7.2*一名物理学家的教育历程 学案（含解析）

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一名物理学家的教育历程
【开卷有益】
法国思想家帕斯卡尔有一句名言：人是一支有思想的芦苇。他的意思是说，人的生命像芦苇一样脆弱，宇宙间任何东西都能致人于死地。可是，即使如此，人依然比宇宙间任何东西高贵得多，因为。
道出他人不会说出的事实是傻子的特权。
——莎士比亚
文化传承与理解——知识积累，素养提升
1.文学常识
，日裔美国理论物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位，后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。美国著名高等学府加州大学伯克利分校(UC Berkeley)物理学博士、纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授，超弦理论的专家。主要著作有《量子场论》《超弦导论》。
加来道雄的著作都广受赞誉，《构想未来》《超越爱因斯坦和超空间》《平行宇宙》，均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。他主持着一档全美国联网的科学广播节目，还在《晓闻热线》《60分钟》《早安美国》以及《拉里·金直播在线》之类的全美国性电视节目中亮相。
我们就像自鸣得意地在池中游动的鲤鱼，一生就在我们自己的“池子”中度过，就像鲤鱼一样，认为宇宙之中只包含有熟悉可见的东西。我们自以为是地拒绝承认，就在我们的宇宙跟前存在有别的平行宇宙或多维空间，甚至一些科学家也鄙视更高维数世界的说法，是因为他们不能在实验室里便利地验证它……
2.相关知识
如果有人想了解现代物理学最艰深的理论，就去读《超越时空》。它把“超空间理论”这种和者盖寡的“阳春白雪”淡化到“下里巴人”也能欣赏的程度。迄今为止，真实的物理世界的时空被公认为只有4维，而“超越时空”的观点却认为宇宙可能存在于高维空间中，或5维，或10维，甚至26维。高维空间可生发出千奇百怪的迷人性质。此理论虽然还没有任何实验依据，却能简洁地统一描述所有已知的物理现象。
书中阐述了四个：自然规律在高维空间中表达时，会变得简洁优雅；超空间理论可能实现所有自然力的统一；超空间可能提供了穿越空间和时间的一种途径；推断超空间理论何时具有实用性。超空间理论是一个高度数学化的理论，不用说非专业人士无法弄懂，即便是物理学家，也要查阅大量数学文献，才有可能弄懂10维理论。《超越时空》将这一极难懂的前沿课题写得有声有色、妙趣横生。不论21世纪的超空间理论前景如何，其研究本身总是有意义的，正如作者所言：“有幸得到能领悟自然之最终奥秘的智慧，才赋予生命充分的意义。”
加来道雄博士以其无与伦比的解说才能，讲述了现代物理学得出的一种最令人难以置信、最激动人心的可能性，即可能存在着广阔无垠的宇宙之网，里面排列着许多宇宙，也许是无穷多个宇宙，而人类这一宇宙只不过是其中之一。
有些人通过个人所得、个人关系或者个人经历寻求生命的意义。然而，在我看来，有幸得到能领悟自然之最终奥秘的智慧，才赋予生命充分的意义。——加来道雄
语言建构与运用——新知预习，语言构建
作业时间：20分钟
1．给下列加点字注音。
(1)杜撰　　　　 (2)惊诧　　　　
(3)遐想　　　　 (4)浩瀚　　　　
(5)怪诞　　　　 (6)贪婪　　　　
(7)斑斓　　　　 (8)畏葸　　　　
(9)消耗　　　　 (10)人寰　　　　
2．给下列多音字注音并组词。
薄 教
挣 模
曾 刨
3．为下列形近字组词。
4．辨析词义，选择最恰当的词语填写在句中横线上。
(1)消失·消逝
①我站在故乡的山冈上，远望西边地平线上，那一抹残霞渐渐在天边　　　　了。
②听到这个消息后，他脸上的笑容马上　　　　了。
(2)振动·震动
