陜西省佛坪縣中學(xué) 王寶杰
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與能力:
1、快速閱讀,整體把握文章內(nèi)容。
2、理解作者回憶童年趣事對(duì)未來(lái)科學(xué)研究的意義與影響。
過(guò)程與方法:
3、引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā),了解科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)。
4、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。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
5、引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)科學(xué)精神:培養(yǎng)強(qiáng)烈的求知欲與勇于探索實(shí)踐的創(chuàng)新精神。
【教學(xué)重點(diǎn)】
快速閱讀,整體把握文章內(nèi)容,理解作者回憶童年趣事對(duì)未來(lái)科學(xué)研究的意義與影響是本文的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。
【難點(diǎn)及解決辦法】
高維空間對(duì)普通人來(lái)說(shuō),是很難想像的,可能造成學(xué)生學(xué)習(xí)和理解課文的難點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)教師有所了解,概括介紹一下能幫助教學(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)教程】
一、導(dǎo)入新課:
同學(xué)們,在我們小的時(shí)候,常常會(huì)談及未來(lái)的理想,那時(shí)候我們常常無(wú)畏地說(shuō):“我要做一名科學(xué)家”,可是隨著年齡的增長(zhǎng),我們很少有人再說(shuō)了,這是為什么呢?因?yàn)槲覀冎饾u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? 當(dāng)我在互聯(lián)網(wǎng)上搜索“如何成為一名科學(xué)家”這一詞條時(shí),還發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)留言“我的理想是成為一名物理學(xué)家, 但上了大學(xué)之后我開(kāi)始清醒地認(rèn)識(shí)到原來(lái)自己就不知道該在哪些方面努力,應(yīng)該怎樣做?”如此看來(lái),我們真的要好好研究一下成為一名科學(xué)家需要怎樣的教育歷程了,今天我們就通過(guò)著名的理論物理學(xué)教授加來(lái)道雄的文章《一名物理學(xué)家的教育歷程》得到點(diǎn)啟發(fā)吧!
二、作者簡(jiǎn)介:
加來(lái)道雄,美籍日裔物理學(xué)家,畢業(yè)于美國(guó)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(ài)因斯坦》(與特雷納合著)《量子場(chǎng)論》《超弦導(dǎo)論》。
三、講授課文內(nèi)容:
1.文章特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)
文章的題目是“一名物理學(xué)家的教育歷程”,田此,敘述的順序主要是歷時(shí)牲的。但是,作者開(kāi)頭就說(shuō)“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 (成年)
鯉魚(yú)世界的幻想(想像)
→實(shí)驗(yàn) → (理論物理學(xué)家)
愛(ài)因斯坦故事(理論)
(2)內(nèi)容
①人人都對(duì)自然感到好奇,都以自己喜愛(ài)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(lèi)對(duì)宇宙的認(rèn)知。看似作者少年時(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(ài)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?ài)因斯坦的理論當(dāng)成一個(gè)“偵探故事”來(lái)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(wèn)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(chǎng)或籃球場(chǎng)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(cāng)庫(kù),裝配必需的硬件設(shè)備”,在“學(xué)校的足球場(chǎng)中纏繞22英里長(zhǎng)的銅線(xiàn)”,自己動(dòng)手建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,驗(yàn)證愛(ài)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(ài),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”。
(3)詳略
本文布局謀篇重點(diǎn)突出,詳略得當(dāng)。在整體上,作者并沒(méi)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(guò)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(zhǎng)為一名“物理學(xué)家”的“教育歷程”,并不旁及其他成長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn);在局部上,如高中階段,作者看了許多統(tǒng)一場(chǎng)理論方面的書(shū),并常常去斯坦福大學(xué)的物理圖書(shū)館,相關(guān)的理論書(shū)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(guò),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.本文蘊(yùn)涵的科學(xué)精神:
本文三個(gè)主要部分,并不是簡(jiǎn)單地?cái)⑹龀砷L(zhǎng)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(lái)創(chuàng)造力。作者正是從對(duì)鯉魚(yú)世界的想像中,認(rèn)識(shí)到人類(lèi)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(lè)趣:科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的,而是應(yīng)該充滿(mǎn)樂(lè)趣的。探尋自然的奧秘,對(duì)真正的科學(xué)千作者來(lái)說(shuō),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(lè)此不疲,充滿(mǎn)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(shuō)過(guò):,“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)!薄翱茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴我們,新的知識(shí)只能通過(guò)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(lè)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(shuō)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(lái)的。
