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高中语文:4.14《一名物理学家的教育历程》课件(新人教版必修3)1


一名物理学家的 教育历程
加来道雄 (人物简介类说明文)

作者简介
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加来道雄,日裔美籍理论物理学家,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》、 《量子场论》和《超弦导论》诸书的作者。

结构图解

.(1 段) 全文总括:记叙了作者在童年的两件趣事, 以及作者是如何由这两件趣事来激发自己的科学兴趣 的。 二. (2~11 段)由对鲤鱼世界的遐想,推知人类认识 的局限性。 1.幻想鲤鱼“科学家”研究的局限性。 2.推知人类对多维空间研究的局限性。 三.(12~18 段)对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研 究。 1. 探究爱因斯坦未完成的理论。 2. 建立自己的原子对撞机。

【提问】“鲤鱼科学家”对 “世界”的认识是怎样的?
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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”。

【提问】作者想通过“鲤鱼科学 家”对世界的认识说明什么?
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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。

【提问】作者在文章中所说,"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"。这两件趣事是指什么?
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第一件趣事是指作者小时候在父母的带领 下,去旧金山游览著名的日本茶园。作者 在那里发现了丰富多彩的非常有趣的鲤鱼 世界。 第二件趣事是指作者在八岁时曾听过 的一个有关整个人类历史上最伟大的科学 家的故事。

【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?
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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。

【提问】在作者所说的第二件趣事中, 除了作者自身的兴趣外,还有没有其 它外在的因素在影响着作者? ? 有,这就是作者所说的中学的老师,他 们给作者讲述"人类历史上最伟大的科学 家"的故事,这是第二件趣事产生的直接 因素。

【提问】本文在材料处理上有什么特 点?
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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。

艺术鉴赏
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1 形象的描述 作者借助于想象,采用了拟人化的笔法,让鲤鱼 “科学家们”会看会想,会提出问题会说话,这样 就使深奥的科学道理变得浅显易懂。 2 语言准确.严密 作者讲究选词,讲究用恰如其分的词句来表达周密 严谨的意思。

文章结构
文章的题目是“一名物理学家的教育历程”,田此,叙述 的顺序主要是历时牲的。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)

早在几千年前,“先圣”孔子就有“知之者不如好之者,好之 者不如乐之者”的观点,用现在的话来说,就是学习知识、本 领时,兴趣是十分重要的,它产生的作用不可小视,是其它很 多东西所无法比拟的。培养自己对有益事物的兴趣亦显得尤为 重要。 那么兴趣如何来培养呢?我相信兴趣并不完全是由先天决定的, 而且多数兴趣是后天形成的。往往一件事物,从表面上看枯燥 无味、无从着手,但假若你肯尝试着去了解它,也许一开始有 难度,但兴趣总会慢慢发生的。从“知之深则爱之切,爱之切 则知之深”可以看出,兴趣与认识有着密切的联系。如果一个 人对一件事物认识的越深,就越容易从中找到乐趣,毕竟任何 事情都有其乐趣所在。同样地,对一件事物十分感兴趣,就促 使自己不断去了解它,于是乎认知也越多了。 总之,因为有了兴趣,于是就有了乐于为之奋斗的目标,然后 就有了坚持不懈的动力,再然后就有了收获以及随之而来的快 乐

赏经典句
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我不知道在别人看来,我是什么样的人;但 在我自己看来,我不过就象是一个在海滨玩 耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一 块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾 自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的 海洋,却全然没有发现。 ——牛顿

A=X+Y+Z A代表成功,X代表艰苦的劳动, Y代表正确的方法,Z代表少说空话。 --爱 因斯坦 常常有同学问我做物理工作成功的要素 是什么? 我想要素可以归纳为三个P: Perception,Persistence,and Power。 Perception--眼光,看准了什么东西,就要 抓住不放; Persistence--坚持,看对了就要 坚持; Power--力量,有了力量能够闯过关,遇 到困难你要闯下去。 --杨 振宁

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0维:没有长宽高,单纯的一个点,如奇点。 一维 :只有长度 二维 :平面世界 只有长宽 三维 :长宽高 立体世界 我们肉眼亲身感觉到看到的世界 三维空 间是点的位置由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是 三维空间,具有长、宽、高三种度量。数学、物理等学科中引进 的多维空间概念,是在三维空间基础上所作的科学抽象。 四维 :一个时空的概念 日常生活所提及的“四维空间”,大多 数都是指阿尔伯特· 爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相 对论》中提及的“四维时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间 构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、 高三条轴外又加了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的 轴。根据阿尔伯特· 爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的 三维空间加上时间构成所谓四维空间。 一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间(因为 有了时间)。

