18 一名物理学家的教育历程（通用11篇）
【背景资料】
一、作者介绍
加来道雄，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
为了更好地理解课文，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。
（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。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，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来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来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10-35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】
高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
【课时安排】1课时
【教学步骤】
一、导入新课
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以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，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
加来道雄，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.本文的基本结构
文章的题目是“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”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，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.本文的基本内容
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”来阅读、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，装配必需的硬件设备”，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.【提问】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.【提问】“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.【提问】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。
5.【提问】课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？
【明确】课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
【明确】理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】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。
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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
高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
课时安排
1课时
教学步骤
一、导入新课
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以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，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
加来道雄，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.本文的基本结构
文章的题目是“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”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，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.本文的基本内容
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”来阅读、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，装配必需的硬件设备”，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.【提问】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.【提问】“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.【提问】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。
5.【提问】课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？
【明确】课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
【明确】理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】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
名师导航
内容感知
文章先概述童年两件趣事在自己成长历程中的重大意义。接着叙述童年时对鲤鱼世界的遐想，作者展开丰富的想象，向读者展现了奇妙无比的鲤鱼世界。对鲤鱼世界的遐想点燃了他对“高维世界”探索的强烈兴趣。然后写对爱因斯坦未竟事业的向往。作者决心学习关于爱因斯坦的一切以及他的未完成的理论，并且花了好多时间阅读能够找到的关于这位伟人和他的理论的每一本书。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。后来，作者开始着手建立自己的原子对撞机。对鲤鱼世界的遐想和对爱因斯坦未竟事业的向往两件趣事，极大地丰富了作者对世界的理解力，并且引导他走上成为一名理论物理学家的历程。
文章语言简明生动、周密严谨、亲切自然、通俗易懂，阅读时应细细品味。
句段剖析
一、疑难妙句
1.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。
剖析：这是文章的题记，包括两方面内容：一是我想知道的是什么，二是我对什么不太感兴趣。实际上是说爱因斯坦所关注、探索的是世界的创造、发展等内在规律问题，而不关注世界上的那些“具体现象”，只把那些“具体现象”视为“细枝末节”。这句话反映了爱因斯坦这位伟大科学家认识现实世界的态度以及对于科学研究的认识所达到的理性高度。
