人教版高中語文必修3《一名物理學家的教育歷程》教學設計

　一、內容與解析

《一名物理學家的教育歷程》是日裔理論物理學家加來道雄的作品，文章沒有像前面的科普作家一樣向我們介紹大量的科學知識，而是通過對童年的兩件對自己啓發很大的事情的追溯，告訴了我們走上科學道路的一些必備因素(敢於懷疑、對事物充滿興趣，做事有毅力等)，全文的思路很清晰，主要是圍繞兩件事展開，學生更容易從文章結構上去把握文章內容，通過學習此類課文，我們期盼學生從中能夠學到的是科學的學習方法和思維習慣。同時，由於學生作文中經常會出現題記，在這裏我們就可以結合課文來系統地學習一下有關題記的知識。

　二、教學目標及解析

(一)教學目標

1.瞭解文中所談的一些物理學理論問題，如宇宙平行理論、多維空間理論。

2.引導學生從生活出發，瞭解科學、認識科學。

3.分析文章的結構，探討“教育歷程”表現的思想內涵。

4.學習作者對科學深入探索的精神。

(二)解析

學習本文須從文章結構上去把握文章，讓學生從中能夠學到的是科學的學習方法和思維習慣。

　三、問題診斷分析

這篇課文涉及一些宏觀宇宙學的理論，爲了更好地理解課文，需要讓學生了解一些相關的理論物理學知識，如統一場論、高維空間等的概念。

　四、教學支持條件分析

運用多媒體，展示圖片。

　五、教學過程

1課時

　　一、導語設計

成爲一位科學家是無數有志青年的夢想，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，或許能得到一些啓發。

(板書)一名物理學家的教育歷程

　二、文本解讀

知識積累

相關知識

爲了更好地理解課文，我們需要了解一些相關的理論物理學知識：

1.統一場論

根據現代物理學知識，將我們的宇宙結合起來的力有四種：引力、電磁力、強核力和弱核力。物理學家運用量子力學，已經把後三種力統一起來(美籍華裔物理學家楊振寧和他的學生米爾斯提出楊—米爾斯場理論，解決了這一問題，被稱爲“標準模型”。但是這一理論因爲計算繁複無比而讓人頭疼)，但是引力仍然遊離在外。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統一，建立一個大一統的理論，最終也沒有實現。

2.高維空間

現代理論物理學認爲，統一四種力的前景，在於高維空間(如十維或更高)理論的確立。比如對於古人來講，風暴是怎樣產生的，風暴會襲擊什麼地方，什麼時候襲來，什麼時候結束，他們是一無所知的，因爲他們生活在平坦的大地上，只能靠肉眼從近似於二維平面的角度來觀察，即使有簡單的預報，也都是靠經驗來推測的。現在有了氣象衛星，從太空這樣三維角度觀察地球，在地面上看來神祕莫測的風暴被看得一清二楚，可以精準地預報風暴的動向。同樣，理論物理學家認爲，傳統的四維(空間三維加上時間)理論太“小”，不能解釋宇宙中的四種力。當他們超越四維而在更高維(如十維或更高)中尋求統一這四種力時，就能得到一種簡單、漂亮的解決模型(科學家認爲宇宙應該是簡單、和諧的)。

高維空間理論認爲，宇宙大爆炸後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，經過近一百五十億年，演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸後10—35秒，大統一力分開。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實，因爲要模擬當時的環境，需要的能量太大，根本無法做到，所以現在高維空間理論只能是“理論”。

　　三、信息篩選

整體把握

(一)請同學們快速閱讀全文。

歸納概括每個自然段的意思並分段。

明確：正文前有一句愛因斯坦的話，這是加來道雄的座右銘，也是他走上科學道路的指路明燈，表明他的追求。

全文共分三部分。

第一部分(第1段)，是全文的綱，只有一句話，非常簡潔，點明後面寫作的內容。

第二部分(第2—11段)，童年時的第一件趣事：對鯉魚世界的遐想。

第三部分(第12—18段)，童年時的第二件趣事：對愛因斯坦未竟事業的嚮往。

(二)提問：本文的結構安排有何特點?

明確：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，並且引導我走上成爲一個理論物理學家的歷程。”而“童年的兩件趣事”作爲文章的主要內容，又是共時性的敘述。這樣的結構安排，使文章既脈絡清楚，又重點突出。

(三)提問：本文在材料處理上有什麼特點?

