【背景資料】 
    一、作者介紹 
    加來道雄,，美籍日裔物理學家,，畢業(yè)于美國哈佛大學，獲加利福尼亞大學伯克利分校哲學博士學位,，后任紐約市立大學城市學院理論物理學教授,。主要著作有《超越愛因斯坦》（與特雷納合著）《量子場論》《超弦導(dǎo)論》。 
    二,、相關(guān)知識 
    為了更好地理解課文,，我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學知識： 
    （1）統(tǒng)一場論 
    根據(jù)現(xiàn)代物理學知識,，將我們的宇宙結(jié)合起來的力有四種：引力、電磁力,、強核力和弱核力,。物理學家運用量子力學，已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來（美籍華裔物理學家楊振寧和他的學生米爾斯提出楊一米爾斯場理論,，解決了這一問題,，被稱為“標準模型”。但是這一理論因為計算繁復(fù)無比而讓人頭疼）,，但是引力仍然游離在外,。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一，建立一個大一統(tǒng)的理論,，最終也沒有實現(xiàn),。 
    （2）高維空間 
    現(xiàn)代理論物理學認為，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,。比如對于古人來講，風暴是怎樣產(chǎn)生的,，風暴會襲擊什么地方,，什么時候襲來，什么時候結(jié)束,，他們是一無所知的,，因為他們生活在平坦的大地上，只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來觀察,，即使有簡單的預(yù)報,，也都是靠經(jīng)驗來推測的。現(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星,，從太空這樣三維角度觀察地球,，在地面上看來神秘莫測的風暴被看得一清二楚，可以精準地預(yù)報風暴的動向,。同樣,，理論物理學家認為，傳統(tǒng)的四維（空間三維加上時間）理論太“小”,，不能解釋宇宙中的四種力,。當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，就能得到一種簡單,、漂亮的解決模型（科學家認為宇宙應(yīng)該是簡單,、合諧的）。 
    高維空間理論認為，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,。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實,，因為要模擬當時的環(huán)境,，需要的能量太大,，根本無法做到，所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”,。 


【示范教案】 
一名物理學家的教育歷程 
教學目標   
    一,、知識教育目標 
    引導(dǎo)學生從生活出發(fā)，了解科學,、認識科學,。 
    二、能力培養(yǎng)目標 
引導(dǎo)學生以“教育歷程”為重點,，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵,。 
    三、德育滲透目標 
引導(dǎo)學生體會科學精神,。 
重點,、難點及解決辦法 
高維空間對普通人來說，是很難想像的,。所以,，教學重點是文章內(nèi)容，而不是相關(guān)的科學知識,。相關(guān)知識教師有所了解,，能幫助教學課文即可，不必教授給學生,。 
課時安排 
                           1課時 
教學步驟 
    一,、導(dǎo)入新課 
    成為一位科學家是無數(shù)有志青年的夢想，對物理的探究更是許多年輕的學子孜孜以求的,，我們來看一下加來道雄的成長道路,，或許能得到一些啟發(fā)。 
    （板書）一名物理學家的教育歷程 
    二,、明確目標 
    1．引導(dǎo)學生從生活出發(fā),，了解科學、認識科學 
    2．引導(dǎo)學生以“教育歷程”為重點，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵,。 
    三,、整體感知 
1．作者簡介 
    加來道雄，美籍日裔物理學家,，畢業(yè)于美國哈佛大學,，獲加利福尼亞大學伯克利分校哲學博士學位，后任紐約市立大學城市學院理論物理學教授,。主要著作有《超越愛因斯坦》（與特雷納合著）《量子場論》《超弦導(dǎo)論》,。 
    2．本文的基本結(jié)構(gòu) 
    文章的題目是“一名物理學家的教育歷程”，因此,，敘述的順序主要是歷時性的,。但是，作者開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力,，并且引導(dǎo)我走上成為一個理論物理學家的歷程,。”而“童年的兩件趣事”作為文章的主要內(nèi)容，又是共時性的敘述,。這樣的結(jié)構(gòu)安排,，使文章既脈絡(luò)清楚，又重點突出,。結(jié)構(gòu)如圖： 

童年                 青年              （成年） 
   鯉魚世界的幻想（想像） 
                              實驗          （理論物理學家） 
   愛因斯坦故事（理論） 
    3．本文的基本內(nèi)容 
①人人都對自然感到好奇,，都以自己喜愛的形式尋求自然的“謎底”，但是大多數(shù)人一般直接探尋自然本身,，而作者卻由人的觀察角度,，反思人類對宇宙的認知?？此谱髡呱倌陼r的思維超出同齡人,，其實只是他充分發(fā)揮了自己的想像力，并且保持了這樣奇特的想像力,，由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎(chǔ),。②作者少年時接觸到愛因斯坦的“未竟事業(yè)”，激發(fā)了他的探究興趣,。他之所以感到“激動人心”,，是因為他把愛因斯坦的理論當成一個“偵探故事”來閱讀、探究,，這非常符合少年的心理,。另外，“我決定要對這一秘密刨根問底”,，也表現(xiàn)了他有毅力有恒心的性格,，這是成為科學家的基本素質(zhì),。③高中時代，本應(yīng)“在棒球場或籃球場玩耍”,，享受青春年華,，但作者卻“找遍周邊地區(qū)大量的電子倉庫，裝配必需的硬件設(shè)備”,，在“學校的足球場中纏繞22英里長的銅線”,，自己動手建設(shè)實驗室，驗證愛因斯坦理論,，探究反物質(zhì),。作者進行這樣艱苦枯燥的工作，體現(xiàn)了他對科學的熱愛,，以及踏實的性格,，顯露出一個科學工作者的潛能。由①②到③,，我們可以清楚地看到作者的“教育歷程”和“教育內(nèi)容”,。 
