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(共27張PPT)
一名物理學家的教育歷程
《三體》是亞洲首次摘得世界科幻文學最高獎項——雨果獎的作品，極大地豐富了人們對未知世界的幻想。對物理的探究也是許多年輕的學子孜孜以求的，無數的有志青年都渴望成為一名科學家，但這是極其艱難的，那么怎樣才能成為一名科學家呢？
我們來看一下著名的理論物理學教授——加來道雄的成長道路，或許能得到一些啟發。
情境導入
代表作品有《量子論現代導引》、《不可思議的物理》、《超越時空——通過平行宇宙、時間卷曲和第十維度的科學之旅》《愛因斯坦的宇宙》等。
一、了解作者
加來道雄，美籍日裔物理學家，1947年出生于美國加利福尼亞州圣何塞。在弦理論方面有重大貢獻，是其早期奠基人之一。同時是著名的科普作家，曾撰寫多部科普作品，并參與多種科學節目的制作。
學習活動
二、寫作背景
在當代物理學中，有一些非常重要卻又艱深的思想，往往因為難以形象淺顯地解說而不易為公眾所了解。而加來道雄不畏艱辛，在《超越時空》一書中用很生動的方式向讀者展示了現代物理前沿之一——超空間理論的來龍去脈。全書15章分為4篇，分別述說了超空間的早期歷史，超空間理論可能通往愛因斯坦夢寐以求的“物理學圣杯”——統一場論，從理論上探討通過超空間穿越時空的可能性，以及何時方能實際利用超空間理論所具有的潛在威力。
三、辨析字音
驚詫（ chà ）不已 貪婪（ lán ） 撒手人寰（ huán ） 杜撰（ zhuàn ）
目眩（ xuàn ） 畏葸（ xǐ ） 怪誕（ dàn ） 鄙視（ ｂǐ ）
浩瀚（ hàn ） 可怖（ ｂù ）
四、相關物理學理論
1.統一場論
根據現代物理學知識,將我們的宇宙結合起來的力有四種:引力、電磁力、強核力和弱核力。物理學家運用量子力學，已經把后三種力統一起來（美籍華裔物理學家楊振寧和他的學生米爾斯提出楊—米爾斯場理論，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，建立一個大一統的理論，最終也沒有實現。
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。現在有了氣象衛星，從太空這樣三維角度觀察地球，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）。
高維空間理論認為，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，經過近150億年，演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大統一力分開。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實，因為要模擬當時的環境，需要的能量太大，根本無法做到，所以現在高維空間理論只能是“理論”。
2.高維空間
活動二：整體感知，梳理思路文本內容
閱讀《一名物理學家的教育歷程》，梳理行文邏輯，完成下面圖表
一名物理學家的教育歷程
童年
趣事1: 。
趣事2: 。
成年
事件3: 。
理論物理學家
一名物理學家的教育歷程
童年
趣事1: 鯉魚世界的幻想
趣事2: 愛因斯坦未完成的事業
高中
成年
想象
好奇
窮盡文獻
事件3: 。
理論物理學家
借此表明自己的科學追求，引出自己“感興趣”的兩件事，進而引出全文。“引文”體現著獻身科學的真正物理學家的追求，是點睛之筆。
1．第1自然段在全文中的作用是什么？
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4自然段，如何理解小孩提出的“傻乎乎”的問題？
此“故事”正是人類面對種種無法理解的自然現象時的表現。
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。
這也同時培養了他敢于向傳統挑戰的性格和勇氣。
3．第9自然段，這個故事有什么作用？
4．第12自然段，“稱他是整個人類歷史上最偉大的科學家”一句中“人類歷史上最偉大的科學家”指的是誰？“這個理論”是什么？
(1)指的是“愛因斯坦”；
