《第5課20世紀(jì)的科學(xué)偉人愛因斯坦》教學(xué)設(shè)計(jì)(部級(jí)優(yōu)課)-科學(xué)教案

《20世紀(jì)的科學(xué)偉人愛因斯坦》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容分析[教材分析]本節(jié)內(nèi)容選自人教版普通高中歷史課程標(biāo)準(zhǔn)選修4課程專題六《杰出的科學(xué)家》中的第五課《20世紀(jì)的科學(xué)偉人愛因斯坦》。本課教材以愛因斯坦生平為線索，介紹了他的主要科學(xué)成就即：提出狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論、光量子假說等及愛因斯坦腳踏實(shí)地進(jìn)行科學(xué)研究和勇于創(chuàng)新精神和他為世界和平而斗爭為世界和平事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。[教學(xué)指導(dǎo)意見]基本要求了解愛因斯坦的成長歷程，簡述他的主要科學(xué)成就：提出狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論、光量子假說等。感受愛因斯坦腳踏實(shí)地進(jìn)行科學(xué)研究和勇于科學(xué)創(chuàng)新的精神。發(fā)展要求認(rèn)識(shí)愛因斯坦對(duì)科學(xué)和社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用，感悟其成長的人生啟迪。說明教學(xué)時(shí)可聯(lián)系必修Ⅲ專題七“近代物理學(xué)的奠基人和革命者”一課的有關(guān)內(nèi)容。教學(xué)（核心素養(yǎng)）目標(biāo)（一）知識(shí)與能力：簡述愛因斯坦的主要科學(xué)成就；了解他的成長歷程，感受他科學(xué)的挑戰(zhàn)精神，理解愛因斯坦的科學(xué)成就對(duì)科學(xué)和人類社會(huì)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)。（二）過程與方法：1、通過時(shí)空定位，以時(shí)間軸的形式了解愛因斯坦的成長經(jīng)歷和時(shí)代背景，從歷史唯物主義的角度感悟愛因斯坦能夠取得成就的原因。2、通過史料分析、提供情境材料來感知和理解愛因斯坦一次次的“挑戰(zhàn)”所取得的成績，認(rèn)識(shí)愛因斯坦的科學(xué)精神。3、通過解讀狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論等相關(guān)理論，形成一定的歷史認(rèn)識(shí)和歷史解釋。4、運(yùn)用探究性學(xué)習(xí)方法，采用合作教學(xué)的手段通過對(duì)愛因斯坦生平事跡的了解，認(rèn)識(shí)他的主要科學(xué)成就及其對(duì)社會(huì)的責(zé)任感。（三）情感態(tài)度價(jià)值觀1、通過對(duì)愛因斯坦不斷挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)，感悟他的科學(xué)懷疑精神，從而認(rèn)識(shí)到他是一個(gè)追求真理的科學(xué)偉人，樹立追求知識(shí)的好學(xué)精神。2、通過對(duì)愛因斯坦挑戰(zhàn)社會(huì)政治權(quán)威，追求和平的學(xué)習(xí)，感受偉大科學(xué)家的優(yōu)秀品質(zhì)，從而樹立對(duì)社會(huì)歷史使命感和責(zé)任感，形成家國情懷。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：愛因斯坦及其主要科學(xué)成就和科學(xué)挑戰(zhàn)精神。難點(diǎn)：相對(duì)論的提出及其影響四、教學(xué)方法合作探究、史料研讀五、教學(xué)過程導(dǎo)入新課〖呈現(xiàn)〗〖師〗圖中這個(gè)人同學(xué)們認(rèn)識(shí)嗎？〖生〗愛因斯坦〖師〗我國有一位愛因斯坦研究專家這樣去形容他——〖呈現(xiàn)〗“作為一個(gè)人的愛因斯坦”而非作為一個(gè)科學(xué)家的愛因斯坦……他是一個(gè)虔誠的世界主義者……更重要的是，他是一個(gè)懷疑一切權(quán)威的人，是一個(gè)始終獨(dú)立思考的人”?！