①在A股市场出现调整的当下，周边股市的低迷很可能给A股市场带来一段时间的　　　　。
②去年夏天，一种宣称“剧烈地　　　　，疯狂地甩脂，每天只需要站在上面5到10分钟，就能迅速甩掉脂肪，成功减肥”的甩脂机风靡市场。
(3)神志·神智
①他发高烧，一直处于昏迷状态，　　　　不清醒，昏睡的时间非常长。
②青少年是开发　　　　的最佳时期，家长和老师也要注意引导。
(4)贪心·贪婪
①这位自称“股神”的中年人告诫股民们，炒股不要太　　　　，赚了就跑是上策。
②无知与天真如影随形，天真则与　　　　形影不离。
(5)必需·必须
①这些软件是我们发展业务所　　　　的。
②我们　　　　从小养成爱劳动的习惯。
(6)淹没·湮没
①三峡水库　　　　涉及湖北、重庆两省市20个区市县的277个乡镇、1680个村、6301个组，有2座城市、11座县城、116个集镇需要全部或部分重建。
②随着经济和社会的发展，还有不少老字号　　　　在历史的长河中。
思维发展与提升——合作学习，疑点探析
一、整体感知
1．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”。请用简练的语言概括这两件“趣事”，并回答：(1)你觉得这两件“趣事”有趣吗？(2)作者认为这两件事情有趣的根本原因是什么？(3)你从加来道雄走上理论物理研究之路的经历中受到什么启发？
答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
二、重点突破
2．作者开篇引用了爱因斯坦的话，前后两句有什么内在联系？请结合课文回答：在爱因斯坦的心目中“世界的内在规律”是什么？作者引用这段话用意何在？
答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3．“在那静静的时刻，我充满了无限的遐想。我常常给自己提出一些只有小孩儿才问的傻乎乎的问题，比如，水池中的鲤鱼怎样观察它们周围的世界。我想，它们的世界一定奇妙无比！”请你说说这是个“傻乎乎的问题”吗，为什么？
答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4．作者先批评说：“一些科学家鄙视更高维数世界的说法，是因为他们不能在实验室里便利地验证它。”但是，后来他为什么又花那么大的气力建立他的实验室和原子对撞机？
答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5．作者说“我决定要对这一秘密刨根究底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞”，在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
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三、疑点探究
6．文章重在反映作者成长为一名“物理学家”的“教育历程”，想一想，为什么作者不按从童年到小学、初中、高中的时间顺序叙事？
答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
四、美点赏析——丰富的想象
7．文章用了大量的笔墨写自己儿时观察水池中的鲤鱼，进而想象水池中鲤鱼“科学家”的一系列思维活动的事情，如文中说“我想这些鲤鱼‘科学家’会对那些提出在水池之外还存在有另外一个平行世界的鱼冷嘲热讽”。这是典型的想象手法，使用这种手法有何好处？
答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
审美鉴赏与创造——素材积累，读写迁移
一、源头活水，积累妙用
(一)素材这样积累
1．在教材中提炼
