资源简介

(共42张PPT)
我要当画家
我要当太空人
我要当哲学家
我要当文学家
我要当科学家
我要当政治家
一名物理学家的教育历程
加来道雄 （MichioKaku）
教学目标与核心素养
教学目标
1. 了解科学、认识科学，体会科学研究的艰辛。
2. 以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。
3. 感受科学家在探求真理中所表现的人格魅力，探索科学发现的乐趣。
知人论世
一
知人论世
加来道雄(假名:かく みちお)，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(UC Berkeley)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 。
理论物理学家vs实验物理学家
在一个物理学家更偏重理论的情况下，他（她）被称为理论物理学家。
而如果偏重实验，则称为实验物理学家。
理论物理学的常用方法是理想实验，就是在脑子里做实验。
日裔美国理论物理学家加来道雄的《超越时空》一书记述了超空间的早期历史，从理论上探讨通过超空间穿越时空的可能性以及何时方能实际利用超空间理论所具有的潜在威力。
初见文本
二
刨根究底（páo） 撒手人寰(huán)
湮没(yān) 惊诧(chà)
棚栏(zhà) 畏葸不前(x )
五彩斑斓(lán) 目眩(xuàn)
鄙视(bǐ) 冷嘲热讽(fěng)
杜撰(zhuàn) — 没有根据地编造虚构
怪诞（dàn）— 荒诞离奇古怪
范读正音
自鸣得意：
撒手人寰：
刨根究底：
在所不辞：
畏葸不前：
自以为了不起，表示很得意。鸣：表示，以为。
指离开人间，即死亡。人寰：人间。
比喻追究底细，问事问根本，看事看内在。
决不推辞（多用在冒险犯难）。
畏惧退缩，不敢前进。葸：害怕，畏惧。
成语积累
根据文章内容，全文可以分为几个部分？
请分别概括各部分内容。
历程：经历过的事情
“童年的两件趣事”
对鲤鱼世界的遐想
对爱因斯坦的好奇以其由此给我带来的影响
第2—11段
第12—18段
第1段
“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。”
总分结构
开门见山
文本中心词：教育历程
深入研读
三
文本研究
速读全文回答下面问题，感受结构内容
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”是什么？除了这两个趣事，作者还写了成长
中的哪个个事例？
明确：鲤鱼世界的幻想
爱因斯坦故事
建立实验室
第一件趣事
对“鲤鱼世界”的遐想
从常人角度出发，多次蹲在小池旁边，长久看鲤鱼游动这件事情本身有趣吗？
无趣（至少没有那么有趣）
真正让“我”觉得有趣的是什么？
我对“鲤鱼世界”的种种猜想
“我想，它们的世界一定奇妙无比。”
①鲤鱼一生都生活在自己相信的水池中，人类世界的本质超出了它们的理解能力；
②假设存在“鲤鱼科学家”，它像人类科学家一样，对自己的世界进行思考和定义；
③想象“科学家”被抓离自己的世界进入“另一个维度”（对鲤鱼来讲）的世界后的场景。
1.“我”对鲤鱼的世界有怎样的想象？
“鲤鱼”和人类生活在同一个地球，近在咫尺，却如距深渊。
①人类一生都生活在自己能够理解的宇宙和维度里，平行宇宙、多维空间超出了我们的理解能力和验证能力；
②有很多人类科学家，对种种现象进行思考和定义，创造各种概念、公理或假说；
③人类也常常借助各种文艺作品，想象自己进入“另外的世界”的可能与场景。
2.鲤鱼的世界和人类的世界有何相似之处？
就如同“鲤鱼的世界”和“人类”世界的关系一样，或许也存在着以我们现有的能力无法验证和呈现的“平行宇宙或多维空间”，我们的宇宙和维度与它们近在咫尺，又如距深渊。
文本研究
3.童年对鲤鱼世界的遐想培养了作者什么样的科学素质与精神？
明确：乐于观察与思考
充满好奇心
喜欢猜想
保持丰富的想象力
善于质疑
庄子与惠子游于濠梁之上。
庄子曰：“鲦鱼出游从容，是鱼之乐也。”
惠子曰：“子非鱼，安知鱼之乐？”
感性 vs 理性
向内 vs 向外
4.这样的探讨有意义吗？
明确：有意义。
点拨：
①现在无法得到验证，不代表永远无法得到验证，许多前人的理论，都是进行证明或者证伪的；
②思想形成人的伟大，我的身体和头脑确乎像鲤鱼一样，受着“池子”的限制，但是思考却能让我们不断打破现有的“池子”，进入更广阔的的天地；
③对思考的成果而言，能否最后得以证明很重要，但有时候，思考本身以及不断验证和求索的过程，也是一种快乐。（鼓励学生各抒己见，言之成理即可）
“怕什么真理无穷，进一寸有进一寸的欢喜。——胡适”
“第二件趣事”
对爱因斯坦的好奇以其由此给我带来的影响
1.请简要概述第二件趣事的重点情节
因讲述而产生兴趣
知道“原子对撞机”
因好奇不断学习
建成“电子感应加速器”
“这种记忆”指“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”。
说它“温暖如春”，是因为作者一开始便被爱因斯坦的故事迷住了，阅读他的书，是为了寻找答案，童年的作者对科学充满了强烈的好奇心和浓厚的兴趣，并享受到了求知带来的无穷乐趣。
2.文本第13段“这种记忆到现在仍然温暖如春”，“这种记忆”指什么？为什么会“温暖如春”？
文本研究
3.“对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究”培养了作者什么样的科学素质与精神？
