一名物理學(xué)家的教育歷程
【背景資料】
一、作者介紹
加來(lái)道雄，美籍日裔物理學(xué)家，畢業(yè)于美國(guó)哈佛大學(xué)，獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位，后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛(ài)因斯坦》（與特雷納合著）《量子場(chǎng)論》《超弦導(dǎo)論》。
二、相關(guān)知識(shí)
為了更好地理解課文，我們需要了解一些相關(guān)的理論物理學(xué)知識(shí)：
（1）統(tǒng)一場(chǎng)論
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí)，將我們的宇宙結(jié)合起來(lái)的力有四種：引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力。物理學(xué)家運(yùn)用量子力學(xué)，已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來(lái)（美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場(chǎng)理論，解決了這一問(wèn)題，被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。但是這一理論因?yàn)橛?jì)算繁復(fù)無(wú)比而讓人頭疼），但是引力仍然游離在外。愛(ài)因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一，建立一個(gè)大一統(tǒng)的理論，最終也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。
（2）高維空間
現(xiàn)代理論物理學(xué)認(rèn)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(duì)于古人來(lái)講，風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的，風(fēng)暴會(huì)襲擊什么地方，什么時(shí)候襲來(lái)，什么時(shí)候結(jié)束，他們是一無(wú)所知的，因?yàn)樗麄兩钤谄教沟拇蟮厣�，只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來(lái)觀察，即使有簡(jiǎn)單的預(yù)報(bào)，也都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)推測(cè)的�，F(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(lái)神秘莫測(cè)的風(fēng)暴被看得一清二楚，可以精準(zhǔn)地預(yù)報(bào)風(fēng)暴的動(dòng)向。同樣，理論物理學(xué)家認(rèn)為，傳統(tǒng)的四維（空間三維加上時(shí)間）理論太“小”，不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)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(shí)，就能得到一種簡(jiǎn)單、漂亮的解決模型（科學(xué)家認(rèn)為宇宙應(yīng)該是簡(jiǎn)單、合諧的）。
高維空間理論認(rèn)為，宇宙大爆炸后10-43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(guò)近一百五十億年，演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大統(tǒng)一力分開(kāi)。但是高維空間理論很難在實(shí)驗(yàn)室中得到證實(shí)，因?yàn)橐M當(dāng)時(shí)的環(huán)境，需要的能量太大，根本無(wú)法做到，所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”。
【示范教案】
一名物理學(xué)家的教育歷程
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)教育目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā)，了解科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)。
二、能力培養(yǎng)目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點(diǎn)，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、德育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)科學(xué)精神。
【重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法】
高維空間對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，是很難想像的。所以，教學(xué)重點(diǎn)是文章內(nèi)容，而不是相關(guān)的科學(xué)知識(shí)。相關(guān)知識(shí)教師有所了解，能幫助教學(xué)課文即可，不必教授給學(xué)生。
【課時(shí)安排】1課時(shí)
【教學(xué)步驟】
一、導(dǎo)入新課
成為一位科學(xué)家是無(wú)數(shù)有志青年的夢(mèng)想，對(duì)物理的探究更是許多年輕的學(xué)子孜孜以求的，我們來(lái)看一下加來(lái)道雄的成長(zhǎng)道路，或許能得到一些啟發(fā)。
（板書）一名物理學(xué)家的教育歷程
二、明確目標(biāo)
1.引導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā)，了解科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)
2.引導(dǎo)學(xué)生以“教育歷程”為重點(diǎn)，探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵。
三、整體感知
1.作者簡(jiǎn)介
加來(lái)道雄，美籍日裔物理學(xué)家，畢業(yè)于美國(guó)哈佛大學(xué)，獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位，后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛(ài)因斯坦》（與特雷納合著）《量子場(chǎng)論》《超弦導(dǎo)論》。