文章以此为题记，表达了作者对伟大科学家爱因斯坦的崇敬，反映了这位伟大科学家对自己的重大影响，并以此表明自己在科学道路上的理想、追求。
2.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。
剖析：两件事，一是对鲤鱼世界的遐想，二是对爱因斯坦事业的痴迷和向往。这两件事对童年的“我”产生了很大的影响，丰富了“我”的理解力，激励着“我”去探究未知世界的奥秘，引导“我”一步步走上理论物理学家的历程。这一句放在文章的开头，总领下文，具有提纲挈领的作用。
3.由于不能理解在看不见的水面上存在的水波，它们将得出这样一个结论：睡莲之所以能够不被触摸而运动，是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用。它们可能给这种错觉起一个高深莫测的名称（如超距作用，或没有任何接触睡莲即会运动的能力）。
剖析：作者设想鲤鱼科学家对身外世界的种种现象的认识和理解，从根本上说表现了作者对未知世界的浓厚兴趣，表现了他对不严谨的科研之风的否定。事例本身也充满趣味性，鲤鱼科学家对未能理解的现象，不去进行深入的思考和探究，而是凭主观臆测，想当然地杜撰某个虚构的结论去诓骗没有多少知识的“鲤鱼”大众。——作者的想象力是多么的丰富。
4.最奇怪的是那个抓住我的生物竟然一点也不像鱼。更使我震惊的是，无论如何也看不到它的鳍，但是没有鳍它还是能够运动。
剖析：用“最”限制“奇怪”，突出了奇怪程度之深；用“更”限制“震惊”，强调了震惊之大。这两个表程度的副词都表现出在鲤鱼眼中人类是一种奇形怪状的物体。而“竟然”“也”则明确点出人类在鲤鱼眼中是如何怪异的一种东西。这足见作者用语的准确、周密。
5.我常想，我们就像自鸣得意地在池中游动的鲤鱼。我们的一生就在我们自己的“池子”里度过，以为我们宇宙只包含那些看得见摸得着的事物。
剖析：“自鸣得意”，即自己表示称心如意。作者由“自鸣得意地在池中游动的鲤鱼”想到人类自己，“一生就在我们自己的‘池子’里度过”，可见视野狭窄。“只包含……”，表现了人类对世界认识的肤浅，也就进一步表明进行科学研究、探求未知世界、开拓人类视野的重大意义。
6.我们自以为是地拒绝承认就在我们的宇宙跟前存在有别的平行宇宙或多维空间，而这些都超出了我们的理解力。
剖析：“自以为是”，认为自己的看法和做法都正确，不接受别人的意见。“拒绝承认”，也是不接受不愿意承认。以“自以为是”限制“拒绝承认”，更突出了态度的偏执。对“超出了我们的理解力”的客观存在的东西拒不承认，这样的做法是不可取的，它必然导致认识的偏差。语句体现了作者对一些眼界狭隘的研究人员的批评。
7.一些科学家鄙视更高维数世界的说法，是因为他们不能在实验室里便利地验证它。
剖析：“不能在实验室里便利地验证”，便加以“鄙视”，这样可以看出一些科学家不愿作深入研究，便想轻而易举地得出结论——这是多么的荒谬。这里从反面着笔，表明作者在科学研究上的鲜明立场——潜心探究，勇于创新。
8.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。
剖析：“他们想告诉我们的许多东西”，其中的“许多东西”是指人们对爱因斯坦的崇敬之情、爱因斯坦的思想、爱因斯坦的发现引起整个世界和我们周围的一切的改变、爱因斯坦的伟大等。“撒手人寰”，包含了对伟大科学家去世的痛心遗憾。通过“但是”的转折和“最”的强调，表明爱因斯坦“未能完成自己的伟大发现”对我产生的重大影响，从而进一步突出了爱因斯坦伟大发现对我走上科学道路的强有力的引领作用。
9.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。
剖析：“畏葸”，是畏惧之意。语句通过“年轻人”与“成年人”的对比，称赞了年轻人勇于冲破约束、敢于创新的优点。“大多数”“通常”“似乎”，表明并不是否定所有的成年人，体现出用词的周密谨严。
10.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）长的铜线。
剖析：科学重在实验，而为了实验，“我”说服父母，让他们帮助“我”在足球场中缠绕22英里长的铜线，这些行动，突出了“我”对科学的热情和执著。“说服”可见作者的研究未能引起广泛的重视和支持，困难重重；“足球场”“22英里”，足以看出作者付出的努力。
二、重点语段
1.我曾想：在水底的鱼群中可能有一些鲤鱼“科学家”。我想这些鲤鱼“科学家”会对那些提出在睡莲之外还存在有另外一个平行世界的鱼冷嘲热讽。他们认为，唯一真实存在的事物就是鱼儿们看得见摸得着的。水池就是一切。水池之外看不见的世界没有科学意义。
剖析：语段叙述对鲤鱼世界的遐想。作者娓娓道来，很有逻辑顺序地写了自己对鲤鱼及其世界的好奇、观察和思考。在这里，“我曾想”“我想”，表明是作者的遐想；“冷嘲热讽”“他们认为”，写这些鲤鱼“科学家”们。作者运用拟人化的手法，以“鲤鱼”的眼光来审视鲤鱼世界，写出鲤鱼们对自身以外看不见的世界持否定态度。作者展开丰富的想象，向我们展现了鲤鱼世界的“奇妙无比”。池中之鱼如同古代寓言中的井底之蛙，这种写法，由鱼我们可以想到人类，可以悟出科学探索对人类认识世界的重大意义。
2.“我被这个故事迷住了”至“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”。
剖析：爱因斯坦这个伟大科学家的故事迷住了我，好奇心不断促使着我，一连串的问题吸引着我。连续提出三个问题，从“未完成的工作是什么”到“桌上论文的内容”再到“什么问题”，由大范围到小范围，由笼统概括到具体细致，体现了逻辑思维的严谨周密。谈到决心学习爱因斯坦的理论时，作者表现出严谨认真、专心致志的科学态度和浓厚的兴趣。在一个孩子眼中，神秘谋杀故事是格外吸引人的，而我却认为爱因斯坦的故事更加激动人心，这就表明“我”对爱因斯坦未竟事业向往的程度。“曾想像的”“任何事情”“都”“重要”等词语的修饰与限制，进一步突出爱因斯坦未竟事业在我心目中的重要位置。“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，兴趣、热爱对成就事业极为重要的道理，也可以从这句话中悟出。最后一句，“刨根究底”指盘问、追究事情的根由底细；“在所不辞”指绝不推辞。再加上“决定”“纵然”“也”等词语的运用，进一步表明我在科学探索方面浓厚的兴趣、执著的态度、坚定的信念。
可见，这一段突出地体现了文章的思想内容。它不仅告诉我们，一名优秀科学家应具备的品质：善于观察、独立思考、勤奋执著等；还紧扣文章题目告诉我们，一名物理学家的教育历程是怎样的。
审美鉴赏
本文可欣赏的美点很多，现选三项呈现如下：
1.形象生动，活泼有趣
形象的描述，可以增强感性认识。本文对鲤鱼世界，尤其是那场暴雨之后，对鲤鱼“科学家们”的心理行为的遐想，描述得栩栩如生。
作者借助想象，让鲤鱼“科学家们”会看会想，会提出问题，会说话，通过生动形象的描述引出深奥的科学道理。如此生动活泼的笔法，如此丰富多彩的联想，甚至会引发我们一系列关于“鱼”的文学记忆：庄子笔下自得其乐的濠梁之鱼，《汉乐府•江南》中“东奔西钻、南游北走地戏于莲叶间”活泼欢快的小鱼，柳宗元《小石潭记》中那“皆若空游无所依……恬然不动，俶而远逝，往来翕忽，似与游者相乐”的游鱼，从而获得更多的审美享受。
在写到最后建成电子感应加速器时，他写道“耗掉了我屋子中所产生的每一点能量”“烧断每一根保险丝”“屋子变得漆黑一团”“屋子周期性陷入黑暗”“妈妈常常在摇头”，这些生动的描述，形象再现了作者进行科学实验时的情景，让我们看到他浓厚的兴趣、无限的热情。
2.恰当准确，周密严谨
物理学作为一门科学，本身就以逻辑谨严著称。作为一名理论物理学家的作者，行文讲究遣词造句，讲究用恰当准确的词句来表达周密严谨的意思。
