資源簡介

(共54張PPT)
新課導入
小時候，當我們被問到“長大以后想要做什么”的問題時，總有人回答：我要做科學家。但是隨著年齡的增長，我們漸漸明白了成為一名科學家不是一件容易的事情，值得我們好好研究一下怎樣才能成為一名科學家，堅持兒時的夢想。今天我們就從著名物理學家加來道雄的《一名物理學家的教育歷程》中找找靈感吧！
一名物理學家的教育歷程
教學目標與核心素養
教學目標
1. 了解科學、認識科學，體會科學研究的艱辛。
2. 以“教育歷程”為重點，探討其中表現的思想內涵。
3. 感受科學家在探求真理中所表現的人格魅力，探索科學發現的樂趣。
知人論世
一
作者簡介
加來道雄，美籍日裔物理學家，畢業于美國哈佛大學，獲加利福尼亞大學伯克利分校哲學博士學位，后任紐約市立大學城市學院理論物理學教授。主要著作有《超越愛因斯坦》（與特雷納合著）《量子場論》《超弦導論》。
作為國際知名的物理學家，加來道雄把自己的工作不僅定位在科學研究方面，也重視科學普及。他出版了包括《超越時空》、《平行宇宙》、《超越愛因斯坦》和《不可思議的物理》等科普書籍，讓更多的讀者了解并且愛上物理。
理論物理學家vs實驗物理學家
在一個物理學家更偏重理論的情況下，他（她）被稱為理論物理學家。
而如果偏重實驗，則稱為實驗物理學家。
理論物理學的常用方法是理想實驗，就是在腦子里做實驗。
愛因斯坦的主要課題，就是將“廣義相對論”和“量子場論”結合起來。但是，愛因斯坦這位大科學家花了40年也沒有完成這個工作。
在愛因斯坦的計算中，廣義相對論和量子場論互相間并不自洽，所以如果想要統一二者必須要有一個更大的理論框架才行。更多的物理學家沿著愛因斯坦的足跡前行，加來道雄是其中之一。
根據現代物理學知識，將我們的宇宙結合起來的力有四種：萬有引力、電磁力、強力和弱力。物理學家運用量子力學，已經把后三種力統一起來(物理學家楊振寧和他的學生米爾斯提出楊—米爾斯理論，解決了這一問題，被稱為“標準模型”。但是這一理論因為計算繁復無比而讓人頭疼)，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一，建立一個大統一的理論，最終也沒有實現。
統一場論
知識鏈接
0維：沒有長寬高，單純的一個點，如奇點。
一維 ：只有長度
二維 ：平面世界，只有長寬 。
三維 ：長寬高，立體世界，我們肉眼親身感覺到看到的世界。 三維空間是點的位置由三個坐標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。
四維 ：一個時空的概念。日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。
四維空間
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現代理論物理學認為，統一四種力的前景，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，風暴是怎樣產生的，風暴會襲擊什么地方，什么時候襲來，什么時候結束，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，即使有簡單的預報，也都是靠經驗來推測的?，F在有了氣象衛星，從太空這樣的三維角度觀察地球，在地面上看來神秘莫測的風暴被看得一清二楚，可以精準地預報風暴的動向。
同樣，理論物理學家認為，傳統的四維(空間三維加上時間)理論太“小”，不能解釋宇宙中的四種力。當他們超越四維而在更高維(如十維或更高)中尋求統一這四種力時，就能得到一種簡單、漂亮的解決模型(科學家認為宇宙應該是簡單、和諧的)。
高維空間
