2《一名物理学家的教育历程》公开课一等奖创新教案（表格式）

(表格式)课题7(2)一名物理学家的教育历程课型新授教学目标语言的建构和运用了解加来道雄成为一名物理学家的教育历程。思维发展与提升学习作者对科学的热爱和执着追求的精神。审美鉴赏与创造引导学生感受科学家在探求真理中所表现的人格魅力，激发学生探求未知世界的兴趣，培养学生养成良好的性格品文化传承与理解引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现教学重点梳理文章结构，理解作者成为物理学家的教育历程。教学难点体会科学精神，培养科学兴趣。教学过程：一、导入在我们小的时候，常常会谈及未来的理想，那时候我们常常无畏地说：“我要做一名科学家”,可是随着年龄的增长，我们很少有人再说了，这是为什么呢?因为我们逐渐明白成为一名科学家是极其艰难的。那么怎样才能成为一名科学家呢?当我在互联网上搜索“如何成为一名科学家”这一词条时，还发现了这样一个留言“我的理想是成为一名物理学家，但上了大学之后我开始清醒地认识到原来自己就不知道该在哪些方面努力，应该怎样做?”如此看来，我们真的要好好研究一下成为一名科学家需要怎样的教育历程了，今天我们就通过著名的理论物理学教授加来道雄的文章《一名物理学家的教育历程》得到点启发吧!二、自主学习(一)作者简介加来道雄(MichioKaku)生于1947年，美籍日裔物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位，后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。主要著作有《超越爱因斯坦》 (与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。(二)背景资料宇宙科学在当今越来越引起世人的关注。20世纪伟大的物理学家爱因斯坦提出的相对论，把人类探索世界奥秘的步伐向前推进了一大步，他把现实世界的三维扩展到宇宙空间的四维，是一个了不起的伟大成就。但它不能解释所有的现象。当今世界探索宇宙本源的活动逐渐分成两理解宇宙提供了一条很好的途径，也吸引着许多世界一流的学者进行探索。本文的作者就是这样一位理论物理学家。(三)相关的理论物理学知识1.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。2.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”。 16.多维空间：(六)板书设计三、合作学习1.作者在文章中说，“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?除了这两件趣事，作者还写了成长中的哪些事例?2.“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的?3.作者想通过“鲤鱼科学家"对“世界”的认识说明什么?4.课文中阅读多维空间历险故5.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?四、教考融合(一)阅读下面的文字，完成下面小题。外面的世界很精彩，充满着未知的神秘，蕴含着无穷的力量，既然如此，为何还要呢?不如走出这个习惯守旧的圈子，去体验“海阔凭鱼跃，天高任鸟飞"的自由与快乐!李氏青莲，曾让贵妃研墨，力士脱靴，享受着至高无上的荣耀，只因“使我不得开心颜”,告别了繁华的都城——长安。但心中那份“"的志向，让他并不气馁，他游历四方，挥洒豪情，写下了无数动人的篇章。如果他当初不走出官场这个限制他才华的“圈子”,何来“诗仙”之美名，怎会留下传诵千古的美妙诗句呢?()。日裔美籍物理学家加来道雄，童年时内心充满了无限的,常会给自己提出只有孩童才问的的问题，比如“鲤鱼怎样观察它们周围的世界”“鲤鱼的世界会是什么样子”等，可正是这份幼稚，让他走出物理学家固有的思维“圈子”,走出成人习惯守旧的“圈子”,开启了他对未1.