人教统编版必修 下册7.2* 一名物理学家的教育历程背景图ppt课件

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一名物理学家的教育历程
1．阅读课文，划分文章结构，理清作者的观点；2．引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。
加来道雄(假名:かく みちお)，和族，科学家，1947年1月24日出生于美国加利福尼亚州圣何塞。 科学畅销书作者，美国著名高等学府加州大学伯克利分校(UC Berkeley)物理学博士 、纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授 ，超弦理论的专家 。 加来道雄的著作都广受赞誉， 《构想未来》《超越爱因斯坦和超空间》《平行宇宙》，均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。他主持着一档全美国联网的科学广播节目，还在《晓闻热线》《60分钟》《早安美国》以及《拉里·金直播在线》之类的全美国性电视节目中亮相 。
在当代物理学中，有一些非常重要却又艰深的思想，往往因为难以形象浅显地解说而不易为公众所了解。 而加来道雄不畏艰辛，在《超越时空》一书中用很生动的方式向读者展示了现代物理前沿之一—超空间理论的来龙去脉。全书15章分为4篇，分别述说了超空间理论的早期历史，超空间理论可能通往爱因斯坦梦寐以求的“物理学圣杯”——统一场论，从理论上探讨通过超空间穿越时空的可能性，以及何时方能实际利用超空间理论所具有的潜在威力。
（一）统一场论 根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学，已经把后三种力统一起来（美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论，解决了这一问题，被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼），但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大一统的理论，最终也没有实现。
（二）高维空间 现代理论物理学认为，统一四种力的前景，在于高维空间（如十维或更高）理论的确立。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，什么时候结束，他们是一无所知的，因为他们生活在平坦的大地上，只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚，可以精准地预报风暴的动向。同样，理论物理学家认为，传统的四维（空间三维加上时间）理论太“小”，不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维（如十维或更高）中寻求统一这四种力时，就能得到一种简单、漂亮的解决模型（科学家认为宇宙应该是简单、合谐的）。
高维空间理论认为，宇宙大爆炸后10-43秒，十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙，四维宇宙暴胀，经过近一百五十亿年，演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实，因为要模拟当时的环境，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。
文章的题目是“一名物理学家的教育历程”，因此，叙述的顺序主要是历时性的。但是，作者开头就说“童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程。”而“童年的两件趣事”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，又重点突出。结构如图： 童年 青年 成年鲤鱼世界的幻想（想像） 实验 （理论物理学家）爱因斯坦故事（理论）
一.（1 段） 全文总括：记叙了作者在童年的两件趣事，以及作者是如何由这两件趣事来激发自己的科学兴趣的。二. （2-11 段）童年时对鲤鱼世界的幻想。 1.幻想鲤鱼“科学家”研究的局限性。 2.推知人类对多维空间研究的局限性。三.（12-18 段）对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究。 1. 探究爱因斯坦未完成的理论。 2. 建立自己的原子对撞机。
1、作者在文章中所说，"童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程"。这两件趣事是指什么？
第一件趣事是指作者小时候在父母的带领下，去旧金山游览著名的日本茶园。作者在那里发现了丰富多彩的非常有趣的鲤鱼世界。 第二件趣事是指作者在八岁时曾听过的一个有关整个人类历史上最伟大的科学家的故事。
2、本文题目为“一名物理学家的教育历程”,既然为“历程”,一般当以时间为序,按从小学到初中到高中再到大学的顺序来写。为什么本文只选取童年两件趣事和高中建立实验室的事例来写呢?
在作者这位物理学家的教育历程中一定有很多值得写的事件,但本文不仅仅是简单地向大家讲述成长故事,它还有着深刻的科学内涵。在作者看来,想象力、兴趣和实验精神对科学家的成长、成功而言,是至关重要的。所以作者便打破常规方式,只选择童年的两件趣事和高中时建立实验室这三个能够很好地体现这三层内涵的事件来写。突出他成长为一名“物理学家”的“教育历程”,并不旁及其他成长的经验。
3、作者关于鲤鱼“科学家”的幻想十分有趣,他从鲤鱼的角度来反观世界,那么鲤鱼“科学家”对“世界”的认识是怎样的呢?作者想通过鲤鱼“科学家”对世界的认识来说明什么?
“鲤鱼‘科学家’”对“世界”的认识主要有以下四点。(1)“水池之外看不见的世界没有科学意义。”(2)“它们为睡莲自己能够运动而困惑不解。”——它们以神秘的“力”来掩盖自己的无知。(3)“鲤鱼‘科学家’”的“消失”和“重现”——它们认为是“可怖的事情”,是“奇迹”,而不肯去探究原因。(4)“鲤鱼‘科学家’”的“传奇故事”,真实地证明另一个世界的存在,而它们却认为“胡说八道”,荒谬绝伦,违背了它们的“自然规律”。
启示：(1)人类“一生就在我们自己的‘池子’里度过”,只要“超出了我们的理解力”的自然存在,他们就“拒绝承认”。(2)“科学家发明像力这样一些概念……”,是因为他们只愿意承认“那些看得见摸得着的事物”,不肯改变思考问题的方式。(3)“不能在实验室里便利地验证”的理论,他们就加以“鄙视”,表现出思想上的保守和固执。(4)启发人们应对自然界充满好奇心,对科学产生兴趣,认真观察生活、观察自然,具有丰富的想象力。
4、作者先批评说：“一些科学家鄙视更高维数世界的说法，是因为他们不能在实验室里便利地验证它。”但是，后来他为什么又花那么大的气力建立他的实验室和原子对撞机？
作者在文中批评的是那种只相信“看得见摸得着”的宇宙，而不相信高维空间理论的世俗观念。但科学归根结底是建立在基础实验之上的，科学理论要经过实验的检验才能得到论证。
5、本文在材料处理上有什么特点？
本文布局谋篇重点突出，详略得当。 在整体上，作者并没有从童年到小学到初中到高中，按时间顺序叙事，而是通过童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名“物理学家”的“教育历程”，并不旁及其他成长的经验；在局部上，如高中阶段，作者看了许多统一场理论方面的书，并常常去斯坦福大学的物理图书馆，相关的理论书籍是怎样启发、引导他研究的，这里肯定有许多精彩的故事，但是作者只是一笔带过，重点放在制造“自己的原子对撞机”上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者严谨、踏实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。
探究：你能从加来道雄的成长经历中发现科学家应具备怎样的科学精神？
对事业、学业具有浓厚的兴趣。
具备脚踏实地的实验精神。
对未知世界充满好奇心。
想象力：科学是需要想象力的，想象力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想象中，认识到人类观察空间的局限性，间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想象上长到理性的创造，体现了创新意识的探索精神。
乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘，对真正的科学工作者来说，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏”，也是人生的“境界”。“游戏”使他们乐此不疲，充满激情，不受外界的诱惑和干扰；而“境界”使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。
PHYSICS PEDAGOGY
实验精神：有了想象力，有了乐趣只是成为科学家的最基础的因素，不去踏踏实实地做实验，就不能得到基本数据，假说就不能确立。一味地空想，不去做基础工作，不可能达到真理的彼岸。虽然作者从事的高维空间理论还停留在纸面上，但科学家们已经在做许多基础实验工作，努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论，也要有数学和天体物理的实验基础，也不是想象出来的。