《高中國語文學(xué)人類教育版》有一篇加來道雄的文章《物理學(xué)家的教育歷程》。 以下是高中人教版必修科目《一個物理學(xué)家的教育歷程》的教案。 我希望它對你有幫助。
高中語文教案《一位物理學(xué)家的教育之旅》
【教學(xué)目標(biāo)】
1、知識教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生立足生活認(rèn)識科學(xué)、認(rèn)識科學(xué)。
2、能力培養(yǎng)目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“教育過程”，探究其中所表達(dá)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)精神。
【重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案】
高維空間是普通人難以想象的。 因此，教學(xué)的重點(diǎn)是文章的內(nèi)容而不是相關(guān)的科學(xué)知識。 教師只需要知道相關(guān)知識就可以幫助教課文，不需要教給學(xué)生。
【課程表】
1課時
【教學(xué)內(nèi)容及步驟】
1、新課程介紹
成為一名科學(xué)家是無數(shù)有志青年的夢想，對物理的探索更是許多青年學(xué)子的奮斗目標(biāo)。 我們來看看加來道雄的成長之路，或許能得到一些啟發(fā)。
（黑板上寫）一個物理學(xué)家的教育歷程
2. 明確的目標(biāo)
1、引導(dǎo)學(xué)生立足生活認(rèn)識、認(rèn)識科學(xué)
2、引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“教育過程”，探究其中所表達(dá)的思想內(nèi)涵。
3、整體觀感
一、作者簡介
加來道雄 ( Kaku) 是一位日裔美國物理學(xué)家。 他畢業(yè)于哈佛大學(xué)，并獲得加州大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位。 后來他擔(dān)任紐約城市大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。 主要著作有《超越愛因斯坦》（與特雷納合著）、《量子場論》和《超弦導(dǎo)論》。
2.本文的基本結(jié)構(gòu)
文章的標(biāo)題是《物理學(xué)家的教育歷程》，因此，敘述的順序主要是歷時的。 不過，作者一開始就表示“童年時的兩件有趣的事情極大地豐富了我對世界的認(rèn)識，引導(dǎo)我走上了成為一名理論物理學(xué)家的旅程”。 并以“童年的兩件趣事”作為文章的主要內(nèi)容。 內(nèi)容也是共時敘事。 這種結(jié)構(gòu)安排使文章清晰、重點(diǎn)突出。 結(jié)構(gòu)如圖：
童年青少年（成人）
鯉魚世界的奇幻（想象力）
實(shí)驗(yàn)（理論物理學(xué)家）
愛因斯坦的故事（理論）
三、本文的基本內(nèi)容
① 每個人都對自然充滿好奇，并以自己喜歡的形式尋找自然的“答案”。 然而，大多數(shù)人一般都是直接探索自然本身，而作者則從人類的角度反思人類對宇宙的認(rèn)識。 看似作者少年時的思維超越了同齡人，但實(shí)際上只是他充分發(fā)揮了自己的想象力，保持了如此獨(dú)特的想象力，為他對高維空間的理論探索奠定了基礎(chǔ)。 。 ②作者小時候接觸過愛因斯坦的“未竟事業(yè)”，激發(fā)了他探究的興趣。 他之所以感到“興奮”，是因?yàn)樗褠垡蛩固沟睦碚摦?dāng)作“偵探故事”來閱讀和探索，這非常符合青少年的心理。 此外，“我決定查出這個秘密”也表現(xiàn)出了他的毅力和毅力，這是一個科學(xué)家的基本素質(zhì)。 ③高中時，本該“在棒球場或籃球場上打球”，享受青春歲月，但作者卻“在周邊地區(qū)大量的電子倉庫中搜尋，組裝必要的硬件設(shè)備”，傷了自己的心。 “學(xué)校足球場周圍 22 英里。” “長銅線”，搭建DIY實(shí)驗(yàn)室，驗(yàn)證愛因斯坦理論，探索反物質(zhì)。 作者承擔(dān)如此艱苦而枯燥的工作，體現(xiàn)了他對科學(xué)的熱愛和踏實(shí)的性格，揭示了一個科學(xué)工作者的潛力。 從①②到③，我們可以清楚地看到作者的“教育過程”和“教育內(nèi)容”。
4、學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)及目標(biāo)完成過程
1、【提問】這篇文章在材料加工方面有什么特點(diǎn)？
