人教統(tǒng)編版高中語文必修下冊7.2 《一名物理學家的教育歷程》（學案）

1、一名物理學家的教育歷程學案【文本解讀】文本寫的是加來道雄童年時的奇思妙想和青少年時期的積極探索，這些活動并非“正式”的研究工作，卻能讓我們領會想象和興趣對于科學探索與發(fā)現(xiàn)的重要意義。閱讀時要關注科學家是如何深入淺出地介紹科學研究的原理與探索過程的。【素養(yǎng)目標】1.了解加來道雄及其科學研究。2.學習作者化“晦澀難懂”為“淺顯生動”的表達方法，識記重要詞語。3.培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。4.培養(yǎng)學生對了解自然規(guī)律、探尋科學真諦的熱情?！緦W習重難點】了解科學發(fā)現(xiàn)的過程，感受科學發(fā)現(xiàn)的樂趣?！緦W習方法】自主探究法、合作探究法【學習過程】一、知人論世1.了解加來道雄加來道雄，和族，科學家，194

2、7年1月24日出生于美國加利福尼亞州圣何塞?？茖W暢銷書作者，美國著名高等學府加州大學伯克利分校（UC Berkeley）物理學博士、紐約城市大學研究生中心的理論物理學教授，超弦理論的專家 。加來道雄的著作都廣受贊譽，構想未來、超越愛因斯坦和超空間、平行宇宙，均被紐約時報和華盛頓郵報提名為當年的最佳科學讀物之一。他主持著一檔全美國聯(lián)網(wǎng)的科學廣播節(jié)目，還在曉聞熱線、60分鐘、早安美國以及拉里金直播在線之類的全美國性電視節(jié)目中亮相。2.了解科普文科普文是解說、介紹科學技術的說明性文章?？破瘴囊话阌幂p松、活潑的筆調(diào)，解說某一方面的科學技術知識。既有科技的技術性，又有內(nèi)容的生動性，還有題材的廣泛性，以及

3、篇幅的簡短性?？破瘴念}材十分廣泛，從肉眼看不見的粒子、原子，到巨大的地球、宇宙，無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸方面，還是物理、化學、天文、地質、生物等方面，都可找到科普文章的題材。3.相關背景日裔美國理論物理學家加來道雄的超越時空一書記述了超空間的早期歷史，從理論上探討通過超空間穿越時空的可能性，以及何時方能實際利用超空間理論所具有的潛在威力。本文一名物理學家的教育歷程就選自這部書，通過介紹對自己成長起了重大作用的兩件童年趣事，回顧了自己成為“一名物理學家的教育歷程”。二、初讀感悟（一）預習檢查1.明確字音。模糊（ ） 杜撰（ ） 驚詫（ ） 鰭（ ）鄙視（ ） 貪婪（ ） 撒手人寰（ ）浩瀚（

4、） 湮沒（ ） 說服（ ）三、文本研究【思考1】理清文章思路，概括主要內(nèi)容及作用。1.劃分層次 2.試分析本文第一段的作用。 3.文章第五段提到了鯉魚“科學家”，試分析鯉魚“科學家”這一形象的作用。 4.本文的第二個故事中，加來道雄能夠成功建立屬于自己的“原子對撞機”的因素有哪些？試分析總結。 5.從夢想到發(fā)現(xiàn)，科學家們走過了艱辛而漫長的路，試分析本文是怎樣深入淺出地介紹科學研究的原理與探索過程的。 6.本文的節(jié)選部分以“一名物理學家的教育歷程”為題目，有什么作用。 7.你從加來道雄的成長歷程中得到什么樣的啟示？與同學分享交流。 【思考2】鑒賞語言1.“我常常給自己提出一些只有小孩兒才問的傻乎

