一名物理学家的教育历程上课

一名物理学家的教育历程加来道雄（人物简介类说明文）学习目标：1、从生活出发，了解科学，认识科学。2、以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。3、体会本文体现出的的科学精神。作者简介

加来道雄，日裔美籍理论物理学家，纽约市立大学城市学院理论物理学教授。他毕业于哈佛大学，获得加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位。他是《超越爱因斯坦》、《量子场论》和《超弦导论》诸书的作者。预习展示：一、基础积累二、初读课文，基本把握

1．本文题为《一名物理学家的教育历程》，文章通过记述作者在自己成长过程中起了重大作用的两件童年趣事，说明了他成为理论物理学家的成长历程。阅读全文，完成下表。课题段落段落大意结构一名物理学家的教育历程第1段总提两件趣事对“我”的教育作用总第2段—第11段由对鲤鱼世界的遐想推知人类认识的局限

分第12段—第18段对爱因斯坦未竟事业的向往与研究2、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？每一件趣事对他成长为一名物理学家有什么意义？（1）趣事：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）意义：

作者对鲤鱼世界的遐想意义：作者猜测鲤鱼是怎样观察它们周围的世界的，由此作者想象出有“鲤鱼科学家们”，它们的思想以及它们有过奇妙的经历等等。这种遐想给予作者的意义是充分挖掘了他的好奇心和发挥了想象力，并且他保持了这样奇特的想像力，也由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。作者对爱因斯坦未竟事业的向往意义：

我们发现作者的基本科学素质都得到了培养和锻炼。例如探究能力、推断能力、动手实验能力以及在其中不可缺少的不怕挫折、质疑求真的科学精神，尊重事实和实事求是的科学态度等都得到了培养和锻炼。

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。

文章结构顺序讨论交流：【提问1】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？3-9【提问2】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？10【提问3】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？【提问4】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？

【讨论1】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？

主要有以下几点：（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“奇迹”，是“可怖的事情”，而不肯去探究原因。（4）“鲤鱼科学”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，违背它们的“自然规律”。

【讨论2】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？

说明“自以为是”的人类和“鲤鱼科学家”有相似之处。（1）人类“一生就在我们自己的‘池子’里度过”，只要“超出我们的理解力”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。

【讨论3】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？

理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。【讨论4】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？科学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。实验不是简单的操作，要有理论指导，要有实验的设计，要有策划组织能力，要有耐力和恒心等等，实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是，重视理论，轻视基础实验，表现为动手能力和实践能力差，思想上浮躁，急功近利。对教育而言，重知识，轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。探究：总结成为一名科学家所具备的基本条件（即本文体现了怎样的科学精神？）。本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要。（1）想像力：科学是需要想像力的，想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中，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。由感性的想像上升到理性的创造，体现了创新意识和探索精神。

（2）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。

（3）实验精神：丁肇中说过：“现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。”“科学发展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。”（《应有格物致知精神》）有了想像力，有了乐趣，那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。作者从事的高维空间理论，虽然还停留在纸面上，但是科学家们已经在做许多基础的实验工作，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学的实验基础，也不是空想出来的。训练提升：1．下列词语中加点的字，注音有误的一项是（）

A.斑斓（lán）震惊（zhèn）撒手人寰（huán）

B.目眩（xuàn）畏葸（sī）孜孜不倦（zī）

C.怪诞（dàn）湮没（yān）自鸣得意（míng）

D.遐想（xiá）杜撰（zhuàn）惊诧不已（chà）解析：B。葸，xǐ2.下列各组词语中，没有错别字的一项是（）A.漫游五彩斑滥杜撰困惑不解B.企图高深莫则湮没惊诧不已C.遐想微乎其微震惊冷嘲热讽D.浩瀚自鸣得意神密撒手人寰解析：C。A.滥—斓；B.则—测；D.密—秘。3、学习完本课，你肯定会有一些感悟，请用名言的形式来展现你的思考，每位同学的感悟不能少于2条。教师寄语：