3、補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)
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(shí):
(1)統(tǒng)一場(chǎng)論
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí),將我們的宇宙結(jié)合起來(lái)的力有四種:引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力。物理學(xué)家運(yùn)用量子力學(xué),已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(lái)(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(chǎng)理論,解決了這一問(wèn)題,被稱(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因?yàn)橛?jì)算繁復(fù)無(wú)比而讓人頭疼),但是引力仍然游離在外。愛(ài)因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一,建立一個(gè)大一統(tǒng)的理論,最終也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。
(2)高維空間
現(xiàn)代理論物理學(xué)認(rèn)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(duì)于古人來(lái)講,風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的,風(fēng)暴會(huì)襲擊什么地方,什么時(shí)候襲來(lái),什么時(shí)候結(jié)束,他們是一無(wú)所知的,因?yàn)樗麄兩钤谄教沟拇蟮厣希荒芸咳庋蹚慕朴诙S平面的角度來(lái)觀察,即使有簡(jiǎn)單的預(yù)報(bào),也都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)推測(cè)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(lái)神秘莫測(cè)的風(fēng)暴被看得一清二楚,可以精準(zhǔn)地預(yù)報(bào)風(fēng)暴的動(dòng)向。同樣,理論物理學(xué)家認(rèn)為,傳統(tǒng)的四維(空間三維加上時(shí)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(shí),就能得到一種簡(jiǎn)單、漂亮的解決模型(科學(xué)家認(rèn)為宇宙應(yīng)該是簡(jiǎn)單、合諧的)。
高維空間理論認(rèn)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(guò)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(kāi)。但是高維空間理論很難在實(shí)驗(yàn)室中得到證實(shí),因?yàn)橐M當(dāng)時(shí)的環(huán)境,需要的能量太大,根本無(wú)法做到,所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”。
四、思考鞏固:全部安排為學(xué)生活動(dòng)。
1、文章重點(diǎn)講述作者在教育歷程中的哪幾個(gè)典型片段。
〖提示〗兩件趣事, 一是對(duì)鯉魚(yú)世界的遐想, 一是對(duì)愛(ài)因斯坦未竟事業(yè)的向往。
2 、請(qǐng)同學(xué)思考這幾件事是怎樣啟迪作者走上科學(xué)探究道路的,它對(duì)作者的成才起到了什么作用?
〖提示〗 一件事是否有趣,取決于一個(gè)人對(duì)事情的情感與態(tài)度。作者自小喜歡思考問(wèn)題,善于觀察事物,并且能透過(guò)現(xiàn)象去深入思考事物的本質(zhì),所以,對(duì)于鯉魚(yú)在水中游這 種現(xiàn)象,對(duì)于老師講的一個(gè)探索宇宙本質(zhì)的科學(xué)家的故事,他便表現(xiàn)出了特別的興趣。也許,在一般人看來(lái),這兩件事都極其平常。但是,興趣是最好的老師,對(duì)自 然、對(duì)生命充滿(mǎn)興趣與激*情。促使作者從小就對(duì)科學(xué)領(lǐng)域的事物有了濃厚的興趣,并且在高中階段就建立了自己的實(shí)驗(yàn)室從此走上了科學(xué)探究的道路。
3、作者能有所成就,除了從小就對(duì)科學(xué)研究有濃厚的興趣和勇于實(shí)踐的求索精神外,還有一個(gè)最重要的不可或缺的可貴品質(zhì)是什么?
〖提示〗他能超越一般世人所無(wú)法超越的世俗的約束,大膽進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn),這種敢于挑戰(zhàn)勇于實(shí)踐的精神,使他的科學(xué)研究走上了正確的道路。
4、作者讀完能夠找到的所有有關(guān)愛(ài)因斯坦及其理論的書(shū)籍之后,說(shuō):“我決定要對(duì)這一秘密刨根究底,縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭!
這句話(huà)中的“這一秘密”指什么?“縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭”這句話(huà)的深刻內(nèi)涵是什么?
〖提示〗“這一秘密”指愛(ài)因斯坦的故事留給作者的懸念:他未完成的工作是什么?他桌上論文的內(nèi)容是什么?什么問(wèn)題可能會(huì)如此難以解決而又非常重要,值得他把有生之年花費(fèi)在這種研究之中?如果用一句話(huà)。可以概括為:“愛(ài)因斯坦一生研究的究竟是什么問(wèn)題?”
‘縱然”一句,表面上看起來(lái)是一種幽默:為了弄清自己所想弄清楚的“上帝是怎樣創(chuàng)造了這個(gè)世界的”和這個(gè)“世界的內(nèi)在規(guī)律”,作者“不得已”要做一名理論 物理學(xué)家;實(shí)際上,作者所要強(qiáng)調(diào)的是:要探索宇宙的本質(zhì),必須付出艱辛的勞動(dòng),而自己為了追求真理,再艱辛也要奮斗下去。 所以,這句話(huà)表現(xiàn)了一位追求真理的科學(xué)家的執(zhí)著精神和堅(jiān)強(qiáng)意志。
五、教師總結(jié):
成為一名科學(xué)家必須具備的條件:
想象力--興趣 --專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)-- 探究創(chuàng)新精神
六、討論交流:
1 、引導(dǎo)學(xué)生回憶討論各自的童年時(shí)代對(duì)自然或動(dòng)物世界的種種奇思妙想。(聯(lián)系《動(dòng)物的游戲之謎》)
2 、我們?cè)诖_立自己的興趣、愛(ài)好之后,是否付諸實(shí)踐,是否有明確的人生規(guī)劃,遇到的困難又是什么?我們應(yīng)該做些什么呢?
七、遷移擴(kuò)展
布置一篇作文:要求同學(xué)們用動(dòng)物的眼光去觀察,研究人類(lèi)的某些行為。
王寶杰
[《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案(人教版高一必修三)]相關(guān)文章: