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小学科学的教案

发表时间:2020-09-09

探索物理学科实施创新教育的途径和方法。

一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助教师掌握上课时的教学节奏。教案的内容具体要怎样写呢?小编经过搜集和处理,为您提供探索物理学科实施创新教育的途径和方法,欢迎您阅读和收藏,并分享给身边的朋友!

探索物理学科实施创新教育的途径和方法

创新是人类的一种特有的意识和能力的表现,它是与众不同或标新立异的表现,如敢于对书本上的知识产生质疑,在深入理解和领会前人智慧的基础上敢于提出新的理念、观点或假设,敢于尝试,敢于实践,不固步自封,不迷信权威。根据21世纪我国经济建设对职业技术教育人才的需求特点,我校中专部培养目标应重新定位为以培养学生的创新精神和实践能力为重点,培养具有全面素质和综合职业能力,在生产、服务、技术和管理第一线工作的中等应用型专门人才和劳动者因此在教学过程中应积极运用现代教育思想、教学方法和教学手段,培养学生的创新能力。

创新意识的培养也就是推崇创新、追求创新、以创新为荣的观念和意识的培养。只有在强烈的创新动机的引导下,才能发挥创新的潜能,才能释放创新激情。“学起于思、思源于疑”,因此引导学生质疑是一条很好的创新教育的途径,我在“自由落体运动”教学中进行了尝试,不仅教会了学生质疑的方法,同时培养了学生的创新意识和创新能力。

演示①:将一个粉笔头从某高度释放。

质疑:看到什么现象?什么原因产生?

(质疑方法①因果法:看到一种现象,就要思考一下产生它的原因是什么?)

回答:从静止开始下落,速度越来越快。重力是产生这种现象的原因。

质疑:轻重不同的物体下落快慢是否相同?

(质疑方法②比较法:比较同一物体的不同部分或不同物体、不同现象之间的异同,比较互相矛盾的解释、说法、理论等。)

学生踊跃回答:重的物体下落快,轻的物体下落慢。

师:古希腊哲学家亚里士多德也是这么说的,那么你们是支持他的观点喽!现在我们仔细探究一下这个问题,好吗?

教师叫学生自己动手做实验。

实验②:拿一个粉笔头与一块纸片同时从某高度释放。

现象:与学生答案一致。

学生反应活跃,为自己的“正确”而兴奋。

实验③:把实验②中的纸片揉成纸团,重做实验。

观察到的现象:粉笔头和纸团几乎同时落地。

质疑:前后现象有何异同?物体有何异同?(比较法)

学生动脑,猛然醒悟:两次实验结果之所以不同是由于空气对物体阻碍作用不同,并不是物体轻重不同造成的。

质疑:如果没有空气阻力,物体只在重力作用下下落,一切物体的下落快慢是否相同?

(质疑方法③推广法:从某些特殊情况、物体或现象中总结出来的规律,推广到一般情况或物体中是否成立,这规律是否有普遍意义。)

学生综合分析后回答:应该相同。

质疑:如何设计实验加以验证?

(质疑方法④推理与验证法:通过推理得出的结论,如何设计实验加以验正:反过来,实践中发现的规律,如何从理论上加以论证。)

演示:把钱毛管中的空气当场抽出,观察其中的羽毛、小金属片等的运动。

现象:同时从管顶落到管底。

教师适时点拨:可见亚里士多德的观点是错误的,问题在于没有透过现象看本质。我们的学习应注意吸取这个经验教训,同时也应培养敢于向权威,向书本质疑的创新精神。

由此引入新课。

定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动。

质疑:我们已经知道自由落体运动是初速度为零的加速直线运动,那么它是不是初速度为零的匀加速直线运动呢?

(质疑方法⑤化简法:由普遍规律逐步化简,探求最能代表其特征的特殊规律为学生一时语塞)

质疑:如果是匀加速直线运动,又如何从理论上验证呢?(推理与验证法)

学生提出了很多方案,其中之一是看自由落体运动是否满足初速度为零的匀加速直线运动的特征。如果它满足

y1:y2:y3……=12:22:32……

或yⅠ:yⅡ:yⅢ……=1:3:5……

则可判定自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

出示自由落体运动的闪光照片,经研究记明:自由落体运动具有上述特征。

结论:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

因势利导:如用公式表达其运动规律呢?