5、乎的問題，比如水池中的鯉魚怎樣觀察它們周圍的世界。我想，它們的世界一定奇妙無比！”如何理解“傻乎乎”一詞的運用？ 2.“我想，鯉魚科學家們將會聰明地杜撰某種虛構的東西它被稱為力來掩蓋自己的無知?！痹嚪治黾狱c詞語在句中的作用。 3.“對于一個孩子來說，這是很神秘的。他未完成的工作是什么？他桌上論文的內(nèi)容是什么？什么問題可能會如此難以解決而又非常重要，值得如此偉大的科學家把他的有生之年花費在這種研究之中？”體會語段中問句的表達效果。 4.“年輕人的一個優(yōu)點就是不會由于世俗的約束而畏葸不前，而這種約束對于大多數(shù)成年人而言通常似乎又很難超越。沒有考慮所要遭遇的困難，我就開始著手建立我自己的原子對撞機。

6、”如何理解這段話的含意？ 5.“當我接通它后，通常會燒斷每一根保險絲，讓屋子變得漆黑一團。在屋子周期性陷入黑暗的同時，媽媽常常在搖頭。(我想，媽媽對于她有一個不在棒球場或籃球場玩耍，反而在汽車間建造一架巨大的電子儀器的兒子困惑不解。)”媽媽的“搖頭”“困惑不解”在本段中有何作用？試作簡要分析。 【思考3】閱讀與思考材料一在那靜靜的時刻，我充滿了無限的遐想。我常常給自己提一些只有小孩才問的傻乎乎的問題，比如水池中鯉魚怎樣觀察它們周圍的世界。我想，它們的世界一定奇妙無比！鯉魚們的一生就在這淺淺的水池中度過。它們相信它們的“宇宙”就由陰暗的池水和睡蓮構成。（摘編自加來道雄一名物理學家的教育歷程）材料

7、二所謂創(chuàng)新人才，就是具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新知識、創(chuàng)新能力等創(chuàng)新素質，并具有良好的創(chuàng)新人格，能夠通過自己的創(chuàng)造性勞動取得創(chuàng)新成果，在某一領域、某一行業(yè)、某一工作上為社會發(fā)展和人類進步做出了創(chuàng)新貢獻的人。創(chuàng)新人才同理論型、應用型、技藝型等人才類型的劃分不僅不是并列的，而且要求不論是哪種類型的人才皆須具有創(chuàng)造性，也就是說，創(chuàng)造性是對各類人才的共同要求。研究發(fā)現(xiàn)，不同國家青少年創(chuàng)新力的顯著差異不在水平的高低，而是在創(chuàng)造力不同類別上：中國學生在科學想象能力上高于英國、日本學生，但是實踐能力較低；中、英、日學生在思維獨特性上不存在顯著差異，更突出表現(xiàn)在創(chuàng)造性人格類型的差異上。（摘編自林崇德

8、青少年創(chuàng)新拔尖人才的特征）材料三2019年5月，近1800名青年科學家從全球78個國家和地區(qū)的425個相關賽事中脫穎而出，參加由英特爾贊助的國際工程與科技大獎賽（ISEF）。該賽事原本是美國科學與公眾社團旨在鼓勵中學生創(chuàng)新研究、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的活動。在英特爾冠名贊助之后，其參賽范圍才逐漸擴大到全球范圍，成為全球規(guī)模最大的高中科學競賽，素有全球青少年科學競賽的“世界杯”之美譽，參賽學生人數(shù)也不斷擴大到全球的數(shù)百萬名中學生。中國區(qū)ISEF參賽選手均是從“全國青少年創(chuàng)新科技大賽”等國內(nèi)頂級賽事中脫穎而出的創(chuàng)新人才。截止到目前，已有超過500名中國學生的300多個項目入選決賽，并獲得了300多個獎項。（

9、摘編自英特爾ISEF：中國學生角逐國際大獎）材料四拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目前仍是我國教育事業(yè)的短板。錢學森之問“為什么我們的學?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才”發(fā)人深省，一個原因是沒有一所大學能夠按照培養(yǎng)科學技術發(fā)明創(chuàng)造人才的模式去辦學；另一方面，中、小學教育灌輸式的培養(yǎng)方式間接養(yǎng)成了學生被動接收的學習慣性。培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，需要中學和高校密切合作。高校與中學之間應展開深度合作，在聯(lián)合培養(yǎng)的過程中實行“雙導師制”，達到中、高等教育有機銜接的目的。研究顯示，創(chuàng)新人才與學習成績并不一定正相關，因此不能以成績拔尖作為衡量標準。要制定一套科學的選拔機制，運用選拔性識別和過程性識別進行綜合選拔。同時，也要妥善化解創(chuàng)新