(2)是下文提到的“統一場論”。
5.“鯉魚”科學家對世界的認識是怎樣的？作者想通過“鯉魚”科學家對世界的認識來說明什么？
池中的鯉魚們認為水池就是宇宙，否認另一個世界的存在；它們為睡蓮的運動感到迷惑，用神秘的力來掩飾自己的無知。
說明自以為是的人類和“鯉魚”科學家類似，拒絕承認超出我們理解力之外的真實存在，不肯改變思考問題的方式，體現出思想的保守和固執。
學習活動
1．讀完文章，你能理解本文所提到的“教育歷程”和“教育內容”指的是什么嗎？
①人人都對自然感到好奇，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，反思人類對宇宙的認知。看似作者少年時的思維超出同齡人，其實只是他充分發揮了自己的想象力，并且保持了這樣奇特的想象力，由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎。
②作者少年時接觸到愛因斯坦的“未竟事業”，激發了他的探究興趣。他之所以感到“激動人心”，是因為他把愛因斯坦的理論當成一個“偵探故事”來閱讀、探究，這非常符合少年的心理。另外，“我決定要對這一秘密刨根究底”，也表現了他有毅力有恒心的性格，這是成為科學家的基本素質。
③高中時代，本應“在棒球場或籃球場玩耍”，享受青春年華，但作者卻“找遍周邊地區大量的電子倉庫，裝配必需的硬件設備”，在“學校的足球場中纏繞22英里長的銅線”，自己動手建設實驗室，驗證愛因斯坦理論，探究反物質。作者進行這樣艱苦枯燥的工作，體現了他對科學的熱愛，以及踏實的性格，顯露出一個科學工作者的潛能。由①②到③，我們可以清楚地看到作者的“教育歷程”和“教育內容”。
2．作者建立實驗室的事例，對我們的現實生活有什么樣的意義？
科學是建立在基礎實驗之上的，科學理論要經過實驗的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作，要有理論指導，要有實驗設計，要有策劃組織能力，要有耐力和恒心等等，實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當前存在的問題是，重視理論，輕視基礎實驗，表現為動手能力和實踐能力差，思想上浮躁，急功近利。對教育而言，重知識、輕能力的現象很普遍。這些都是一名理論物理學家重視實驗給我們的現實生活的啟迪。
3．本文主要內容，并不是簡單地敘述成長的故事，而是具有深刻的科學精神內涵，可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優秀科學家最為重要？
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。
觀點一
樂趣：科學不應該是枯燥的，而是應該充滿樂趣的。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，不畏強權，只求真理。　
觀點二
實驗精神：有了想象力，有了樂趣，那只是成為科學家的最基礎的因素，如果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，不可能到達真理的彼岸。
觀點三
4．第16自然段，“年輕人的一個優點就是不會由于世俗的約束而畏葸不前”，這個“優點”對你有何啟示？
在科學上沒有平坦的大道可走，只有不畏艱險，沿著陡峭山路攀登的人，才有希望達到光輝的頂點。如果年輕人像大多數成年人那樣過多地考慮所要涉及的困難，就很難有所突破。
提示：
作者將多次出現的童年生活場景按照探求物理學原理的方式重新組合，逐步增加了社會生活和科學研究兩個世界間的相互作用，逐步削弱了環境對認知的束縛，體現了一名物理學家的“教育歷程”。
探討物理學家結構文章的方式——兩件童年趣事與高中階段的科學實驗之間有怎樣的關系？
《青蒿素：人類征服疾病的一小步》 《一個物理學家的教育歷程》
二者相同點：深入淺出地表達著深刻的道理，敘述思想內核，邏輯清晰，層次分明。
1.簡述兩篇文章的文體及各自的特點。
《青蒿素：人類征服疾病的一小步》是演講稿，具有演講稿的特點：針對性、可講性、鼓動性、整體性、口語性、臨場性。
