部編版高中語文必修下冊-第三單元第7.2課《一名物理學家的教育歷程》“不忘初心，牢記使命“，在物欲縱橫的現代化時代，你還是否記得自己童年時對于未來最美好的期盼？有多少人，在懵懂無知時，明眸皓目中閃爍著滿滿的對科學的期待。這顆科學的種子，有的正在生根發芽，有的暫時滋養于心靈的土壤。今天，我們一起走進一位科學家的成長時代，感悟那份對科學的熱情。激趣導入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.培養學生發現問題、提出問題的能力。4.培養學生對了解自然規律、探尋科學真諦的熱情。素養目標作者簡介

加來道雄，日裔美籍，理論物理學家，科普作家，1947年出生于美國加利福尼亞州。1984年，他和其他幾名科學家提出了“超弦理論”（尚未被證實），在這一理論下，“廣義相對論”和“量子場論”被結合起來（這是愛因斯坦曾經花費大量時間試圖完成卻沒有完成的工作），給物理學帶來了巨大的變化。作為國際知名的物理學家，加來道雄把自己的工作不僅定位在科學研究方面，也重視科學普及。他出版了包括《超越時空》《平行宇宙》《超越愛因斯坦》和《不可思議的物理》等科普書籍，還數度出現在美國公共電視的紀錄片中，并且為BBC、TechTV、SciFi、Channel等頻道制作專題。背景介紹

物理學分為理論物理和實驗物理，物理學家也可以分為理論物理學家和實驗物理學家。當然，物理學中理論和實驗都是必不可缺的組成部分，所以有時候這樣的分類很難界定。在一個物理學家更偏重理論的情況下，他（她）被稱為理論物理學家，例如艾薩克·牛頓、麥克斯韋、阿爾伯特·愛因斯坦、馬克斯·普朗克，楊振寧、李政道、史蒂芬·霍金等等；而如果偏重實驗，則稱為實驗物理學家，例如邁克爾·法拉第、喬治·西蒙·歐姆、亨利·卡文迪許、恩里克·費米等。理論物理學通過為自然界建立數學模型，來試圖理解所有物理現象的運行機制，通過物理理論條理化、解釋、預言物理現象。理論物理學，簡要地說，就是建立在一系列定律之上的數學理論體系，是否正確依賴于其理論體系所得出的結論（推斷）能否被實驗驗證。理論物理學的常用方法是理想實驗，就是在腦子里做實驗。

與本課相關的是“平行宇宙”與“多維空間”理論。

“平行宇宙”,是指在已知宇宙之外還可能存在的相似的其他宇宙。有學者描述平行宇宙時用了這樣的比喻:它們可能處于同一空間體系,但時間體系不同,就好像同在一條鐵路線上疾馳的先后兩列火車;它們有可能處于同一時間體系,但空間體系不同,就好像同時行駛在立交橋上下兩層通道中的小汽車。

“多維空間”理論認為,我們所認識的世界簡單與復雜,與我們所選擇的空間維數有關。知識鏈接多維空間0維

：沒有長寬高，單純的一個點，如奇點。一維

：只有長度。二維

：平面世界，只有長寬。三維

：長寬高，立體世界。我們肉眼親身感覺到看到的世界。三維空間是點的位置由三個坐標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念，是在三維空間基礎上所作的科學抽象。