依次填入文中横线上的词语，全都恰当的一项是()A.畏蒽不前天涯何处无芳草遐想昏昏然B.墨守成规天生我材必有用遐想傻乎乎C.墨守成规天涯何处无芳草憧憬昏昏然D.畏蒽不前天生我材必有用憧憬傻乎乎2.下面填入文中括号内的语句，衔接最恰当的一项是()A.走出这个圈子，人们会感受到不一样的世界，看到不一样的自己B.人们会看到不一样的自己，走出这个圈子，感受到不一样的世界C.人们会感受到不一样的世界，走出这个圈子，看到不一样的自己D.走出这个圈子，人们会看到不一样的自己，感受到不一样的世界3.文中画横线的句子有语病，下列修改最恰当的一项是()A.可正是这份幼稚，让他走出成人习惯守旧的“圈子”,走出物理学家固有的思维“圈子”,获得了事业的巨大成功，开启了他对未来探索的大门，被誉为“第二个走出物理学家固有的思维“圈子”,他开启了对未来探索的大门，获得了事业的巨大成功，被誉为“第二个爱因斯坦”。C幼稚，让他走出成人习惯守旧的“圈子”,走出物理学家固有的思维“圈子”,开启了他对未来探索的大门，获得了事业的巨大成功，被誉为“第二个爱因斯坦”。D.可正是这份幼稚，走出成人习惯守旧的“圈子”,走出物理学家固有的思维“圈子”,开启了他对未来探索阅读下面的文字，完成下面小题。材料一：年轻人的一个优点就是不会由于世俗的约束而畏蒽不前，而这种约束对于大多数成年人而言通常似乎又很难超越。没有考虑所要涉及的困难，我就开始着手建立我自己的原子对撞机。我一直研究科学文献，最后我确信能够建造一台所谓的电子感应加速器，这种加速器能把电子加速到数百万电子伏特。首先，我购买了少量的钠—22,它是一种能够自然地放射正电子(电子的反物质)的放射性物质。然后我建造了一个云室，在云室中可以看到亚原子粒子留下的踪迹。这样我就能够拍下好几百张由反物质留在云室中的精美照片。紧接着，我找遍周边地区大量的电子仓库，装配必需的硬件设备，包括好几百磅重的废品处理钢，在我的车间建造一个230万电子伏特的电子感应加速器，这个加速器完全有能力产生一束反电子。为了产生电子感应加速器所必需的巨大磁场，我努力说服父母亲让他们帮助我在我读高中的那个学校的足球场中缠绕22英里长的铜线。我们把整整一个圣诞假日花费在这条50码长的线路上，缠绕和安装笨重的线圈，这种线圈将使高能电子的运动路径发生弯曲。当最后建成时，这个300磅重、6千瓦的电子感应加速器耗掉了我屋子中所产生的每一点能量。当我接通它后，通常会烧断每一根保险丝，屋子变得漆黑一团。在屋子周期性陷入黑暗的同时，妈妈常常在摇头。(我想，妈妈对于她有一个不在棒球场或篮球场玩耍，反而在汽车间建造一架巨大的电子仪器的儿子困惑不解。)使我感到欣慰的是，仪器成功产生了比地磁场强两万多倍的磁场，而这正是加速一束电子所必需的。(选自加来道雄《一名物理学家的教育历程》)材料二：高鹤说，在对天文学认识转变的过程中，我曾经多次想过放弃。最接近离开天文是在硕士阶段，那个时候人生又来到了选择的十字路口，即将步入社会，从事怎样的工作成了首要问题。我当时已经意识到，如果继续学习我感兴趣的天文，将来的出路可能无非是天文台研究员或高校教师，而这两个职业都不是高薪职业，选择了就只能甘受清贫。面对北京的高房价，我动摇了，想要通过考取保险精算资格证，成为一名薪酬高的精算师。经过四年天文学专业课的培训，我很快通过自学就完成了保险精算资格的7门课的考试，只差最后2门经济学基础课就可以获得从业资格了。但在自学和备考的过程中，我感觉到一种说不出的压抑，在做那些财务报表和保险分析的时候，我感觉不到一丝快乐和成就感，这与做天文学研究的过程截然不同。在做天文学研究的过程中，每一次小小的突破，哪怕只是几行代码成功运行都会使我有说不出的兴奋。在临近硕士毕业时，我最终下定决心继续学习天文，物质上清苦一点，可换来的是精神上的满足，是值得的。