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1984年，加來道雄和其他幾名科學家提出了“超弦理論”，稱“原本我們認為構成物質的粒子并不存在，存在的只是弦在超級空間中的運動?！薄案鞣N不同的粒子只不過是弦的不同震動模式而已。”“自然界所發生的一切相互作用包括物質和能量，都可以用弦的分裂和結合來理解?！?br/>超空間理論是一個高度數學化的理論。迄今為止，真實的物理世界的時空被公認為只有四維，而“超越時空”的觀點認為宇宙可能存在于高維空間中，或五維，或十維，甚至二十六維。高維空間可生發出千奇百怪的迷人性質。此理論雖然還沒有任何實驗依據，卻能簡潔地統一描述所有已知的物理現象。
超空間理論
知識鏈接
在超弦理論下，愛因斯坦曾經研究的兩個課題被結合，整個物理學發生了翻天覆地的變化，我們過去所學到的很多東西變成了錯誤。加來道雄成了超弦理論的奠基人，更多年輕的物理學家們開始投入到這個新的研究領域中來。
了解科普文
科普文是解說、介紹科學技術的說明性文章。
科普文一般用輕松、活潑的筆調，解說某一方面的科學技術知識。既有科技的技術性，又有內容的生動性，還有題材的廣泛性，以及篇幅的簡短性。
科普文題材十分廣泛，從肉眼看不見的粒子、原子，到巨大的地球、宇宙，無論是工業、農業、交通運輸方面，還是物理、化學、天文、地質、生物等方面，都可找到科普文章的題材。
初見文本
二
正音誦讀
遐想 杜撰 驚詫 目眩 怪誕 畏葸
自鳴得意：
撒手人寰huán：
刨根究底：
在所不辭：
畏葸 xǐ不前：
自以為了不起，表示很得意。鳴：表示，以為。
指離開人間，即死亡。人寰：人間。
比喻追究底細，問事問根本，看事看內在。
決不推辭（多用在冒險犯難）。
畏懼退縮，不敢前進。葸：害怕，畏懼。
二、整體感知：
1、觀察標題。
本文寫作的對象是誰？寫了什么內容？
一名物理學家；教育歷程；
為什么不說是“我的教育歷程”？
強調了他物理學家的身份，他的教育歷程就是他成功的歷程。
第一部分
第二部分
第三部分
1段
2-11段
總寫童年的兩件趣事對“我” 成為理論物理學家有重要的作用。
由對鯉魚世界的遐想。
12-18段
對愛因斯坦未竟事業的向往與學習研究。
童年 趣事
總敘領起
對鯉魚世界的遐想
愛因斯坦故事的影響
鯉魚如何觀察
鯉魚“科學家”的探索
探究愛因斯坦未完成的理論
加來道雄的學習和實驗
探索未知領域
力求完成未竟事業
走上科學之路
瀏覽全文，梳理文章層次，概括各部分大意，并探究作者成為一名物理學家的歷程。
深入研讀
三
第一件趣事
對“鯉魚世界”的遐想
從常人角度出發，多次蹲在小池旁邊，長久看鯉魚游動這件事情本身有趣嗎？
無趣（至少沒有那么有趣）
真正讓“我”覺得有趣的是什么？
我對“鯉魚世界”的種種猜想
“我想，它們的世界一定奇妙無比?！?br/>(二)解讀文本精要
1．第3自然段，如何理解小孩提出的“傻乎乎”的問題？
[對應考點：理解文章內容]
提示：這樣的問題表現了小孩具有很強的好奇心。好奇心產生快樂，快樂引出遐想，激發作者少年時代的探索精神。
2．第5自然段，能否把“我曾想”“可能”“我想”這樣的詞語刪掉？為什么？
[對應考點：理解關鍵詞語的含義]
提示：不能?！拔以搿薄拔蚁搿北砻魇亲髡叩拇y與推斷。“可能”說明作者并未武斷地下結論，體現了語言的準確、嚴密。
3．第9自然段，這個故事有什么作用？
[對應考點：理解文章內容]
提示：(1)此“故事”正是人類面對種種無法理解的自然現象時的表現。(2)鯉魚“科學家”的心理活動，正展示了人類的固定甚至僵化的思維，作者也正是對此有著清醒的認識，因此他能從實際出發反思人類在思維上的缺陷，從而進入科學的更高層次。(3)這也同時培養了他敢于向傳統挑戰的性格和勇氣。
精讀“鯉魚科學家”之趣事
思 考
01
“鯉魚科學家“對世界的認識是怎樣的？
02
作者通過“鯉魚科學家“對世界的認識想要說明什么問題？
03
童年對鯉魚世界的遐想培養了作者怎樣的科學素質與精神？
精讀“鯉魚科學家”之趣事
01
“鯉魚科學家“對世界的認識是怎樣的？
“水池之外看不見的世界沒有科學意義。”
“它們為睡蓮自己能夠運動而困惑不解”
