《一名物理學(xué)家的教育歷程》導(dǎo)學(xué)案 統(tǒng)編版高中語(yǔ)文必修下冊(cè)

《一名物理學(xué)家的教育歷程》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā)，了解科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)2．引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點(diǎn)，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。3．引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)科學(xué)精神?！局R(shí)導(dǎo)學(xué)】一、作者介紹加來(lái)道雄，美籍日裔物理學(xué)家，畢業(yè)于美國(guó)哈佛大學(xué)，獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位，后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛(ài)因斯坦》（與特雷納合著）《量子場(chǎng)論》《超弦導(dǎo)論》。二、相關(guān)知識(shí)為了更好地理解課文，我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學(xué)知識(shí)：（1）統(tǒng)一場(chǎng)論根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí)，將我們的宇宙結(jié)合起來(lái)的力有四種：引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力。物理學(xué)家運(yùn)用量子力學(xué)，已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(lái)（美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場(chǎng)理論，解決了這一問(wèn)題，被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因?yàn)橛?jì)算繁復(fù)無(wú)比而讓人頭疼），但是引力仍然游離在外。愛(ài)因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一，建立一個(gè)大一統(tǒng)的理論，最終也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。（2）高維空間現(xiàn)代理論物理學(xué)認(rèn)為，統(tǒng)一四種力的前景，在于高維空間（如十維或更高）理論的確立。比如對(duì)于古人來(lái)講，風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的，風(fēng)暴會(huì)襲擊什么地方，什么時(shí)候襲來(lái)，什么時(shí)候結(jié)束，他們是一無(wú)所知的，因?yàn)樗麄兩钤谄教沟拇蟮厣?，只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來(lái)觀察，即使有簡(jiǎn)單的預(yù)報(bào)，也都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)推測(cè)的。現(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星，從太空這樣三維角度觀察地球，在地面上看來(lái)神秘莫測(cè)的風(fēng)暴被看得一清二楚，可以精準(zhǔn)地預(yù)報(bào)風(fēng)暴的動(dòng)向。同樣，理論物理學(xué)家認(rèn)為，傳統(tǒng)的四維（空間三維加上時(shí)間）理論太“小”，不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)他們超越四維而在更高維（如十維或更高）中尋求統(tǒng)一這四種力時(shí)，就能得到一種簡(jiǎn)單、漂亮的解決模型（科學(xué)家認(rèn)為宇宙應(yīng)該是簡(jiǎn)單、合諧的）。高維空間理論認(rèn)為，宇宙大爆炸后10-43秒，十維宇宙分解成四維宇宙和六維宇宙，四維宇宙暴脹，經(jīng)過(guò)近一百五十億年，演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大統(tǒng)一力分開(kāi)。但是高維空間理論很難在實(shí)驗(yàn)室中得到證實(shí)，因?yàn)橐M當(dāng)時(shí)的環(huán)境，需要的能量太大，根本無(wú)法做到，所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”?！净A(chǔ)演練】1．給漢字注音或據(jù)拼音寫(xiě)漢字：五彩bānlán（）xiá（）想杜（）撰驚chà（）怪dàn（）撒手人huán（）刨（）根問(wèn)底浩hàn（）湮（）沒(méi)畏葸（）不前2．下列各項(xiàng)中有錯(cuò)別字的一項(xiàng)是（）A．在那靜靜的時(shí)刻，我充滿了無(wú)限遐想。B．池水表面變得渾亂，水中的睡蓮在洶涌不息的水波沖刷下?lián)u擺不定。C．這個(gè)到宇宙之外一游的故事對(duì)于鯉魚(yú)是怪誕的，大多數(shù)鯉魚(yú)都認(rèn)為這完全是胡說(shuō)八道。D．我長(zhǎng)大后想知道，是否在百慕大三角神秘消失的船只進(jìn)入了一個(gè)空間漏洞。3．選出下列詞語(yǔ)解釋有誤的一組（）A.遐想：胡思亂想。五彩斑斕：形容色彩繁多艷麗，十分好看。五彩，各種色彩；斑斕，燦爛多彩。B.杜撰：沒(méi)有根據(jù)地編造；虛構(gòu)。自鳴得意：自己以為非常得意。鳴，表示，認(rèn)為。C.浩瀚：（書(shū)）廣大；繁多。微乎其微：形容非常小或非常少。微，細(xì)小。D.畏葸：畏懼。冷嘲熱諷：尖酸、辛辣地嘲笑和諷刺。貶義。冷，冷酷，尖刻。嘲，譏笑。熱，熾熱，引申為辛辣。【合作探究】1．作者童年的哪兩件趣事極大地豐富了他對(duì)世界的理解力，并且引導(dǎo)他走上成為一個(gè)理論物理學(xué)家的歷程？2．“鯉魚(yú)科學(xué)家”對(duì)“世界”的認(rèn)識(shí)是怎樣的?作者想通過(guò)“鯉魚(yú)科學(xué)家”對(duì)世界的認(rèn)識(shí)說(shuō)明什么?3．對(duì)于愛(ài)因斯坦未竟事業(yè)，作者是如何對(duì)待的？4．