人生是一种过程，是一种亲历的过程。一切美妙尽在过程之中。早在几千年前，“先圣”孔子就有“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”的观点，用现在的话来说，就是学习知识、本领时，兴趣是十分重要的，它产生的作用不可小视，是其它很多东西所无法比拟的。培养自己对有益事物的兴趣亦显得尤为重要。

那么兴趣如何来培养呢？我相信兴趣并不完全是由先天决定的，而且多数兴趣是后天形成的。往往一件事物，从表面上看枯燥无味、无从着手，但假若你肯尝试着去了解它，也许一开始有难度，但兴趣总会慢慢发生的。从“知之深则爱之切，爱之切则知之深”可以看出，兴趣与认识有着密切的联系。如果一个人对一件事物认识的越深，就越容易从中找到乐趣，毕竟任何事情都有其乐趣所在。同样地，对一件事物十分感兴趣，就促使自己不断去了解它，于是乎认知也越多了。

总之，因为有了兴趣，于是就有了乐于为之奋斗的目标，然后就有了坚持不懈的动力，再然后就有了收获以及随之而来的快乐赏经典句我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。

——牛顿A=X+Y+ZA代表成功，X代表艰苦的劳动，Y代表正确的方法，Z代表少说空话。

--爱因斯坦

常常有同学问我做物理工作成功的要素是什么？

我想要素可以归纳为三个P：Perception,Persistence,andPower。

Perception--眼光，看准了什么东西，就要抓住不放；Persistence--坚持，看对了就要坚持；

Power--力量，有了力量能够闯过关，遇到困难你要闯下去。

--杨振宁

多维空间0维：没有长宽高，单纯的一个点。

一维：只有长度

二维：平面世界只有长宽

三维：长宽高立体世界我们肉眼亲身感觉到看到的世界三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是三维空间，具有长、宽、高三种度量。数学、物理等学科中引进的多维空间概念，是在三维空间基础上所作的科学抽象。

四维：一个时空的概念日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指阿尔伯特·爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据阿尔伯特·爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。

一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。

阿尔伯特．爱因斯坦（Albert．Einstein）1897年3月14曰出生在德国西南距离慕尼黑八十五哩的乌耳姆城(Ulm)。父母都是犹太人。这是一个和睦、愉快的家庭。亲人们深爱着小爱因斯坦，但都为他的智力发育感到担忧。爱因斯坦小时候并不活泼，三岁多还不会讲话，父母很担心他是哑巴，带他去给医生检查。还好小爱因斯坦不是哑巴可是直到九岁时讲话还不很通畅，所讲的每一句话都必须经过吃力但认真的思考。爱因斯坦家的住房周围有花园，他经常一个人长时间地蹲在花园角落的灌木丛里，用手抚摩着小叶片或者凝视着匆匆跑动的蚂蚁。他很小就喜欢冥想，想了解大自然的奥秘。一次，在依萨尔河岸野餐时，一位亲戚说，小爱因斯坦很严肃，当其他的孩子都在互相玩耍、逗乐时，他却独自坐着看湖的对岸。母亲玻琳深情的为自己的孩子辩护：“他是沉静的，因为他在思索。等着吧，总有一天他会成为一个教授！”那位亲戚感到可笑，但也理解母亲的心情。教授！在人们的心目中，只有那些聪敏的人才有可能得到这个荣誉的称号，这个连话都说不好的笨孩子能成为一个教授吗？

爱因斯坦在念小学和中学时，一般功课属平常，唯有数学成绩远在全班同学之上。由于他举止缓慢，不爱同人交往，老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师对他是那么厌恶，曾经公开骂他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生，竟想把他赶出校门。

家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭，这样等于是救济他们。其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德，喜欢阅读书籍，兴趣广泛。他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭，并和羞答答、长着黑头发和棕色眼睛的小爱因斯坦交成了好朋友。麦克斯可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”，他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看，看完后就和爱因斯坦讨论，并且再继续提供给他新的读物。麦克斯点燃了爱因斯坦自学的兴趣火花，还不断地辅导他。

