2《一名物理学家的教育历程》学案（含答案） 统编版高中语文必修下册-1

2《一名物理学家的教育历程》学案（含答案）统编版高中语文必修下册7.2一名物理学家的教育历程学案

【学习目标】

知识教育目标：引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。

能力培养目标：引导学生以“教育历程"为重点，探讨其中表现的思想内涵。

德育渗透目标：引导学生体会科学精神。

【写作背景】

“平行宇宙”是指在已知宇宙之外还可能存在的相似的其他宇宙。有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻：它们可能处于同一空间体系，但时间体系不同，就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它们有可能处于同时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在立交桥上下两层通道中的小汽车。“多维空间"理论认为，我们所认识的世界简单与复杂，与我们所选择的空间维数有关。在一个维空间中，只能容纳点和线的运动；在一个二维空间中，已经可以有面的存在，只有三维空间，才允许有运动的立体物。这立体的存在物可以是生命体，也可以是物体。但三维空间并不是可以容纳一切的，有些更高的存在很可能不是三维空间的框架所能容纳的。即使加上时间，构成四维时空，也还是有一些现象不能说明。

【作者介绍】

加来道雄，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（UCBerkeley）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。

【层次结构】

第一部分（第1段）：交代童年的两件趣事，(两件趣事，一是对鲤鱼世界的遐想，一是对爱因斯坦未竟事业的向往。)极大地丰富了作者对世界的理解力，并且引导作者走上成为一名理论物理学家的历程。

第二部分（第2—11段）：主要叙述作者对鲤鱼世界的遐想。

第三部分（第12—18段）：主要介绍了作者对爱因斯坦未竟事业的向往。

【学习课文】

1．本文在材料处理上有什么特点？

明确：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。

2．本文体现了怎样的科学精神？

明确：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。

3．“鲤鱼科学家”对“世界"的认识是怎样的？

明确：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"。

4．作者对鲤鱼世界的遐想意义：作者对鲤鱼世界是怎样遐想的？

明确：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。

5．作者想通过“鲤鱼科学家"对世界的认识说明什么？

明确：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。

6．作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？

明确：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。

7.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。

【当堂检测】

1.给下列加粗字注音。

斑斓(______)遐想(______)栅栏(______)惊诧(______)怪诞(______)贪婪(______)浩瀚(______)湮没(______)畏葸(______)撒手人寰(______)刨根问底(______)游览(______)缆绳(______)汹涌(______)水桶(______)旗袍(______)崇敬(______)鬼鬼祟祟(______)

2.下列各句中，加粗的成语使用不正确的一项是()

A.这种草药能治疗高血压病，而对人体又没有任何副作用，它的原理多见于各种医学书刊，临床使用又屡试不爽，你还有什么可怀疑的？

B.最近几年，俄罗斯杜布纳核研究所可谓是惨淡经营，国家拨给的预算实际上只能到位一半，研究所只能向各种基金组织申请研究补助。

C.作为学生和语文知识之间的一座桥梁，中学语文教师如果能够充分运用兴趣原理，提高教学的趣味性，必然可以收到事半功倍的效果。

D.《水浒传》英译《在河边发生的故事》，《西游记》译为《猴》，《红楼梦》俄译《红色阁楼里的梦》，韵味全失，中国读者简直不可理喻。

阅读下面的文字，完成下面小题。

我想知道上帝怎样创造了这个世界，对这样或那样的具体现象我不太感兴趣。我想知道世界的内在规律，其余则是细枝末节。

——爱因斯坦

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。

……

童年时的第二件事也给我留下深刻的印象。我八岁时曾听过一个故事，此后它一直留在我的脑海里。记得我的中学老师给班里讲了一个已故伟大科学家的故事。他们极其崇敬地讲到他，称他是整个人类历史上最伟大的科学家。他们说很少有人能够理解他的思想，但是他的发现却改变了整个世界和我们周围的一切。我不理解他们想告诉我们的许多东西，但是最使我对此人感兴趣的是他未能完成自己的伟大发现就撒手人寰。他们说他多年潜心于这个理论，但是他死之后，他的未完成的论文仍然摆放在他自己的办公桌上。