多维空间

我们可以举一个三维世界和二维世界的例子。我们首先假设有一 些生活在二维平面世界的生命,它们的世界里只有长和宽,根本 无法理解第三维——“高”这一维。因此,它们对三维世界的感知 只限于三维物体在平面世界的投影,或者三维物体与平面世界的 接触面,试想一想,一个平面生命怎么能够通过投影来想象三维 物体的丰富性和完整性呢?当三维物体与平面世界接触时,三维 物体在平面世界上的零碎片段,比如一张桌子的四根脚柱、人印 在地面上的两双鞋印,更让平面生命摸不着头脑——这些拼不到 一起的碎片究竟意味着什么呢?它们不能想象,四片互不相连的 印迹怎么会构成一张完整的桌子呢?那断断续续的鞋印上怎么会 有一双完整的鞋呢?而且,鞋的上面竟然还有一个更加完整的人! 用二维的眼光来打量这些碎片,你永远不可能将它们拼成一个整 体。 于是有一天,一个足智多谋的平面生命偶然想出一个绝妙的主意。 它宣布,平面世界之外还有一个“向上”的第三维,如果顺着这 些碎片“向上”看,其实碎片是一个完整的整体!这真是个惊人 的见解,大多数平面生命都困惑不解。

阿尔伯特.爱因斯坦(Albert.Einstein)1897年3月14曰出生在德 国西南距离慕尼黑八十五哩的乌耳姆城(Ulm)。父母都是犹太人。这 是一个和睦、愉快的家庭。亲人们深爱着小爱因斯坦,但都为他的 智力发育感到担忧。爱因斯坦小时候并不活泼,三岁多还不会讲话, 父母很担心他是哑巴,带他去给医生检查。还好小爱因斯坦不是哑 巴可是直到九岁时讲话还不很通畅,所讲的每一句话都必须经过吃 力但认真的思考。 爱因斯坦家的住房周围有花园,他经常一个人长时间地蹲在花园角 落的灌木丛里,用手抚摩着小叶片或者凝视着匆匆跑动的蚂蚁。他 很小就喜欢冥想,想了解大自然的奥秘。一次,在依萨尔河岸野餐 时,一位亲戚说,小爱因斯坦很严肃,当其他的孩子都在互相玩耍、 逗乐时,他却独自坐着看湖的对岸。母亲玻琳深情的为自己的孩子 辩护:“他是沉静的,因为他在思索。等着吧,总有一天他会成为 一个教授!”那位亲戚感到可笑,但也理解母亲的心情。教授!在 人们的心目中,只有那些聪敏的人才有可能得到这个荣誉的称号, 这个连话都说不好的笨孩子能成为一个教授吗?

爱因斯坦在念小学和中学时,一般功课属平常,唯有数学成绩远在全班 同学之上。由于他举止缓慢,不爱同人交往,老师和同学都不喜欢他。 教他希腊文和拉丁文的老师对他是那么厌恶,曾经公开骂他:“爱因斯 坦,你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生, 竟想把他赶出校门。
家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭,这样等于 是救济他们。其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德,喜欢 阅读书籍,兴趣广泛。他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭,并和羞答答、 长着黑头发和棕色眼睛的小爱因斯坦交成了好朋友。 麦克斯可以说是 爱因斯坦的“启蒙老师”,他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看, 看完后就和爱因斯坦讨论,并且再继续提供给他新的读物。麦克斯点燃 了爱因斯坦自学的兴趣火花,还不断地辅导他。 麦克斯引导他学习高等数学,十三岁时他已自学微积分了。当他的同班 同学为那些平面几何简单问题和循环分数而皱眉头时,爱因斯坦靠自学 已经进入到无穷级数这些美丽神奇的“无穷世界”去了。 很快小爱因 斯坦的数学程度超过了读大学的麦克斯,为了以后有共同谈话的话题, 麦克斯开始借哲学书给他看,爱因斯坦在十三岁就能看懂康德的《纯理 性批判》。这是一本对许多成人来说都算是枯燥艰深的书。这时候爱因 斯坦阅读的书就是数学、物理和许多哲学家的书。

1905年,年仅26岁的爱因斯坦发表了三篇论文,在 物理学三个不同领域取得了历史性成就,特别是狭义相对 论的提出,使人类对于空间、时间和物质运动的认识发生 了革命性变化,标志着物理学新纪元的到来。 1915年,爱因斯坦发表广义相对论。这是继狭义相对 论之后,近代科学的又一个重大成就。1919年,英国 天文学家爱丁顿的日全食观测结果证实了爱因斯坦所作的 光线经过太阳引力场会弯曲的预言。爱因斯坦由此声名鹊 起,相对论成为人们家喻户晓的名词。

