《一名物理学家的教育历程》教案2.doc

一名物理学家的教育历程教案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合谐的高维空间理论认为宇宙大爆炸后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示范教案一名物理学家的教育历程教学目标一知识教育目标引导学生从生活出发了解科学认识科学二能力培养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三德育渗透目标引导学生体会科学精神重点难点及解决办法高维空间对普通人来说是很难想像的所以教学重点是文章内容而不是相关的科学知识相关知识教师有所了解能帮助教学课文即可不必教授给学生课时安排课时教学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探究更是许多年轻的学子孜孜以求的我们来看一下加来道雄的成长道路或许能得到一些启发板书一名物理学家的教育历程二明确目标引导学生从生活出发了解科学认识科学引导学生以教育历程为重点探讨其中表现的思想内涵三整体感知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本文的基本结构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结构如图童年青年成年鲤鱼世界的幻想想像实验理论物理学家爱因斯坦故事理论本文的基本内容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像力并且保持了这样奇特的想像力由此奠定了他对高维空间理论探究的基础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英里长的铜线自己动手建设实验室验证爱因斯坦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到我们可以清楚地看到作者的教育历程和教育内容四重点难点的学习与目标完成过程提问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提问本文体现了怎样的科学精神明确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提问鲤鱼科学家对世界的认识是怎样的明确主要有以下几点水池之外看不见的世界没有科学意义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明确说明自以为是的人类和鲤鱼科学家有相似之处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提问课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容对教育历程的叙述有什么作用明确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而夹杂在其中的两个小事例主要起补充和衔接的作用历险故事加深作者对高维空间的想像激发兴趣而阅读统一场理论书籍既表现高中阶段作者求知的热情也衔接起由理论到实验的探究过程提问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明确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提问作者建立实验室的事例对我们现实生活有怎样的意义明确科学是建立在基础实验之上的科学理论要经过实验的检验才能得到论证实验不是简单的操作要有理论指导要有实验的设计要有策划组织能力要有耐力和恒心等等实验考验的是实验者的综合能力而我们当前存在的问题是重视理论轻视基础实验表现为动手能力和实践能力差思想上浮躁急功近利对教育而言重知识轻能力的现象很普遍这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