——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。
“鯉魚科學家”的“消失”和“重現”
——它們認為是“奇跡”，是“可怖的事情”，而不肯去探究原因，因為這違背了它們的“自然規律”。
“鯉魚科學”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“自然規律”。
精讀“鯉魚科學家”之趣事
作者通過“鯉魚科學家“對世界的認識想要說明什么問題？
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”。
“科學家發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。
02
“自以為是”的人類和“鯉魚科學家”有相似之處。
“不能在實驗室里便利地驗證”的理論，他們就加以“鄙視”，表現出思想上的保守和固執。
精讀“鯉魚科學家”之趣事
童年對鯉魚世界的遐想培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“在那靜靜的時刻，我充滿了無限的遐想?！?br/>“我常常給自己提出一些只有小孩兒才問的傻乎乎的問題?！?br/>“我蹲在那里的一個小池邊，為慢慢暢游于睡蓮之間的五彩斑斕的鯉魚所陶醉。這是我最快樂的童年記憶之一?！?br/>“我曾想：在水底的魚群中可能有一些鯉魚“科學家”。我想這些鯉魚“科學家”會對那些提出在水池之外還存在有另外一個平行世界的魚冷嘲熱諷?！?br/>03
熱愛觀察
喜歡遐想
經常質疑
喜歡猜想
精讀“鯉魚科學家”之趣事
童年對鯉魚世界的遐想培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“我注意到成千上萬的小雨滴轟擊池水的表面......我想弄清楚周圍發生的一切將會以怎樣的形式呈現在鯉魚們的眼中”
“我想，鯉魚“科學家”們將會聰明地杜撰某種虛構的東西——它被稱為“力”——來掩蓋自己的無知?！?br/>“我曾想，如果從池水中抓出一個鯉魚“科學家”，事情將會怎么樣呢？”
03
充滿好奇
熱愛思考
魚的世界 人的世界 科學精神
水池外的世界沒有意義 人類拒絕認知理解以外的世界。 對未知領域的
探索精神
對睡蓮運動不解， 以神秘力量掩蓋無知 只承認看得見摸得著的發明概念，不肯改變思考問題的方式。
對已有認知的超越精神
對鯉魚科學家消失重現，不解不信。 鄙視不能在實驗室驗證的理論。 對世界充滿敬畏的求知精神。
小結“鯉魚科學家”的故事
莊子與惠子游于濠梁之上。
莊子曰：“鰷魚出游從容，是魚之樂也。”
惠子曰：“子非魚，安知魚之樂？”
感性 vs 理性
向內 vs 向外
4.這樣的探討有意義嗎？
明確：有意義。
點撥：
①現在無法得到驗證，不代表永遠無法得到驗證，許多前人的理論，都是進行證明或者證偽的；
②思想形成人的偉大，我的身體和頭腦確乎像鯉魚一樣，受著“池子”的限制，但是思考卻能讓我們不斷打破現有的“池子”，進入更廣闊的的天地；
③對思考的成果而言，能否最后得以證明很重要，但有時候，思考本身以及不斷驗證和求索的過程，也是一種快樂。（鼓勵學生各抒己見，言之成理即可）
“怕什么真理無窮，進一寸有進一寸的歡喜。——胡適”
“第二件趣事”
對愛因斯坦的好奇以其由此給我帶來的影響
1.請簡要概述第二件趣事的重點情節
因講述而產生興趣
知道“原子對撞機”
因好奇不斷學習
建成“電子感應加速器”
“這種記憶”指“我花了好多時間靜靜閱讀我能夠找到的關于這個偉人和他的理論的每一本書”。
說它“溫暖如春”，是因為作者一開始便被愛因斯坦的故事迷住了，閱讀他的書，是為了尋找答案，童年的作者對科學充滿了強烈的好奇心和濃厚的興趣，并享受到了求知帶來的無窮樂趣。
2.文本第13段“這種記憶到現在仍然溫暖如春”，“這種記憶”指什么？為什么會“溫暖如春”？