《一名物理学家的教育历程》介绍的是加来道雄的教育经历，主要是对他成长起了重大作用的两件童年趣事：一是遐想鲤鱼如何看待自身以外的世界，由此推知人类认识的局限性；二是对爱因斯坦未竟事业的向往及学习探索。文章通过对童年的两件趣事的说明告诉我们：好奇心和遐想在人的教育成长中是何等可贵，由此激发出来的探索精神对一个人的成才是何等重要。
角度一：阐述“兴趣”“教育”相关话题
《一名物理学家的教育历程》告诉我们，兴趣是最好的老师，教育的首要任务，并不在于给了学生多少知识，而在于能否培养出他们的兴趣和探索热情。
角度二：阐述与“人格”相关的话题
随着时代的发展，教育思想、教育方针、教育内容和教育手段也会发展与变化。教育将越来越重视素质教育和新生代人格的塑造。
角度三：阐述与“创新”“发展”相关的话题
无论对科学研究还是事业的发展来说，保持探索热情和好奇心都是非常重要的。因为好奇心是创造力的源泉，没有了生活兴趣和好奇心理，人的思维就会僵化，就不再有发展的冲动和创造的热情。
角度四：不识庐山真面目，只缘身在此山中
对鲤鱼世界的遐想，使作者感悟到人类观察角度的局限，激发探索未知世界的热情；对爱因斯坦未竟事业的向往，使加来道雄产生对统一场论的兴趣，好像“侦探”一样急于找到“故事”的线索和结局。科学并不是神秘莫测的所在，它离我们并不遥远，与我们的生活密切相关。关心生活，探究生活，就是在解读“科学”之相。一般人与科学家的区别在于：身在山中，而不识山之面目。
2．在名句中选择
①教师是人类的灵魂工程师。——斯大林
②身教重于言传。——王夫之
③要想学生好学，必须先生好学。唯有学而不厌的先生才能教出学而不厌的学生。——陶行知
④燃烧自己，照亮别人。
⑤春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。——李商隐
⑥使学生对教师尊敬的唯一源泉在于教师的德和才。——爱因斯坦
⑦教师的人格就是教育工作者的一切，只有健康的心灵才有健康的行为。——乌申斯基
⑧教师个人的范例，对于青年人的心灵，是任何东西都不可能代替的最有用的阳光。——乌申斯基
(二)素材这样运用
袁隆平的快乐
袁隆平的话，让我们感觉到他的快乐。他的快乐在于他有个好身体，在于他童真的梦想，在于他对工作的热爱，在于他有朋友，在于他懂得享受自然的清风明月。
快乐的人生，没有固定的模式，但袁隆平的快乐，无疑值得我们效仿。“好身体”，使我们吃嘛嘛香；“好身体”，使我们能好好工作；“好身体”，使我们家庭幸福。常说“身体是本钱”，可是很多人忘了身体，拿健康去换事业去换金钱。在网上看了因癌症去世的复旦大学讲师于娟在最后的日子里留下的《生命日记》。她写道“唯一踩在地上的，是你健康的身体”，唏嘘不已的同时，我们真该问问，拼命是为了什么？
好的身体，使袁隆平能够以充沛的精力投入工作中，能够在水稻育种的事业中取得瞩目的成就。我想，这也是他快乐的源泉。可是袁隆平的话里似乎并不特别在意荣誉，在意一个结果；而是快意于孩子一样的天真梦想。读过阿尔贝特·史怀哲写的《警惕“成熟”》一文，他说“成熟”会给人带来顺从命运的理性化。科学家的理性是必备的，但有孩子这样的梦想，未必能做到。
爱因斯坦说过“想象力比知识更重要”。记得加来道雄在《一名物理学家的教育历程》中写道：“在那静静的时刻，我充满了无限的遐想。我常常给自己提出一些只有小孩儿才问的傻乎乎的问题，比如，水池中的鲤鱼怎样观察它们周围的世界。我想，它们的世界一定奇妙无比！”
因为想象力是创造力的源泉，没有了对生活的兴趣和想象，人的思想就会僵化，就不再有发展的冲动和创造的热情。这与袁隆平的梦想是一致的。生活在这个社会上，像孩子一样天真快乐，还可摆脱周遭一些烦人的事，不妨看作是袁隆平的一种生活智慧。
“与朋友在稻穗下乘凉”，由这幅“共友乘凉”图，我们看出袁隆平很享受。享受的快乐，也是见人见异，但毕竟还是有境界的高低。孟子曾问过齐王“独乐乐，与人乐乐，孰乐？”这虽说的是君王治国的事，但生活中能与朋友共乐，共分享成果的快乐，这也可以看出袁隆平为人的谦和随性。“乘凉”也是生活的享受，我知道袁隆平篮球打得好，小提琴也拉得好。懂得工作，懂得生活，就是这幅“乘凉图”的意义所在。