如文中“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”一句，“可能”说明作者并未武断地下断论，因为作者当时是一个孩子，并没有掌握充足的资料，没有实践经验，是自己的一种推测。“某种”也是一种假设的情况，是对两者之间联系的程度加以限制，而不是对其全面的可能进行肯定。词语选用严谨，分寸感把握得很准确。
3.简洁凝练，词约意丰
作者善于运用简洁凝练的语言表达丰富的思想内容。在谈到决心学习爱因斯坦的理论时，他说：“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。”短短两句话，内涵深广。“花了好多时间”，表明我投入学习研究的时间之多；“静静阅读”，表明我专心致志的科学态度；“能够找到的关于这个伟人和他的理论的每一本书”，说明我阅读面之宽，涉猎范围之广；“这种记忆到现在仍然温暖如春”，回忆如此甜美温暖，表现了作者探究的兴趣是多么浓厚，对科学事业是何等的热爱。
日积月累
一、学海拾贝
推断和想象
推断和想象，就是要求在充分理解并正确把握文意的前提下，根据阅读材料的内容，进行合理的推断和想象。这种推断和想象，不是凭空进行的，而是有根有据的，其“根据”和“情理”都隐藏在所读材料之中。要根据对文章内容的理解和分析，推断可以得出哪些结论，推断哪些说法是合理的、符合文意的。近几年高考科学论文阅读试题都十分重视这一能力点的考查。
推断和想象类阅读试题大致有三种类型：一是举例验证类，二是添加接续类，三是辨析评价类。这类试题具有较大的开放度、明确的指向性等特点。在推断和想象时要充分关注文中的隐含信息，并注意以下几点：抓因果关系，由“前因”推出“后果”；抓条件关系，由条件推出结果；将有关信息联系起来作前提，由此推出结论。
二、典题精讲
阅读下面文段，根据文中信息，推断以下表述是否正确。
文段：北斗山区发现的化石中的这种多细胞动物非常小，它的体长只有0.2毫米，还不及两根头发丝的宽度，肉眼无法看清，只能通过显微镜观察。尽管这一古老动物躯体很小，科学家还是辨别出了它内部的几个器官：一对体腔和成对排列的感觉窝，消化道前端有向腹部开口的口部和紧接其后为多层构造的咽壁所包绕的咽道等。它的形状像是压扁了的龟壳，机体由外胚层、内胚层和完全中胚层组成。它的组织构造的复杂性表明它已经处于成年期的发育阶段。这一化石是迄今为止已知的最古老的真体腔两侧对称动物化石的代表，而真体腔动物的起源至今仍是科学之谜。
推断：“小春虫”的发现，表明真体腔可能是两侧对称动物的一个特征，这将为研究真体腔动物的起源提供重要线索。
指点迷津：将本推断与语段中“它的组织构造的复杂性表明它已经处于成年期的发育阶段。这一化石是迄今为止已知的最古老的真体腔两侧对称动物化石的代表，而真体腔动物的起源至今仍是科学之谜”对照，可以看出这个推断是合理的。
答案：推断正确。
1、教学这篇课文，要以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵，引导学生体会科学精神。
2、高维空间对普通人来说，是很难想象的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
3、“研讨与练习”的二、三两题都是开放题，要引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。
一、作者介绍
加来道雄，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
为了更好地理解课文，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。
(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。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，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来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来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10-35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，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。
为了更好地理解课文，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。
(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。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，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来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来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10-35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，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。
一、导语
同学们，在我们小的时候，常常会谈及未来的理想，那时候我们常常无畏地说：“我要做一名科学家”，可是随着年龄的增长，我们很少有人再说了，这是为什么呢？因为我们逐渐明白成为一名科学家是极其艰难的。那么怎样才能成为一名科学家呢？ 当我在互联网上搜索“如何成为一名科学家”这一词条时，还发现了这样一个留言“我的理想是成为一名物理学家， 但上了大学之后我开始清醒地认识到原来自己就不知道该在哪些方面努力，应该怎样做？”如此看来，我们真的要好好研究一下成为一名科学家需要怎样的教育历程了，今天我们就通过著名的理论物理学教授加来道雄的文章《一名物理学家的教育历程》得到点启发吧！
二、作者简介：
加来道雄，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》。
三、课文学习具体过程：
1我们的任务主题——总结出成为一名科学家所具备的基本条件。
2以小组为单位研读文章，首先说说作者介绍了他由童年到青年成长过程中的几件事情？每一件事情对他成长为一名物理学家有什么意义？
3挑出不理解的语句，小组内讨论解决，不能讨论解决的提出来在课堂上讨论共同解决。
4课堂归纳整理
解决问题过程：
第一部分（第1段）：交代童年的两件趣事，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。
（1）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？
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。
好奇心和想象力很重要吗？——常越过各种思想桎梏
补充：据美国《生活科学》杂志8月号报道，科学家的使命是搞清楚这个世界如何运转，让大自然迫不得已泄露隐藏许久的秘密。当然，并非每一个人都能成为科学家。那究竟具备什么样的素质才能成为科学家呢？
成为一位科学家必须具备两个重要条件：探寻谜团的好奇心和解开谜团的创造力。欧洲研究委员会委托进行的一项有关科学创造力的研究称：“科学家表现出超强的好奇心。他们会对基本问题进行更加深入的研究，充分表现出求知的欲望。”好奇心是指对一个有序世界微小差异的敏感性。大量研究表明，充满好奇心的人渴望寻求新奇的事物和陌生的东西，希望给一切问题找到更好的答案。
好奇的科学家相信，茫茫宇宙定有规律。他们总在孜孜不倦地寻找目前公认理论难以解释的数据，为了平息数据和理论之间的冲突，科学家常常越过各种思想桎梏，通过不同角度思考问题。被誉为“量子物理学之父”的德国科学家马克斯.普朗克说过，科学家“必须具有鲜活的、本能的想像，因为新思想不是通过推理产生的，而是通过艺术创造力想像出来的”。
（2）作者对爱因斯坦未竟事业的向往意义：作者对爱因斯坦未竟事业是怎样看待和怎样做的？
首先作者接触到爱因斯坦的“未竟事业”，激发了他的探究兴趣。其次他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究，并且 “我决定要对这一秘密刨根问底”；
再次高中时代，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，装配必需的硬件设备”，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。
这一过程的意义在哪里呢？
我们发现作者的基本科学素质都得到了培养和锻炼。例如探究能力、推断能力、动手实验能力以及在其中不可缺少的不怕挫折、质疑求真的科学精神，尊重事实和实事求是的科学态度等都得到了培养和锻炼。
总结：童年的两件趣事之所以引导作者走上成为一名理论物理学家的历程，是因为作者在这其中的一些基本科学素养和科学能力得到了充分地挖掘、培养和锻炼。它们是：
好奇心、想象力、探究能力、实验能力、不怕挫折、质疑求真的科学精神，尊重事实和实事求是的科学态度等。
现在我们的任务已经完成，我们总结一下他的成长历程吧！（板书）
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）
自由讨论：在这些能力、精神和态度中，你认为哪一点最重要？你最缺乏的是哪种能力？哪种精神或哪种态度？除此之外，你还有补充吗？
作者进行这样艰苦枯燥的工作，体现了他对科学的热爱，以及踏实的性格，显露出一个科学工作者的潜能。
【教学步骤】
一、导入新课
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以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，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
加来道雄，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.本文的基本结构
文章的题目是“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”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，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.本文的基本内容
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”来阅读、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，装配必需的硬件设备”，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.【提问】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*，不受外界的*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.【提问】“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.【提问】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。
5.【提问】课文中阅读*空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？
【明确】课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
【明确】理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】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。
教学目标：
知识目标：
引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。
能力目标：
引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。
德育目标：
引导学生体会科学精神。
教学重点、难点：
高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
教学方法：师生合作探究
教学课时：两课时
第一课时
教学过程
一、导入新课
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以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，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
加来道雄，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.本文的基本结构
文章的题目是“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”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，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.本文的基本内容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”来阅读、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，装配必需的硬件设备”，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”。
第二课时
四、重点、难点的学习与目标完成过程
1.提问：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.提问：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*，不受外界的*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.【提问】“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.提问：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。
5.提问：课文中阅读*空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用?
