《一名物理学家的教育历程》的教学设计
《一名物理学家的教育历程》的教学设计
一、知识教育目标
引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。
二、能力培养目标
引导学生以教育历程为重点，探讨其中表现的思想内涵。
三、德育渗透目标
引导学生体会科学精神。
重点、难点及解决办法
高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
课时安排
1课时
教学步骤
一、导入新课
成为一位科学家是无数有志青年的梦想，对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，或许能得到一些启发。
（板书）一名物理学家的教育历程
二、明确目标
1．引导学生从生活出发，了解科学、认识科学
2．引导学生以教育历程为重点，探讨其中表现的思想内涵。
三、整体感知
1．作者简介
加来道雄，美籍日裔物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位，后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。主要著作有《超越爱因斯坦》（与特雷纳合著）《量子场论》《超弦导论》。
2．本文的基本结构
文章的题目是一名物理学家的教育历程，因此，叙述的顺序主要是历时性的。但是，作者开头就说童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程。而童年的两件趣事作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，又重点突出。结构如图：
童年
青年
（成年）
鲤鱼世界的幻想（想像）
实验
（理论物理学家）
爱因斯坦故事（理论）
3．本文的基本内容
①人人都对自然感到好奇，都以自己喜爱的形式寻求自然的谜底，但是大多数人一般直接探寻自然本身，而作者却由人的观察角度，反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超出同龄人，其实只是他充分发挥了自己的想像力，并且保持了这样奇特的想像力，由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的未竟事业，激发了他的探究兴趣。他之所以感到激动人心，是因为他把爱因斯坦的理论当成一个侦探故事来阅读、探究，这非常符合少年的心理。另外，我决定要对这一秘密刨根问底，也表现了他有毅力有恒心的性格，这是成为科学家的基本素质。③高中时代，本应在棒球场或篮球场玩耍，享受青春年华，但作者却找遍周边地区大量的电子仓库，装配必需的硬件设备，在学校的足球场中缠绕22英里长的铜线，自己动手建设实验室，验证爱因斯坦理论，探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作，体现了他对科学的热爱，以及踏实的性格，显露出一个科学工作者的潜能。由①②到③，我们可以清楚地看到作者的教育历程和教育内容。
四、重点、难点的学习与目标完成过程
1．【提问】本文在材料处理上有什么特点？
【明确】本文布局谋篇重点突出，详略得当。在整体上，作者并没有从童年到小学到初中到高中，按时间顺序叙事，而是通过童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名物理学家的教育历程，并不旁及其他成长的经验；在局部上，如高中阶段，作者看了许多统一场理论方面的书，并常常去斯坦福大学的物理图书馆，相关的理论书籍是怎样启发、引导他研究的，这里肯定有许多精彩的故事，但是作者只是一笔带过，重点放在制造自己的原子对撞机上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者严谨、踏实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。
2．【提问】本文体现了怎样的科学精神？
【明确】本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可以从中看到哪些方面的教育对成为优秀科学家最为重要。
（1）想像力：科学是需要想像力的，想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中，认识到人类观察空间的局限性，间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想像上升到理性的创造，体现了创新意识和探索精神。
（2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘，对真正的科学工作者来说，是和自然做的近似于捉迷藏的游戏，也是人生的境界。游戏使他们乐此不疲，充满激情，不受外界的诱惑和干扰；而境界使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。
（3）实验精神：丁肇中说过：现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。科学发展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。（《应有格物致知精神》）有了想像力，有了乐趣，那只是成为科学家的最基础的因素，不去踏踏实实地做实验，就不能得到基本数据，假说就不能确立。一味地空想，不去做基础工作，不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论，虽然还停留在纸面上，但是科学家们已经在做许多基础的实验工作，努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论，也要有数学和天体物理学的实验基础，也不是空想出来的。
3．【提问】鲤鱼科学家对世界的认识是怎样的？
【明确】主要有以下几点：（1）水池之外看不见的世界没有科学意义。（2）它们为睡莲自己能够运动而困惑不解它们以神秘的力来掩盖自己的无知。（3）鲤鱼科学家的消失和重现它们认为是奇迹，是可怖的事情，而不肯去探究原因。（4）鲤鱼科学的传奇故事，真实地证明另一个世界的存在，而它们却认为胡说八道，荒谬绝伦，违背它们的自然规律。
4．【提问】作者想通过鲤鱼科学家对世界的认识说明什么？
【明确】说明自以为是的人类和鲤鱼科学家有相似之处。（1）人类一生就在我们自己的池子里度过，只要超出我们的理解力的自然存在，他们就拒绝承认。（2）科学家发明像力这样一些概念，是因为他们只愿意承认那些看得见摸得着的事物，不肯改变思考问题的方式。（3）不能在实验室里便利地验证的理论，他们就加以鄙视，表现出思想上的保守和固执。
5．【提问】课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对教育历程的叙述有什么作用？
【明确】课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把教育历程完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
6．【提问】作者说我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。在作者心中理论物理学家应该是怎样的人？
【明确】理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。在所不辞意味着理论物理学家道路的艰辛。
7．【提问】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？
【明确】科学是建立在基础实验之上的，科学理论要经过实验的检验才能得到论证。实验不是简单的操作，要有理论指导，要有实验的设计，要有策划组织能力，要有耐力和恒心等等，实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是，重视理论，轻视基础实验，表现为动手能力和实践能力差，思想上浮躁，急功近利。对教育而言，重知识，轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪
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