四、重點,、難點的學習與目標完成過程 
    1．【提問】本文在材料處理上有什么特點？ 
    【明確】本文布局謀篇重點突出,，詳略得當,。在整體上，作者并沒有從童年到小學到初中到高中,，按時間順序敘事,，而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例，突出他成長為一名“物理學家”的“教育歷程”,，并不旁及其他成長的經(jīng)驗,；在局部上，如高中階段,，作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書,，并常常去斯坦福大學的物理圖書館，相關(guān)的理論書籍是怎樣啟發(fā),、引導(dǎo)他研究的,，這里肯定有許多精彩的故事，但是作者只是一筆帶過,，重點放在制造“自己的原子對撞機”上,，其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡，讓人體會到作者嚴謹,、踏實的性格,，以及內(nèi)在的成為物理學家所需要的基本素質(zhì)。 
    2．【提問】本文體現(xiàn)了怎樣的科學精神？ 
    【明確】本文三個主要部分,，并不是簡單地敘述成長的故事,，而是具有深刻的科學精神內(nèi)涵，可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學家最為重要,。 
    （1）想像力：科學是需要想像力的,，想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中,，認識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)新意識和探索精神,。 
    （2）樂趣：科學不應(yīng)該是枯燥的，而是應(yīng)該充滿樂趣的,。探尋自然的奧秘,，對真正的科學工作者來說，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”,，也是人生的“境界”,。“游戲”使他們樂此不疲，充滿激情,，不受外界的誘惑和干擾,；而“境界”使他們不顧功利，不畏強權(quán),，只求真理,。 
    （3）實驗精神：丁肇中說過：“現(xiàn)代學術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察，就是我們現(xiàn)在所謂的實驗,。”“科學發(fā)展的歷史告訴我們,，新的知識只能通過實地實驗而得到，不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的,。”（《應(yīng)有格物致知精神》）有了想像力,，有了樂趣，那只是成為科學家的最基礎(chǔ)的因素,，不去踏踏實實地做實驗,，就不能得到基本數(shù)據(jù)，假說就不能確立,。一味地空想,，不去做基礎(chǔ)工作，不可能達到真理的彼岸,。作者從事的高維空間理論,，雖然還停留在紙面上,，但是科學家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作，努力使理論得到證明,。即使如科學家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建黑洞理論,，也要有數(shù)學和天體物理學的實驗基礎(chǔ)，也不是空想出來的,。 
    3．【提問】“鯉魚科學家”對“世界”的認識是怎樣的,？ 
    【明確】主要有以下幾點：（1）“水池之外看不見的世界沒有科學意義。”（2）“它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知,。（3）“鯉魚科學家”的“消失”和“重現(xiàn)”——它們認為是“奇跡”,，是“可怖的事情”，而不肯去探究原因,。（4）“鯉魚科學”的“傳奇故事”,，真實地證明另一個世界的存在，而它們卻認為“胡說八道”,，荒謬絕倫,，違背它們的“自然規(guī)律”。 
    4．【提問】作者想通過“鯉魚科學家”對世界的認識說明什么,？ 
    【明確】說明“自以為是”的人類和“鯉魚科學家”有相似之處,。（1）人類“一生就在我們自己的‘池子’里度過”，只要“超出我們的理解力”的自然存在,，他們就“拒絕承認”,。（2）“科學家發(fā)明像力這樣一些概念……”，是因為他們只愿意承認“那些看得見摸得著的事物”,，不肯改變思考問題的方式。（3）“不能在實驗室里便利地驗證”的理論,，他們就加以“鄙視”,，表現(xiàn)出思想上的保守和固執(zhí)。 
    5．【提問】課文中閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場理論書籍兩小段內(nèi)容,，對“教育歷程”的敘述有什么作用,？ 
    【明確】課文的重點是童年趣事和建立實驗室，這三個事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫出來,。而夾雜在其中的兩個小事例,，主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想像,，激發(fā)興趣,；而閱讀統(tǒng)一場理論書籍，既表現(xiàn)高中階段作者求知的熱情,，也銜接起由理論到實驗的探究過程,。 
    6．【提問】作者說“我決定要對這一問題刨根問底,，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭。”在作者心中“理論物理學家”應(yīng)該是怎樣的人,？ 
    【明確】理論物理學家的工作是抽象,、枯燥的，受實驗條件的限制,，自己的學說很難得到實驗的證明,，甚至可能到死也得不到成就。這樣的人必須耐得住寂寞,，必須有奉獻精神,。“在所不辭”意味著“理論物理學家”道路的艱辛。 
7．【提問】作者建立實驗室的事例,，對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義,？ 
    【明確】科學是建立在基礎(chǔ)實驗之上的，科學理論要經(jīng)過實驗的檢驗才能得到論證,。實驗不是簡單的操作,，要有理論指導(dǎo)，要有實驗的設(shè)計,，要有策劃組織能力,，要有耐力和恒心等等，實驗考驗的是實驗者的綜合能力,。而我們當前存在的問題是,，重視理論，輕視基礎(chǔ)實驗,，表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差,，思想上浮躁，急功近利,。對教育而言,，重知識，輕能力的現(xiàn)象很普遍,。這些都是一名理論物理學家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