《一名物理學(xué)家的教育歷程》的教學(xué)設(shè)計(jì)
《一名物理學(xué)家的教育歷程》的教學(xué)設(shè)計(jì)
一、知識(shí)教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā)，了解科學(xué)、認(rèn)識(shí)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(diǎn)，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(huì)科學(xué)精神。
重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法
高維空間對(duì)普通人來說，是很難想像的。所以，教學(xué)重點(diǎn)是文章內(nèi)容，而不是相關(guān)的科學(xué)知識(shí)。相關(guān)知識(shí)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(shí)安排
1課時(shí)
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(duì)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)。
�。ò鍟┮幻锢韺W(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(rèn)識(shí)科學(xué)
2．引導(dǎo)學(xué)生以教育歷程為重點(diǎn)，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(shí)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(duì)世界的理解力，并且引導(dǎo)我走上成為一個(gè)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(shí)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(diǎn)突出。結(jié)構(gòu)如圖：
童年
青年
�。ǔ赡辏�
鯉魚世界的幻想（想像）
實(shí)驗(yàn)
（理論物理學(xué)家）
愛因斯坦故事（理論）
3．本文的基本內(nèi)容
�、偃巳硕紝�(duì)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(duì)宇宙的認(rèn)知�？此谱髡呱倌陼r(shí)的思維超出同齡人，其實(shí)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(duì)高維空間理論探究的基礎(chǔ)。②作者少年時(shí)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(dòng)人心，是因?yàn)樗褠垡蛩固沟睦碚摦?dāng)成一個(gè)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(duì)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(shí)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(dòng)手建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，驗(yàn)證愛因斯坦理論，探究反物質(zhì)。作者進(jìn)行這樣艱苦枯燥的工作，體現(xiàn)了他對(duì)科學(xué)的熱愛，以及踏實(shí)的性格，顯露出一個(gè)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(diǎn)、難點(diǎn)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(diǎn)？
【明確】本文布局謀篇重點(diǎn)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(shí)間順序敘事，而是通過童年的兩件趣事和高中時(shí)建立實(shí)驗(yàn)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(yàn)；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(diǎn)放在制造自己的原子對(duì)撞機(jī)上，其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡，讓人體會(huì)到作者嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)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(gè)主要部分，并不是簡單地?cái)⑹龀砷L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(duì)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(duì)鯉魚世界的想像中，認(rèn)識(shí)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(shí)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(duì)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(qiáng)權(quán)，只求真理。
�。�3）實(shí)驗(yàn)精神：丁肇中說過：現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實(shí)地的探察，就是我們現(xiàn)在所謂的實(shí)驗(yàn)�？茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴我們，新的知識(shí)只能通過實(shí)地實(shí)驗(yàn)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(shí)實(shí)地做實(shí)驗(yàn)，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(dá)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也不是空想出來的。
3．【提問】鯉魚科學(xué)家對(duì)世界的認(rèn)識(shí)是怎樣的？
【明確】主要有以下幾點(diǎn)：（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\(yùn)動(dòng)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(rèn)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(shí)地證明另一個(gè)世界的存在，而它們卻認(rèn)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(duì)世界的認(rèn)識(shí)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(rèn)。（2）科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念，是因?yàn)樗麄冎辉敢獬姓J(rèn)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(shí)驗(yàn)室里便利地驗(yàn)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(xiǎn)故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容，對(duì)教育歷程的敘述有什么作用？
【明確】課文的重點(diǎn)是童年趣事和建立實(shí)驗(yàn)室，這三個(gè)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(gè)小事例，主要起補(bǔ)充和銜接的作用。歷險(xiǎn)故事加深作者對(duì)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(shí)驗(yàn)的探究過程。
6．【提問】作者說我決定要對(duì)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。在作者心中理論物理學(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(shí)驗(yàn)條件的限制，自己的學(xué)說很難得到實(shí)驗(yàn)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(xiàn)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(shí)驗(yàn)室的事例，對(duì)我們現(xiàn)實(shí)生活有怎樣的意義？
【明確】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之上的，科學(xué)理論要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)才能得到論證。實(shí)驗(yàn)不是簡單的操作，要有理論指導(dǎo)，要有實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，要有策劃組織能力，要有耐力和恒心等等，實(shí)驗(yàn)考驗(yàn)的是實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，表現(xiàn)為動(dòng)手能力和實(shí)踐能力差，思想上浮躁，急功近利。對(duì)教育而言，重知識(shí)，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(shí)驗(yàn)給我們現(xiàn)實(shí)生活的啟迪
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