河南省博愛縣高中語文 14 一位物理學家的教育歷程導學案 新人教版必修3

一名物理學家的教育歷程【學習目標】 1引導學生從生活出發(fā)，了解科學、認識科學 2引導學生以“教育歷程”為重點，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵 3引導學生體會科學精神【知識導學】 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）量子場論超弦導論 二、相關知識   為了更好地理解課文，我們需要了解一些相關的理論物理學知識：  （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（科學家認為宇宙應該是簡單、合諧的）  高維空間理論認為，宇宙大爆炸后1043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1035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” 【基礎演練】 1給漢字注音或據(jù)拼音寫漢字： 五彩bnlán（  ）  xiá（  ）想  杜（  ）撰  驚chà（  ）  怪dàn（  ）  撒手人huán（ ）  刨（ ）根問底  浩hàn（）  湮（  ）沒  畏葸（  ）不前 2下列各項中有錯別字的一項是（   ）  A在那靜靜的時刻，我充滿了無限遐想  B池水表面變得渾亂，水中的睡蓮在洶涌不息的水波沖刷下?lián)u擺不定  C這個到宇宙之外一游的故事對于鯉魚是怪誕的，大多數(shù)鯉魚都認為這完全是胡說八道D我長大后想知道，是否在百慕大三角神秘消失的船只進入了一個空間漏洞 3選出下列詞語解釋有誤的一組（    ） A.遐想：胡思亂想  五彩斑斕：形容色彩繁多艷麗，十分好看五彩，各種色彩；斑斕，燦爛多彩 B.杜撰：沒有根據(jù)地編造；虛構  自鳴得意：自己以為非常得意鳴，表示，認為 C.浩瀚：（書）廣大；繁多  微乎其微：形容非常小或非常少微，細小 D.畏葸：畏懼  冷嘲熱諷：尖酸、辛辣地嘲笑和諷刺貶義冷，冷酷，尖刻嘲，譏笑熱，熾熱， 引申為辛辣  【合作探究】 1作者童年的哪兩件趣事極大地豐富了他對世界的理解力，并且引導他走上成為一個理論物理學家的歷程？   2“鯉魚科學家”對“世界”的認識是怎樣的? 作者想通過“鯉魚科學家”對世界的認識說明什么?   3對于愛因斯坦未竟事業(yè)，作者是如何對待的？  4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?   5作者建立實驗室的事例，對我們現(xiàn)實生活有怎樣的意義?   6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，你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？      【鞏固提升】 1下列詞語中加點的字，注音有誤的一項是（ ）  A.斑斕（lán）     震驚（zhèn） 撒手人寰（huán）  B.目眩（xuàn） 畏葸（s）   孜孜不倦（z）  C.怪誕（dàn） 湮沒（yn） 自鳴得意（míng ）  D.遐想（xiá）  杜撰（zhuàn）  驚詫不已（chà） 2.下列各組詞語中，沒有錯別字的一項是          （       ） A.漫游    五彩斑濫    杜撰    困惑不解 B.企圖    高深莫則    湮沒    驚詫不已 C.遐想    微乎其微    震驚    冷嘲熱諷 D.浩瀚    自鳴得意    神密    撒手人寰 3.下面句中標點符號使用有誤的一項是                （        ） A.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 B.由于不能理解在看不見的水面上存在的水波，它們將得出這樣一個結論：睡蓮之所以能夠不被觸摸而運動，是因為有一種看不見的神秘力在對它起作用 C.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？ D.我們把整整一個圣誕假日花費在這條50碼長的線路上（1碼0.91米），纏繞和安裝笨重的線圈 4下列句子沒有語病的一項是（    ） A.就像鯉魚一樣，我們認為宇宙之中只包含有熟悉可見的東西 B.年輕人的一個優(yōu)點就是不會不由于世俗的約束而畏葸不前 C.然而，就那么幾秒鐘，當我把它放回池水之后，這位鯉魚“科學家”便突然冒了出來對于別的鯉魚，這真是一個奇跡 D.我不理解他們想告訴我們的許多東西，但是最使我對此人感興趣的是他未能完成自己的偉大發(fā)現(xiàn)就撒手人寰    閱讀課文選段，完成文后各題   待神志鎮(zhèn)定之后，這位鯉魚“科學家”就會講述一個真正令它們驚詫不已的傳奇故事它說：“突然之間，不知怎的我就被拉出了咱們的宇宙（池水），投進了一個冥冥世界，那里有令人目眩的強光和我從未見過的奇形怪狀的物體最奇怪的是那個抓住我的生物竟然一點也不像魚更使我震驚的是，無論如何也看不到它的鰭，但是沒有鰭它還是能夠運動我感 覺到熟悉的自然規(guī)律不再適合于這個冥冥世界隨后，我發(fā)現(xiàn)自己突然又被扔回了咱們的世界”  5文段中提及的“冥冥世界”指什么？    6文段中“熟悉的自然規(guī)律”是指什么？     