《+一名物理學(xué)家的教育歷程》教學(xué)設(shè)計 統(tǒng)編版高中語文必修下冊

PAGEPAGE1一名物理學(xué)家的教育歷程【素養(yǎng)·目標(biāo)導(dǎo)學(xué)】1.語言素養(yǎng)目標(biāo)：學(xué)習(xí)作者化“晦澀難懂”為“淺顯生動”的表達(dá)方法，識記重要詞語。2.思維素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。3.文化素養(yǎng)目標(biāo)：結(jié)合作者的生活背景，了解不同教育方法對人的思維所產(chǎn)生的不同影響。4.審美素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生對了解自然規(guī)律、探尋科學(xué)真諦的熱情。教學(xué)重點：了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂趣。教學(xué)難點：了解科學(xué)研究的原理與探索過程。教學(xué)方法：教師點撥與學(xué)生合作探討相結(jié)合教學(xué)時數(shù)：1課時教學(xué)過程：【情境·激趣導(dǎo)入】“不忘初心，牢記使命“，在物欲縱橫的現(xiàn)代化時代，你還是否記得自己童年時對于未來最美好的期盼？有多少人，在懵懂無知時，明眸皓目中閃爍著滿滿的對科學(xué)的期待。這顆科學(xué)的種子，有的正在生根發(fā)芽，有的暫時滋養(yǎng)于心靈的土壤。今天，我們一起走進(jìn)一位科學(xué)家的成長時代，感悟那份對科學(xué)的熱情。一、作者介紹加來道雄，和族，科學(xué)家，1947年1月24日出生于美國加利福尼亞州圣何塞?？茖W(xué)暢銷書作者，美國著名高等學(xué)府加州大學(xué)伯克利分校（UCBerkeley）物理學(xué)博士、紐約城市大學(xué)研究生中心的理論物理學(xué)教授，超弦理論的專家。加來道雄的著作都廣受贊譽，《構(gòu)想未來》、《超越愛因斯坦和超空間》、《平行宇宙》，均被《紐約時報》和《華盛頓郵報》提名為當(dāng)年的最佳科學(xué)讀物之一。他主持著一檔全美國聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)廣播節(jié)目，還在《曉聞熱線》、《60分鐘》、《早安美國》以及《拉里·金直播在線》之類的全美國性電視節(jié)目中亮相。資料卡：人物故事科學(xué)起源于思考出生在日裔家庭中的加來道雄比同齡人更擅長思考。1947年的美國，第二次世界大戰(zhàn)剛剛結(jié)束。人們的生活逐漸走上正軌，因為戰(zhàn)爭而受到影響的科學(xué)探索也紛紛回到正軌。這一年的1月24日，加來道雄出生在加利福尼亞州圣何塞一個日本移民家庭。“我的祖父年輕時來到美國，他當(dāng)時是為了參加舊金山大地震的救援工作，后來就留在了這里?！奔觼淼佬鄣母赣H雖然是土生土長的加利福尼亞人。但是為了不忘自己的出身，加來道雄被送回日本接受教育。自小就生活在兩種文化當(dāng)中，這讓加來道雄有了比同齡人更多的思考機(jī)會：“這件事為什么是這樣的？在美國我們怎么處理？在日本又會有什么不同？”而思考，也正是科學(xué)最需要的?！净A(chǔ)·清單檢查】預(yù)習(xí)檢查1.給下列加點字注音：模糊（hu）杜撰（zhuàn）驚詫（chà）鰭（qí）鄙視（bǐ）貪婪（lán）撒手人寰（huán）浩瀚（hàn）湮沒（yān）說服（shuō）2.解釋下列成語：五彩斑斕：形容顏色多，色彩錯雜燦爛且耀眼。截然不同：形容兩件事物毫無共同之處。冷嘲熱諷：用尖酸刻薄的語言進(jìn)行譏笑及諷刺。搖擺不定：指心意猶豫不決，來回變化。高深莫測：高深的程度無法揣測。形容使人難以理解。自鳴得意：自己表示很得意，自以為了不起。撒手人寰：指離開人間，即死亡。刨根問底：比喻追究底細(xì)。形容鉆研的精神。【課文·內(nèi)容研讀】任務(wù)活動一：整體把握1.理清文章思路，概括各部分主要內(nèi)容。