明確：本文佈局謀篇重點突出，詳略得當。在整體上，作者並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，突出他成長爲一名“物理學家”的“教育歷程”，並不旁及其他成長的經驗;在局部上，如高中階段，作者看了許多統一場理論方面的書，並常常去斯坦福大學的物理圖書館，相關的理論書籍是怎樣啓發、引導他研究的，這裏肯定有許多精彩的故事，但是作者只是一筆帶過，重點放在製造自己的原子對撞機上，其中具體的數據敘述得很詳盡，讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格，以及內在的成爲物理學家所需要的基本素質。

　　四、合作探究

對兩件事的深入探討

(一)蘇軾說過“不識廬山真面目，只緣身在此山中”，物理學家的理論也許過於艱深，但其中的道理和日常生活中的體驗是相通的。

問題1：“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)“它們爲睡蓮自己能夠運動而困惑不解”——它們以“神祕的力”來掩飾自己的無知。(3)“鯉魚科學家”的“消失”和“重現”——它們認爲是“奇蹟”，是“可怖的事情”，而不肯去探究原因。(4)“鯉魚科學家”的“傳奇故事”，真實地證明另一個世界的存在，而它們卻認爲是胡說八道，荒謬絕倫，違背了它們的“自然規律”。

問題2：作者想通過“鯉魚科學家”對世界的認識說明什麼?

明確：說明“自以爲是”的人類和“鯉魚科學家”有相似之處。(1)人類一生就在自己的池子裏度過，只要超出人類的理解力的自然存在，人類就拒絕承認。(2)“科學家發明像力這樣一些概念……”，是因爲人類只願意承認那些看得見摸得着的事物，不肯改變思考問題的方式。(3)“不能在實驗室裏便利地驗證”的理論，人類就加以“鄙視”，表現出思想上的保守和固執。

(二)你是否對自然界有過好奇心呢?是否也產生了對科學的興趣?對愛因斯坦未竟的事業的嚮往，是怎樣啓迪作者走上了科學探索道路的呢?試思考以下問題。

問題3：作者說“我決定要對這一祕密刨根究底，縱然爲此而必須成爲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，受實驗條件限制，自己的學說很難得到實驗的驗證，甚至可能到死也得不到成功。這樣的人必須耐得住寂寞，必須有奉獻精神。“在所不辭”意味着“理論物理學家”道路的艱辛。

問題4：作者建立實驗室的事例，對我們現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，要有理論的指導，要有實驗的設計，要有策劃組織能力，要有耐力和恆心等等，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，表現爲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，輕能力的現象很普遍。這些都是一名理論物理學家重視實驗給我們現實生活的啓迪。

(三)總結提問：課文中閱讀多維空間歷險故事和統一場理論書籍兩小段內容，對“教育歷程”的敘述有什麼作用?

明確：課文的重點是童年趣事和建立實驗室，這幾個事例已經把“教育歷程”完整地勾畫出來了。而夾雜其中的兩個小事例，主要起補充和銜接作用。歷險故事加深作者對高維空間的想象，激發興趣;而閱讀統一場理論書籍，既表現高中階段作者的求知熱情，也銜接起由理論到實驗的探究過程。

總結：作者在文中指出在童年有兩件事大大豐富了他對世界的理解力，並且引導他成爲一個理論物理學家的歷程，這兩件事給他的啓示是：大膽的想象、懷疑和猜測，不要故步自封，興趣在人的成長過程中是不可缺少的，但要到達成功的彼岸離不了堅定的信念、堅持不懈的努力，這或許就是作者要告訴我們後輩的。

　五、方法點撥

有關題記的研討學習

在正文開始之前，作者引用了愛因斯坦的一段話，原文的意思大家都能理解，我們也知道這叫做題記，現在同學們也喜歡用題記來點綴自己的作文，在這裏我們結合課文來談談題記的寫法和作用。

1.借鑑課文

先請學生談談課文中引用這個題記的作用。

明確：作者一開始引用愛因斯坦的科學觀，旨在提示下文是在介紹有關科學的觀點。

2.在寫作過程中能夠巧妙貼切地書寫題記，不僅可以開宗明義，給閱卷人耳目一新的感覺，而且能先聲奪人，具有韻味深遠、包蘊題旨等特點，從而達到“濃縮言語動人心，未成曲調先有情”的最佳效果，成爲應試作文中得分的亮點。從近幾年高考滿分作文看，採用題記形式的佔一定比例。那麼作文中的題記有哪些種類、有何作用呢?