袁隆平的快乐，很饱满。他的话很简单，很深刻。
二、书声琅琅——由此及彼，拓展视野
拓展阅读
《超越时空》序言(节选)
科学革命，顾名思义，是向常识挑战。
如果我们关于宇宙的寻常观念都是正确的，那么科学早在数千年前就已揭开了宇宙的奥秘。科学的目标就是剥去客体的表层，揭示它们的内在本质。实际上，如果外表和本质是同一回事，那么科学也就没有存在的必要了。
对我们世界的认识，最牢固树立的常识性观念可能就是：世界是三维的。不言而喻，长、宽和高已经足以描述我们的可见宇宙中的所有物体。婴儿和动物实验已经证明，我们固有的观念——世界是三维的——可谓与生俱来。如果我们把时间作为另一维包含进来，那么四维足以记录宇宙中的所有事件。不管我们的仪器探测到哪里，从原子内部直到最遥远的星系团，我们所发现的都是这四维的踪迹。公开否认这种看法，即可能存在其他维度，或者我们的宇宙可能和其他宇宙共存，都会招致冷嘲热讽。对我们世界的这种根深蒂固的偏见，首先由2000年前古希腊哲学家做出推断。然而，它将服从于科学的进步。
本书涉及一场科学革命，这场科学革命由超空间理论所引发。超空间理论认为，有超越于人们普遍接受的四维时空的维度存在，宇宙可能确实存在于高维空间中。对此的认识，在世界范围的物理学家——包括好几位诺贝尔奖得主——中正在扩大。如果这个理论被证明是正确的，它将会在我们对宇宙的认识上产生意义深远的哲学革命。用科学术语来讲，超空间理论是以卡鲁查·克莱因理论和超引力的名称出现的，但是它的最高级的表述形式被称作超弦理论，这一理论甚至预言了精确的维数：十维。通常的四维即空间的三维(长、宽和高)和时间的一维，现在被六个更加宽广的维度扩展。我们注意到，超空间理论还没有在实验上被证实。实际上，在实验室中证明它极其困难。但是，这个理论已经横扫了世界上主要的物理研究实验室，不可逆转地改变了现代物理学的科学面貌，在科学文献中产生了数目大得令人惊愕的研究论文(每统计一次均超过5000篇)。尽管如此，却几乎没有为非专业听众解释高维空间的迷人性质而写的东西。
因此，公众至多也只是模糊地注意到了这场革命。实际上，在大众文化中随随便便提及其他维度和平行宇宙时常会引起误解，这是令人遗憾的，因为该理论的重要性在于它能在一个惊人简单的框架内统一所有已知的物理现象，本书第一次在科学上就有关超空间的引人入胜的现行研究做了可信易懂的陈述。
　文章用非常简洁的语言为我们阐述了“三维”“四维”“高维”空间的简单知识，将目前高维理论的现状做了清晰的说明，并流露出对高维理论发展前景的乐观情绪。
一名物理学家的教育历程
语言建构与运用
1．答案：(1)zhuàn　(2)chà　(3)xiá　(4)hàn　(5)dàn　(6)lán　(7)lán　(8)xǐ　(9)hào　(10)huán
2．答案：薄①báo薄纱　②bó薄弱　教①jiào教育　②jiāo教书　挣①zhēng挣扎　②zhèng挣命　模①mú模样　②mó模型　曾①céng曾经　②zēng曾祖　刨①páo刨根究底　②bào刨子
3．答案：　　
　　　　
4．(1)解析：“消失”侧重于事物现象的不再存在，在变化中历时较短，如“只是两颊上已经消失了血色”。“消逝”侧重于过去了或不见了，常用于时间。如“青春的消逝是很容易的”。要理解两个词语的差别，首先是必须搞清楚“失”与“逝”这个语素的区别。“失”的意思为“失掉，丢掉(跟‘得’相对)”。“逝”的意思为“过去”，多指时间、水流等。由此可知，“消失”侧重结果，强调永远失去了或很快失去了。
答案：①消逝　②消失
(2)解析：“振动”指物体通过一个中心位置，不断做往复运动。如“蒸汽机里的活塞、钟里面的摆的运动都是振动”；“震动”指外力引起的颤动，也指精神受到重大影响。例如：春雷震动山谷，消息震动全国。
答案：①震动　②振动