明确：课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣;而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
6.提问：作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人?
明确：理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
7.提问：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。
五、布置作业：
完成“研讨与练习一、二”。
板书设计
教学反思：
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教学目标
1.引导学生从生活出发，了解科学、认识科学,体会科学的精神。
2.引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。
能力目标：在课堂中能够让学生学到科学的学习方法和思维习惯，培养筛选整合文章关键信息的能力，学会用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。
情感、态度价值观：感受科学家在探求真理中所表现的人格魅力，激发学生探求未知世界的兴趣，培养学生养成良好的性格品质。
学情简析本节课是科普文单元的最后一课，学生对科普文有一定的了解，基本上掌握了这类文章的阅读方法，在此基础上引导学生自学本文比较容易，所以在教学中可以大胆放手，让学生自己阅读，提出问题，解决问题。
教学重点引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵，引导学生体会科学精神。
教学难点培养筛选整合文章关键信息的能力，用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。
课前准备学生提前了解有关作者加来道雄的作品及其为人，了解课文涉及到的一些宏观宇宙学的理论，了解一点相关的理论物理学知识，调动学生的学习兴趣。
教学活动过程
教师活动学生活动设计意图
故事导入
又一次，爱因斯坦要把墙上的一幅旧画取下来，就搬来了一架梯子，一步一步爬上去。突然他又想起了一个问题，沉思起来，忘记了自己正在做什么，猛地从梯子上摔了下来。摔到地上之后他顾不上疼痛，马上想到：人为什么会笔直的掉下来？看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。他想到这里，马上站立起来，一瘸一拐地走到桌子前，提笔把自己的这个想法记了下来。
遇事爱思考探究，常常从小事中受到启发，这就是当代伟大的物理学家——爱因斯坦的探索品质。那他对物理学家加来道雄的影响又是怎样的呢？
了解作者
加来道雄，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》。
研究探讨课文内容，完成重难点的学习：
1.审读本文标题，你能否推断一下文章会写什么内容，会怎么写？你的推断和作者的构思是否有出入？出入在哪儿？
2、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那个事例？
3.【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？
4.【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？
5、【提问】你是否对自然界有过好奇心呢？是否也产生了对科学的兴趣？对爱因斯坦未竟事业的向往，是怎样启迪作者走上科学探索的道路的呢？思考：作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
6、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？
（四）研究探讨：（开放型题目）
作者的成长历程给你什么启示？成为一名科学家需要那些素质？请你举出几个和作者成长历程相似的科学家？
（五）总结
一名理论物理学家的成长历程，给了我们很多的启示：大胆的想象、怀疑和猜测，不要固步自封；兴趣在人的成长过程中是不可或缺的，但要达到成功的彼岸离不了坚定的信念、坚持不懈的努力，这或许是作者要告诉我们后辈的，希望大家能踏着他的脚步，一步一步取得进步。