10、能力培養(yǎng)和高考升學之間的矛盾，為創(chuàng)新人才提供進一步接受高等教育的綠色通道。（摘編自對青少年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索）問題：加強青少年科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，我國需要從哪些方面采取措施？請簡要概括。 四、拓展閱讀黑洞 恒星加來道雄超越時空黑洞近來激起了公眾的想象力。許多書籍和紀錄片在專門探索愛因斯坦場方程的這個奇特預言，這個坍縮的恒星在死亡過程中的最后一幕。有意思的是，公眾卻大多不知道黑洞的一個最獨特的特征：它們可能是通向另一個宇宙的通道。還有，科學界還有一種有趣的猜想：黑洞可以打通一條時間隧道。為理解黑洞以及它們多么難找，我們首先得理解恒星為什么會發(fā)光，它們?nèi)绾纬砷L，以及最后如何死亡。當一團許多

11、倍于我們太陽系的巨大氫云被自身的引力壓縮時，一顆恒星就會產(chǎn)生。隨著引力能轉化為氫原子的動能，壓縮著氣體的引力漸漸使之變熱。通常，氣態(tài)氫內(nèi)質子間由于荷電而產(chǎn)生的斥力足以使它們分開。然而在特定的條件下，如溫度高到1000萬開至1億開時，質子（氫原子核）的動能會克服靜電的排斥，而砰然合在一起。核力便取代了電磁力，兩個氫原子核就“聚變”成氦原子，同時釋放出巨大的能量。 換句話說，一顆恒星就是一個核燃爐，它的燃料是氫，并產(chǎn)生以氦的形式作為廢料的核“灰燼”。一顆恒星也是將其擠壓在一塊的引力和威力相當于數(shù)以萬億計的氫彈爆炸的核力（使星體解體）之間精致平衡作用的結果。這時恒星就成熟了并隨著核燃料的用完而老化。

12、要明白能量如何從聚變中產(chǎn)生出來，理解恒星在其生命進程中走向黑洞的一幕幕，我們必須分析圖10.1圖中給出了一條在近代科學中極重要的曲線，它有時也稱為結合能曲線。水平軸表示各種元素（從氫原子到鈾原子）的原子量。豎直軸表示原子核中質子的平均“重量”。請注意，平均來說氫原子和鈾原子中的質子要重于圖上中心部分其他元素的質子。我們的太陽是一顆普通的黃星，主要由氫組成。與最初的大爆炸類似，它使氫聚變而產(chǎn)生氦。然而，因為氫原子中的質子比氦原子中的質子重，于是就有一些剩余質量。這些質量通過愛因斯坦質能公式E=mc 轉化為能量，而這個能量則使原子核束縛在一起。這個能量也是氫變成氦時所放出的能量。這就是太陽會發(fā)光的

13、原因。然而，經(jīng)過幾十億年，這些氫會慢慢地用盡。一顆黃星最后會因產(chǎn)生太多的廢氦而使核燃爐關閉。當這發(fā)生之后，引力就占了主導地位，并將恒星擠壓得更緊。隨著溫度升高，恒星很快熱得足以燃燒廢氦并把它轉化為其他元素，如鋰和碳。請注意我們沿曲線到達原子量較高的元素時仍可以釋放能量。換句話說，廢氦仍可以燃燒，正如通常的爐灰在某種條件下又可以燃燒一樣。盡管恒星在尺度上已經(jīng)小了很多，它的溫度卻非常高，其大氣層大大地膨脹開來。事實上，當我們的太陽用盡它的氫后開始燃燒氦原子時，它的大氣層將擴展到火星的軌道。這稱為紅巨星。當然，這意味著，在這個過程中地球會被蒸發(fā)掉。所以，這條曲線同樣預言著地球的最終命運。因為我們的太