課文中閱讀多維空間歷險(xiǎn)故事和統(tǒng)一場(chǎng)理論書(shū)籍兩小段內(nèi)容，對(duì)“教育歷程”的敘述有什么作用?5．作者建立實(shí)驗(yàn)室的事例，對(duì)我們現(xiàn)實(shí)生活有怎樣的意義?6．本文三個(gè)主要部分，并不是簡(jiǎn)單地?cái)⑹龀砷L(zhǎng)的故事，而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵，你可以從中看到哪些方面的“教育”對(duì)成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要？【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā)，了解科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)2．引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點(diǎn)，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。3．引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)科學(xué)精神?！局R(shí)導(dǎo)學(xué)】一、作者介紹加來(lái)道雄，美籍日裔物理學(xué)家，畢業(yè)于美國(guó)哈佛大學(xué)，獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位，后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛(ài)因斯坦》（與特雷納合著）《量子場(chǎng)論》《超弦導(dǎo)論》。二、相關(guān)知識(shí)為了更好地理解課文，我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學(xué)知識(shí)：（1）統(tǒng)一場(chǎng)論根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí)，將我們的宇宙結(jié)合起來(lái)的力有四種：引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力。物理學(xué)家運(yùn)用量子力學(xué)，已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(lái)（美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場(chǎng)理論，解決了這一問(wèn)題，被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因?yàn)橛?jì)算繁復(fù)無(wú)比而讓人頭疼），但是引力仍然游離在外。愛(ài)因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一，建立一個(gè)大一統(tǒng)的理論，最終也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。（2）高維空間現(xiàn)代理論物理學(xué)認(rèn)為，統(tǒng)一四種力的前景，在于高維空間（如十維或更高）理論的確立。比如對(duì)于古人來(lái)講，風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的，風(fēng)暴會(huì)襲擊什么地方，什么時(shí)候襲來(lái)，什么時(shí)候結(jié)束，他們是一無(wú)所知的，因?yàn)樗麄兩钤谄教沟拇蟮厣?，只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來(lái)觀察，即使有簡(jiǎn)單的預(yù)報(bào)，也都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)推測(cè)的?，F(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星，從太空這樣三維角度觀察地球，在地面上看來(lái)神秘莫測(cè)的風(fēng)暴被看得一清二楚，可以精準(zhǔn)地預(yù)報(bào)風(fēng)暴的動(dòng)向。同樣，理論物理學(xué)家認(rèn)為，傳統(tǒng)的四維（空間三維加上時(shí)間）理論太“小”，不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)他們超越四維而在更高維（如十維或更高）中尋求統(tǒng)一這四種力時(shí)，就能得到一種簡(jiǎn)單、漂亮的解決模型（科學(xué)家認(rèn)為宇宙應(yīng)該是簡(jiǎn)單、合諧的）。高維空間理論認(rèn)為，宇宙大爆炸后10-43秒，十維宇宙分解成四維宇宙和六維宇宙，四維宇宙暴脹，經(jīng)過(guò)近一百五十億年，演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大統(tǒng)一力分開(kāi)。但是高維空間理論很難在實(shí)驗(yàn)室中得到證實(shí)，因?yàn)橐M當(dāng)時(shí)的環(huán)境，需要的能量太大，根本無(wú)法做到，所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”?！净A(chǔ)演練】1．給漢字注音或據(jù)拼音寫(xiě)漢字：五彩bānlán（斑斕）xiá（遐）想杜（zhuàn）撰驚chà（詫）怪dàn（誕）撒手人huán（寰）刨（páo）根問(wèn)底浩hàn（瀚）湮（yān）沒(méi)畏葸（x?）不前2．下列各項(xiàng)中有錯(cuò)別字的一項(xiàng)是（）A．在那靜靜的時(shí)刻，我充滿了無(wú)限遐想。B．池水表面變得渾亂，水中的睡蓮在洶涌不息的水波沖刷下?lián)u擺不定。C．這個(gè)到宇宙之外一游的故事對(duì)于鯉魚(yú)是怪誕的，大多數(shù)鯉魚(yú)都認(rèn)為這完全是胡說(shuō)八道。D．我長(zhǎng)大后想知道，是否在百慕大三角神秘消失的船只進(jìn)入了一個(gè)空間漏洞。解析：B（渾－混）3．選出下列詞語(yǔ)解釋有誤的一組（）A.遐想：胡思亂想。五彩斑斕：形容色彩繁多艷麗，十分好看。五彩，各種色彩；斑斕，燦爛多彩。B.杜撰：沒(méi)有根據(jù)地編造；虛構(gòu)。自鳴得意：自己以為非常得意。鳴，表示，認(rèn)為。C.浩瀚：（書(shū)）廣大；繁多。微乎其微：形容非常小或非常少。微，細(xì)小。D.畏葸：畏懼。