加拿大的高中采取学分制,每门课一个学分,修满30分即可毕业。30 分中,有16分是必修课,其中包括英文,数学,自然科学,历史,地 理,体育,艺术,家政,法语,基础电脑应用等;其余的14个学分, 由学生根据自己的爱好和未来的发展设想进行选课。在选修课中,有 五个系列的课程,学生以一个系列为侧重点,由低向高选修上去。 五种选修课程系列为:商科系列:包括统计、会计、各种商业法 律法规、消费学、生产力布局学等;自然科学系列:包括物理、化学、 生物、高等数学各个分支、电脑高级语言等;艺术系列:包括戏剧、 绘画、摄影、各种美术设计等;技术系列:包括电工、木工、管工、 汽车修理、房屋修缮等;社会科学系列:包括各历史学科分支、社会 学、人类学、人文学等。另外还专门开设驾驶课程,以便让16岁以上 的学生尽快取得驾照。这样的课程设置,使学生从9-10年级 (14-15 岁) 起就开始考虑自己未来的发展方向,开始侧重选修与这一方向有关 的课程,并根据自己的兴趣在这一领域里进行一些深入的研究。所以, 加拿大的高中毕业生尽管在数理化总的方面不如中国学生学的深,但 在某一领域的知识和参与能力却非常强。 这种课程设置使加拿大的高中毕业生适应社会的多种需求,一部分学 生进入大学,将来可能成为政治家、科学家、工程师、工商管理人员、 医生、律师、教师等,而那些不能进入大学甚至不想上大学的学生也 能通过自己的努力,凭着自己的一技之长在社会上自立。

加拿大的高中教育不仅在课程设置上有上述特点,而且教学方法上也 有其独到之处。老师注重培养学生的实践和动手能力,从学生的日常 生活能力教起。例如,家政课是一门必修课,其内容包括烹调、缝纫、 家用电器的使用和简单维护,房屋的简单修缮,如何做父母及喂养小 孩等,而且每项内容都配之以实践:学校有专用的厨房让学生们实践 做饭,有缝纫机供学生们做自己设计的衣服,有车间共学生们做木工 活,还有专门设计好带电脑程序的假娃娃供学生们带回家里”喂 养” ,老师根据电脑记录给分,老师还专门带学生去附近的幼儿园 实践如何带弟弟妹妹。再如,学校专门为学商科课程的学生开了一个 小卖部,只在学校内部营业,经营管理和日常运作全部由这些学生负 责。 注重发挥学生的创造能力和参与意识是其教学方法的另一个特点。老 师讲课并不面面俱到,而是提倡学生自学和思考。有时老师专门安排 一两个自学单元,让学生自学后,选一个重点给全班讲出来或提交读 书报告。这几年来,我女儿不知写了多少读书报告,每一次都要上网 或去图书馆查阅大量资料,有些读书报告还要求图文并茂,所有报告 后面都必须附上参考书目录和引文出处,而且要打印得干干净净,装 订得整整齐齐,才能交给老师,俨然像中国大学生或研究生提交的论 文。考试也不只要求死记硬背,很大部分内容要求学生的独立思考。

例如,我女儿上10年级的地理课考试,老师出的题目为:在某个社 区拟建一个超级市场,老师给出了这个社区的基本状况,如地理位 置、人口及结构、收入水平、交通环境、超市的规模等,让学生们 通过自己的分析得出建超市是否可行的结论。而且,答案也不要求 与老师的看法一致,只要自圆其说即可。又如,一次我女儿美术课 的期末考试是,老师给出几个主题,学生们任选一个主题,设计一 张加拿大邮票并附设计说明。电脑课的期末考试是用所学的语言设 计一个自己喜欢的游戏软件,我女儿为设计这个软件,熬了好几个 通宵,不仅一句怨言也没有,而且还其乐无穷。她经常跟我说,” 上学太有意思了,每天都很 EXCITING(振奋) ” 。 加拿大的学校还注重培养学生与他人的合作协调能力,鼓励学生在 公众面前表现自己。从小在加拿大上学的孩子对PROJECT(课题) 和PRESENTATION(演示) 这两个词都不陌生。PROJECT大都需 要和几个同伴一起完成,根据老师的题目,大家商量对策,分头准 备,然后一起动手写,或画,最后在班上宣讲或表演出来,也就是 PRESENTATION 出来。几乎每一门课都有这样的教学环节。学 生们通过这样的教学环节,不仅锻炼了与他人的合作协调能力和组 织能力,提高了自信心,而且还享受着思考与创作的乐趣。