14、陽是一顆中年恒星，大約50億歲，在它燒掉地球之前還會有另一個50億年。最后，當氦用完了之后，核燃爐又熄滅了。引力又占了壓倒優(yōu)勢來壓縮星體。紅巨星收縮成為一顆白矮星，即一顆全部質量被壓縮成地球大小的小小的恒星。白矮星不很亮，因為在降至曲線的底部之后，它只能從公式 E=mc 中提取很少一部分剩余能量。白矮星燃燒著在曲線底部剩下的為數(shù)不多的元素。我們的太陽最終將變成一顆白矮星，并在幾十億年中用盡它的核燃料而漸漸死亡。最后它會變成一顆暗的、燒光了的矮星。然而據(jù)認為，如果恒星的質量足夠大（是我們太陽質量的好幾倍），則白矮星中的大多數(shù)元素將繼續(xù)聚合成越來越重的元素，最后到達鐵元素。一旦到達鐵元素，我們幾乎

15、就到了曲線的最底部。我們不能再從剩余質量中提取能量了，所以核燃爐就會關閉。引力重新成為主導，壓縮著星體直到其溫度暴漲了幾千倍，而達到上萬億度。到這時，白矮星的鐵核坍縮，它的外層則被炸毀，同時釋放出星系中所知的最巨額的能量，成為一顆叫做超新星的爆發(fā)恒星。僅僅一顆超新星在一段時間內(nèi)就有可能比包含著上千億顆恒星的整個星系還亮。在超新星爆發(fā)之后，我們會看到一個完全“死”了的星球，即是一顆中子星。中子星只有曼哈頓那么大小。中子星里密度如此之大，粗略地說，所有的中子都互相“緊挨”著。盡管中子星幾乎看不見，我們?nèi)钥梢杂脙x器探測到它們。它們一邊轉動一邊發(fā)出某些輻射，就像在外層空間中的宇宙燈塔。我們看到的是一顆

16、閃爍的星星，即脈沖星。（雖然這種情景聽起來像科幻小說，從1967年開始發(fā)現(xiàn)它們至今，人們觀測到的脈沖星已超過了400顆。）如果一顆恒星10到50倍于我們太陽的大小，那么甚至在它成為中子星后，引力還會繼續(xù)壓縮它。這時，它就變成遐邇聞名的黑洞?？藸柊l(fā)現(xiàn)，一個大質量的轉動著的恒星不會坍縮成一個點。相反，一個自轉著的恒星會變得越來越平，直到最后被壓縮成一個環(huán)。任何一個沿著一個自轉黑洞的轉動軸發(fā)射進去的探測器，原則上有可能在中心處巨大但有限的引力場存活下來，并穿過去到達鏡像宇宙而不被無窮大曲率所摧毀。于是，克爾黑洞就是通向另一個宇宙的通道。（文章有刪改）（注） 黑洞，是由質量足夠大的恒星在核聚變反應的燃

17、料耗盡而死亡后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。問題：綜合全文，概括恒星由成熟走向“死亡”的三個階段。 五、素材積累1.科學是老老實實的學問，不可能靠運氣來創(chuàng)造發(fā)明，對一個問題的本質不了解，就是碰上機會也是枉然。入寶山而空手回，原因在此。華羅庚2.科學始終是不公道的。如果它不提出十個問題，也就永遠不能解決一個問題。蕭伯納3.科學上沒有平坦的大道，真理的長河中有無數(shù)礁石險灘。只有不畏攀登的采藥者，只有不怕巨浪的弄潮兒，才能登上高峰采得仙草，深入水底覓得驪珠。華羅庚4.科學上的許多重大突破，都是從一點點細微的成績積累起來的。佚名5.科學如同大海，要求奮不顧身的拼搏。蘭道6.科學沒有國界，科學家卻有國界。巴甫洛

18、夫7.科學決不是一種自私自利的享樂。有幸能夠致力于科學研究的人，首先應該拿自己的學識為人類服務。馬克思8.科學家的天職叫我們應當繼續(xù)奮斗，徹底揭示自然界的奧秘，掌握這些奧秘以便能在將來造福人類。居里夫人七、作業(yè)完成配套練習。答案二、初讀感悟（一）預習檢查1.明確字音。模糊（ hu ） 杜撰（zhun） 驚詫（ ch ） 鰭（ q ）鄙視（b） 貪婪（ ln ） 撒手人寰（hun）浩瀚（ hn ） 湮沒（yn） 說服（shu）三、文本研究【思考1】理清文章思路，概括主要內(nèi)容及作用。1.明確 第一部分（1）：點明兩件趣事，總領全文；第二部分（2-9）：寫自己對鯉魚的世界產(chǎn)生的各種疑問和思考；第三部