学生很自然想到初速度为零的匀加速直线运动公式,教师略加说明写出自由落体运动公式。

通过本节课的教学实践,可以感受到质疑法教学可以充分调动学生学习的积极性,提高学习兴趣,同时也培养了学生的创新思维能力。

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物理学的重大进展


老师职责的一部分是要弄自己的教案课件,大家在着手准备教案课件了。是时候对自己教案课件工作做个新的规划了,未来工作才会更有干劲!有多少经典范文是适合教案课件呢?为满足您的需求,小编特地编辑了“物理学的重大进展”,仅供参考,希望能为您提供参考!

高二历史必修三物理学的重大进展

一、学法指导

1.轻松记忆

(1)经典力学

内容

特征

意义

运动三大定律、万有引力定律

实验、数学化

统一(天上、地下的运动),标志(近代科学形成)

(2)相对论

内容

特征

意义

广义、狭义

打破绝对时空观

物理学的革命,对牛顿力学的既否定又发展

(3)量子论

诞生

发展

意义

量子假说

量子力学

微观世界

2.重点拓展

(1)伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法,他所谓的实验室理想化的实验。牛顿的方法是“归纳-演绎”法,与从前的演绎法所不同的是,牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。在二位大师这里,实验观察和数学演绎紧密的结合在一起,成为近代科学产生和发展的重要标志。

(2)爱因斯坦的相对论,在我们平时日常生活中是很难理解的,因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动,根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应:长度变短、时钟变慢。但是如果接近光速的运动能变成现实的话,一个以这样速度运动的人,在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。

(3)牛顿力学(经典力学)的基本定律,这些定律有一个不容忽视的前提,即物体运动是在低速情况下,这些定律才适用。20世纪初,爱因斯坦提出相对论,否定了牛顿的绝对时空观。指出时间和空间随着物质的运动而变化。要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。相对论发展概括了牛顿力学,牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例,对物体高速运动下的时空观,则无法解释,但是他仍然有存在的必要和价值。

二、知识结构

三、重难点分析

1.17世纪物理学取得重大成就的历史条件

(1)14-16世纪的文艺复兴,反对盲从和迷信,提倡去创造、去发现,为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件;

(2)宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁,对科学革命发生了巨大的影响;

(3)地理大发现又以实践证明了地缘学说,为建立新的天文学和地理学奠定了基础。

2.经典力学

(1)重要奠基者──伽利略(16世纪末17世纪初)

①贡献:发现了自由落体定律等物理学定律。

物理学:落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。

天文学:用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”。

②意义:开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为经典力学的创立和发展奠定了基础。

(2)创立者——牛顿(17世纪)

①标志:《自然哲学的数学原理》。

②主要内容:万有引力定律和运动三定律。

③显着特征:注重实验,数学化。

④应用:海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。

⑤适用范围:只适用于宏观物体(宏观世界)的运动;只适用于物体运动的低速状态,是绝对的时空论。

3.相对论

(1)背景:经典物理学的危机

①19世纪末三大发现:x射线、放射性和电子。

②经典力学无法解释研究中的新问题,如:黑体辐射、光电效应等等。

(2)相对论的提出及主要内容:

①1905年,爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。

②1916年,他完成了广义相对论的最终形式。

(3)与牛顿力学的关系

①相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观。

②相对论并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的继承和发展。

③牛顿力学是相对论的一种特例(物体低速运动状态),包括在相对论体系中。

(4)相对论建立的意义

①相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命。

②它否定经典力学的绝对时空论,深刻地揭示了空间、时间的本质属性。

③它发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。

4.量子论

(1)背景:

①19世纪末20世纪初,电子和放射性的发现。

②实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。

(2)过程

①1900年,德国普朗克提出量子假说。

②爱因斯坦提出了光的量子理论。

③玻尔提出有关原子的量子理论。

(3)意义

①20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。

②标志着人类对客观规律的认识,开始从宏观世界深入到了微观世界。

③在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。

④对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响,带来了许多划时代的技术创新,这直接推动了社会生产力的发展,从根本上改变了人类的物质生活。