《一個物理學家的教育歷程》 是科普書籍中的一篇：科學性、思想性、通俗、藝術性、知識性。
引用手法:引用是在說話或寫作中引用公理、名言警句、經典著作、歷史文獻、諺語、成語、俗語、傳說、古今詩文等，以此為依據，表達思想感情、證明觀點的修辭方法。
①這句話既為上文“查找了大量的文獻”提供例證，又引起下文“這句話讓我深受啟發”的相關闡釋，是最終找到青蒿素抗瘧療效的關鍵轉折點。
②引用權威性古代醫學著作，使闡述更加深刻、透徹，具有說服力，體現作者深厚的中醫學理論基礎。
（1）《青蒿素：人類征服疾病的一小步》文中引用《肘后備急方》一書中“又方，青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”，這句話有何作用？
愛因斯坦這句話，表明了他研究理論物理的目標和意義，作者加以引用，既表示對愛因斯坦科學探索精神的崇敬和對愛因斯坦探索宇宙的意義的理解，也表明他一生求索的目標以及他對自己探索宇宙本質的意義的認識。
（2）《一個物理學家的教育歷程》 文中引用愛因斯坦的名言有什么作用？
2.兩篇文章都用到什么手法？分別有什么作用？
1.熱愛中醫藥；
2.能運用現代科學技術；
3.不畏艱辛；
4.善于發現；
5.借助團隊的力量。
屠呦呦成功的原因
1.具有探索精神；
2.保持好奇心；
3.不畏艱辛；
4.將想法付諸行動，行動能力強。
加來道雄成功的原因
屠呦呦與加來道雄都具有探索精神、不畏艱辛、反復實踐不放棄、實驗實證精神、獻身科學精神、想象力、好奇心、興趣、勤于思考等精神品質。屠呦呦有科學的求異思維，加來道雄則能夠將想象力賦予科學的思維。
3.屠呦呦與加來道雄都獲得了卓越的科學成就，他們兩人為什么能取得科學上的成就呢？我們從中看到科學家必備的素質都有什么？
4.閱讀蘇童散文《水缸里的文學》（2018年北京高考文學閱讀），思考交流蘇童講故事給你帶來的感受和加來道雄有什么不同。
我始終認為，我的文學夢，最初是從一口水缸里萌芽的。
我幼年時期自來水還沒有普及，一條街道上的居民共用一個水龍頭，因此家家戶戶都有一個儲水的水缸，我們家的水缸雄踞在廚房一角，像一個冰涼的大肚子巨人，也像一個傲慢的家庭成員。記得去水站挑水的大多是我的兩個姐姐，她們用兩只白鐵皮水桶接滿水，歪著肩膀把水挑回家，嘩嘩地倒入缸中，我自然是袖手旁觀，看見水缸里的水轉眼之間漲起來，清水吞沒了褐色的缸壁，我便有一種莫名的亢奮。現在回憶起來，亢奮是因為我有秘密，秘密的核心事關水缸深處的一只河蚌。
請原諒我向大人們重復一遍這個過于天真的故事，故事說一個貧窮而善良的青年在河邊撿到一只被人丟棄的河蚌，他憐惜地把它帶回家，養在唯一的水缸里。蚌里住著人，是一個仙女！也許是報知遇之恩，仙女每天在青年外出勞作的時候從水缸里跳出來，變成一個能干的女子，給青年做好了飯菜放在桌上，然后回到水缸鉆進蚌里去。而那貧窮的吃了上頓沒下頓的青年，從此豐衣足食，在莫名其妙中擺脫了貧困。
我現在還羞于分析，小時候聽大人們說了那么多光怪陸離的童話故事，為什么獨獨對那個蚌殼里的仙女的故事那么鐘情？如果不是天性中有好逸惡勞的基因，就可能有等待天上掉餡餅的庸眾心理。我至今還在懷念打開水缸蓋的那些瞬間，缸蓋揭開的時候，一個虛妄而熱烈的夢想也展開了：我盼望看見河蚌在缸底打開，那個仙女從蚌殼里鉆出來，一開始像一顆珍珠那么大，在水缸里上升，變大，爬出來時已是一個正規仙女的模樣了。然后是一個動人而實惠的細節，那仙女直奔我家的八仙桌，簡單清掃一下，她開始往來于桌子和水缸之間，從水里搬出一盤盤美味佳肴，一盤雞，一盤鴨，還有一大碗醬汁四溢香噴噴的紅燒肉！（仙女的菜肴中沒有魚，因為我從小就不愛吃魚。）
……
加來道雄
思維：抽象
語言：專業化
感情：較理想
加來道雄成功的原因
思維：形象
語言：生活化
感情：較感性
本文以生動、簡明的語言介紹了作者成為一個物理學家的歷程。對鯉魚世界的遐想和對愛因斯坦未竟事業的向往，啟迪作者走上了科學探索的道路。文章啟示讀者，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，必須具有想象力和實驗精神等基本素質，發展科學思維，培養科學精神，熱愛科學探索。
小結

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