袊茖W(xué)院自然科學(xué)史研究所原研究員許良英〖師〗在這些形容中，讓你感興趣的是哪些詞語？〖生〗懷疑一切權(quán)威、世界主義者、獨(dú)立思考……〖師〗我們再來看這樣一個(gè)描述——〖呈現(xiàn)〗他是一個(gè)深切關(guān)懷人類的孤獨(dú)者，一個(gè)充滿敬畏的反叛者。——【美】沃爾特?艾薩克森《愛因斯坦傳》〖師〗我們發(fā)現(xiàn)在兩段話中有一些相似的措辭，是哪些詞語？〖生〗挑戰(zhàn)一切權(quán)威——反叛，世界主義者——關(guān)懷人類〖師〗從科學(xué)的角度來看，這些詞語似乎都指向了他一種品質(zhì)——〖生〗挑戰(zhàn)權(quán)威〖師〗今天我們就來認(rèn)識(shí)這樣一個(gè)挑戰(zhàn)權(quán)威的科學(xué)家，一個(gè)充滿敬畏的反叛者。（板書：挑戰(zhàn)權(quán)威）推進(jìn)新課〖呈現(xiàn)〗〖師〗請(qǐng)同學(xué)們快速閱讀課本129-132，下列時(shí)間發(fā)生了什么事？〖生〗1879年——出生德國〖師〗1888年，上中學(xué)〖生〗1896年——讀大學(xué)，學(xué)物理學(xué)和數(shù)學(xué)〖師〗1902年，大學(xué)畢業(yè)，進(jìn)入瑞士伯爾尼專利局工作，成為一名普通的職員?！忌?905年——提出狹義相對(duì)論和光量子理論〖師〗1914年，由于他的成果突出，因此受邀到柏林繼續(xù)研究〖生〗1916年——提出廣義相對(duì)論〖生〗1921年——因光電效應(yīng)研究獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)〖生〗1933年——來到美國，在普倫斯頓高等研究院就職〖生〗1955年——因病去世〖師〗愛因斯坦具有挑戰(zhàn)權(quán)威的精神，懷疑一切，可以說既懷疑別人，也懷疑自己，請(qǐng)同學(xué)們哪些事是他在挑戰(zhàn)權(quán)威，哪些是在挑戰(zhàn)自我？〖呈現(xiàn)〗〖生〗出生德國，卻善于思考，他是挑戰(zhàn)家人的權(quán)威；上中學(xué)，在挑戰(zhàn)老師的權(quán)威；提出狹義相對(duì)論和光量子假說，是在挑戰(zhàn)前人的權(quán)威；提出廣義相對(duì)論，是在挑戰(zhàn)自己的權(quán)威?！紟煛竭@位同學(xué)看書很仔細(xì)，回答得也很全面。書上是怎么形容兒時(shí)的愛因斯坦？〖生〗很少講話，卻善于思考，尋根究底〖師〗可以說非常具有探究精神。初中的愛因斯坦又是怎樣的呢?〖生〗探究精神，卻被趕出校門〖師〗可以說，愛因斯坦帶著他的探究精神到了學(xué)校，他挑戰(zhàn)了老師的權(quán)威。但是書本上說他被趕出學(xué)校，可以說他的挑戰(zhàn)遇到了挫折。他會(huì)不會(huì)放棄挑戰(zhàn)呢？〖生〗不會(huì)〖師〗確實(shí)如此，接下來我們繼續(xù)學(xué)習(xí)他是如何挑戰(zhàn)權(quán)威的。突破重難點(diǎn)〖呈現(xiàn)〗材料一：絕對(duì)空間就其本性來說與外界任何事物毫無關(guān)系，它永遠(yuǎn)是同一的，不動(dòng)的?！谶\(yùn)動(dòng)系和靜止系坐標(biāo)變換時(shí)，顯然，時(shí)間是不變的?！居ⅰ颗ｎD《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》〖師〗牛頓我們在必修三學(xué)過，他的這部作品奠定了近代物理學(xué)基礎(chǔ)，他的理論統(tǒng)治后世二三百年。同學(xué)們結(jié)合材料一和教材P130，思考指出愛因斯坦“挑戰(zhàn)”了什么？〖生〗挑戰(zhàn)了牛頓絕對(duì)的時(shí)空觀念，提出了相對(duì)的時(shí)空觀。〖師〗關(guān)于相對(duì)的時(shí)空觀，書本上有個(gè)很好的例子，叫做尺縮鐘慢原理。假設(shè)老師這里有兩塊一摸一樣的手表，一只戴在手上，一只跟著宇航員去了天空，等一個(gè)小時(shí)之后，會(huì)發(fā)生什么變化呢?〖生〗兩只手表的時(shí)間不一樣了，一只快一只慢〖師〗哪只會(huì)比較快？