一名物理学家的教育历程讲课稿.ppt

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1、一名物理学家的教育历程一名物理学家的教育历程导入新课导入新课 成为一位科学家是无数有志青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，或许能得到一加来道雄的成长道路，或许能得到一些启发。些启发。加加来来道道雄雄：美美籍籍日日裔裔物物理理学学家家，毕毕业业于于美美国国哈哈佛佛大大学学，获获加加利利福福尼尼亚亚大大学学伯伯克克利利分分校校哲哲学学博博士士学学位位，后后任任纽纽约约市市立立大大学学城城市市学学院院理理论论物物理理学学教教授授。主主要要著著作作有有超超越越爱爱

2、因因斯斯坦坦（与与特特雷雷纳纳合合著著）量量子子场场论论超超弦弦导导论论。其其“超超弦弦理理论论”，虽虽然然只只是是短短短短一一个个一一英英寸寸长长的的方方程程式式，也也许许就就是是解解开宇宙之谜的第一把钥匙。开宇宙之谜的第一把钥匙。作者简介作者简介字词掌握字词掌握刨刨根究底（根究底（po）撒手人撒手人寰寰（hun）湮湮 没没（yn）惊惊 诧诧 （ch）栅栅 栏栏（zh）畏畏葸葸不前不前（x）五彩斑五彩斑斓斓（ln）目目 眩眩 （xun）鄙鄙 视（视（b）冷嘲热冷嘲热讽讽（fng）杜杜 撰撰（zhun）怪怪 诞诞（dn）解题解题“教育历程教育历程”，暗示本文的说明顺序是：暗示本文的说明顺序是：

3、时间顺序时间顺序“一名物理学家一名物理学家”指谁呢？指谁呢？加来道雄加来道雄 作者在文章中所说，作者在文章中所说，“童年的两件趣童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且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。引导我走上成为一个理论物理学家的历程。”这这两件趣事是指什么两件趣事是指什么？第一件趣事第一件趣事是指作者小时候在父母是指作者小时候在父母的带领下，去旧金山游览著名的日本茶的带领下，去旧金山游览著名的日本茶园。作者在那里发现了丰富多彩的非常园。作者在那里发现了丰富多彩的非常有趣的鲤鱼世界。有趣的鲤鱼世界。第二件趣事第二件趣事是指作者在八岁时曾听是指

4、作者在八岁时曾听过的一个有关整个人类历史上最伟大的过的一个有关整个人类历史上最伟大的科学家的故事。科学家的故事。基本脉络基本脉络 一（一（1）：童年的两件趣事。）：童年的两件趣事。二（二（2-11）：童年的第一件趣事。）：童年的第一件趣事。对鲤鱼世界的遐想。对鲤鱼世界的遐想。三（三（12-18）：童年的第二件趣事。）：童年的第二件趣事。对爱因斯坦未竟事业的向往。对爱因斯坦未竟事业的向往。结构图解结构图解 一一.（1 段）段）全文总纲：童年的两件趣事。全文总纲：童年的两件趣事。二二.（211 段）由对鲤鱼世界的遐想，推知段）由对鲤鱼世界的遐想，推知人类认识的局限性。人类认识的局限性。1.幻想鲤鱼

5、幻想鲤鱼“科学家科学家”研究的局限性。研究的局限性。2.推知人类对多维空间研究的局限性。推知人类对多维空间研究的局限性。三三.（1218 段）对爱因斯坦未竟事业的向段）对爱因斯坦未竟事业的向往与研究。往与研究。1.探究爱因斯坦未完成的理论。探究爱因斯坦未完成的理论。2.建立自己的原子对撞机。建立自己的原子对撞机。对鲤鱼世界对鲤鱼世界的幻想的幻想对爱因斯坦对爱因斯坦未竟事业的未竟事业的向往向往实验实验理论物理学家理论物理学家童年童年青年青年 成年成年1、“鲤鱼科学家鲤鱼科学家”对对“世界世界”的认识是怎样的？的认识是怎样的？主要有以下几点：主要有以下几点：（1）“水池之外看不见的世界没有科学意义