5.相对论与牛顿力学的关系

(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律,这些定律有一个不容忽视的前提,即物体运动是在低速情况下,这些定律才适用。

(2)20世纪初,爱因斯坦提出相对论,否定了牛顿的绝对时空观,指出了时间和空间的辩证关系,即时间和空间不是绝对不变的,而是随着物质的运动而变化,物质质量随运动速度的变化而变化,并提出质能转化原理,奠定了利用原子能的理论基础,加深了人们对物质和运动的认识,在哲学和科学上都具有重大意义。

(3)相对论发展了牛顿力学,牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个力学的基础,牛顿所创造的概念,至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿在科学史上做出了杰出的贡献。

四、易混易错点辨析

例一:经典力学的产生归根结蒂是()

A.生产力发展的结果B.资本主义民主政治建立的结果

C.思想解放的结果D.牛顿不懈努力的结果

答案:A。

辨析:生产力的不断进步对科学技术提出新的要求,推动着科学技术的发展。故答案为A。

例二:物理学的真正开端是()

A.牛顿创立的经典力学体系B.爱因斯坦提出相对论

C.普朗克提出量子假说D.伽利略的发现及他开始的科学研究方法

答案:D。

辨析:伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。故答案为D。

例三:“空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况,也取决于物质本身的分布状态。”这是哪个科学家提出的()

A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.普朗克

答案:C

辨析:这段论述符合爱因斯坦的广义相对论。故答案为C。

例四:下列对牛顿力学体系的认识不正确的是()

A.牛顿力学体系是爱因斯坦相对论中的一种特殊情况下的理论

B.牛顿力学体系标志着近代自然科学的形成

C.牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律

D.牛顿力学体系不能适用于整个客观世界,相对论兴起后,应该否定

答案:D

辨析:爱因斯坦只是否定了经典力学的绝对时空观,但是并没有否定牛顿力学理论,因为该理论是当运动速度远低于光速的时候适用的一种理论,因此牛顿力学体系是相对论的一种特殊情况。牛顿提出的关于物体运动三大定律,是整个力学的基础,牛顿所创造的概念仍指导着今天的物理学思想。故答案为D。

例五:相对论的提出是物理学思想的一次重大革命,突出表现在相对论()

①否定了经典力学的绝对时空观②深刻的揭示了时间和空间的本质属性③推动物理学发展到一个新高度④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界

A.①②③B.②③④C.①③④D.①②

答案:A。

辨析:④是对量子论意义的表述,不符合题意。故答案为A。

五、体验高考

例一:(2009广东历史卷,21)普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就:“这个原理在物理世界观上所引起的革命,只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。”文中的“这个原理”是

A.日心说B.相对论C.量子假说D.万有引力定律

答案:B.

辨析:本题用排除法。日心说是哥白尼提出的,量子假说是普朗克首先提出的,万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。爱因斯坦的主要学说是相对论,它的提出是物理学思想的一次革命,它否定了经典力学的绝对时空观,把物理学发展到一个新高度,普朗克高度评价爱因斯坦即基于此。故答案为B。

例二:(2007年高考海南卷)20世纪初,爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它()

A.否定了经典力学体系

B.打破了绝对时空观

C.彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机

D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界

答案:B。

辨析:相对论是对经典力学的发展而非否定,C项错在“彻底解决”,标志着对物质世界的认识进入微观世界的是量子理论。故答案为B。

例三:(2008年上海高考)“月亮既不会掉下来,也不会离去,那是因为它的运动正好抵消了地球的引力”。说这句话的科学家是()

A.牛顿B.波义耳C.拉瓦锡D.哥白尼

答案:A

辨析:注意题干中的“引力”,应该考查的是万有引力定律。故答案为A。

例四:(2008年江苏单科15)一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文:“他以神一般的力量……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是()

A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.普朗克

答案:B。

辨析:伽利略自制望远镜,观测到一些肉眼看不见的行星,证明了“日心说”的正确性,但是并没有说明行星的运动和图像;爱因斯坦主要贡献是相对论,打破了牛顿的经典力学体系;普朗克主要是提出了“量子假说”。牛顿提出了物理学三大定律和万有引力定律,用科学说明了行星的运动和图像,打破了基督教之前所宣扬的“神的力量”。故答案为B。

