一名物理学家的教育历程教案

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1、一名物理学家的教育历程教案一名物理学家的教育历程教案【背景资料】一、作者介绍加道雄，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、相关知识为了更好地理解，我们需要了解一些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（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

2、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。比如对于古人讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭，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观察，即使有简单的预报，也都是靠经验推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面

3、上看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10-3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

4、太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。【示范教案】一名物理学家的教育历程【教学目标】一、知识教育目标引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。二、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。三、德育渗透目标引导学生体会科学精神。【重点、难点及解决办法】高维空间对普通人说，是很难想像的。所以，教学重点是内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学即可，不必教授给学生。【时安排】1时【教学步骤】一、导入新成为一位科学家是无数有志青年的梦想，对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜

5、以求的，我们看一下加道雄的成长道路，或许能得到一些启发。（板书）一名物理学家的教育历程二、明确目标1．引导学生从生活出发，了解科学、认识科学2．引导学生以”教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。三、整体感知1．作者简介加道雄，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》。2．本的基本结构的题目是“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

6、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”童年的两趣事”作为的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使既脉络清楚，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）3．本的基本内容①人人都对自然感到好奇，都以自己喜爱的形式寻求自然的“谜底”，但是大多数人一般直接探寻自然本身，而作者却由人的观察角度，反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超出同龄人，其实只是他充分发挥了自己的想像力，并且保持了这样奇特的想像力，由此奠定了他对高

7、维空间理论探究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”，激发了他的探究兴趣。他之所以感到“激动人心”，是因为他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”阅读、探究，这非常符合少年的心理。另外，“我决定要对这一秘密刨根问底”，也表现了他有毅力有恒心的性格，这是成为科学家的基本素质。③高中时代，本应“在棒球场或篮球场玩耍”，享受青春年华，但作者却“找遍周边地区大量的电子仓库，装配必需的硬设备”，在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”，自己动手建设实验室，验证爱因斯坦理论，探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作，体现了他对科

8、学的热爱，以及踏实的性格，显露出一个科学工作者的潜能。由①②到③，我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。四、重点、难点的学习与目标完成过程1．【提问】本在材料处理上有什么特点？【明确】本布局谋篇重点突出，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