對愛因斯坦未竟事業的向往，是怎樣啟迪作者走上科學探索的道路的呢？
對愛因斯坦未竟事業的向往，使作者產生對同一場理論的興趣，好像偵探一樣給予找到故事的線索和結局。理論物理學家的工作是抽象、枯燥的，受實驗條件的限制，自己的學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“理論物理學家”道路的艱辛。
品讀鑒賞
精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
思 考
01
“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”培養了作者怎樣的科學素質與精神？
02
建立實驗室這個故事對作者起了怎樣的教育作用？培養了作者怎樣的科學素質與精神？
01
“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“我被這個故事迷住了。對于一個孩子來說這是很神秘的。他未完成的工作是什么？他桌上論文的內容是什么？什么問題可能會如此難以解決而又非常重要，值得如此偉大的科學家把他的有生之年花費在這種研究之中？由于好奇，我就決定學習我能學到的關于愛因斯坦的一切，包括他的未完成的理論?！?br/>精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
強烈的好奇心
01
“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“我記得，我花了好多時間靜靜閱讀我能夠找到的關于這個偉人和他的理論的每一本書。這種記憶到現在仍然溫暖如春。我讀完我們當地圖書館的書之后，就開始在全市搜尋圖書館和書店，急切地查找有關線索?！?br/>精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
強烈的求知欲
01
“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“不久我就知道這個故事比任何的神秘謀殺故事都更加激動人心，也比我曾想象的任何事情都重要。我決定要對這一秘密刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭?！?br/>“后來，在高中階段，我看完了許多地方圖書館中這方面的書，并且常常造訪斯坦福大學的物理學圖書館?！?br/>精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
強烈的探索欲
建立實驗室這個故事對作者起了怎樣的教育作用？培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“年輕人的一個優點就是不會由于世俗的約束而畏葸 不前，而這種約束對于大多數成年人而言通常似乎又很難超越。沒有考慮所要遭遇的困難，我就開始著手建立我自己的原子對撞機。我一直研究科學文獻，最后我確信能夠建造一臺所謂的電子感應加速器.”
精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
勇于嘗試，不怕困難。
02
建立實驗室這個故事對作者起了怎樣的教育作用？培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“然后我建造了一個云室 ，在云室中可以看到亞原子粒子留下的蹤跡......緊接著，我找遍周邊地區
大量的電子倉庫，裝配必需的硬件設備，包括好幾百磅重的廢品處理鋼，在我的車間建造一個230萬電子伏特的電子感應加速器.......我努力說服父母親讓他們幫助我在我讀高中的那個學校的足球場中纏繞 22 英里長的銅線。我們把整整一個圣誕假日花費在這條 50 碼 長的線路上，纏繞和安裝笨重的線圈，這種線圈將使高能電子的運動路徑發生彎曲.”
