高中語(yǔ)文：4.14《一名物理學(xué)家的教育歷程》課件（新人教版必修3）.ppt

一名物理學(xué)家的教育歷程 背景資料 一 作者介紹加來(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 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(chēng)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(kāi) 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 一名物理學(xué)家的教育歷程教學(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)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(shū) 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(kāi)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(yú)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 人人都對(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(lèi)對(duì)宇宙的認(rèn)知 看似作者少年時(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) 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) 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 到 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(shū) 并常常去斯坦福大學(xué)的物理圖書(shū)館 相關(guān)的理論書(shū)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(yú)世界的想像中 認(rèn)識(shí)到人類(lèi)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(yú)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(yú)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(yú)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(yú)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(lèi)和 鯉魚(yú)科學(xué)家 有相似之處 1 人類(lèi) 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(shū)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(huà)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(shū)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