《一名物理学家的教育历程》教案

一、内容与解析

《一名物理学家的教育历程》是日裔理论物理学家加来道雄的作品，文章没有像前面的科普作家一样向我们介绍大量的科学知识，而是通过对童年的两件对自己启发很大的事情的追溯，告诉了我们走上科学道路的一些必备因素（敢于怀疑、对事物充满兴趣，做事有毅力等），全文的思路很清晰，主要是围绕两件事展开，学生更容易从文章结构上去把握文章内容，通过学习此类课文，我们期盼学生从中能够学到的是科学的学习方法和思维习惯。同时，由于学生作文中经常会出现题记，在这里我们就可以结合课文来系统地学习一下有关题记的知识。

二、教学目标及解析

（一）教学目标

1.了解文中所谈的一些物理学理论问题，如宇宙平行理论、多维空间理论。

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。

（二）解析

学习本文须从文章结构上去把握文章，让学生从中能够学到的是科学的学习方法和思维习惯。

三、问题诊断分析

这篇课文涉及一些宏观宇宙学的理论，为了更好地理解课文，需要让学生了解一些相关的理论物理学知识，如统一场论、高维空间等的概念。

四、教学支持条件分析

运用多媒体，展示图片。

五、教学过程

1课时

一、导语设计

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、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”。

三、信息筛选

整体把握

（一）请同学们快速阅读全文。

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。

（二）提问：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）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。

四、合作探究

对两件事的深入探讨

（一）苏轼说过“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，物理学家的理论也许过于艰深，但其中的道理和日常生活中的体验是相通的。

问题1：“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？

明确：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”来掩饰自己的无知。（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，而它们却认为是胡说八道，荒谬绝伦，违背了它们的“自然规律”。

问题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。

（二）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？对爱因斯坦未竟的事业的向往，是怎样启迪作者走上了科学探索道路的呢？试思考以下问题。

问题3：作者说“我决定要对这一秘密刨根究底，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，受实验条件限制，自己的学说很难得到实验的验证，甚至可能到死也得不到成功。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。

问题4：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，要有理论的指导，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。

（三）总结提问：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，这几个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来了。而夹杂其中的两个小事例，主要起补充和衔接作用。历险故事加深作者对高维空间的想象，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者的求知热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。

总结：作者在文中指出在童年有两件事大大丰富了他对世界的理解力，并且引导他成为一个理论物理学家的历程，这两件事给他的启示是：大胆的想象、怀疑和猜测，不要故步自封，兴趣在人的成长过程中是不可缺少的，但要到达成功的彼岸离不了坚定的信念、坚持不懈的努力，这或许就是作者要告诉我们后辈的。

五、方法点拨

有关题记的研讨学习

在正文开始之前，作者引用了爱因斯坦的一段话，原文的意思大家都能理解，我们也知道这叫做题记，现在同学们也喜欢用题记来点缀自己的作文，在这里我们结合课文来谈谈题记的写法和作用。

1.借鉴课文

先请学生谈谈课文中引用这个题记的作用。

明确：作者一开始引用爱因斯坦的科学观，旨在提示下文是在介绍有关科学的观点。

2.在写作过程中能够巧妙贴切地书写题记，不仅可以开宗明义，给阅卷人耳目一新的感觉，而且能先声夺人，具有韵味深远、包蕴题旨等特点，从而达到“浓缩言语动人心，未成曲调先有情”的最佳效果，成为应试作文中得分的亮点。从近几年高考满分作文看，采用题记形式的占一定比例。那么作文中的题记有哪些种类、有何作用呢？

明确：写题记可以采用阐发话题式、诠释题目式、点明题旨式、总领全文式、设喻寓理式等几种形式。