精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
敢于實踐，不畏艱辛。
02
建立實驗室這個故事對作者起了怎樣的教育作用？培養了作者怎樣的科學素質與精神？
“當我接通它后，通常會燒斷每一根保險絲，讓屋子變得漆黑一團。在屋子周期性陷入黑暗的同時，媽媽常常在搖頭。”
精讀“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
不怕失敗，具有恒心。
02
作者的探索 體現的素質 科學精神
對愛因斯坦未竟事業的向往與學習 強烈的好奇心、 求知欲、探索欲 對科學的
濃厚興趣。
建立實驗室 勇于嘗試、敢于實踐、不畏艱辛、 不怕失敗、具有恒心
持之以恒的實證精神
小結“對愛因斯坦未竟事業的向往與學習”
四、閱讀全文，回答下面問題。
8．本文題目為“一名物理學家的教育歷程”，既為歷程，一般當以時間為序，從小學到初中到高中再到大學來寫。那為什么本文只選取童年兩件趣事和高中建立實驗室的事件來寫呢？ [對應考點：文章的選材特點]
提示：在作者這位物理學家教育歷程中一定有很多值得寫的事件，但本文不僅僅是簡單地向大家講述其成長故事的，它有著深刻的科學內涵。在作者看來，想象力、興趣和實驗精神對科學家的成功而言，是至關重要的。所以作者便打破常規方式，只選擇三個能夠很好地體現這三層內涵的事件來寫。
四、閱讀全文，回答下面問題。
8．本文題目為“一名物理學家的教育歷程”，既為歷程，一般當以時間為序，從小學到初中到高中再到大學來寫。那為什么本文只選取童年兩件趣事和高中建立實驗室的事件來寫呢？ [對應考點：文章的選材特點]
作者寫作此文的主要宗旨在于告訴讀者如何才能成為一名物理學家。在作者看來，他的經歷中三個方面的成長是最最關鍵的：
（1）童年時期的兩件趣事（由觀察小池中的鯉魚而想象水池中鯉魚“科學家”的一系列思維活動，培養了想象力和對事物研究的興趣；由對愛因斯坦的崇拜到決心完成愛因斯坦未竟的事業）；
（2）高中階段看了許多書后建立實驗室制造“自己的原子對撞機”的情況和體驗。
4.思考：作者為什么選擇這兩件事情？
①讓讀者看到作者從小開始的成長歷程，讓讀者明白了一個物理科學家成長過程中最重要的“成長要素”，呼應標題中的“教育”二字；
想象與思考&熱愛與實踐
②在作者最終構建的理論中，這兩個故事有著內在的關聯，
“作為一個孩子，我卻不能理解，暢游在茶園池中的鯉魚和愛因斯坦桌上未完成的論文可能存在著某種聯系。對于用更高的維數可能是解決統一場論的關鍵這一點我不理解”
觀察現象
進行實驗
拓展延伸
四
文章題目是《一名物理學家的教育歷程》，綜合全文說說：誰“教育”“我”最終成為一位物理學家？
父母——帶我走進自然。
老師——用科學家的故事激勵我。
科學家——愛因斯坦的理論和精神的引領感召。
更重要的是作者自我的教育和培養，他對想象力、好奇心、觀察思考、實驗探究等科學品質的培養、保護和堅持。
思考
加來道雄說：“我決定要對這一秘密刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭。”從加來道雄成為一名物理學家的過程來看，你認為哪些方面的
“教育”對成為優秀的科學家來說最為重要？
合作探究
觀點一：想象力。
科學是需要想象力的，想象力能帶來創造力。 作者正是從對鯉魚世界的想象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。 由感性的想象上升到理性的創造，體現了創新意識和探索精神。
合作探究
觀點二：樂趣。
科學不應該是枯燥的，而應該是充滿樂趣的。 探尋自然的奧秘，對真正的科學工作者來說，是和自然玩的近似于捉迷藏的“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，只求真理。
合作探究
觀點三：實驗精神。
有了想像力，有了樂趣，那只是成為科學家的最基礎的因素，不去踏踏實實地做實驗，就不能得到基本數據，假說就不能確立。一味地空想，不去做基礎工作，不可能達到真理的彼岸。
中心思想
啟示讀者：想象力+實驗精神=科學成功
本文介紹了作者成為一名理論物理學家的歷程──作者對鯉魚世界的遐想和對愛因斯坦未竟事業的向往，是怎么啟迪作者走上了科學探索道路的。
課堂總結
對科學的探索之路是永無止境的，在這個過程中或許會艱苦枯燥，但不斷地探索與發現定會充滿無限的樂趣。發展科學思維，培養科學精神，熱愛科學。人要想有所成就僅僅空想是不行的，要有嚴謹、踏實、務實的工作作風，從基礎做起，重在實踐。
謝 謝 觀 看

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