现在想来，或许就是心底一直埋着的那些关于星空的问题在指引着我吧，也许这就是习总书记说的不忘初心吧。经历过这些波折，再开始学习，目的变得更单纯了，做事情也更纯粹了。纯粹地从科学角度出发去思考问题、去解决问题，敢于挑战权威，敢于生俱来的探究自然、创新科技的渴望和冲动，是促进科学发现的最原对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，培养一大批具备科学家潜质的青少年群体。”好奇心和创造力紧密关联，为培养儿童的好奇心，我们的教育需要改变什么?需要引导儿童学习转型。传统学习方式下，少年儿童在层层选拔过程中好奇心逐渐丧失、创造力逐渐萎缩。我们需要做出对应性改变，对学前儿童和义务教育初期阶段的儿童区别对待，借助不同的模式有差异地培养儿童的好奇心。选自(《如何呵护孩子的好奇心》)材料四：从科学的根本来说，一切创造性的发现和研究本质上都是非功利的。保持一颗超越功利之心才能进入创造的状态，不能老想着做出来有什么好处，有什么用处——因为有好处的事情都是根据既往的经验总结出来的，而创造性是要打破既往的约束，开拓出新的东西，所以功利心太重了不可能做出非常好的创造性工作。你做科学不是为了追求真理，你获得荣誉也不是因为人们认识到了你的真理而向你由衷的致谢，当科学研究变成一个赚钱的生意时，民族还能有什么希望?所以，要想真正营造出创新的氛围，国家就必须要在奖励机制与惩罚机制上下功夫，让吹牛的代价远高于他的潜在收益，把奖金和荣誉颁发给真正热爱科学、追求真理的人。当然，最根本的还是要培育起人们对真理的热爱心，对宇宙奥秘的好奇心，这才是驱动科技创新的源头所在。否则，即便某些东西暂时做的还不错，但从长远和整体来看，最终还是会落后的，甚至连翻盘的机会都没有。(吴国盛《中美真正的差距是什么?》)1.根据材料一，下列对作者开展科学实验的过程概括最恰当的一项是()A.无视要涉及的困难→寻找相关材料→进行实验操作B.确立勇往直前的信念→确定实验方案→进行实验操作C.筹建实验室→建造电子感应加速器→扩建电子感应加速器D.准备实验材料→动手建设云室→筹建电子感应加速器2.下列对材料相关内容的理解和分析，不正确的一项是()A.加来道雄起初想建立自己的原子对撞机，但通过研究，他确信他那时只能够建造一台所谓的电子感应加速器。B.加来道雄建造的仪器成功产生了他期盼的实验结果，这使他感到了欣慰，让我们看到兴趣带来了科研的快乐。C.从文中“一名物理学家的教育历程”其实就是他本人按照计划而进行学习、研究、实验等自我进步的历程。D.高鹤对从事天文学研究有过动摇，说明从事科学研究要面临物质上的满足与精神上的满足不能两全的矛盾问题。3.根据材料，下列说法不正确的一项是()A.高鹤在对天文学认识转变的过程中，曾经多次想过放弃，这主要来自北京的高房价所带来的生活压力。B.高鹤经历过那些波折后再开始学习，目的变得更单纯了，做事情也更纯粹了，这说明选准方向很重要。C.让青少年保持科学兴趣，了解更多的科学知识，掌握科学方法，这有利于培养这个群体的科学家潜质。D.“老想着做出来有什么好处、有什么用处",这与创造性工作的要求背道而驰，是难以开拓创新的。4.结合材料一和材料二，哪些方面对成为科学家较为重要?请你加以概述。5.在人成长的过程中，其好奇心、科研兴趣常会受到哪些方面的冲击?请结合本文进行概括。(三)阅读下面的文字，完成1~5题。我们有可能预见100年后的世界吗这是一个艰巨的任务。过去，在预测未来的时候，除了少数例外，我们总是犯明显低估未来的错误。1893年，曾有74位名人对下一个100年的生活进行了预测。后来的事实证明，他们都有一个共同的问题——全部低估了科学发展的速度。在我们这个时代里，现代物理学、化学和生物学的基础已经基本奠定了，至少在可以预见的未来，这些基本知识不会发生重大的改变；而现代的计算机科学、纳米技术、人工智能、生物技术和量子理论，也为我们的预测提供了坚实的技术基础。