明确：强烈的好奇心与求知欲，明确了人生的理想，好奇心促使下的自主阅读与探究，必须耐得住寂寞，必须有奉献精神，作者不畏艰的勇气和探究到底的决心，敢于冲破世俗，不畏一切困难，坚持的学习和积累基础上的强大自信心，不畏艰辛，去探索科学真知的恒心与毅力。
4.思考：作者为什么选择这两件事情？
①让读者看到作者从小开始的成长历程，让读者明白了一个物理科学家成长过程中最重要的“成长要素”，呼应标题中的“教育”二字；
想象与思考&热爱与实践
②在作者最终构建的理论中，这两个故事有着内在的关联，
“作为一个孩子，我却不能理解，畅游在茶园池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”
观察现象
进行实验
5.文中从小时候写到了高中期间，这是一个人在学校受教育的主要阶段之一，为什么标题说的是“教育历程”而非“受教育历程”？
明确：受教育——学校教育、家庭教育、社会教育。而文中主要呈现的是“我”在自我教育的历程中不断成长与进步。
拓展延伸
四
思考：在自我教育的历程中，加来道雄展现了怎样的科学家品质。结合文本进行简要分析。
想象
思考
兴趣
学习
实验
思考
加来道雄说：“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。”从加来道雄成为一名物理学家的过程来看，你认为哪些方面的
“教育”对成为优秀的科学家来说最为重要？
合作探究
观点一：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。
合作探究
观点二：乐趣。
科学不应该是枯燥的，而应该是充满乐趣的。 探寻自然的奥秘，对真正的科学工作者来说，是和自然玩的近似于捉迷藏的“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。
合作探究
观点三：实验精神。
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。
课堂总结
对科学的探索之路是永无止境的，在这个过程中或许会艰苦枯燥，但不断地探索与发现定会充满无限的乐趣。发展科学思维，培养科学精神，热爱科学。人要想有所成就仅仅空想是不行的，要有严谨、踏实、务实的工作作风，从基础做起，重在实践。
广义相对论与量子理论在几乎所有方面都恰恰相反。广义相对论是最宏观事物的理论:如黑洞、大爆炸、类星体,以及正在膨胀的宇宙。它的基础是平滑表面的数学,就像床单和网状蹦床那样。量子理论正相反:它描述的是最微观的世界,如原子、质子和中子，以及夸克。它是基础,是一种称做量子的离散包理论。与相对论不同,量子理论声称,我们所能计算的，只有事件的概率,因此我们永远不可能确切地知道一个电子究竟在什么位置上。这两个理论的基础,在数学、假说、物理学原理和涉及的领域方面都不一样。难怪所有想把它们统一起来的尝试都举步维艰。
知识链接
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。
根据弦理论，如果你有一架超级显微镜，可以用来窺探到电子的中心去,那你所看到的不会是一个点状的粒子，而是一根振动着的弦。（这根弦非常之微小,只有10-33厘米这样一个普朗克长度，只有质子的十亿个十亿分之一，由于这样小,所以所有的亚原子粒子看起来都像个点。)如果我们弹拨这根弦，它的振或就会发生变化;这个电子说不定会变成一个中微子。再弹拨一下，它说不定会变成一个夸克。事实上,如果你用合适的力度米弹拨它，它会变成任何一种已知的亚原子粒子。就是以这种方式,弦理论可以毫不费力地解释为什么有如此多的亚原子粒子。在超弦上没有别的，只有可以弹投出来的各种不同的“音符”。
做一个类比来说，在小提琴上，A调、B调或升C调都不是本质所在。只要简单地用不同的方式弹拨这根弦，就可以发出音阶中所有的音。比如，降B调并不比C调更具什么本质性。它们都只不过是小提琴弦发出的音符而己，别的什么都不是。同样，电子和夸克都不是具有本质性的东西,弦才是本质性的东西。事实上,宇宙中所有的亚粒子都可以被视为弦的各种不同振动,别的什么都不是。弦上所发出的各种“和弦”就构成各种物理学定律。
弦可以通过拆分和再对接的方式进行相互作用，由此产生我们在原子中所看到的电子和质子之间的相互作用。就这样，通过弦理论，我们可以再现所有的原子和核物理定律。可以写在弦上的“旋律’相当于化学定律。现在，我们就可以把整个宇宙看成一首气势恢弘的弦乐交响曲了。
超弦理论
弦理论的一种，也指狭义的弦理论。超弦理论是物理学家追求统一理论的最自然的结果，是人们抛弃了基本粒子是点粒子的假设，而代之以基本粒子是一维弦的假设而建立起来的自洽的理论。自然界中的各种不同粒子都是一维弦的不同振动模式，与以往量子场论和规范理论不同的是，超弦理论要求引力存在，也要求规范原理和超对称。
知识链接
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高维空间
统一四种力的前景，在于（如十维或更高）理论的确立。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）。
超弦模型只有在10个维度的情况下才有可能存在。
谢 谢 观 看

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