学生作好笔记，识记基本的文学常识。
学生讨论回答：这里的教育不是受教育或者教育别人，而是自主教育，自主发展。
学生回答：鲤鱼世界的幻想
爱因斯坦故事
建立实验室
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”。
学生回答：
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。
学生回答
对爱因斯坦未竟事业的向往，使作者产生对同一场理论的兴趣，好像侦探一样给予找到故事的线索和结局
理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
学生回答：（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。（2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。
（3）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
学生回答
作者进行艰苦枯燥的工作，体现了他对科学的热爱以及踏实的性格，显露出一个科学工作者的潜能：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。
应具备下列品质：奇特的想象力；探究的精神；实验的精神；自主创新精神；奉献精神；要耐得住寂寞；不要固步自封；坚定的信念，坚持不懈的努力。例如华罗庚、爱因斯坦、钱学森、牛顿、瓦特、居里夫人等。
调动学生的学习兴趣
引导学生初步明了课文内容。
引导学生抓住课文标志性语句，梳理课文结构，引导学生从结构上去把握文章内容。
通过探讨研讨，让学生学会发现问题，解决问题，深入把握文章的主旨。
感受科学家在探求真理中所表现的人格魅力，激发学生探求未知世界的兴趣，培养学生养成良好的性格品质。
联系实际生活谈收获。
板书设计童年青年成年
鲤鱼世界的幻想（想像）
建立实验室（实践）理论物理学家
爱因斯坦故事（兴趣）
科学精神：想像力乐趣实验精神
作业设计
作者关于“鲤鱼科学家”的幻想十分有趣，如果我们以动物的眼光来观察人类，是不是也很有意思呢？假如有一位动物（狗、猫、鸡、燕子等）科学家，专门研究人类的某些行为，他写了一篇“科普文”：人类行为之谜。你替这位“动物科学家”做一回代笔人怎样？（目的是为了引导学生换相思维）
教学思路这是一篇自传性质的科普文，课文是以“教育历程”为重点来谈的。教学过程是从分析文章结构入手的，把握文章主要内容及谋篇布局的特点，探讨“教育历程”的思想内涵，引导学生体会科学精神，最后引导学生结合自己学习生活，了解科学，认识要成为一位科学家，实现自己的理想，必须具备哪些品质。
教学反思
本文不象其它的科普文章向我们介绍大量的科学知识，而是通过对童年的两件对自己启发很大的事情的追溯，告诉了我们走上科学的道路的一些必备的因素（敢于质疑、对事物充满兴趣、做事有毅力），思路很清晰，主要围绕两件事展开，所以教学中我引导学生从结构上去把握文章内容，期盼在课堂中能够让学生学到科学的学习方法和思维习惯。学生通过本文应该学会用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。
我认为充分发挥学生的能动性是教师的主要任务，所以能让学生发现的，能让学生说的，都尽量把机会留给学生，给学生充分展示自己的机会，对学士的发言给予鼓励，对他们说的不准确的地方，及时予以引导纠正。兴趣是的老师，调动学生学习
课文
加来道雄
加来道雄，美籍日裔物理学家，纽约市立大学城市学院理论物理学教授。他毕业于哈佛大学，获得加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位。他是《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)、《量子场论》和《超弦导论》诸书的作者。在过去的10年里，他还是广播电台每周一次一小时科学节目的主持人。
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。
记得那时我的父母不时带我去旧金山游览的日本茶园。我蹲在那里的一个小池边，为慢慢畅游在水底睡莲之中五彩斑斓的鲤鱼所陶醉。这是我最快乐的童年记忆之一。
在那静静的时刻，我充满了无限的遐想。我常常给自己提一些只有小孩才问的傻乎乎的问题，比如水池中鲤鱼怎样观察它们周围的世界。我想，它们的世界一定奇妙无比!