第一部分（1）：點明兩件趣事，總領(lǐng)全文；第二部分（2-9）：寫自己對鯉魚的世界產(chǎn)生的各種疑問和思考；第三部分（10-11）：寫自己對高維世界的思考；第四部分（12-15）：寫自己癡迷于愛因斯坦未完成的理論，并為之不斷探索；第五部分（16-18）：建立自己的原子對撞機(jī)的經(jīng)歷。2.脈絡(luò)圖：對多維空間的思考設(shè)想鯉魚的世界和鯉魚“科學(xué)家”對多維空間的思考設(shè)想鯉魚的世界和鯉魚“科學(xué)家”觀察鯉魚觀察鯉魚總領(lǐng)概述總領(lǐng)概述探求愛因斯坦未完成的理論探求愛因斯坦未完成的理論建立自己的原子對撞機(jī)科學(xué)家的故事建立自己的原子對撞機(jī)科學(xué)家的故事任務(wù)活動二：深度探究（問題展示，學(xué)生自學(xué)、質(zhì)疑、探討，教師點撥。）1.試分析本文第一段的作用。明確：①文章的第一段以極簡的語言點明了童年的兩件趣事對自己成為一名理論物理學(xué)家的重要意義，總領(lǐng)全文；②同時，與文章題目“一名物理學(xué)家的教育歷程”相照應(yīng)，點出兩件事情所具有的深刻的教育意義和對自己成為物理學(xué)家產(chǎn)生了舉足輕重的重大影響。2.文章第五段提到了鯉魚“科學(xué)家”，試分析鯉魚“科學(xué)家”這一形象的作用。明確：①鯉魚“科學(xué)家”會對那些提出在睡蓮之外還存在有另外一個平行世界的魚冷嘲熱諷，也會杜撰某些虛構(gòu)的東西來掩蓋自己的無知，可見其目光狹隘、思想迂腐保守，同時又自作聰明，自以為是。他們無法想象其他空間的存在，面對客觀發(fā)生的“奇異事件”也只會驚詫不已，顧自彷徨。②作者用鯉魚“科學(xué)家”的形象來喻指那些鄙視更高維數(shù)世界的說法只因不能在實驗室里便利地驗證它的科學(xué)家們，也以此表達(dá)對當(dāng)下一些“畫地為牢”、“固步自封”的科學(xué)觀的批判。3.本文的第二個故事中，加來道雄能夠成功建立屬于自己的“原子對撞機(jī)”的因素有哪些？試分析總結(jié)。明確：加來道雄能夠成功地建立屬于自己的“原子對撞機(jī)”既有其主觀的因素，也有客觀因素的支持，既有其偶然性也有其必然性，我們需要引導(dǎo)學(xué)生全面的去分析概括。主觀方面：①對愛因斯坦統(tǒng)一場論的探究，讓其具備了專業(yè)的理論知識儲備，為實踐打好了堅實的基礎(chǔ)；②加來道雄對于科學(xué)的熱愛和孜孜不倦、不怕困難、事無巨細(xì)的科學(xué)精神和探索精神；③加來道雄所具有的的不懼世俗的約束，特立獨行，追求卓越的性格特征?？陀^方面：①當(dāng)時的一些科學(xué)家已經(jīng)建造了一些可以產(chǎn)生反物質(zhì)的大型儀器，即“原子對撞機(jī)”，為加來道雄的實驗提供了理論和技術(shù)支撐；②家庭的開放包容的學(xué)術(shù)氛圍，加來道雄父母的支持。4.從夢想到發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們走過了艱辛而漫長的路，試分析本文是怎樣深入淺出地介紹科學(xué)研究的原理與探索過程的。明確：①首先，作者在謀篇布局上別出心裁，利用童年時的兩件富有意義的事情，來引入自己最初對于科學(xué)的思考和熱愛，詳略得當(dāng)，主次分明，頗具匠心；②然后，作者借助于想象，采用了擬人化的筆法，讓“鯉魚科學(xué)家”們會看會想，會提出問題會說話，這樣就使深奧的科學(xué)道理變的淺顯易懂。③同時，作者講究選詞，講究用恰如其分的詞句來表達(dá)周密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊馑迹纱?，用一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度拉近了普通人與科學(xué)的距離，深入淺出地將科學(xué)研究的原理與探索過程呈現(xiàn)在讀者面前。5.本文的節(jié)選部分以“一名物理學(xué)家的教育歷程”為題目，有什么作用。