19、分（10-11）：寫自己對高維世界的思考；第四部分（12-15）：寫自己癡迷于愛因斯坦未完成的理論，并為之不斷探索；第五部分（16-18）：建立自己的原子對撞機的經(jīng)歷。2.明確 文章的第一段以極簡的語言點明了童年的兩件趣事對自己成為一名理論物理學家的重要意義，總領全文；同時，與文章題目“一名物理學家的教育歷程”相照應，點出兩件事情所具有的深刻的教育意義和對自己成為物理學家產(chǎn)生了舉足輕重的重大影響。3.明確 鯉魚“科學家”會對那些提出在睡蓮之外還存在有另外一個平行世界的魚冷嘲熱諷，也會杜撰某些虛構的東西來掩蓋自己的無知，可見其目光狹隘、思想迂腐保守，同時又自作聰明，自以為是。他們無法想象其他空間

20、的存在，面對客觀發(fā)生的“奇異事件”也只會驚詫不已，顧自彷徨。作者用鯉魚“科學家”的形象來喻指那些鄙視更高維數(shù)世界的說法只因不能在實驗室里便利地驗證它的科學家們，也以此表達對當下一些“畫地為牢”、“固步自封”的科學觀的批判。4.明確 加來道雄能夠成功地建立屬于自己的“原子對撞機”既有其主觀的因素，也有客觀因素的支持，既有其偶然性也有其必然性，我們需要引導學生全面的去分析概括。主觀方面：對愛因斯坦統(tǒng)一場論的探究，讓其具備了專業(yè)的理論知識儲備，為實踐打好了堅實的基礎；加來道雄對于科學的熱愛和孜孜不倦、不怕困難、事無巨細的科學精神和探索精神；加來道雄所具有的的不懼世俗的約束，特立獨行，追求卓越的性格特

21、征?？陀^方面：當時的一些科學家已經(jīng)建造了一些可以產(chǎn)生反物質的大型儀器，即“原子對撞機”，為加來道雄的實驗提供了理論和技術支撐；家庭的開放包容的學術氛圍，加來道雄父母的支持。5.明確 首先，作者在謀篇布局上別出心裁，利用童年時的兩件富有意義的事情，來引入自己最初對于科學的思考和熱愛，詳略得當，主次分明，頗具匠心；然后，作者借助于想象，采用了擬人化的筆法，讓“鯉魚科學家”們會看會想，會提出問題會說話，這樣就使深奧的科學道理變的淺顯易懂。同時，作者講究選詞，講究用恰如其分的詞句來表達周密嚴謹?shù)囊馑?，由此，用一種嚴謹?shù)膽B(tài)度拉近了普通人與科學的距離，深入淺出地將科學研究的原理與探索過程呈現(xiàn)在讀者面前。6

22、.明確 “一名物理學家的教育歷程”為題，點出作者的核心身份，一名物理學家；教育歷程，則點明文章中所記敘的事情，對于作者成為物理學家具有重大的意義；由此，也增強了題目的趣味性，吸引讀者，去一探究竟，看看文中究竟記載了什么樣的故事；以此為題，統(tǒng)攝全文。7.明確 角度一:科學存在于生活的方方面面。要善于發(fā)現(xiàn)，善于思考，充分利用自己的想象力，描繪藍天白云，描繪宇宙萬物。不必拘泥于已有的現(xiàn)實，放飛天馬行空的想象力，這才是科學得以進步的源泉和動力。角度二：萬事終需堅持。不管是感興趣也好，熱愛也好，所有的事情唯有堅持二字，方得始終。加來道雄有對科學的熱忱，更有對科學不斷探索的堅持，由興趣到了熱愛，由熱愛變成了畢生的信念和追求，在此之間，他從未放棄，這就是“堅持”的力量。角度三：家庭教育對孩子的