例五:(2008年广东单科21)19世纪,西方宗教信仰的虔诚度降低。与这一趋势形成无关的科学家是()

A.牛顿B.达尔文C.爱因斯坦D.伽利略

答案:C。

辨析:爱因斯坦提出相对论是在20世纪初,与19世纪西方宗教信仰的虔诚度降低无关。故答案为C。

一名物理学家的教育历程-


为了促进学生掌握上课知识点,老师需要提前准备教案,又到了写教案课件的时候了。只有规划好教案课件计划,就可以在接下来的工作有一个明确目标!你们了解多少教案课件范文呢?以下是小编为大家精心整理的“一名物理学家的教育历程-”,欢迎您阅读和收藏,并分享给身边的朋友!

一名物理学家的教育历程
【背景资料】
一、作者介绍
加来道雄,美籍日裔物理学家,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。主要著作有《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。
二、相关知识
为了更好地理解课文,我们需要了解一些相关的理论物理学知识:
(1)统一场论
根据现代物理学知识,将我们的宇宙结合起来的力有四种:引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学,已经把后三种力统一起来(美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论,解决了这一问题,被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼),但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一,建立一个大一统的理论,最终也没有实现。
(2)高维空间
现代理论物理学认为,统一四种力的前景,在于高维空间(如十维或更高)理论的确立。比如对于古人来讲,风暴是怎样产生的,风暴会袭击什么地方,什么时候袭来,什么时候结束,他们是一无所知的,因为他们生活在平坦的大地上,只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察,即使有简单的预报,也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星,从太空这样三维角度观察地球,在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚,可以精准地预报风暴的动向。同样,理论物理学家认为,传统的四维(空间三维加上时间)理论太“小”,不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维(如十维或更高)中寻求统一这四种力时,就能得到一种简单、漂亮的解决模型(科学家认为宇宙应该是简单、合谐的)。
高维空间理论认为,宇宙大爆炸后10-43秒,十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙,四维宇宙暴胀,经过近一百五十亿年,演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒,大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实,因为要模拟当时的环境,需要的能量太大,根本无法做到,所以现在高维空间理论只能是“理论”。
【示范教案】
一名物理学家的教育历程
【教学目标】
一、知识教育目标
引导学生从生活出发,了解科学、认识科学。
二、能力培养目标
引导学生以“教育历程”为重点,探讨其中表现的思想内涵。
三、德育渗透目标
引导学生体会科学精神。
【重点、难点及解决办法】
高维空间对普通人来说,是很难想像的。所以,教学重点是文章内容,而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解,能帮助教学课文即可,不必教授给学生。
【课时安排】1课时
【教学步骤】
一、导入新课
成为一位科学家是无数有志青年的梦想,对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的,我们来看一下加来道雄的成长道路,或许能得到一些启发。
(板书)一名物理学家的教育历程
二、明确目标
1.引导学生从生活出发,了解科学、认识科学
2.引导学生以“教育历程”为重点,探讨其中表现的思想内涵。
三、整体感知
1.作者简介
加来道雄,美籍日裔物理学家,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。主要著作有《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。
2.本文的基本结构
文章的题目是“一名物理学家的教育历程”,因此,叙述的顺序主要是历时性的。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)
3.本文的基本内容