[清]這篇文章的布局重點(diǎn)突出物理高中必修一1-6 反沖現(xiàn)象 火箭》（教案），內(nèi)容詳細(xì)。 總體來說，作者并沒有按時間順序從童年到小學(xué)再到初中再到高中進(jìn)行敘述。 相反，他通過童年的兩件有趣的事情和高中建立實(shí)驗(yàn)室的案例來強(qiáng)調(diào)自己作為“物理學(xué)家”的成長。 “教育過程”并不忽視其他成長經(jīng)歷； 部分，比如，在高中的時候，作者讀了很多關(guān)于統(tǒng)一場論的書籍，并且經(jīng)常去斯坦福大學(xué)的物理圖書館學(xué)習(xí)相關(guān)的理論書籍是如何啟發(fā)和指導(dǎo)他的研究的，這里一定有很多精彩的故事，但作者只是簡單地提到了它們，重點(diǎn)是構(gòu)建“你自己的原子對撞機(jī)”。 具體數(shù)據(jù)描述得很詳細(xì)，讓人感受到作者嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度。 性格，以及作為一名物理學(xué)家所固有的基本素質(zhì)。
2.【提問】這篇文章體現(xiàn)了怎樣的科學(xué)精神？
【明確】本文的三個主要部分并不是簡單的成長故事的敘述，而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵。 從他們身上，我們可以看到“教育”的哪些方面對于成為一名優(yōu)秀的科學(xué)家來說最重要。
（1）想象力：科學(xué)需要想象力，想象力可以帶來創(chuàng)造力。 正是從鯉魚世界的想象中，作者認(rèn)識到了人類觀察空間的局限性，間接認(rèn)識到了高維空間存在的可能性。 從感性想象上升到理性創(chuàng)造，體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。
（2）趣味性：科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的，而應(yīng)該是充滿樂趣的。 探索自然的奧秘，對于真正的科學(xué)家來說，是一場類似于與自然捉迷藏的“游戲”，也是生命的“境界”。 “游戲”讓他們樂在其中，充滿激情，不受外界的誘惑和干擾； 而“境界”則讓他們無視功利，對強(qiáng)權(quán)的恐懼，只追求真理。
（三）實(shí)驗(yàn)精神：丁肇中曾說過：“現(xiàn)代學(xué)術(shù)研究的基礎(chǔ)是田野探索，也就是我們現(xiàn)在所說的實(shí)驗(yàn)”。 “科學(xué)發(fā)展的歷史告訴我們，新的知識只能通過實(shí)地實(shí)驗(yàn)獲得，而不是我們自己獲得。你可以通過自省或哲學(xué)談話來獲得它。” （《治物求知的精神》）擁有想象力和樂趣只是成為科學(xué)家最基本的因素。 不踏踏實(shí)實(shí)地做實(shí)驗(yàn)是不可能得到的。 沒有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，假設(shè)就無法成立。 不做基礎(chǔ)工作，盲目夢想是不可能到達(dá)真理的另一面的。 雖然作者從事的高維空間理論還停留在紙面上，但科學(xué)家們已經(jīng)在做大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)工作，努力證明該理論。 即使科學(xué)家霍金憑借他聰明的頭腦創(chuàng)造了黑洞理論物理高中必修一1-6 反沖現(xiàn)象 火箭》（教案），也必須有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，而不僅僅是幻想。
3、【提問】“鯉魚科學(xué)家”對“世界”的理解是什么？
【明確】主要觀點(diǎn)如下：（1）“池外看不見的世界沒有科學(xué)意義”。 （2）“他們對睡蓮能自行移動感到困惑”——它們以神秘的“力量”移動，掩蓋了你的無知。 （三）“鯉魚科學(xué)家”的“消失”與“再現(xiàn)”——他們將之視為“奇跡”、“可怕的事情”，不愿探究其中的原因。 （4）“鯉魚學(xué)”的“傳奇故事”確實(shí)證明了另一個世界的存在，但他們認(rèn)為這是“無稽之談”，荒唐可笑，違背了他們的“自然規(guī)律”。
4、【提問】作者想通過“鯉魚科學(xué)家”對世界的認(rèn)識來闡釋什么？
【清】解釋一下“自以為是”的人類和“鯉魚科學(xué)家”的相似之處。 （1）人類“一生都在我們自己的‘池子’中度過”，只要自然存在“超出我們的理解”，他們就“拒絕承認(rèn)”。 （2）“科學(xué)家發(fā)明了力這樣的概念……”，因?yàn)樗麄冎辉敢獬姓J(rèn)“看得見、摸得著的東西”，不愿意改變思考問題的方式。 （三）他們“鄙視”“實(shí)驗(yàn)室里不易驗(yàn)證”的理論，表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。
5、【提問】文中閱讀多維空間冒險(xiǎn)故事和統(tǒng)一場論書籍的兩小段在“教育過程”的敘事中扮演什么角色？
