生就在我們自己的‘池子’里度過”,只要“超出我們的理解力”的自然存在,他們就“拒絕承認”。(2)“科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念……”,是因為他們只愿意承認“那些看得見摸得著的事物”,不肯改變思考問題的方式。(3)“不能在實驗室里便利地驗證”的理論,他們就加以“鄙視”,表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
5.【提問】課文中閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容,對“教育歷程”的敘述有什么作用?
【明確】課文的重點是童年趣事和建立實驗室,這三個事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例,主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想像,激發(fā)興趣;而閱讀統(tǒng)一場理論書籍,既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情,也銜接起由理論到實驗的探究過程。
6.【提問】作者說“我決定要對這一問題刨根問底,縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭?!痹谧髡咝闹小袄碚撐锢韺W(xué)家”應(yīng)該是怎樣的人?
【明確】理論物理學(xué)家的工作是抽象、枯燥的,受實驗條件的限制,自己的學(xué)說很難得到實驗的證明,甚至可能到死也得不到成就。這樣的人必須耐得住寂寞,必須有奉獻精神?!霸谒晦o”意味著“理論物理學(xué)家”道路的艱辛。
7.【提問】作者建立實驗室的事例,對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義?
【明確】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實驗之上的,科學(xué)理論要經(jīng)過實驗的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作,要有理論指導(dǎo),要有實驗的設(shè)計,要有策劃組織能力,要有耐力和恒心等等,實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問題是,重視理論,輕視基礎(chǔ)實驗,表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差,思想上浮躁,急功近利。對教育而言,重知識,輕能力的現(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學(xué)家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪。