高中人教版必修三《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案
高中語(yǔ)文人教版必修三教材有加來(lái)道雄《一名物理學(xué)家的教育歷程》一文,下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)的高中人教版必修三《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案,希望對(duì)你有幫助。
高中語(yǔ)文《一名物理學(xué)家的教育歷程》教案
【教學(xué)目標(biāo)】
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(lái)說(shuō),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)內(nèi)容與步驟】
一、導(dǎo)入新課
成為一位科學(xué)家是無(wú)數(shù)有志青年的夢(mèng)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(lái)看一下加來(lái)道雄的成長(zhǎng)道路,或許能得到一些啟發(fā)。
(板書)一名物理學(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(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》。
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(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)
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(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(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)玩耍”,享受青春年華,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”,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”。
四、重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過(guò)程
1.【提問(wèn)】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(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,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(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.【提問(wèn)】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(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(lè)趣:科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的,而是應(yīng)該充滿樂(lè)趣的。探尋自然的奧秘,對(duì)真正的科學(xué)工作者來(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”。“游戲”使他們樂(lè)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(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)。”“科學(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.【提問(wèn)】“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(jiàn)的世界沒(méi)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(lái)掩蓋自己的無(wú)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(shuō)八道”,荒謬絕倫,違背它們的“自然規(guī)律”。
4.【提問(wèn)】作者想通過(guò)“鯉魚科學(xué)家”對(duì)世界的認(rèn)識(shí)說(shuō)明什么?
【明確】說(shuō)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(guò)”,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(jiàn)摸得著的事物”,不肯改變思考問(wèn)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(wèn)】課文中閱讀多維空間歷險(xiǎn)故事和統(tǒng)一場(chǎng)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(lái)。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(chǎng)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(guò)程。
6.【提問(wèn)】作者說(shuō)“我決定要對(duì)這一問(wèn)題刨根問(wèn)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(shuō)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(wèn)】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(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)才能得到論證。實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)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(wèn)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。
【布置作業(yè)】
完成“研討與練習(xí)一、二”。
【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?,只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來(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。現(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。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”。
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