明確：①“一名物理學(xué)家的教育歷程”為題，點出作者的核心身份，一名物理學(xué)家；②教育歷程，則點明文章中所記敘的事情，對于作者成為物理學(xué)家具有重大的意義；③由此，也增強了題目的趣味性，吸引讀者，去一探究竟，看看文中究竟記載了什么樣的故事；④以此為題，統(tǒng)攝全文。6.你從加來道雄的成長歷程中得到什么樣的啟示？與同學(xué)分享交流。明確：角度一:科學(xué)存在于生活的方方面面。要善于發(fā)現(xiàn)，善于思考，充分利用自己的想象力，描繪藍(lán)天白云，描繪宇宙萬物。不必拘泥于已有的現(xiàn)實，放飛天馬行空的想象力，這才是科學(xué)得以進(jìn)步的源泉和動力。角度二：萬事終需堅持。不管是感興趣也好，熱愛也好，所有的事情唯有堅持二字，方得始終。加來道雄有對科學(xué)的熱忱，更有對科學(xué)不斷探索的堅持，由興趣到了熱愛，由熱愛變成了畢生的信念和追求，在此之間，他從未放棄，這就是“堅持”的力量。角度三：家庭教育對孩子的影響是深遠(yuǎn)的。加來道雄的生活環(huán)境是多元的，他父母的教育更是開放的、民主的，這也就成就了加來道雄敢于探索，初心未泯的性格特點。這也為他以后走上科學(xué)研究之路，埋下了希望的種子?！菊n外延展·類文閱讀】面向第五維由于家境貧寒，我的父母擔(dān)憂我將不能把白己的實驗和教育繼續(xù)下去。幸運的是，我為我的各種科學(xué)計劃爭取助學(xué)金的行動引起了原子科學(xué)家泰勒(EdwardTeller)的注意。他的妻子慷慨地安排我接受四年的獎學(xué)金去哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)，允許我在那里實現(xiàn)自已的夢想。具有諷刺意味的是，盡管我在哈佛開始了自己在理論物理方面的正規(guī)教育，但也正是在這里我對更高維數(shù)的興趣消失殆盡。像別的物理工作者一樣，我開始嚴(yán)格而又全面地學(xué)習(xí)與每一種自然力所對應(yīng)的高等數(shù)學(xué)，這些自然力彼此之間是完全孤立的。我仍然記得給我的電動力學(xué)老師解題，然后我又問他如果空間在更高的維數(shù)中彎曲，那么答案可能會是怎樣。他以一種奇異的方式看著我，好像我有點瘋狂似的。像比我先來的人一樣，我不久就學(xué)會把孩提時代關(guān)于更高維數(shù)空間的念頭擱置一邊。我被告知:超維空間不是一個合適的嚴(yán)肅研究課題。我從來就不滿足于對物理學(xué)的這種支離破碎的處理，思緒常要飄回到茶園中鯉魚的身上。雖然我們常用的電磁場方程在19世紀(jì)就被麥克斯韋發(fā)現(xiàn)，他的這一工作十分完美，但方程好像相當(dāng)隨意。我覺得物理學(xué)家們(像鯉魚那樣)發(fā)明的這些“力”，實際上掩蓋了我們對物體怎樣能夠不彼此接觸而運動這一問題的無知。通過學(xué)習(xí)，我知道19世紀(jì)有一場大爭論，就是光怎樣在真空中傳播。(事實上，從恒星上發(fā)出的光可以通過外部空無一物的空間毫不費力地傳播好幾萬億千米。)實驗也毫無疑問證明了光是一種波。但是，如果光是波的話，那就需要一些使它發(fā)生“波動”的媒質(zhì)。聲波需要空氣，水波需要水，而在真空中卻沒有可以使光波動的東西，人們對此深感疑惑。沒有使光波動的媒質(zhì)，它怎能成為波呢?于是，物理學(xué)家們就捏造出一種所謂的以太物質(zhì)，這種物質(zhì)作為光的媒質(zhì)而充滿整個真空的空間。然而，實驗卻無可辯駁證明了“以太”并不存在。后來，當(dāng)我成為加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)研究生后，我非常意外地發(fā)現(xiàn)有一個變通的辦法，盡管這個辦法會引起人們的爭論，但是它可以解釋光怎么能在真空中傳播。這個變通的理論十分古怪，因此當(dāng)我偶然間發(fā)現(xiàn)它之后十分震驚。這種震驚與許多美國人乍聞肯尼迪(JohnKennedy)總統(tǒng)被槍殺的感覺頗為相似。