〖生〗手上的手表〖師〗對(duì)，因?yàn)橥馓盏奈矬w運(yùn)動(dòng)速度比較快，時(shí)間就過得比較慢，這就是愛因斯坦的尺縮鐘慢原理，說明了物體的運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間有關(guān)?！汲尸F(xiàn)〗材料二：1905年，愛因斯坦提出了相對(duì)論，他把作為光波載體的以太，從物理學(xué)世界中清除出去了。……首先的建設(shè)工作是引進(jìn)一個(gè)定律，即用C表示恒定的真空光速，把它納入各種常數(shù)之列，運(yùn)用到物理學(xué)的基本規(guī)律中去?！镜隆亢諣杻?nèi)克《愛因斯坦傳》〖師〗結(jié)合材料二和教材P130，指出愛因斯坦又“挑戰(zhàn)”了什么？〖生〗挑戰(zhàn)了“以太學(xué)說”，提出了“光速不變”原理?！紟煛礁鶕?jù)這個(gè)原理，愛因斯坦提出了一條公式E=mc2，E就是能量，M就是質(zhì)量，C就是光速，揭示了物質(zhì)的能量與質(zhì)量的相當(dāng)性，為原子能的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，所以有人把愛因斯坦稱為原子能之父。〖師〗關(guān)于狹義相對(duì)論，在書本的歷史縱橫部分還提到了物質(zhì)的質(zhì)量與速度的關(guān)系，總結(jié)這些原理可以說他把物質(zhì)的能量、質(zhì)量、時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)等都統(tǒng)一起來了，可以說這個(gè)跟牛頓的理論是不一樣的，牛頓的運(yùn)動(dòng)學(xué)說中排除了時(shí)間和空間。那么，有沒有同學(xué)能夠總結(jié)一下狹義相對(duì)論的意義？〖生〗為原子能的利用奠定理論基礎(chǔ)，近代物理學(xué)領(lǐng)域的一次偉大革命?！歼^渡〗狹義相對(duì)論使愛因斯坦獲得了一定的成就，但是他還在繼續(xù)挑戰(zhàn)——〖呈現(xiàn)〗材料三：牛頓在他的著作中提出，光是由一粒粒像小彈丸一樣的機(jī)械微粒所組成的粒子流。而惠更斯認(rèn)為光是一種機(jī)械波動(dòng)，由發(fā)光物體振動(dòng)引起。19世界60年代，麥克斯韋又認(rèn)為光是一種波長較短的電磁波。到了20世紀(jì)，愛因斯坦提出光量子論，賦予光以波粒二象性?！x修4P130【歷史縱橫】〖師〗愛因斯坦還“挑戰(zhàn)”了什么？〖生〗他挑戰(zhàn)了牛頓、惠更斯、麥克斯韋等人關(guān)于光的學(xué)說，提出了光量子假說，提出光具有波粒二象性?！紟煛浇Y(jié)合材料二和教材P131，他對(duì)光的研究得出了什么新的理論？帶來什么影響？〖生〗解釋了光電效應(yīng)，推動(dòng)了量子力學(xué)的發(fā)展?！紟煛揭?yàn)閻垡蛩固沟墓怆娦?yīng)，他獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。不過他的狹義相對(duì)論可以說貢獻(xiàn)更為突出，只是當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家不是很理解和認(rèn)可他。〖師〗當(dāng)愛因斯坦提出了這些偉大的理論后，他仍感到不足?！汲尸F(xiàn)〗在1905提出狹義相對(duì)論之后，愛因斯坦認(rèn)識(shí)到它至少在兩個(gè)意義上是不完備的。在接下來的十年里，愛因斯坦既希望提出一種新的引力場理論，又試圖把相對(duì)論推廣到加速運(yùn)動(dòng)?！久馈课譅柼?艾薩克森《愛因斯坦傳》〖師〗他認(rèn)為他的狹義相對(duì)論是不完備的，他希望提出一個(gè)新的引力場理論，把相對(duì)論推廣到加速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。這也說明愛因斯坦在挑戰(zhàn)自我。由此，他又提出了廣義相對(duì)論。請(qǐng)同學(xué)們說說廣義相對(duì)論的內(nèi)容〖生〗等效原理；廣義相對(duì)性〖師〗當(dāng)時(shí)他的理論又產(chǎn)生了一些質(zhì)疑，但是幾年后質(zhì)疑的聲音漸漸消失了，因?yàn)樗睦碚摰玫搅藢?shí)踐的認(rèn)可?！