知識鏈接多維空間四維

：一個時空的概念。日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。一維是線，二維是面，三維是靜態空間，四維是動態空間。知識鏈接刨根究底（páo）撒手人寰(huán)湮沒(yān)驚詫(chà)柵欄(zhà)畏葸不前(x?)五彩斑斕(lán)目眩(xuàn)鄙視(bǐ)冷嘲熱諷(fěng)杜撰(zhuàn)—沒有根據地編造虛構怪誕（dàn）—荒誕離奇古怪范讀正音自鳴得意：撒手人寰：畏葸不前：自以為了不起，表示很得意。鳴：表示，以為。指離開人間，即死亡。人寰：人間。畏懼退縮，不敢前進。葸：害怕，畏懼。成語積累梳理情節一、（1段）全文總括：記敘了作者在童年的兩件趣事，以及作者是如何由這兩件趣事來激發自己的科學興趣的。二、（2-11段）由對鯉魚世界的遐想，推知人類認識的局限性。1.幻想鯉魚“科學家”研究的局限性。2.推知人類對多維空間研究的局限性。三、（12-18段）對愛因斯坦未竟事業的向往與學習研究。1.探究愛因斯坦未完成的理論。2.建立自己的原子對撞機。文本研究（1）審讀本文標題，你能否推斷一下文章會寫什么內容，會怎么寫？你的推斷和作者的構思是否有出入？出入在哪兒？明確：這里的教育不是受教育或者教育別人，而是自主教育，自主發展。文本研究（2）速讀全文回答下面問題，感受結構內容

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，并且引導我走上成為一個理論物理學家的歷程。”而“童年的兩件趣事”是什么？除了這兩個趣事，作者還寫了成長中的哪個個事例？

明確：鯉魚世界的幻想

愛因斯坦故事

建立實驗室文本研究（3）精讀“鯉魚科學家”這一趣事，思考下面問題：①“鯉魚科學家”對“世界”的認識是怎樣的？②作者想通過“鯉魚科學家”對世界的認識說明什么？③童年對鯉魚世界的遐想培養了作者什么樣的科學素質與精神？分析一下兩件趣事第一件事：對鯉魚世界的遐想3、水池中的鯉魚怎樣觀察它們周圍的世界？

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。它們大部分時間在池底漫游，因此它們只模糊地意識到在水面之上存在有另一個外部世界。想象：在水底的魚群中可能有一些鯉魚“科學家”。①“水池之外看不見的世界沒有科學意義。”第5段冷嘲熱諷：運用擬人的修辭手法形象的寫出了“鯉魚科學家”的愚昧，無知和對自己在世界認識上根深蒂固的偏見，映射了人類世界某些科學家的固執和無知。②“它們為睡蓮能夠自己運動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。第6.7段轟擊：站在鯉魚的角度看對人類很普通的雨滴足以引起鯉魚們的恐慌，突出雨滴對于鯉魚世界的影響。“聰明”“杜撰”“虛偽”：聰明是反語嗎，實際是愚蠢，杜撰，虛偽體現了鯉魚科學家的虛妄，在認識上的無知，啟示人類在認識宇宙問題上要克服思維定式，勇于探索，對高維世界有足夠的信心。想象：在水底的魚群中可能有一些鯉魚“科學家”。③鯉魚“科學家”的“消失”和“重現”——它們認為是“可怖的事情”,是“奇跡”,而不肯去探究原因。8段可怖，消失，奇跡等詞語寫出了鯉魚對另外一個平行世界的無知，作者一次作類比，啟示人們宇宙之外或許也有個平行世界。④鯉魚“科學家”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“自然規律”。9.10段自鳴得意：由鯉魚對人類世界的想象轉到人類觀察世界的方式的評說，照應上文對鯉魚無知，偏見的描寫，暗示人類自身也對未知世界有嚴重的偏見和固執，無知。鄙視：反面著筆，表明在科學研究上的鮮明立場，潛心研究，勇于探索創新。4、作者寫鯉魚科學家對“世界”的認識是為了說明什么？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“超出了我們的理解力”的自然存在，就“拒絕承認”。（2）“科學家發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”，表現出思想上的保守和固執。水池外的世界沒有意義人類拒絕認知理解以外的世界對未知領域的探索精神對睡蓮運動不解，以神秘力量掩蓋無知只承認看得見摸得著的發明概念，卻不改變思考科學興趣（內驅力）對鯉魚科學家消失重現，不解不信鄙視不能在實驗室驗證的理論對世界充滿好奇的想象