鲤鱼们的一生就在这浅浅的水池中度过。它们相信它们的“宇宙”就有阴暗的池水和睡莲构成。它们大部分时间在池底漫游，因此它们只模糊地意识到在水面之上存在有另一个外部世界。我的世界的本质超过了它们的理解能力。我喜欢坐在距离利于仅仅几十厘米的地方，然而，我们之间却如距深渊。鲤鱼和我生活在两个截然不同的宇宙之中，从来不进入对方的世界，我们之间被水面这一薄薄的“栅栏”分隔开来。
我曾想：在水底的鱼群中可能有一些鲤鱼“科学家”。我想这个鲤鱼“科学家”会对那些提出在睡莲之外还存在有另外一个平行世界的鱼冷嘲热讽。他们认为，真实存在的事物就是鱼儿们看得见摸得着的。水池就是一切。水池之外看不见的世界没有科学意义。
有一次，我遇到了一场暴雨。我注意到成千上万的笑语地轰击在池水的表面。池水变得混乱，谁中的睡莲在汹涌不息的水波冲刷下摇摆不定。在躲避风雨之时，我想弄清楚周围发生的一切将会以怎样的形式呈现在鲤鱼们的眼中。在它们看来，睡莲似乎是自己在运动，没有任何东西冲刷它们。因为就像我们看不见我们周围的空气和空间一样，鲤鱼们也看不见它们赖以生存的水，它们为睡莲自己能够运动而困惑不解。
我想，鲤鱼“科学家们”将会聪明地杜撰某种虚构的东西——它被称为“力”，来掩盖自己的无知。由于不能理解在看不见的水面上存在的水波，它们将得出这样一个结论：睡莲之所以能够不被触摸而运动，是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用。它们可能给这种错觉起一个高深莫测的名称(如超距作用，或没有任何接触睡莲即会运动的能力)。
我曾想，如果在池水中抓出一个鲤鱼“科学家”，事情将会怎么样呢?放回池水之前，它可能随着我的查看而狂乱挣扎。那么别的鲤鱼又将怎样看待这件事呢?对于它们而言，这确实是一件可怖的事情。它们第一次意识到有一位鲤鱼“科学家”从它们的宇宙中消失了。九那么简简单单，没有留下任何踪迹。不管在它们的宇宙中怎么寻找，就是没有这条丢失的鲤鱼的踪影。然而，就那么几秒钟，当我把它放回池水之后，这位鲤鱼“科学家”便突然冒了出来。对于别的鲤鱼而言，这真是一个奇迹。
待神智镇定之后，这位鲤鱼“科学家”就会讲述一个真正令它们惊诧不已的传奇故事。它说：“突然之间，不知怎的我就被拉出了咱们的宇宙(池水)，投进了一个冥冥世界，那里有令人目眩的强光和我从未见过的奇形怪状的物体。最奇怪的是那个抓住我的生物竟然一点也不像鱼。更使我震惊的是，无论如何也看不到它的鳍，但是没有鳍它还是能够运动。我感觉到熟习的自然规律不再适合于这个冥冥世界。随后，我发现自己突然又被扔回了咱们的世界。”(当然，这个到宇宙之外一游的故事对于鲤鱼是怪诞的，大多数鱼都认为这完全是胡说八道。)
我常想，我们就像自鸣得意地在池中游动的鲤鱼。我们的一生就在我们自己的“池子”里度过，以为我们的宇宙只包含那些看得见摸得着的事物。就像鲤鱼一样，我们认为宇宙之中只包含有熟习可见的东西。我们自以为是地拒绝承认就在我们的宇宙跟前存在有别的平行宇宙或*空间，而这些都超出了我们的理解力。如果我们的科学家发明像力这样一些概念，那仅仅是因为他们不能用眼见演出充满于我们周围空间的不可看见的各种振动。一些科学家鄙视更高维数世界的说法，是因为他们不能在实验室里便利地验证它。
(我们宇宙或许是无数个平行宇宙中的一个。每一个宇宙通过无穷多的蛀洞——连通两个是空域的隧道——跟其他宇宙相连。在这些蛀洞之间旅行是可能的，但可能性又微乎其微。)
此后，我一直对存在高维世界的可能极感兴趣。像许多孩子一样，我贪婪地阅读这样一类历险故事，其中讲述的是时间旅行者进入别的*空间，探索我们看不见的平行宇宙，在那里能很容易使通常的物理定律不再起作用。我长大后想知道，是否在百慕大三角洲神秘失踪的船只进入了一个空间漏洞，我对阿西莫夫的《基地》系列惊叹不已，书中超维空间旅行的发现导致了一个银河帝国的兴起。
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。他们及其崇敬地讲到他，称他是整个人类历最伟大的科学家。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，他的为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，纵然因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，从细小的院子到浩瀚的星系。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为反物质的新型物质称为可能。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。我一直研究科学文献，最后我确信能够建造一台所谓的电子感应加速器，这种敬爱苏启能把电子加速到数百万电子伏特(100万电子伏特是指电子在100万伏特的电场中被加速后所获得的能量)。
首先，我购买了少量的钠22，它是一种能够自然地放射正电子(电子的反物质)的放射性物质。然后我建造了一个云室，在云室中可以看到亚原子粒子留下的踪迹。这样我就能够拍下好几百张由反物质留在云室中的精美照片。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，包括好几百磅(1磅=454克)中的废品处理钢，在我的车间建造一个2.3百万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米)场的铜线。我们把整整一个圣诞假日花费在这条50码(1码=0.91米)场的线路上，缠绕和安装笨重的线圈，这种线圈将使高能电子的运动路径发生弯曲。
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，妈妈对于他不能由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，一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。
教案
【背景资料】
一、作者介绍
加来道雄，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
为了更好地理解课文，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。
(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。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，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来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来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10-35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】
高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
【课时安排】1课时
【教学步骤】
一、导入新课
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以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，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
加来道雄，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.本文的基本结构
文章的题目是“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”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，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.本文的基本内容
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”来阅读、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，装配必需的硬件设备”，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.【提问】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*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.【提问】“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.【提问】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。
5.【提问】课文中阅读*空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用?