汲尸F(xiàn)〗〖師〗在他的預(yù)言中質(zhì)量大的天體會(huì)使時(shí)空發(fā)生彎曲，幾年后英國派出了兩支遠(yuǎn)征隊(duì)觀察日全食，發(fā)現(xiàn)光纖在引力場中發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度跟他所預(yù)言的也是一致的，1.7秒。由此，我們說廣義相對(duì)論帶來了說明影響？〖生〗改變了宇宙觀〖師〗當(dāng)全世界都在為愛因斯坦歡呼的時(shí)候，他又悄悄地進(jìn)行了新的探索，把觸角伸向了新的領(lǐng)域——統(tǒng)一場論、宇宙學(xué)?？梢哉f愛因斯坦的研究從狹義相對(duì)論到廣義相對(duì)論到統(tǒng)一場論，一直在不斷挑戰(zhàn)自我。〖師〗愛因斯坦的這些挑戰(zhàn)，主要是在什么方面的挑戰(zhàn)呢？〖生〗自然科學(xué)〖呈現(xiàn)〗愛因斯坦認(rèn)為，其科學(xué)成就的取得并不是由于其具有“特殊的天才”、“非凡的思考能力”和“過分發(fā)達(dá)的大腦”，而是由于其好奇、執(zhí)著和。〖師〗愛因斯坦取得這些成就，是因?yàn)槭裁丛蚰?？?qǐng)同學(xué)們試著完成這個(gè)填空?！忌教魬?zhàn)權(quán)威〖師〗可以說是一種挑戰(zhàn)權(quán)威的精神，我們也可以理解為一種科學(xué)的懷疑精神，既要挑戰(zhàn)權(quán)威又要挑戰(zhàn)自我，用愛因斯坦的話說就是“尋根刨底的究問”?！汲尸F(xiàn)〗〖師〗前面我們說愛因斯坦是一位德國人，晚年卻加入美國國籍，原因何在？〖生〗1933年，因遭受納粹政權(quán)迫害前往美國。〖師〗為什么會(huì)受到迫害？〖生〗因?yàn)樗磳?duì)戰(zhàn)爭，遭到了納粹政府的追殺〖師〗可以說當(dāng)時(shí)的納粹政府實(shí)行了反動(dòng)統(tǒng)治，對(duì)內(nèi)獨(dú)裁，對(duì)外擴(kuò)張，讓愛因斯坦感到了不滿，他想要尋找一片自由、民主的樂土，由此，他來到了美國。其實(shí)這也是他的科學(xué)懷疑精神在什么方面的一種體現(xiàn)?！忌缴鐣?huì)政治〖師〗請(qǐng)大家閱讀教材P131-132，歸納愛因斯坦是如何挑戰(zhàn)社會(huì)政治權(quán)威的？〖生〗一戰(zhàn)時(shí)，支持反戰(zhàn)宣言?！忌揭粦?zhàn)后，致力于恢復(fù)各國人民的相互諒解，呼吁人民為和平而斗爭。〖生〗二戰(zhàn)時(shí)，建議羅斯福研制原子彈；痛心原子彈爆炸引起的傷害。〖生〗二戰(zhàn)后，致力于防止核戰(zhàn)爭的發(fā)生，發(fā)表反核戰(zhàn)的公報(bào)?！紟煛綈垡蛩固贡环Q為原子彈之父，當(dāng)他得知原子彈給人類帶來巨大的災(zāi)難時(shí)，他也感到十分傷心，感慨早知道自己應(yīng)該當(dāng)個(gè)“鐘表匠”。因此，前面評(píng)價(jià)他“是一個(gè)深切關(guān)懷人類的孤獨(dú)者，一個(gè)充滿敬畏的反叛者?！薄歼^渡〗愛因斯坦取得了這么多的成就，他不斷的挑戰(zhàn)權(quán)威，而他自己也漸漸地變成了人們心目中的權(quán)威?！汲尸F(xiàn)〗1955年4月18日愛因斯坦病逝于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)梗涣⒓o(jì)念碑。“我死后，切切不可把梅塞街112號(hào)變成人們‘朝圣’的紀(jì)念館。我在高等研究院里的辦公室，要讓給別人使用。除我的科學(xué)理想和社會(huì)理想，我的一切都將隨我一起死去。”〖師〗為什么愛因斯坦不希望別人“朝圣”紀(jì)念他？〖生1〗因?yàn)樗幌Ｍ蔀闄?quán)威，希望后人繼續(xù)進(jìn)行挑戰(zhàn)，延續(xù)他的科學(xué)懷疑精神?！忌?〗他希望他的辦公室繼續(xù)留給別人使用，繼續(xù)研究，繼續(xù)將他的科學(xué)事業(yè)發(fā)展下去?！紟煛娇梢哉f愛因斯坦不僅僅挑戰(zhàn)權(quán)威、挑戰(zhàn)自我，也“不為權(quán)威”。（板書：不為權(quán)威）因此，我們說他不僅僅是一位科學(xué)家，書本上更是將他定義為一位科學(xué)偉人?！歼^渡〗最后讓我們一起通過他的悼念詞來懷念這位科學(xué)偉人〖呈現(xiàn)〗懷念偉人我們?nèi)慷极@益不淺，及全世界都感謝他的教誨。那專屬于他個(gè)人的東西，早已傳遍廣大人群。他像行將隕滅的彗星，光華四射，把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)。