资源简介

(共22张PPT)
加来道雄
王冬填
一名物理学家的
教育历程
新课导入
“洞穴寓言”
—（柏拉图·《理想国》）
一群囚徒自幼被锁链锁在洞穴里，只能面朝洞壁、无法转头 。他们身后有火堆，有人举着器物、假人走过矮墙，火光把影子投在洞壁上 。囚徒终生只看影子，以为影子就是全部真实世界，还为影子命名、争论、崇拜“影子专家”。
某天，一名囚徒挣脱锁链、被迫转身： 先见火光，眼睛刺痛、难以适应，不愿相信影子是假的。被拉出洞穴，初见阳光几乎失明，逐渐适应后，看见真实的花草树木、日月星辰。 终于明白：洞穴里的只是影子幻象，洞外才是真实世界 。
他返回洞穴想唤醒同伴：因已适应强光，重回黑暗看不清影子，被囚徒嘲笑“疯了”。囚徒们拒绝相信、甚至想伤害他，死守自己认定的“真实”。
看完这个故事，你有何感受？
只看算法推送的信息，活在信息茧房 → 洞穴囚徒
把舆论、流量、网红观点当真理 → 崇拜影子专家
拒绝反思、嘲笑思考者 → 嘲笑 “眼睛坏掉” 的觉醒者
有人跳出偏见看清真相，却被围攻 → 现代版洞穴审判
1.了解作者及其科学研究；
2.理清文章结构脉络，梳理人物的教育成长过程；
3.体会科学家“发现”与“创造”背后的科学精神。
学习目标
作者简介
加来道雄：字科学家，1947年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 。
著作《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 。
背景介绍
宇宙科学在当今越来越引起世人的关注。从古希腊到20世纪出现了许多关于世界构成的理论。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。但是它却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个方向：一是向宏观世界探求宇宙的秘密，一是向微观世界追寻世界的本源。目前，多维空间的研究有了突破性进展，其中超弦理论为人类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。本文的作者就是这样一位理论物理学家。
“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。
知识链接
“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。
在一维空间中，只能容纳点和线的运动；在二维空间中，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。
知识链接
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（杨振宁和他的学生米尔斯提出杨——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。
“统一场论”
知识链接
引力
强核力
弱核力
电磁力
标 准 模 型
梳理成长脉络
学习任务一：速读课文，完成“物理学家成长档案”表格。
阶段 教育历程 核心事件 成长的意义
一次观察
一次探索
一次实验
童年
青少年
对鲤鱼世界的遐想
对爱因斯坦未完成理论的探索
建造电子感应加速器的实验
激发想象力
初悟认知局限
兴趣促使探索
确立志向
将理论化为探索行动
我们有过什么科学观察、探索和实验吗？请谈谈。
作者仅仅是在写鱼吗？这反映了人类怎样的认知困境？
鲤鱼 水池 鲤鱼科学家 睡莲的运动 鲤鱼科学家的言论
科学思考 我们
“我们”以为的宇宙
“我们”无法合理解释多维空间的运动而故弄玄虚
先驱探索者
极个别的人认为存在另外的”宇宙“，但不被大多数人认可
这是一种“认知隐喻”。作者认为客观上存在另外一个“宇宙”，我们受限于维度和感官，只承认”看得见摸得着“的世界，拒绝承认看不见、摸不着的维度或真理。作者正是通过这种想象，突破了常规思维，意识到多维空间存在的可能性。想象力是打破认知边界的第一把钥匙 。
学习任务二：“从‘鲤鱼科学家’到爱因斯坦：
解锁科学精神的成长密码”
鱼的世界 人的世界 科学精神
“鲤鱼科学家”的故事
水池外的世界没有意义
对睡莲运动不解，
以神秘力量掩盖无知
对鲤鱼科学家消失重现，不解不信。
人类拒绝认知理解以外的世界。
只承认看得见摸得着的发明概念，不肯改变思考问题的方式。
鄙视不能在实验室验证的理论。
对未知领域的
探索精神
对已有认知的超越精神
对世界充满敬畏的求知精神。
作者的探索 体现的素质 科学精神
“对爱因斯坦未竟事业的向往与学习”
对爱因斯坦未竟事业的向往与学习
建立实验室
强烈的好奇心、
求知欲、探索欲
勇于尝试、敢于实践、不畏艰辛、
不怕失败、具有恒心
对科学的
浓厚兴趣。
持之以恒的实证精神
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？
想象力：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。
兴趣：他将研究视为最吸引人的“侦探故事”，这种发自内心的热爱，是抵御外界干扰、持久投身科学的根本动力。
实验精神：想像力和兴趣，只是成为科学家的最基础的因素，若不脚踏实地地做实验，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。
核心素养：好奇心 × 想象力 × 行动力 = 科学家的诞生
学习任务三：赏析本文写作特点
1.叙事结构：双线并行
明线（时间线）：遵循“童年——青年——成年”的成长顺序，从池塘里的鲤鱼到实验室的高维空间，逻辑清晰，层层递进；
暗线（逻辑线）：围绕“好奇心——想象力——实证精神”这一科学探索的内在逻辑展开，揭开科学家的思维是如何被塑造的。
赏析本文写作特点
2.语言风格：通俗与严谨并存
通俗化：用“鲤鱼科学家”的寓言解释高维空间，将深奥的物理概念（如反物质、高维）转化为具象的童年故事，极具画面感；
严谨性：在描述实验过程（如建造电子感应加速器）时，语言精确、客观，体现了科学家的严谨态度。
赏析本文写作特点
3.详略得当，重点突出。
作者选取典型事例突出展示他成长为一名“物理学家”的“教育历程”,并没有谈及其他成长的经历。文章叙述不蔓不枝，重点突出,便于读者了解。
一名物理学家的教育历程
童年的两件事
高中时的做法
鲤鱼科学家的故事
爱因斯坦未完成的工作
广泛阅读相关书籍
建造原子对撞机
实践操作
能力
留心细节，大胆想象
保持初心和好奇心
扎实的理论基础
课堂小结
人类发展的历史，便是在漆黑的夜空中，将真与美融化交织，点点光亮，已知的事物是有限的，未知的事物是无穷的；我站在茫茫无边神秘莫测的汪洋的一个小岛上，继续开拓是我们每一代人的职责。
——赫胥黎
拓展延伸
加来道雄划分的三类不可能事物
第一类不可能：现在不可能实现，但它们并不违背已知的物理学理论。它们可能在21世纪或22世纪变成现实，它们是：力场、隐形术、移相器和死星、隐形传送、心灵感应、意志力、机器人、不明飞行物和外星人、星际飞船、反物质和反宇宙。
拓展延伸
第二类不可能：它们是一些位于我们现在了解的物理学领域边缘的技术。人类或许能在一千年或数百万年后真正弄明白它们。这些科技是：比光速更快的旅行、时间旅行和平行宇宙。
第三类不可能：它们是一些违背人们现在已知的物理学理论的技术。如果它们最终被证实有可能实现，这些科技将让我们对物理学的理解发生根本性改变。这些科技是：永动机和预知。
感谢观看！
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