【明确】课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣;而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人?
【明确】理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】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。
整体把握
1、文章特点：
⑴结构：
文章的题目是“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”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，又重点突出。结构如图：
⑵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象力，并且保持了这样奇特的想象力，由此奠定了他对高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”来阅读、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，装配必需的硬件设备”，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”。
⑶详略：
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、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。
⑴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。
⑵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*和干扰；而“境界”使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。
⑶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》）有了想象力，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。
作者：人民教育出版社课程教材研究所
1、教学这篇课文，要以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵，引导学生体会科学精神。
2、高维空间对普通人来说，是很难想象的。所以，教学重点是文章内容，而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解，能帮助教学课文即可，不必教授给学生。
3、“研讨与练习”的二、三两题都是开放题，要引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。
学科
语文教材名称高中语文必修三
教材出版社人民教育出版社课题《一名物理学家的教育历程》
年级一
学期
下学期教学
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工作内涵。
3、 引导学生思考、探讨文中体现的科学精神，培养科学兴趣，坚持探究的精神。教学
重点1、 教育学生科学就在身边，从生活出发，了解科学，认识科学。
2、 培养对科学的兴趣和探究精神。教学
思路回顾自己童年时对大自然的好奇——了解作者“心理历程”——探讨作者童年的“好奇”成长成伟大事业的原因，完成价值观教育。主要教学方法学生探讨。教学
资源科学名人的“好奇心”。科学的精神。
教学过程预设（分课时写）课时环节教师活动
（教学内容的呈现）学生活动
（学习活动的设计）设计意图
第
一
课
时 一、导入新课 1、导入：每个人都有充满好奇心的童年，请几位同学谈谈童年时对大自然的好奇与探索。
2、每个人都有自己充满了神奇的童年，都有过与这些好奇相关的梦想。可惜的是，这种探索由于种种原因没有更深入的发展。但今天我们要学的这篇文章的作者却坚持了自己对童年好奇心的追求，并使自己成了一名伟大的物理学家。 【活动一】
学生谈自己童年时对大自然的好奇与探究历程。 1、以学生谈自己的童年导入，学生有强烈的参与意识。
2、可以让学生的探究历程与作者的进行对比，让学生更好地认识到科学精神的重要性，并能真正的接受。 二、学习课文内容 提出问题，组织讨论，明确答案：
1、问题：文中叙述了作者童年时的哪些历程？
明确：
⑴ 作者对鲤鱼世界的遐想。
⑵ 作者对爱因期坦未竟事业的向往。
2、问题：这两个故事中涉及到一些科学理论，作为高中生，你能否结合课文和你的物理知识给同学们加以解释？
明确：统一场论；高维空间。 【活动二】
学生快速阅读课文，给出第一个问题的答案。
请爱好物理的同学介绍第二个问题中中涉及到的物理知识。 1、能迅速地理清课文内容，使学生能把握住课堂重点。
2、把适当物理知识引进课堂，有利于激发学生的兴趣，理解文章，也更好地体现科普文的价值。 三、探讨作者成功原因 学生讨论：
1、看到作者从童年的好奇演变成最后的成功,大家很钦佩。但我们的好奇却没有很好有保持，请大家探讨作者成功的原因是什么？
2、讨论结果：丰富的想象力，对科学的兴趣，勇于实践，勤奋钻研，有恒心…… 【活动三】
学生讲几个科学家成功的故事。
学生结合自己与作者的探究经历来谈成功的要素。 这个步骤使学生对成功的原因有更直接的感受，也会给他们最深刻的印象，从而达到科学精神教育的目的。
自我反思主要特色与创新之处1、教学方式与环节简洁干练，没有任何教辅工具，没有支蔓，回到阅读原始状态，操作上科学且效果明显。
2、学生学习的主体性得到充分体现，主要由学生自主表达与探讨，读与说的能力得到了的锻练
3、将教材与学生高度结合，通过学生回顾自己童年的探究乐趣，探讨作者成功原因。能让学生产生共鸣，轻松地接受教材中体现的精神。存在的问题与不足