我被这个故事迷住了。对于一个孩子，这是很神秘的。他未完成的工作是什么？他桌上论文的内容是什么？什么问题可能会如此难以解决而又非常重要，值得如此伟大的科学家把他的有生之年花费在这种研究之中？由于好奇，我就决定学习我能学到的关于爱因斯坦的一切以及他未完成的理论。我记得，我花了好多时间静静阅读我能够找到的关于这个伟人和他的理论的每一本书。这种记忆到现在仍然温暖如春。我读完当地图书馆的书之后，就开始在全市搜寻图书馆和书店，急切地查找有关线索。不久我就知道这个故事比任何神秘谋杀故事更加激动人心，也比我曾想象的任何事情都重要。我决定要对这一秘密刨根究底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。

不久，我就知道爱因斯坦未完成的论文就是他企图构造的所谓的统一场论。这个理论能解释所有的自然规律，从细小的原子到浩瀚的星系。然而，作为一个孩子，我却不能理解，畅游在茶园池水中的鲤鱼和爱因斯坦桌上未完成的论文可能存在着某种联系。对于用更高的维数可能是解决统一场论的关键这一点我不理解。

后来，在高中阶段，我看完了许多地方图书馆中这方面的书，并且常常造访斯坦福大学的物理学图书馆。在那里，我发现爱因斯坦的工作使一种称之为反物质的新型物质成为可能。这种物质的作用形式与普通物质一样，但与普通物质接触之后它们将会湮没，并且猛然释放出能量。我也知道科学家已经建造了一些大型仪器，或者说是“原子对撞机”，这种仪器可以在实验室里产生微量的这种奇异物质，即反物质。

年轻人的一个优点就是不会由于世俗的约束而畏葸不前，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。

首先，我购买了少量的钠22，然后我建造了一个云室。紧接着，我找遍周边地区大量的电子仓库，装配必须的硬件设备，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，我说服我的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(1英里=1.61千米)长的钢线。

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，通常总是烧断每一根保险丝，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，妈妈对于她不能有一个在棒球场或篮球场玩耍、反而有一个在汽车间建造一架巨大的电子仪器的儿子而困惑不解。)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。

(节选自人教版必修3加来道雄《一名物理学家的教育历程》)

3.下列关于原文内容的理解和分析，正确的一项是()

A.“童年时的第二件事也给我留下深刻的印象"一句中的“第二件事”是指对爱因斯坦未完成事业的好奇与向往。

B.“最使我对此人感兴趣的是他未能完成自己的伟大发现就撒手人寰"中“伟大发现”是指反物质这一新型物质。

C.由于好奇，作者决定了解关于爱因斯坦的一切以及他未完成的理论。为此，作者阅读了关于这个伟人和他的理论的每一本书。

D.“不久，我就知道爱因斯坦未完成的论文就是他企图构造的所谓的统一场论"中的“企图”是贬义词。

4.下列对原文论证的相关分析，不正确的一项是()

A.作者开篇引用爱因斯坦的话，表示对爱因斯坦科学探索精神的崇敬和对爱因斯坦探索宇宙的意义的理解。

B.“童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力"证明“兴趣是最好的老师”，要想在某个领域有所成就，首先必须对这个领域的事物有着特别浓厚的兴趣。

C.文章最后一段中括号内的内容是为了证明妈妈不支持儿子做物理实验而更希望儿子在棒球场或篮球场玩耍。

D.选文按照时间顺序，从八岁写到高中阶段，从听故事到阅读书籍到建立自己的实验室，全程均是自觉完成，说明文章标题中的“教育”，严格意义上说是作者的自我教育。

5.根据原文内容，下列说法不正确的一项是()

A.促成作者最终走上成为一名理论物理学家的道路的是爱因斯坦对科学的执著的操作精神和崇高的献身精神。

B.“我就知道这个故事比任何神秘谋杀故事更加激动人心”中的“这个故事"指中学老师给我们讲的爱因斯坦的故事。

C.高中时，作者就知道，研究统一场理论应有“原子对撞机”，通过它