麦克斯引导他学习高等数学，十三岁时他已自学微积分了。当他的同班同学为那些平面几何简单问题和循环分数而皱眉头时，爱因斯坦靠自学已经进入到无穷级数这些美丽神奇的“无穷世界”去了。很快小爱因斯坦的数学程度超过了读大学的麦克斯，为了以后有共同谈话的话题，麦克斯开始借哲学书给他看，爱因斯坦在十三岁就能看懂康德的《纯理性批判》。这是一本对许多成人来说都算是枯燥艰深的书。这时候爱因斯坦阅读的书就是数学、物理和许多哲学家的书。

１９０５年，年仅２６岁的爱因斯坦发表了三篇论文，在物理学三个不同领域取得了历史性成就，特别是狭义相对论的提出，使人类对于空间、时间和物质运动的认识发生了革命性变化，标志着物理学新纪元的到来。１９１５年，爱因斯坦发表广义相对论。这是继狭义相对论之后，近代科学的又一个重大成就。１９１９年，英国天文学家爱丁顿的日全食观测结果证实了爱因斯坦所作的光线经过太阳引力场会弯曲的预言。爱因斯坦由此声名鹊起，相对论成为人们家喻户晓的名词。加拿大的高中采取学分制，每门课一个学分，修满30分即可毕业。30分中，有16分是必修课，其中包括英文，数学，自然科学，历史，地理，体育，艺术，家政，法语，基础电脑应用等；其余的14个学分，由学生根据自己的爱好和未来的发展设想进行选课。在选修课中，有五个系列的课程，学生以一个系列为侧重点，由低向高选修上去。五种选修课程系列为：商科系列：包括统计、会计、各种商业法律法规、消费学、生产力布局学等；自然科学系列：包括物理、化学、生物、高等数学各个分支、电脑高级语言等；艺术系列：包括戏剧、绘画、摄影、各种美术设计等；技术系列：包括电工、木工、管工、汽车修理、房屋修缮等；社会科学系列：包括各历史学科分支、社会学、人类学、人文学等。另外还专门开设驾驶课程，以便让16岁以上的学生尽快取得驾照。这样的课程设置，使学生从9-10年级(14-15岁)起就开始考虑自己未来的发展方向，开始侧重选修与这一方向有关的课程，并根据自己的兴趣在这一领域里进行一些深入的研究。所以，加拿大的高中毕业生尽管在数理化总的方面不如中国学生学的深，但在某一领域的知识和参与能力却非常强。这种课程设置使加拿大的高中毕业生适应社会的多种需求，一部分学生进入大学，将来可能成为政治家、科学家、工程师、工商管理人员、医生、律师、教师等，而那些不能进入大学甚至不想上大学的学生也能通过自己的努力，凭着自己的一技之长在社会上自立。加拿大的高中教育不仅在课程设置上有上述特点，而且教学方法上也有其独到之处。老师注重培养学生的实践和动手能力，从学生的日常生活能力教起。例如，家政课是一门必修课，其内容包括烹调、缝纫、家用电器的使用和简单维护，房屋的简单修缮，如何做父母及喂养小孩等，而且每项内容都配之以实践：学校有专用的厨房让学生们实践做饭，有缝纫机供学生们做自己设计的衣服，有车间共学生们做木工活，还有专门设计好带电脑程序的假娃娃供学生们带回家里”喂养”，老师根据电脑记录给分，老师还专门带学生去附近的幼儿园实践如何带弟弟妹妹。再如，学校专门为学商科课程的学生开了一个小卖部，只在学校内部营业，经营管理和日常运作全部由这些学生负责。注重发挥学生的创造能力和参与意识是其教学方法的另一个特点。老师讲课并不面面俱到，而是提倡学生自学和思考。有时老师专门安排一两个自学单元，让学生自学后，选一个重点给全班讲出来或提交读书报告。