冷嘲熱諷：尖酸、辛辣地嘲笑和諷刺。貶義。冷，冷酷，尖刻。嘲，譏笑。熱，熾熱，引申為辛辣。解析：A。遐想：悠遠(yuǎn)地思索或想象?！竞献魈骄俊?．作者童年的哪兩件趣事極大地豐富了他對(duì)世界的理解力，并且引導(dǎo)他走上成為一個(gè)理論物理學(xué)家的歷程？參考答案：一是對(duì)鯉魚(yú)的遐想，二是對(duì)愛(ài)因斯坦未竟事業(yè)的向往。2．“鯉魚(yú)科學(xué)家”對(duì)“世界”的認(rèn)識(shí)是怎樣的?作者想通過(guò)“鯉魚(yú)科學(xué)家”對(duì)世界的認(rèn)識(shí)說(shuō)明什么?參考答案：(1)主要有以下幾點(diǎn)：①“水池之外看不見(jiàn)的世界沒(méi)有科學(xué)意義?！雹凇八鼈?yōu)樗徸约耗軌蜻\(yùn)動(dòng)而困惑不解”——它們以神秘的“力”來(lái)掩蓋自己的無(wú)知。③“鯉魚(yú)科學(xué)家”的“消失”和“重現(xiàn)”——它們認(rèn)為是“奇跡”，是“可怖的事情”，而不肯去探究原因。④“鯉魚(yú)科學(xué)”的“傳奇故事”，真實(shí)地證明另一個(gè)世界的存在，而它們卻認(rèn)為“胡說(shuō)八道，荒謬絕倫，違背它們的“自然規(guī)律”。(2)說(shuō)明“自以為是”的人類和“鯉魚(yú)科學(xué)家”有相似之處。①人類“一生就在我們自己的‘池子’里度過(guò)”，只要“超出我們的理解力”的自然存在，他們就“拒絕承認(rèn)”。②“科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念……”，是因?yàn)樗麄冎辉敢獬姓J(rèn)“那些看得見(jiàn)摸得著的事物”，不肯改變思考問(wèn)題的方式。③“不能在實(shí)驗(yàn)室里便利地驗(yàn)證”的理論，他們就加以“鄙視”，表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。3．對(duì)于愛(ài)因斯坦未竟事業(yè)，作者是如何對(duì)待的？參考答案：作為一個(gè)孩子，作者就決心學(xué)習(xí)能學(xué)到的關(guān)于愛(ài)因斯坦的一切以及他的未完成的理論，并且花了好多時(shí)間靜靜閱讀能夠找到的關(guān)于這個(gè)偉人和他的理論的每一本書(shū)，決定要對(duì)這一秘密刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭。后來(lái)，作者開(kāi)始著手建立自己的原子對(duì)撞機(jī)。4．課文中閱讀多維空間歷險(xiǎn)故事和統(tǒng)一場(chǎng)理論書(shū)籍兩小段內(nèi)容，對(duì)“教育歷程”的敘述有什么作用?參考答案：課文的重點(diǎn)是童年趣事和建立實(shí)驗(yàn)室，這三個(gè)事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫(huà)出來(lái)。而夾雜在其中的兩個(gè)小事例，主要起補(bǔ)充和銜接的作用。歷險(xiǎn)故事加深作者對(duì)高維空間的想像，激發(fā)興趣；而閱讀統(tǒng)一場(chǎng)理論書(shū)籍，既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情，也銜接起由理論到實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程。5．作者建立實(shí)驗(yàn)室的事例，對(duì)我們現(xiàn)實(shí)生活有怎樣的意義?參考答案：科學(xué)是建立在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之上的，科學(xué)理論要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)才能得到論證。實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單的操作，要有理論指導(dǎo)，要有實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，要有策劃組織能力，要有耐力和恒心等等，實(shí)驗(yàn)考驗(yàn)的是實(shí)驗(yàn)者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問(wèn)題是，重視理論，輕視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，表現(xiàn)為動(dòng)手能力和實(shí)踐能力差，思想上浮躁，急功近利。對(duì)教育而言，重知識(shí)，輕能力的現(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學(xué)家重視實(shí)驗(yàn)給我們現(xiàn)實(shí)生活的啟迪。6．本文三個(gè)主要部分，并不是簡(jiǎn)單地?cái)⑹龀砷L(zhǎng)的故事，而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵，你可以從中看到哪些方面的“教育”對(duì)成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要？參考答案：(1)想像力：科學(xué)是需要想像力的，想像力能帶來(lái)創(chuàng)造力。作者正是從對(duì)鯉魚(yú)世界的想像中，認(rèn)識(shí)到人類觀察空間的局限性，間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造，體現(xiàn)了創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。(2)樂(lè)趣：科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的，而是應(yīng)該充滿樂(lè)趣的。探尋自然的奧秘，對(duì)真正的科學(xué)千作者來(lái)說(shuō)，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”，也是人生的“境界”?！坝螒颉笔顾麄儤?lè)此不疲，充滿激情，不受外界的誘惑和干擾；而“境界”使他們不顧功利，不畏強(qiáng)權(quán)，只求真理。(3)實(shí)驗(yàn)精神：丁肇中說(shuō)過(guò)：，“現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實(shí)地的探察，就是我們現(xiàn)在所謂的實(shí)驗(yàn)?！薄翱茖W(xué)發(fā)展的歷史告訴