①人人都对自然感到好奇,都以自己喜爱的形式寻求自然的“谜底”,但是大多数人一般直接探寻自然本身,而作者却由人的观察角度,反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超出同龄人,其实只是他充分发挥了自己的想像力,并且保持了这样奇特的想像力,由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了他的探究兴趣。他之所以感到“激动人心”,是因为他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究,这非常符合少年的心理。另外,“我决定要对这一秘密刨根问底”,也表现了他有毅力有恒心的性格,这是成为科学家的基本素质。③高中时代,本应“在棒球场或篮球场玩耍”,享受青春年华,但作者却“找遍周边地区大量的电子仓库,装配必需的硬件设备”,在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”,自己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作,体现了他对科学的热爱,以及踏实的性格,显露出一个科学工作者的潜能。由①②到③,我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。
四、重点、难点的学习与目标完成过程
1.【提问】本文在材料处理上有什么特点?
【明确】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。
2.【提问】本文体现了怎样的科学精神?
【明确】本文三个主要部分,并不是简单地叙述成长的故事,而是具有深刻的科学精神内涵,可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要。
(1)想像力:科学是需要想像力的,想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中,认识到人类观察空间的局限性,间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想像上升到理性的创造,体现了创新意识和探索精神。
(2)乐趣:科学不应该是枯燥的,而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘,对真正的科学工作者来说,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏”,也是人生的“境界”。“游戏”使他们乐此不疲,充满激情,不受外界的诱惑和干扰;而“境界”使他们不顾功利,不畏强权,只求真理。
(3)实验精神:丁肇中说过:“现代学术的基础就是实地的探察,就是我们现在所谓的实验。”“科学发展的历史告诉我们,新的知识只能通过实地实验而得到,不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。”(《应有格物致知精神》)有了想像力,有了乐趣,那只是成为科学家的最基础的因素,不去踏踏实实地做实验,就不能得到基本数据,假说就不能确立。一味地空想,不去做基础工作,不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论,虽然还停留在纸面上,但是科学家们已经在做许多基础的实验工作,努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论,也要有数学和天体物理学的实验基础,也不是空想出来的。
3.【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的?
【明确】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”。
4.【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么?
【明确】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。
5.【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?
【明确】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。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底,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?
【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“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】作者建立实验室的事例,对我们现实生活有怎样的意义?
【明确】科学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。实验不是简单的操作,要有理论指导,要有实验的设计,要有策划组织能力,要有耐力和恒心等等,实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是,重视理论,轻视基础实验,表现为动手能力和实践能力差,思想上浮躁,急功近利。对教育而言,重知识,轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。