[顯然]課文的重點(diǎn)是有趣的童年故事和建立實(shí)驗(yàn)室。 這三個例子已經(jīng)完整地概括了“教育過程”。 其中包含的兩個小例子主要是起到補(bǔ)充和銜接的作用。 冒險(xiǎn)故事加深了作者對高維空間的想象，激發(fā)了興趣； 而閱讀統(tǒng)一場論書籍不僅表達(dá)了作者高中時對知識的熱情，也連接了從理論到實(shí)驗(yàn)的探索過程。
6、【提問】作者說：“我決定要徹查這個問題，即使我必須成為一名理論物理學(xué)家。” 在作者心目中，“理論物理學(xué)家”應(yīng)該是一個什么樣的人？
[顯然]理論物理學(xué)家的工作是抽象且枯燥的。 受到實(shí)驗(yàn)條件的限制。 自己的理論很難被實(shí)驗(yàn)證明，甚至可能未成功而死。 這樣的人一定能耐得住寂寞，有奉獻(xiàn)精神。 “不惜一切代價(jià)”意味著成為“理論物理學(xué)家”的道路是艱難的。
7、【提問】作者建立實(shí)驗(yàn)室的案例對我們的現(xiàn)實(shí)生活有什么意義？
【明白】科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，科學(xué)理論必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)才能得到論證。 實(shí)驗(yàn)并不是一個簡單的操作。 需要理論指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、策劃組織能力、耐力和毅力等，實(shí)驗(yàn)考驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者的綜合能力。 當(dāng)前我們存在的問題是重理論輕基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，表現(xiàn)為動手實(shí)踐能力差，思維浮躁，急于求成。 在教育中，普遍強(qiáng)調(diào)知識而非能力。 這些都是一位理論物理學(xué)家非常重視實(shí)驗(yàn)給我們現(xiàn)實(shí)生活的啟示。
【家庭作業(yè)】
完成“學(xué)習(xí)和練習(xí) 1 和 2”。
【相關(guān)信息】
為了更好地理解文本，我們需要了解一些相關(guān)的理論物理知識：
(1)統(tǒng)一場論
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識，有四種力將我們的宇宙維系在一起：引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力。 物理學(xué)家已經(jīng)利用量子力學(xué)統(tǒng)一了后三種力（美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出了楊-米爾斯場論來解決這個問題，被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但這個理論很令人頭疼，因?yàn)闃O其復(fù)雜的計(jì)算），但重力仍然是自由的。 愛因斯坦一生都在試圖尋找四種力的統(tǒng)一，建立統(tǒng)一理論，但最終卻從未實(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建立高維空間（如十維或更高）的理論。 例如，古人不知道風(fēng)暴是如何產(chǎn)生的、會襲擊哪里、何時襲擊以及何時結(jié)束。 因?yàn)樗麄兩钤谄降厣希灾荒苡萌庋蹃斫骑L(fēng)暴。 從二維平面的角度觀察，即使是簡單的預(yù)測也是基于經(jīng)驗(yàn)的。 如今，有了氣象衛(wèi)星，就可以像太空一樣從三維視角觀察地球。 從地面上看來神秘莫測的風(fēng)暴可以清晰地看到，并且可以準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)暴的動向。 同樣，理論物理學(xué)家認(rèn)為，傳統(tǒng)的四維（空間加時間的三個維度）理論太“小”，無法解釋宇宙中的四種力。 當(dāng)他們超越四個維度，尋求在更高維度（比如十維或更高）統(tǒng)一這四種力時，就能得到一個簡單而美麗的解模型（科學(xué)家認(rèn)為宇宙應(yīng)該是簡單而和諧的）。
高維空間理論認(rèn)為，大爆炸后10-43秒，十維宇宙分解為四維宇宙和六維宇宙。 經(jīng)過近150億年，四維宇宙膨脹并演化成我們今天生活的宇宙。 大爆炸后10-35秒，大統(tǒng)一力分離。 然而高維空間理論很難在實(shí)驗(yàn)室里得到證實(shí)，因?yàn)橐M當(dāng)時的環(huán)境需要太多的能量，根本不可能實(shí)現(xiàn)，所以現(xiàn)在高維空間理論只能是一個“理論”。
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