明確：寫題記可以採用闡發話題式、詮釋題目式、點明題旨式、總領全文式、設喻寓理式等幾種形式。

①闡發話題式:就是用簡練的語言對所給話題材料加以概括和濃縮，並找到一個最佳切入點加以深層次闡述。

吉林一考生的滿分作文《漫談“感情”“認知”》的題記是：“同是對‘修牆’‘防盜’的預見，卻產生‘聰明’或‘被懷疑’的結果。‘感情’竟能如此地左右着‘認知’，心的小舟啊，在文化的河流中求索。”這個題記通過對材料的簡單解釋，將“感情”與“認知”二者的關係詮釋得非常明白，也點明瞭作者的態度和議論的中心。

②詮釋題目式:所擬題目一般都具有深刻性特點，運用題記形式對題目進行巧妙而又全面的詮釋。

雲南一考生的滿分作文《與你同行》的題記是：“他們一路同行，一個汲着水，一個負着火，形影相隨。在他們攜手共進時，就產生了智慧。”這個題記形象而深刻地對“與你同行”這個題目進行了解釋，言簡意賅，表明了考生對感情和理智關係的認識。

③點明題旨式:在題記裏用最簡約的文字，告知閱卷人寫作本文的用意，展示出立意和主旨。

河南一考生的滿分作文《認識美麗》的題記是：“請別以爲哪個最漂亮，哪個就是您的孩子。”作者以童話的形式寫作高考作文，以擬人的手法，講述了“烏鴉送飯”“遲來的午飯”“政治課”三個小故事，而“請別以爲哪個最漂亮，哪個就是您的孩子”這個題記就十分直白地表達了對“感情親疏與對事物的認知”二者關係的看法，十分切合題意。

④總領全文式:所寫題記從大處着眼，從總體上對全文加以總領和駕馭，使閱卷人對所寫文章有一個完整而又清晰的認識。

山西一考生的滿分作文《眼睛》的題記是：“距離沒了，心更近了，認識深了。”這句話對全文來說具有提綱挈領的作用，正文就是圍繞題記展開。

⑤設喻寓理式:設喻具有化抽象爲具體、變單調爲生動的特點，而在具體和生動的設喻中蘊涵着深刻而又獨到的見解。

浙江一考生的滿分作文《我心依舊》的題記是，“魚說：你看不見我流淚，因爲我在水裏;水說：我能感覺你流淚，因爲你在我心裏。”這兩句話採用比喻的形式，富有哲理，寓意深刻，讓人過目不忘。

　六、分析鑑賞

文章中體現的科學精神

本文三個主要部分，並不是簡單地敘述成長的故事，而是具有深刻的科學精神內涵，可以從中看到哪些方面的“教育”對成爲優秀科學家最爲重要。

(1)想象力：科學是需要想象力的，想象力能帶來創造力。作者正是從對鯉魚世界的想象中，認識到人類觀察空間的侷限性，間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想象上升到理性的創造，體現了創新意識和探索精神。

(2)樂趣：科學不應該是枯燥的，而應該是充滿樂趣的。探尋自然的奧祕，對真正的科學工作者來說，是和自然做的近似於捉迷藏的“遊戲”，也是人生的“境界”。“遊戲”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，只求真理。

(3)實驗精神：丁肇中說過：“現代學術的基礎就是實地的探察，就是我們現在所謂的實驗。”“科學發展的歷史告訴我們，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》)有了想象力，有了樂趣，那只是成爲科學家的最基礎的因素，不去踏踏實實地做實驗，就不能得到基本數據，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建黑洞理論，也要有數學和天體物理學的實驗基礎，也不是空想出來的。

　七、課堂小結

一名理論物理學家重視實驗給我們現實生活的啓迪，希望大家能夠踏着他的腳步，一步一步取得進步!

　板書設計

童年 青年 (成年)

鯉魚世界的幻想(想象)

基本結構 →實驗 → (理論物理學家)

愛因斯坦故事(理論)

科學精神 想象力 樂趣 實驗精神