(3)解析：“神智”指精神智慧。“神志”指知觉和理智，如神志不清，神志模糊。
答案：①神志　②神智
(4)解析：两者均为形容词，形容过分地贪求，贬义词。“贪婪”着重于贪得无厌，强烈的贪欲表现于状貌或行动。用于书面语。“贪心”着重于内心为私利非分贪求。一般做状语。通常用于口语和书面语。如“贪心不足；这个人太贪心”。
答案：①贪心　②贪婪
(5)解析：“必须”，一是表示事理上和情理上的必要。能愿动词。如“学习必须刻苦”。二是表示加强命令语气，副词。如“你必须马上去”。“必需”指一定要有的，不可缺少的。动词。如“煤和铁是工业所必需的原料”。
答案：①必需　②必须
(6)解析：“湮没”，埋没，多指名声。“淹没”，(大水)漫过，盖过，如“河里涨水，小桥都淹没了。掌声淹没了他的讲话”。
答案：①淹没　②湮没
思维发展与提升
1．明确：两件趣事：一是对鲤鱼世界的遐想，一是对爱因斯坦未竟事业的向往。
(1)一件事是否有趣，不取决于事情本身，而取决于一个人对事情的情感与态度。
(2)作者自小喜欢思考问题，尤其喜欢透过现象去深入思考事物的本质，所以，对于鲤鱼在水中游这种现象，对于老师讲的一个探索宇宙本质的科学家的故事，他便表现出了特别的兴趣。也许，在一般人看来，这两件事都极其平常，这说明，兴趣是最好的老师。
(3)要想在某个领域有所成就，首先必须对这个领域的事物有着特别浓厚的兴趣。
2．明确：这两句表达的是同一个意思，“我想知道上帝怎样创造了这个世界”，就是探索“世界的内在规律”。这个规律在爱因斯坦看来就是统一场论。爱因斯坦的这段话，表明了他研究理论物理的目标和意义，作者加以引用，既表示对爱因斯坦科学探索精神的崇敬和对爱因斯坦探索宇宙的意义的理解，也表明他一生求索的目标以及他对自己探索宇宙本质的意义的认识。
3．明确：在成年人看来，在那些因循守旧、按常规的思维方式思考问题的人们看来，这的确是一个“傻乎乎”的问题，因为在这宇宙之中，只有人才会思维，鱼怎会知道“观察它们周围的世界”？那个世界又有什么“奇妙”可言？但是，小孩子没有这个“世俗”的观念，他们把鱼当作和人一样的活泼的生命，于是产生那样的奇思妙想。这些想法看似幼稚，有时甚至荒诞不经，然而真正的科学的发现正是暗含在这突破常规模式的思维之中。
4．明确：作者在文中批评的是那种只相信“看得见摸得着”的宇宙，而不相信高维空间理论的世俗观念。但科学归根结底是建立在基础实验之上的，科学理论要经过实验的检验才能得到论证。
5．明确：理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着成为理论物理学家道路的艰辛。
6．明确：作者写作此文的主要宗旨在于告诉读者如何才能成为一名物理学家，在作者看来，他的经历中两个方面的成长是最关键的。(1)童年时期的两件趣事(由观察水池中的鲤鱼而想象水池中鲤鱼“科学家”的一系列思维活动，培养了想象力和对事物研究的兴趣；由对爱因斯坦的崇拜到决心完成爱因斯坦未竟的事业)。(2)高中阶段看了许多书，建立实验室制造“自己的原子对撞机”的情况和体验。
作者这样安排行文，既让读者看到了作者从小开始的成长历程，也让读者明白了一个物理科学家成长过程中最有说服力的“成长因素”，如果一味按从童年到小学到初中到高中的顺序叙事，最有价值的内容必将被冲淡，标题中的“教育”意义也难以得到突出。
7．明确：作者展开丰富的想象，向我们展现了鲤鱼世界的精彩。在这里，作者摇身一变，以“鲤鱼”的眼光来审视鲤鱼世界，对鲤鱼世界以外的看不见的世界持否定态度。这里的“冷嘲热讽”运用了拟人手法，形象地写出了鲤鱼“科学家”的愚昧、无知，对自己生存世界认识上根深蒂固的偏见。作者用这一生动的想象说明人对自然环境的理解也和鲤鱼“科学家”对水池的理解是一样的，这样就将不太好说明的道理深入浅出地阐释出来，通俗易懂，便于读者接受。
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