課堂小結(jié)〖師〗今天我們學(xué)習(xí)了愛因斯坦的科學(xué)成就，感受了愛因斯坦的光芒，希望同學(xué)們將這份光芒和他的科學(xué)精神繼續(xù)延續(xù)下去……課堂練習(xí)1．20世紀(jì)初，愛因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)的一場變革。因?yàn)樗麬．否定了經(jīng)典力學(xué)體系B．打破了絕對(duì)時(shí)空觀C.徹底解決了19世紀(jì)以來物理學(xué)面臨的危機(jī)D.標(biāo)志著對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)開始進(jìn)入微觀粒子世界2、愛因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命，主要是因?yàn)棰俜穸私?jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀②揭示了時(shí)間、空間并非絕對(duì)不變的本質(zhì)屬性③打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性④使人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)開始從宏觀世界深入到微觀世界A①②③B②③④C①③④D①②④3、愛因斯坦的相對(duì)論與牛頓力學(xué)體系的關(guān)系是A完全繼承B完全否定C有否定、有發(fā)展D沒有任何關(guān)系〖參考答案〗BAC

六、板書設(shè)計(jì)科學(xué)偉人科學(xué)偉人——愛因斯坦挑戰(zhàn)權(quán)威挑戰(zhàn)自我不為權(quán)威自然科學(xué)社會(huì)政治狹義相對(duì)論光量子假說廣義相對(duì)論科學(xué)懷疑精神七、課后延伸（一）閱讀愛因斯坦的人物傳記，可上網(wǎng)查找資料，以書面形式分小組討論讀后感。（二）練習(xí)訓(xùn)練1．20世紀(jì)初，愛因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)的一場變革。因?yàn)樗?/p>

A．否定了經(jīng)典力學(xué)體系

B．打破了絕對(duì)時(shí)空觀

C.徹底解決了19世紀(jì)以來物理學(xué)面臨的危機(jī)

D.標(biāo)志著對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)開始進(jìn)入微觀粒子世界2、1921年，愛因斯坦獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，是基于他的A、狹義相對(duì)論B、廣義相對(duì)論C、量子理論D、光子理論3、下列表述不正確的是A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)B、經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C、相對(duì)論的提出證明經(jīng)典物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的D、量子理論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步4、（2018.4浙江選考真題）科學(xué)巨人愛因斯坦被稱為“20世紀(jì)的哥白尼”。閱讀材料，回答問題。（10分）材料一19世紀(jì)30年代，法拉第的發(fā)現(xiàn)激起了一系列發(fā)明的浪潮并最終引發(fā)了電氣技術(shù)革命，愛因斯坦的父親和叔叔也投身其中。1882年，他們在國際電氣技術(shù)展覽會(huì)上推出了自己的發(fā)電機(jī)和新式電話。在家里，愛因斯斯坦每天都能聽到父親工廠里“汽笛鳴叫”奏響的勞動(dòng)序曲，電樞和線圈成了這個(gè)正在成長的孩子手中的寵物。同時(shí)，他通過瘋狂閱讀掌握了物理學(xué)和哲學(xué)的概貌，并在父輩工廠和中學(xué)、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室獲得了實(shí)際認(rèn)識(shí)。凡