这使我们相信，我们可以看到100年后世界的轮廓。但是，人们对信息时代所做的若干预测却没有成为现实。例如很多未来学家预测“无纸办公室”,然而，只要看一看任何一个办公室，你就会发现现在用纸的数量比过去任何时候都多。我们再来看一下“可视电话”,在1964年世界博览会期间，美国电话电报公司花了1亿美元去完善一种可以连接电话系统的电视屏幕，你在打电话时可以看到对方，对方也可以看到你。这个产品仅售出很少，这是一个代价昂贵的失败。另外，也有人预测，通过互联网召开会议将会使面对面的生意洽谈不再必要，人们都在家里而不是在办公室里工作，城市几乎变为一座空域；“网络旅游”兴起，人们会整天躺在沙发上，通过互联网漫游世界和欣赏景色；还有人认为传统的媒体即将消失，因特网将会吞噬剧场、收音机、电视。然而，实际发生的事情并非如此。尽管在因特网上进行视频对话很容易，但是绝大多数的人并不愿意上镜头，城市的交通堵塞比以往任何时候都糟；去外国旅游的人数打破了纪录；因特网改变了整个媒体的面貌，但是并没有消除电视、无线电广播和剧场的作用。为什么这些预测不能成为现实呢我猜测大部分人拒绝这些高级的方式是因为我所说的洞穴人原理。遗传和化石证据说明，看起来很像我们的现代人是10多万年前从非洲起源的，但是我们没有证据说明，与那时相比，我们的大脑和个性已经有了很大的变化。如果你拿出一个那个时期的人，在解剖学上他和我们是相同的；如果你给他洗个澡、再刮刮胡子，让他穿上三件套西装，然后把他放在华尔街上，他和其他人在外表上并没有任何差别。我们的需要、梦想、个性和愿望也大同小异，在10万年中恐怕也没有多大变化，我们仍然像我们的洞穴祖先那样思考问题。我想说的是，每当现代技术和我们原始祖先的愿望发生冲突时，总是这些原始的愿望占上风。这就是洞穴人原理。例如，洞穴人总是要提供“被杀死猎物的证据”,仅仅吹跑掉的猎物要实惠得多。类似的，当处理文件时，我们总想保存一份打印稿。我们本能地不信任飘浮在我们计算机屏幕上的那些电子，因此会把电子邮件和报告统统打印出来，甚至在毫无必要时也这样做。这就是无纸办公室一直没有出现的原因。同样，我们的祖先喜欢面对面地会见。这有助于加强我们与其他人的联系，了解他们内心要仔细地品评他的雇员，通过在线网络很难做到这一点，但是以面对面的方式，老板就能够读到这个人的身体语言，获得有价值的信息。通过近距离观察一个人，我们就能够理解他微妙的身体语言，发现他的头脑中正在想些什么,能感受到彼此之间的关系。这是因为我们的类人猿祖先，在他们能讲话之前的几千年中都是使用身体语言传达他们的思想和感情。这也能解释网络观光游览始终未能代替实地旅游的现状。看一张泰姬陵的图片是一回事，亲自实地去看它则其中的理由是，我们古代的祖先总是希望亲自看到某件事物或事情，而不依赖道听途说。依靠实际的身体体验而不是传言，对他们在森林中幸存下去是至关重要的。此外，我们的祖先是打猎的人，因此，我们喜欢看别人，甚至坐在电视机前几个小时无休止地观看我们同类的表演，但是当我们感到别人在看我们的时候就会立即感到紧张。事实上，科学家已经计算出，当陌生人盯着我们看大约4秒钟，我们就会感到紧张：大约10秒钟后，我们甚至会对盯着我们看的人产生敌视。这就是为什么原来的可视电话会昙花一现。可见，现代技术和我们原始祖先的愿望之间依然存在竞争，即坐在椅子上看电视与走出去接触我们周围的事物之间的竞争。在这个竞争中，我们两者都需要。这就是为什么在这个网络空间和虚拟现实时代畅游，我们仍然有真人演出的剧院、摇滚音乐会，纸张和实地旅游。但是，如果有人拿出一张我们喜爱的歌星的免费照片和一张他的音乐会的门票，我们会毫不犹豫地选择门票。这就是洞穴人原理：我们情愿两者兼得，但是如果要我们选择，我们会像我们的洞穴人祖先那样，选择后者。让我们再回到困特网刚刚创立的时候，当时人们普遍相信它将演化为科学和进步的论坛，结果它很快就退化成一个让人为所欲为的地方，这是可以预料到的。在部落中快速传播信息的基本方法是传言，今天，部落传言的规模被大众媒体极度放大了，在几分之一秒的时间里就能够绕地球很多次。