一名物理学家的教育历程


古人云,工欲善其事,必先利其器。作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,帮助高中教师提高自己的教学质量。关于好的高中教案要怎么样去写呢?以下是小编为大家精心整理的“一名物理学家的教育历程”,大家不妨来参考。希望您能喜欢!

一名物理学家的教育历程
【背景资料】
一、作者介绍
加来道雄,美籍日裔物理学家,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。主要著作有《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。
二、相关知识
为了更好地理解课文,我们需要了解一些相关的理论物理学知识:
(1)统一场论
根据现代物理学知识,将我们的宇宙结合起来的力有四种:引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学,已经把后三种力统一起来(美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论,解决了这一问题,被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼),但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一,建立一个大一统的理论,最终也没有实现。
(2)高维空间
现代理论物理学认为,统一四种力的前景,在于高维空间(如十维或更高)理论的确立。比如对于古人来讲,风暴是怎样产生的,风暴会袭击什么地方,什么时候袭来,什么时候结束,他们是一无所知的,因为他们生活在平坦的大地上,只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察,即使有简单的预报,也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星,从太空这样三维角度观察地球,在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚,可以精准地预报风暴的动向。同样,理论物理学家认为,传统的四维(空间三维加上时间)理论太“小”,不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维(如十维或更高)中寻求统一这四种力时,就能得到一种简单、漂亮的解决模型(科学家认为宇宙应该是简单、合谐的)。
高维空间理论认为,宇宙大爆炸后10-43秒,十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙,四维宇宙暴胀,经过近一百五十亿年,演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒,大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实,因为要模拟当时的环境,需要的能量太大,根本无法做到,所以现在高维空间理论只能是“理论”。
【示范教案】
一名物理学家的教育历程
【教学目标】
一、知识教育目标
引导学生从生活出发,了解科学、认识科学。
二、能力培养目标
引导学生以“教育历程”为重点,探讨其中表现的思想内涵。
三、德育渗透目标
引导学生体会科学精神。
【重点、难点及解决办法】
高维空间对普通人来说,是很难想像的。所以,教学重点是文章内容,而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解,能帮助教学课文即可,不必教授给学生。
【课时安排】1课时
【教学步骤】
一、导入新课
成为一位科学家是无数有志青年的梦想,对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的,我们来看一下加来道雄的成长道路,或许能得到一些启发。
(板书)一名物理学家的教育历程
二、明确目标
1.引导学生从生活出发,了解科学、认识科学
2.引导学生以“教育历程”为重点,探讨其中表现的思想内涵。
三、整体感知
1.作者简介
加来道雄,美籍日裔物理学家,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。主要著作有《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。
2.本文的基本结构
文章的题目是“一名物理学家的教育历程”,因此,叙述的顺序主要是历时性的。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)
3.本文的基本内容
①人人都对自然感到好奇,都以自己喜爱的形式寻求自然的“谜底”,但是大多数人一般直接探寻自然本身,而作者却由人的观察角度,反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超出同龄人,其实只是他充分发挥了自己的想像力,并且保持了这样奇特的想像力,由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了他的探究兴趣。他之所以感到“激动人心”,是因为他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究,这非常符合少年的心理。另外,“我决定要对这一秘密刨根问底”,也表现了他有毅力有恒心的性格,这是成为科学家的基本素质。③高中时代,本应“在棒球场或篮球场玩耍”,享受青春年华,但作者却“找遍周边地区大量的电子仓库,装配必需的硬件设备”,在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”,自己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作,体现了他对科学的热爱,以及踏实的性格,显露出一个科学工作者的潜能。由①②到③,我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。
四、重点、难点的学习与目标完成过程
1.【提问】本文在材料处理上有什么特点?
【明确】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。
2.【提问】本文体现了怎样的科学精神?
【明确】本文三个主要部分,并不是简单地叙述成长的故事,而是具有深刻的科学精神内涵,可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要。
(1)想像力:科学是需要想像力的,想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中,认识到人类观察空间的局限性,间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想像上升到理性的创造,体现了创新意识和探索精神。
(2)乐趣:科学不应该是枯燥的,而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘,对真正的科学工作者来说,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏”,也是人生的“境界”。“游戏”使他们乐此不疲,充满激情,不受外界的诱惑和干扰;而“境界”使他们不顾功利,不畏强权,只求真理。
(3)实验精神:丁肇中说过:“现代学术的基础就是实地的探察,就是我们现在所谓的实验。”“科学发展的历史告诉我们,新的知识只能通过实地实验而得到,不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。”(《应有格物致知精神》)有了想像力,有了乐趣,那只是成为科学家的最基础的因素,不去踏踏实实地做实验,就不能得到基本数据,假说就不能确立。一味地空想,不去做基础工作,不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论,虽然还停留在纸面上,但是科学家们已经在做许多基础的实验工作,努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论,也要有数学和天体物理学的实验基础,也不是空想出来的。
3.【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的?
【明确】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”。
4.【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么?
【明确】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。
5.【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?
【明确】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。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底,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?
【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“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】作者建立实验室的事例,对我们现实生活有怎样的意义?
【明确】科学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。实验不是简单的操作,要有理论指导,要有实验的设计,要有策划组织能力,要有耐力和恒心等等,实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是,重视理论,轻视基础实验,表现为动手能力和实践能力差,思想上浮躁,急功近利。对教育而言,重知识,轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。