这几年来，我女儿不知写了多少读书报告，每一次都要上网或去图书馆查阅大量资料，有些读书报告还要求图文并茂，所有报告后面都必须附上参考书目录和引文出处，而且要打印得干干净净，装订得整整齐齐，才能交给老师，俨然像中国大学生或研究生提交的论文。考试也不只要求死记硬背，很大部分内容要求学生的独立思考。例如，我女儿上10年级的地理课考试，老师出的题目为：在某个社区拟建一个超级市场，老师给出了这个社区的基本状况，如地理位置、人口及结构、收入水平、交通环境、超市的规模等，让学生们通过自己的分析得出建超市是否可行的结论。而且，答案也不要求与老师的看法一致，只要自圆其说即可。又如，一次我女儿美术课的期末考试是，老师给出几个主题，学生们任选一个主题，设计一张加拿大邮票并附设计说明。电脑课的期末考试是用所学的语言设计一个自己喜欢的游戏软件，我女儿为设计这个软件，熬了好几个通宵，不仅一句怨言也没有，而且还其乐无穷。她经常跟我说，”上学太有意思了，每天都很EXCITING(振奋)”。加拿大的学校还注重培养学生与他人的合作协调能力，鼓励学生在公众面前表现自己。从小在加拿大上学的孩子对PROJECT(课题)和PRESENTATION(演示)这两个词都不陌生。PROJECT大都需要和几个同伴一起完成，根据老师的题目，大家商量对策，分头准备，然后一起动手写，或画，最后在班上宣讲或表演出来，也就是PRESENTATION出来。几乎每一门课都有这样的教学环节。学生们通过这样的教学环节，不仅锻炼了与他人的合作协调能力和组织能力，提高了自信心，而且还享受着思考与创作的乐趣。例如，我女儿选的戏剧课，高年级期末考试是和几个同学一起写一个剧本并把它表演出来，从写作到表演，从服装、道具到音乐、灯光，全由他们自己解决，为了得到好成绩和与其他小组竞争，每个人都认认真真的工作，积极地出谋划策，这无形中培养了他们的团队意识和集体荣誉感。另外值得一提的还有他们的考试制度。加拿大高中的期末考试并不可怕，因为期末考试仅占总成绩的25%，其余的75%由平时的每一次作业，每一个小测验，每一项PROJECT和PRESENTATION以及课堂上的参与意识、出勤等因素综合组成。总之，一门课要想得到好成绩，就要付出持之以恒的努力，就要积极地参与。上大学也没有类似中国的”高考”，而是以高中最后一年6门课的平均分去申请。但如果一个学生历年来经常参加学校和社区的活动，或做志愿者，或有一些工作经验，即使平均分低一些，大学也愿意优先录取这样的学生，因为加拿大的大学也不愿意培养那些只会读书，高分低能的“书虫”。这里的人们认为，人的能力可以从各个方面表现出来，而只会读书的人并不一定能够适应社会。同时，学校也为学生早日适应社会，提高各种能力提供了许多条件。在加拿大，如果孩子有兴趣，可以在学校参加各种社团组织和活动，或去社区做志愿者，以锻炼他们的各种能力。听人说过国外的教育，说是先要给孩子一个“兽身”，就是像野兽一样强健的体魄，再给他们一颗“人心”，告诉他们做人的道理、责任、义务等等，使他们有一个积极、健康的人生态度；最后，才是教给他们必要的知识，使他们对过去、现在、和未来有个足够的了解。而我国的教育，确实存在一些问题。我国的教育，更多给下一代漂亮的脸蛋儿、能歌的喉咙、善舞的秀腿、纤细的腰肢、善于记忆的大脑，可惜偏偏没有给他们画上一个善于独立思考的大脑，没有注重道德，个人修养以及危机感和使命感的熏陶。国内外教育的对比曾经流行过这样一句话：只要你小时候把基础打好，多用点功，将来你考上了大学就轻松了。似乎中国的教育就是