力（外驅力）再讀課文，各個擊破魚的世界人的世界科學精神小結“鯉魚科學家”的故事4.（1）、對愛因斯坦未竟事業的向往，是怎樣啟迪作者走上科學探索的道路的呢？（2）、你怎么理解作者說的“我決定要對這一問題刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭。”（1）——好奇（覺得事件神秘）——探索（查閱資料，明確人生方向）——發現問題（查閱資料，確定科研范圍）這是作者走向科研之路的關鍵過程；問題探究4.（1）、對愛因斯坦未竟事業的向往，是怎樣啟迪作者走上科學探索的道路的呢？（2）、你怎么理解作者說的“我決定要對這一問題刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭。”（2）理論物理學家工作是抽象的、枯燥的可能一生都不能有所成就。“在所不辭”意味著理論物理學家道路的艱辛。這樣的人必須耐得住寂寞，必須有奉獻精神。但我決定要對這秘密“刨根究底”，體現我對此極大的興趣，表現了作者有毅力有恒心的性格。問題探究此圖僅供參考與內容不相關文本第13段“這種記憶到現在仍然溫暖如春”，“這種記憶”指什么？為什么會“溫暖如春”？“這種記憶”指“我花了好多時間靜靜閱讀我能夠找到的關于這個偉人和他的理論的每一本書”。說它“溫暖如春”，是因為作者一開始便被愛因斯坦的故事迷住了，閱讀他的書，是為了尋找答案，童年的作者對科學充滿了強烈的好奇心和濃厚的興趣，并享受到了求知帶來的無窮樂趣。此圖僅供參考與內容不相關作者說“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”應該是怎樣的人？這句話表面上看起來是一種幽默：為了弄清自己想要弄清楚的愛因斯坦所關心的問題，作者“不得已”要做一名理論物理學家。實際上，作者強調的是要探索宇宙的本質，必須付出艱辛的勞動，而自己為了追求真理，再艱辛也要奮斗下去。所以，這句話表現了一位追求真理的科學家的執著精神和堅強意志。3.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”應該是怎樣的人？

文本精讀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。

4.從作者的教育歷程來看，他身上具有那些精神品質？文本精讀想象豐富。喜歡坐在水池邊，不斷想象、思考(第2、3段）天真好奇。對愛因斯坦尚未完成的論文充滿興趣(第13段)熱愛科學。決定要刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭(第13段)勤奮刻苦。從當地圖書館到全市圖書館和書店，再到大學圖書館，閱讀能找到的關于愛因斯坦及其理論的每一本書(第13、15段)勇于探索。不拘于世俗的約束，決定自建電子感應加速器(第16段)興趣濃厚。把一個圣誕假日花費在50碼長的線路上(第17段)酷愛鉆研。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(第18段)文章總結

作者通過對自己童年兩件趣事的回憶，用生動、簡明的語言介紹了自己成為一名理論物理學家的歷程：對鯉魚世界的遐想和對愛因斯坦未竟事業的向往，啟迪作者走上科學探索的道路。問題探究【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》）材料二所謂創新人才，就是具有創新意識、創新精神、創新思維、創新知識、創新能力等創新素質，并具有良好的創新人格，能夠通過自己的創造性勞動取得創新成果，在某一領域、某一行業、某一工作上為社會發展和人類進步做出了創新貢獻的人。創新人才同理論型、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造性，也就是說，創造性是對各類人才的共同要求。問題探究研究發現，不同國家青少年創新力的顯著差異不在水平的高低，而是在創造力不同類別上：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，更突出表現在創造性人格類型的差異上。（摘編自林崇德《青少年創新拔尖人才的特征》）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新研究、培養創新人才的活動。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，參賽學生人數也不斷擴大到全球的數百萬名中學生。中國區ISEF參賽選手均是從“全國青少年創新科技大賽”等國內頂級賽事中脫穎而出的創新人才。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。（摘編自《英特爾ISEF：中國學生角逐國際大獎》）問題探究材料四拔尖創新人才的培養目前仍是我國教育事業的短板。錢學森之問“為什么我們的學校總是培養不出杰出人才”發人深省，一個原因是沒有一所大學能夠按照培養科學技術發明創造人才的模式去辦學；另一方面，中、小學教育灌輸式的培養方式間接養成了學生被動接收的學習慣性。培養科技創新人才，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，在聯合培養的過程中實行“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