閱讀下文，回答7、8問題：   1789年，意大利科學家伽伐尼爾在一次做蛙腿實驗時，首次發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)存在生物電現(xiàn)象，隨著對細胞生物電研究的深入，利用生物電來檢測疾病，已成了現(xiàn)代醫(yī)學診斷上一項必不可少的手段   其實，在人體內(nèi)，各種微生物細胞、紅細胞、淋巴細胞、癌細胞等每一種細胞都會產(chǎn)生電流，只不過這種電流極其微弱，且每種細胞產(chǎn)生的電流大小是各不相同的，但都是各自固定的數(shù)值不久前，日本東京農(nóng)工大學松永是教授以精確的實驗證實了細胞中的酶在一種稱為“輔酶A”的作用下會放出電子，而電子的運動就會形成電流不過，這種生物電流很小，僅僅只有十億分之一安培左右松永是教授還證實了癌細胞發(fā)生的生物電流要比正常細胞和其它一些別的細胞都大一些，這恰恰就是捕捉人體內(nèi)腫瘤信息的基本理論依據(jù)   電流通常是在稱為第一類導體的金屬或其它導體中傳輸?shù)?，在人體內(nèi)，也存在有稱為第二類導體的細胞液、神經(jīng)和經(jīng)絡等它照?？梢詡鲗щ娏鬟@就是說，人體組織內(nèi)存在有一種似乎很微妙的傳導網(wǎng)絡，在中醫(yī)學上，這種網(wǎng)絡稱之為經(jīng)絡，經(jīng)絡起著溝通表里、運行氣血、傳導信息的作用   7捕捉人體內(nèi)腫瘤信息的基本理論依據(jù)是（         ）  A.細胞內(nèi)存在生物電的現(xiàn)象  B.可以利用生物電來檢測疾病  C.人體內(nèi)每種細胞都會產(chǎn)生電流，且都有各自固定的數(shù)值  D.細胞中的酶在一種稱作“輔酶A”的作用下會放出電子 8根據(jù)原文所提供的信息看，下面推斷正確的兩項是（         ）  A.利用生物電進行現(xiàn)代醫(yī)學診斷，始于意大利科學家伽伐尼爾  B.為捕捉人體內(nèi)腫瘤信息提供系統(tǒng)的理論依據(jù)的第一位科學家，是日本東京農(nóng)工大學的松永是教授  C.癌細胞發(fā)生的生物電流大于同種正常細胞和其它正常細胞所產(chǎn)生的生物電流  D.可以傳導生物電流的除了金屬和其它導體之外，還有細胞液、神經(jīng)和經(jīng)絡等三種第二類導體  E.人體組織內(nèi)生物電流的傳導可以用我國傳統(tǒng)的中醫(yī)學理論加以科學解釋 一名物理學家的教育歷程   【答案】【基礎演練】 1給漢字注音或據(jù)拼音寫漢字： 五彩bnlán（斑斕）  xiá（遐）想  杜（zhuàn）撰  驚chà（詫）  怪dàn（誕）  撒手人huán（寰刨 （páo）根問底  浩hàn（瀚）  湮（yn）沒  2解析：B（渾混）  3解析：A遐想：悠遠地思索或想象  【合作探究】 1參考答案：一是對鯉魚的遐想，二是對愛因斯坦未竟事業(yè)的向往 2參考答案： (1)主要有以下幾點：“水池之外看不見的世界沒有科學意義”“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  “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“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” (2)說明“自以為是”的人類和“鯉魚科學家”有相似之處人類“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” “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“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) 3參考答案：作為一個孩子，作者就決心學習能學到的關于愛因斯坦的一切以及他的未完成的理論，并且花了好多時間靜靜閱讀能夠找到的關于這個偉人和他的理論的每一本書，決定要對這一秘密刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭后來，作者開始著手建立自己的原子對撞機 4.參考答案：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 5. 參考答案：科學是建立在基礎實驗之上的，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，要有實驗的設計，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 6.參考答案： (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：科學不應該是枯燥的，而是應該充滿樂趣的探尋自然的奧秘，對真正的科學千作者來說，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，只求真理 (3)實驗精神：丁肇中說過：，“現(xiàn)代學術的基礎就是實地的探察，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，也不是空想出來的 【鞏固提升】 1.解析：B葸，x     2.解析：CA.濫斕；B.則測；D.密秘 3.解析：DD項括號應在“50碼”后   4.解析：D. A項“包含有”重復贅余；B項多重否定不當造成不合邏輯；C項搭配不完整，應為“對于別的鯉魚而言”  5. 指有令人目眩的強光和鯉魚從未見過的奇形怪狀的生物的世界（即人類世界）   6有鰭才能運動   7解析：C（解答此題關鍵要抓住第二段最后一句，搞清句中“這”字指代內(nèi)容根據(jù)“癌細胞發(fā)生的都大一些”可知“這”與細胞所帶電流的數(shù)值有關，因此可確定答案為C項）    8解析：CD（伽伐尼爾只是發(fā)現(xiàn)了生物電，而未用于醫(yī)學診斷，故A項錯松永是證實了而非提供了系統(tǒng)的理論依據(jù)，故B項錯另外E項中“加以科學解釋”在原文中無根據(jù)）   7