一名物理学家的教育历程教案


一名物理学家的教育历程教案
【背景资料】
一、作者介绍
加来道雄,美籍日裔物理学家,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。主要著作有《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。
二、相关知识
为了更好地理解课文,我们需要了解一些相关的理论物理学知识:
(1)统一场论
根据现代物理学知识,将我们的宇宙结合起来的力有四种:引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学,已经把后三种力统一起来(美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论,解决了这一问题,被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼),但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一,建立一个大一统的理论,最终也没有实现。
(2)高维空间
现代理论物理学认为,统一四种力的前景,在于高维空间(如十维或更高)理论的确立。比如对于古人来讲,风暴是怎样产生的,风暴会袭击什么地方,什么时候袭来,什么时候结束,他们是一无所知的,因为他们生活在平坦的大地上,只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察,即使有简单的预报,也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星,从太空这样三维角度观察地球,在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚,可以精准地预报风暴的动向。同样,理论物理学家认为,传统的四维(空间三维加上时间)理论太“小”,不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维(如十维或更高)中寻求统一这四种力时,就能得到一种简单、漂亮的解决模型(科学家认为宇宙应该是简单、合谐的)。
高维空间理论认为,宇宙大爆炸后10-43秒,十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙,四维宇宙暴胀,经过近一百五十亿年,演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒,大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实,因为要模拟当时的环境,需要的能量太大,根本无法做到,所以现在高维空间理论只能是“理论”。
【示范教案】
一名物理学家的教育历程
【教学目标】
一、知识教育目标
引导学生从生活出发,了解科学、认识科学。
二、能力培养目标
引导学生以“教育历程”为重点,探讨其中表现的思想内涵。
三、德育渗透目标
引导学生体会科学精神。
【重点、难点及解决办法】
高维空间对普通人来说,是很难想像的。所以,教学重点是文章内容,而不是相关的科学知识。相关知识教师有所了解,能帮助教学课文即可,不必教授给学生。
【课时安排】1课时
【教学步骤】
一、导入新课
成为一位科学家是无数有志青年的梦想,对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的,我们来看一下加来道雄的成长道路,或许能得到一些启发。
(板书)一名物理学家的教育历程
二、明确目标
1.引导学生从生活出发,了解科学、认识科学
2.引导学生以“教育历程”为重点,探讨其中表现的思想内涵。
三、整体感知
1.作者简介
加来道雄,美籍日裔物理学家,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。主要著作有《超越爱因斯坦》(与特雷纳合著)《量子场论》《超弦导论》。
2.本文的基本结构
文章的题目是“一名物理学家的教育历程”,因此,叙述的顺序主要是历时性的。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)
3.本文的基本内容
①人人都对自然感到好奇,都以自己喜爱的形式寻求自然的“谜底”,但是大多数人一般直接探寻自然本身,而作者却由人的观察角度,反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超出同龄人,其实只是他充分发挥了自己的想像力,并且保持了这样奇特的想像力,由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了他的探究兴趣。他之所以感到“激动人心”,是因为他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究,这非常符合少年的心理。另外,“我决定要对这一秘密刨根问底”,也表现了他有毅力有恒心的性格,这是成为科学家的基本素质。③高中时代,本应“在棒球场或篮球场玩耍”,享受青春年华,但作者却“找遍周边地区大量的电子仓库,装配必需的硬件设备”,在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”,自己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作,体现了他对科学的热爱,以及踏实的性格,显露出一个科学工作者的潜能。由①②到③,我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。
四、重点、难点的学习与目标完成过程
1.【提问】本文在材料处理上有什么特点?
【明确】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。
2.【提问】本文体现了怎样的科学精神?
【明确】本文三个主要部分,并不是简单地叙述成长的故事,而是具有深刻的科学精神内涵,可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要。
(1)想像力:科学是需要想像力的,想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中,认识到人类观察空间的局限性,间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想像上升到理性的创造,体现了创新意识和探索精神。
(2)乐趣:科学不应该是枯燥的,而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘,对真正的科学工作者来说,是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏”,也是人生的“境界”。“游戏”使他们乐此不疲,充满激情,不受外界的诱惑和干扰;而“境界”使他们不顾功利,不畏强权,只求真理。
(3)实验精神:丁肇中说过:“现代学术的基础就是实地的探察,就是我们现在所谓的实验。”“科学发展的历史告诉我们,新的知识只能通过实地实验而得到,不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。”(《应有格物致知精神》)有了想像力,有了乐趣,那只是成为科学家的最基础的因素,不去踏踏实实地做实验,就不能得到基本数据,假说就不能确立。一味地空想,不去做基础工作,不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论,虽然还停留在纸面上,但是科学家们已经在做许多基础的实验工作,努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论,也要有数学和天体物理学的实验基础,也不是空想出来的。
3.【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的?
【明确】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”。
4.【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么?
【明确】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。
5.【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?
【明确】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。
6.【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底,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?
【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“理论物理学家”道路的艰辛。
7.【提问】作者建立实验室的事例,对我们现实生活有怎样的意义?
【明确】科学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。实验不是简单的操作,要有理论指导,要有实验的设计,要有策划组织能力,要有耐力和恒心等等,实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是,重视理论,轻视基础实验,表现为动手能力和实践能力差,思想上浮躁,急功近利。对教育而言,重知识,轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。