例如,我女儿选的戏剧课,高年级期末考试是和几个同学一起写一个剧本 并把它表演出来,从写作到表演,从服装、道具到音乐、灯光,全由他们 自己解决,为了得到好成绩和与其他小组竞争,每个人都认认真真的工作, 积极地出谋划策,这无形中培养了他们的团队意识和集体荣誉感。 另外值得一提的还有他们的考试制度。加拿大高中的期末考试并不可怕, 因为期末考试仅占总成绩的25%,其余的75%由平时的每一次作业,每一 个小测验,每一项PROJECT和PRESENTATION以及课堂上的参与意识、 出勤等因素综合组成。总之,一门课要想得到好成绩,就要付出持之以恒 的努力,就要积极地参与。上大学也没有类似中国的”高考” ,而是以高 中最后一年6门课的平均分去申请。但如果一个学生历年来经常参加学校和 社区的活动,或做志愿者,或有一些工作经验,即使平均分低一些,大学 也愿意优先录取这样的学生,因为加拿大的大学也不愿意培养那些只会读 书,高分低能的“书虫” 。这里的人们认为,人的能力可以从各个方面表 现出来,而只会读书的人并不一定能够适应社会。 同时,学校也为学生早日适应社会,提高各种能力提供了许多条件。在加 拿大,如果孩子有兴趣,可以在学校参加各种社团组织和活动,或去社区 做志愿者,以锻炼他们的各种能力。

国内外教育的对比
听人说过国外的教育,说是先要给孩子一个“兽身”,就 是像野兽一样强健的体魄,再给他们一颗“人心”,告诉 他们做人的道理、责任、义务等等,使他们有一个积极、 健康的人生态度;最后,才是教给他们必要的知识,使他 们对过去、现在、和未来有个足够的了 解。 而我国的教育,确实存在一些问题。我国的教育,更多给下 一代漂亮的脸蛋儿、能歌的喉咙、善舞的秀腿、纤细的腰肢、 善于记忆的大脑,可惜偏偏没有给他们画上一个善于独立思 考的大脑,没有注重道德,个人修养以及危机感和使命感的 熏陶。

曾经流行过这样一句话:只要你小时候把基础打好,多用点功, 将来你考上了大学就轻松了。似乎中国的教育就是小时候辛苦, 长大后轻松。而国外就刚好相反,他们是小时候轻松,长大后 辛苦,他们的理论是:小时候不懂事,应该享受属于自己的童 年美好时光,而你长大后,就有责任去背负自己的学习任务, 用功读书。 韩寒在他的《通稿2003》里面谈到中国有一个概念一错错了 几十年,那就是“全面发展学生”。在学校里,什么叫“全面 发展学生”呢?首先你语数外理化应该学得不错,然后你的体 育也凑合,补考能够及格,偶尔也有会乐器的(如果口琴,竖 笛也算的话)。然后呢?没有了。其实在全面发展里,各种学 科只算一项。说好听点就是“学科能力”,说难听点就是“考 试能力”。想想这些“全面发展学生”也可怜,将来他们参加 工作,看到别人什么都会,自己却一无是处。这也就是为什么 那么多大学生毕业找不到工作的原因之一吧! 国外的教育很注重培养素质教育的培养,从多方面培养人才, 他们开设了各种各样的课程学生可根据自己的兴趣来选择自己 喜欢的课程,从中受益,真正的做到德智体美劳全面发展。

而在中国,却是固定的按照教科书给学生上课,单 调乏味。国外的教育非常活跃,常常是布置一两道 没有固定答案的题自己去查资料,学生往往是在图 书馆里泡几个小时才能完成作业。这同时增加了课 外阅读量,使他们的知识面更广,思维变得活跃。
中国学生的作业往往是老师费尽心思找到的习题或 者试卷在做,虽然说在一定程度上是有一定效果的, 但是这也就是为什么会出现那么多“抄作业”的现 象的重要原因。而且这样显得很呆板,不利于学生 的教育成长和智力开发。有人说,外国的学生把电 脑当作工具,而中国的学生把电脑当玩具,这不是 没有道理。

《成长》里有句话很好“如果我们没有办法改变 教育,那么就改变我们自己对教育的看法”。 这个世界上总有这样那样令人不满又无可奈何的 事,不过,作为个人,有一件事总是可以做的, 提高自己,而且利用一切可利用的机会来提高自 己。也许在某个高度,我们会突然发现有些事情 我们可以来着手解决了。这恐怕也是儒家讲的修 身,齐家,治国,平天下的道理。

认识自己也好,不认识自己 也好,只要我们心中有希望, 脚下有路,那就走下去吧.为 认识自己毕竟需要一个过程, 也要付出代价,不劳而获的事 毕竟更多的是出于幻想.


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