他們能永遠(yuǎn)記住他們聽到這一驚聞的那一刻正在干什么，正在和誰說活。當(dāng)我們第一次偶然遇到卡魯查-克萊因(Kaluza-Klein)理論時，我們這些物理學(xué)家也深感震驚。因為這一理論被認(rèn)為是一種不成熟的推測，因而從不在研究生課程上講述。于是，留給年輕物理工作者們的只是在有關(guān)讀物中偶然地去發(fā)現(xiàn)它。這個變通的理論給光作了一個最為簡單的解釋:它實際上是一種第五維(或如神秘主義者通常所說的那個第四維)上的振動。如果光能通過真空傳播，那是因為真空本身在振動，因為“真空”實際上存在于四維的空間和一維的時間之中。加上第五維之后，引力和光就能以驚人簡單的方式統(tǒng)一起來?；仡櫸彝陼r代在茶園的體驗，我突然意識到這就是我夢寐以求的數(shù)學(xué)理論。然而，老的卡魯査-克菜因理論有許多困難和技術(shù)問題，這就使得它半個多世紀(jì)來一直被束之高閣?？墒牵^去10年中這一切都發(fā)生了變化。這一理論的更高層次的翻版，如超引力理論，特別是超弦理論，已經(jīng)最終消除了該理論的不自洽性。突然之間，更高維數(shù)的理論正在世界各地的實驗室中被競相檢驗。世界上許多頭面物理學(xué)家現(xiàn)在相信，在普通的四維時空之外存在有更高的維數(shù)。這一思想事實上已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱點。的確，許多理論物理學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為更高的維數(shù)是導(dǎo)致某種無所不包理論的關(guān)鍵步驟，這個理論——超維空間理論——將把許多自然規(guī)律統(tǒng)一起來。如果這被證明是正確的，那么未來的科學(xué)史家們可能會很好地記下:20世紀(jì)科學(xué)一大觀念性革命就是懂得了超維空可能是解開自然和宇宙奧秘的關(guān)鍵。這種富于啟發(fā)性的概念導(dǎo)致這方面的科學(xué)研究紛至沓來:世界各國主要研究所的理論物理學(xué)家們寫出了好幾千篇探索超維空間性質(zhì)的學(xué)術(shù)論文?！逗宋锢怼泛汀段锢砜靾蟆愤@兩種重要的科學(xué)雜志中登載著大量這方面理論分析的文章。已經(jīng)舉辦了200多次國際物理學(xué)會議來探索高維數(shù)的重要性。不幸的是，在驗證我們的宇宙存在于更高的維數(shù)中方面，實驗與理論還相差甚遠(yuǎn)。（究竟什么東兩可以被認(rèn)為是證明了該理論的正確性，以及可能開發(fā)超維空間的能力問題，將在本書后文中討論。)然而，這個理論現(xiàn)在已經(jīng)作為現(xiàn)代理論物理學(xué)一個合法分支而牢固地確立起來。例如，愛因斯坦度過他生命最后時光的普林斯頓高等研究院(我在那里寫成了本)現(xiàn)在是一個研究高維時空的活躍的中心。1979年諾貝爾物理學(xué)獎得主溫伯格(StevenWeinberg)最近在評述理論物理似乎變得越來越像科幻小說時，對這一觀念革命作了總結(jié)。（節(jié)選自《超越時空》）思考：從加來道雄身上可以看到哪些可貴的品質(zhì)？明確：①永不滿足、追求完美的進(jìn)取精神；②敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，不迷信盲從的探究精神；③勇于創(chuàng)新和突破的實踐精神；④事無巨細(xì)、心思縝密的實驗精神等【積累·作文素材】關(guān)鍵詞：探索、熱愛、興趣、堅持、科學(xué)、想象等。名言警句：1.最可怕的敵人，就是沒有堅強的信念?！_曼·羅蘭2.只有毅力才會使我們成功，而毅力的來源又在于毫不動搖，堅決采取為達(dá)到成功所需要的手段?！嚑柲嵫┓蛩够?.一日一錢，十日十錢。繩鋸木斷，水滴石穿?！喙?.人不能象走獸那樣活著，應(yīng)該追求知識和美德?！∵\用示例：加來道雄童年時，透過鯉魚的眼睛去探尋水面下、睡蓮旁的新奇世界。我們隔水看魚，魚兒隔