《一名物理學家的教育歷程》的教學設計
《一名物理學家的教育歷程》的教學設計
一、知識教育目標
引導學生從生活出發(fā)，了解科學、認識科學。
二、能力培養(yǎng)目標
引導學生以教育歷程為重點，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標
引導學生體會科學精神。
重點、難點及解決辦法
高維空間對普通人來說，是很難想像的。所以，教學重點是文章內(nèi)容，而不是相關的科學知識。相關知識教師有所了解，能幫助教學課文即可，不必教授給學生。
課時安排
1課時
教學步驟
一、導入新課
成為一位科學家是無數(shù)有志青年的夢想，對物理的探究更是許多年輕的學子孜孜以求的，我們來看一下加來道雄的成長道路，或許能得到一些啟發(fā)。
（板書）一名物理學家的教育歷程
二、明確目標
1．引導學生從生活出發(fā)，了解科學、認識科學
2．引導學生以教育歷程為重點，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、整體感知
1．作者簡介
加來道雄，美籍日裔物理學家，畢業(yè)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》。
2．本文的基本結(jié)構(gòu)
文章的題目是一名物理學家的教育歷程，因此，敘述的順序主要是歷時性的。但是，作者開頭就說童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力，并且引導我走上成為一個理論物理學家的歷程。而童年的兩件趣事作為文章的主要內(nèi)容，又是共時性的敘述。這樣的結(jié)構(gòu)安排，使文章既脈絡清楚，又重點突出。結(jié)構(gòu)如圖：
童年
青年
�。ǔ赡辏�
鯉魚世界的幻想（想像）
實驗
�。ɡ碚撐锢韺W家）
愛因斯坦故事（理論）
3．本文的基本內(nèi)容
�、偃巳硕紝ψ匀桓械胶闷妫家宰约合矏鄣男问綄で笞匀坏闹i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，反思人類對宇宙的認知�？此谱髡呱倌陼r的思維超出同齡人，其實只是他充分發(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(yè)，激發(fā)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問底，也表現(xiàn)了他有毅力有恒心的性格，這是成為科學家的基本素質(zhì)。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(qū)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(zhì)。作者進行這樣艱苦枯燥的工作，體現(xiàn)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(nèi)容。
四、重點、難點的學習與目標完成過程
1．【提問】本文在材料處理上有什么特點？
【明確】本文布局謀篇重點突出，詳略得當。在整體上，作者并沒有從童年到小學到初中到高中，按時間順序敘事，而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例，突出他成長為一名物理學家的教育歷程，并不旁及其他成長的經(jīng)驗；在局部上，如高中階段，作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書，并常常去斯坦福大學的物理圖書館，相關的理論書籍是怎樣啟發(fā)、引導他研究的，這里肯定有許多精彩的故事，但是作者只是一筆帶過，重點放在制造自己的原子對撞機上，其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡，讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格，以及內(nèi)在的成為物理學家所需要的基本素質(zhì)。
2．【提問】本文體現(xiàn)了怎樣的科學精神？
【明確】本文三個主要部分，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(nèi)涵，可以從中看到哪些方面的教育對成為優(yōu)秀科學家最為重要。
�。�1）想像力：科學是需要想像力的，想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中，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。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造，體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。
�。�2）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(quán)，只求真理。
�。�3）實驗精神：丁肇中說過：現(xiàn)代學術(shù)的基礎就是實地的探察，就是我們現(xiàn)在所謂的實驗。科學發(fā)展的歷史告訴我們，新的知識只能通過實地實驗而得到，不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的。（《應有格物致知精神》）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(shù)據(jù)，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。作者從事的高維空間理論，雖然還停留在紙面上，但是科學家們已經(jīng)在做許多基礎的實驗工作，努力使理論得到證明。即使如科學家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論，也要有數(shù)學和天體物理學的實驗基礎，也不是空想出來的。
3．【提問】鯉魚科學家對世界的認識是怎樣的？
【明確】主要有以下幾點：（1）水池之外看不見的世界沒有科學意義。（2）它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解它們以神秘的力來掩蓋自己的無知。（3）鯉魚科學家的消失和重現(xiàn)它們認為是奇跡，是可怖的事情，而不肯去探究原因。（4）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(guī)律。
4．【提問】作者想通過鯉魚科學家對世界的認識說明什么？
【明確】說明自以為是的人類和鯉魚科學家有相似之處。（1）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。（2）科學家發(fā)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。（3）不能在實驗室里便利地驗證的理論，他們就加以鄙視，表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
5．【提問】課文中閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容，對教育歷程的敘述有什么作用？
【明確】課文的重點是童年趣事和建立實驗室，這三個事例已經(jīng)把教育歷程完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例，主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想像，激發(fā)興趣；而閱讀統(tǒng)一場理論書籍，既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情，也銜接起由理論到實驗的探究過程。
6．【提問】作者說我決定要對這一問題刨根問底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭。在作者心中理論物理學家應該是怎樣的人？
【明確】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。
7．【提問】作者建立實驗室的事例，對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義？
【明確】科學是建立在基礎實驗之上的，科學理論要經(jīng)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，要有實驗的設計，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(xiàn)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(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪
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