6、。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为睡莲自己能够运动而困惑不解”它们以神秘的它们以神秘的“力力”来掩盖自己的无知。来掩盖自己的无知。（3）“鲤鱼科学家鲤鱼科学家”的的“消失消失”和和“重现重现”它们认它们认为是为是“奇迹奇迹”，是，是“可怖的事情可怖的事情”，而不肯去探究原，而不肯去探究原因。因。（4）“鲤鱼科学家鲤鱼科学家”的的“传奇故事传奇故事”，真实地证明，真实地证明另一个世界的存在，而它们却认为另一个世界的存在，而它们却认为“胡说八道胡说八道”，荒谬绝伦，违背它们的荒谬绝伦，违背它们的“自然规律自然规律”。2、作者想通过“鲤鱼科学家”对世

7、界的认识说明什么？说明说明“自以为是自以为是”的人类和的人类和“鲤鱼科学家鲤鱼科学家”有相似有相似之处。之处。（1）人类一生就在自己的）人类一生就在自己的“池子池子”里度过，只要里度过，只要超出人类的理解力的自然存在，人类就拒绝承超出人类的理解力的自然存在，人类就拒绝承认。认。（2）“科学家发明像力这样一些概念科学家发明像力这样一些概念”，是，是因为人类只愿意承认那些看得见摸得着的事物，因为人类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。不肯改变思考问题的方式。（3）“不能在实验室里便利地验证不能在实验室里便利地验证”的理论，人的理论，人类就加以类就加以“鄙视鄙视”，表现出思想上

8、的保守和固执。，表现出思想上的保守和固执。理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，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，必须有恒心和奉献样的人必须耐得住寂寞，必须有恒心和奉献精神。精神。“在所不辞在所不辞”意味着意味着“理论物理学家理论物理学家”道道路的艰辛路的艰辛。3.作者说作者说“我决定要对这一问题刨根问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底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。学家也在所不辞。”

9、在作者心中在作者心中“理论物理论物理学家理学家”应该是怎样的人？应该是怎样的人？4.作者建立实验室的事例，对我们现作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？实生活有怎样的意义？科学是建立在基础实验之上的，科学理论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，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

10、视基础实验，表现在的问题是，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。我们现实生活的启迪。5.本文体现了怎样的科学精神？本文体现了怎样的科学精神？（1）想象力想象力：科学是需要想像力的，想像力能：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

11、空间存在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。新意识和探索精神。（2）乐趣乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充：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说，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏游戏”，也是人生，也是人生的的“境界境界”。“游戏游戏”使他们乐此不疲，充满激情，不受使他们乐此不疲，充满激情，不受外界的诱惑和干扰；而外界的诱惑和干扰；而“境界境界”使他们不顾功利

12、，不畏使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。强权，只求真理。（3）实验精神实验精神：有了想像力，有了乐趣，：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。

13、即使如科学家霍金靠睿智使理论得到证明。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。理学的实验基础，也不是空想出来的。6.本文在材料处理上有什么特点？本文在材料处理上有什么特点？重点突出，详略得当。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，突出他成长为一趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名名“物理学家物理学家”的的“教育历程教育历程”

14、，并不旁及其他成长的，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，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，重点放在制造过，重点放在制造“自己的原子对撞机自己的原子对撞机”上，其中具上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者严谨、踏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

15、所需要的基本实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。素质。多维空间多维空间 0 0维：维：没有长宽高，没有长宽高，单纯单纯的一个点。的一个点。一维一维 ：只有长度：只有长度 二维二维 ：平面世界：平面世界 只有长宽只有长宽 三维三维 ：长宽高：长宽高 立体世界立体世界 我们肉眼亲身感觉到看到的我们肉眼亲身感觉到看到的世界世界 三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。四维四维 ：是在普通三维空间的：是在普通三维空间的长长、宽宽、高高三条三条轴轴外又加外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数虚数值的轴。值的轴。根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。空间加上时间构成所谓四维空间。一维是线，二维是面，三维是一维是线，二维是面，三维是静态静态空间，四维是空间，四维是动态动态空间（因为有了时间）。空间（因为有了时间）。结束结束