因此，如果你想预测将来人们之间的社会关系，只要想一想10万年前我们祖先的社会关系并将其放大10亿倍即可。现在，让我们开始遐想下一个100年。(摘编自加来道雄《物理学的未来》,伍义生等译)1.下列对原文相关内容的理解和分析，不正确的一项是()A.预测未来是个艰巨的任务，而了解科技的基本知识，评估科技的发展速度，有助于人们构想未来图景。B.家根据科技带来的便利想象将来的生活场景，某些场景与现在的生活实际相距甚远。C.我们出于原始时代“提供证据”的心理，总是要把文件打印出来，这使得无纸化办公难以得到普遍实现。D.现代城市的交通堵塞比以往任何时候都严重，这为现代技术总会与原始祖先的愿望发生冲突提供了佐证。2.根据原文内容，下列说法正确的一项是()A.在面对面的会见中，微妙的身体语言会透露出有价值的信息，因此应聘者更好的面试策略是多使用肢体语言。B.作者谈及原始愿望时，常联系祖先的狩猎生活.可见原始祖先的狩猎经验对人类的影响远大于其他生活经验。C.我们的祖先在森林中生存，更需要依靠身体体验而非传言，这给我们大力整治网络谣言带来了重要的启示。D.正是由于没有意识到原始愿望对我们的影响，所以指望因特网成为科学与进步的论坛无疑是过于理想化了。3.下列选项，最不适合作为论据来支撑第三段观点的一项是()A.郑也夫在《神似祖先》中说到，现代人往往乐于聚餐、期待聚餐，这可以追溯到原始社会，原始人获得的猎物无法长期保存。B.丹尼尔·利伯石器时代的祖先一样饮食和运动。C.德斯蒙德·莫利斯在《裸猿》中举例说，司机违规被警察截停时，常常不愿意离开驾驶室，这源于如果我们不想想采集者祖先的饮食习惯，就很难解释为什么我们一碰到最甜、最油的食物就难以抵抗。4.文中说，我们更愿意“走出去”而不是“看电视”,同时，我们愿意“看电视"而不太愿意用“可视电话”聊天。请根据文本简要分析。5.本文摘自加来道雄《物理学的未来》的引言，作者为什么在“开始遐想下一个100年”之前，先探讨“洞穴人原理”请结合材料，谈谈你的理解。参考答案二、(bǐ)视冷嘲热讽(fěng)杜撰(zhuàn)怪诞(dàn)(五)词语1.在所不辞：决不推辞(多用在冒险犯难)。2.冷嘲热讽：用尖酸刻薄的语言进行讥笑及讽刺。3.高深莫测：究己表示很得意(多含贬义)。5.撒手人寰：比喻人去世。6.刨根究底：比喻追究底细，问事问根本，看事看内在。7.畏蒽不前：畏惧退缩成的称为反物质。9.湮没：这里指当基本粒子和它的反粒子相遇时，二者一起消失、转化的现象。10.云室：原子核物理或基本粒子研究中观测微观粒子径迹的仪器。11.亚原子粒子：原子层次下的质子、中子等粒子。12.磅：英美制质量或重量单位。1磅约合0.45千克。13.英里：英美制长度单位。1英里约合1.61千米。14.码：英美制长度单位。1码约合0.91米。15.超距作用：相隔一定距离的物体之间所存在的一种直接、瞬时的相互作用，这种相互作用的传递不需的宇宙是三维空间，加上时间，即四维空间。现在理论物理学界有人认为，我们宇宙的空间超过四维，如十维空间、十一维空间等。三、合作学习1.(1)童年的两件趣事：①观看水池中的鲤鱼，想象鲤鱼世界。作者从鱼的视角，反思人类对宇宙的认识。②少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了作者的探究兴趣。他把爱因斯坦的理论表现了他的毅力和恒心。(2)除了这两件事，作者还写了高中时代“找遍周边地区大量的电子仓库，装配必需的硬件设备”,在“学校的足球场中缠绕22英里(1英里=1.61千米)长的铜线",自己动手建设实验室，验证爱因斯坦的理论，探究反物质的事例。高中时代就进行这样艰难枯燥的工作，体现了作者对科学的热爱以及踏实的态度，显露出一个科学家的潜能。2.(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。