科学家的素养

作者:未知

  【关键词】 科学家 爱因斯坦 素养 家国情怀
  一、设计缘由
  《20世纪的科学伟人爱因斯坦》为人教版《选修4 中外历史人物评说 第六单元 杰出的科学家》第5课内容,本课从两个大方面论述了爱因斯坦的一生,一是通过爱因斯坦的成长经历及科学成就解释其为什么被称为20世纪最伟大的科学家,二是通过其在两次世界大战期间及战后为反战和平事业做出的贡献树立其“具有正义感的社会活动家”形象,整课内容逻辑清晰,主线明确。
  对于高二的学生来说,通过整本《中外历史人物评说》的学习,已经具备一定的人物认识、解读和评价的知识和能力,本课所涉及的人物爱因斯坦也是被广大学生所熟悉的陌生人物。说熟悉是因为提到爱因斯坦大部分学生都能讲上几句,说陌生是因为大部分学生又很难了解的爱因斯坦一生,尤其是他的科学理论。在讲授本课前引导学生讲必修3专题七《近代物理学的奠基人和革命者》与本单元第4课《近代科学之父牛顿》重新温习,将有助于学生对本课知识加深理解。
  1. 狭义相对论 广义相对论 光电效应
  师:尽管是在第一次世界大战复杂的环境下,爱因斯坦经过几年的酝酿,提出了著名的广义相对论。它的主要内容是什么?跟狭义相对论有什么区别?
  生:等效原理和广义相对性原理……
  师:等效原理怎么理解?课本上这两句话太过于抽象,我们举个例子,假设我现在在一部静止的电梯中,手中有一个球,我松手,球落在了地上,为什么球会落在地上?
  生:引力的作用
  师:那假设我乘坐的电梯在太空中静止,松开手球会怎么样?
  生:悬浮在空中
  师:此时电梯在太空中向上做加速度运动,松开手这个球会怎么样?
  生:在惯性力的作用下落到地板上
  师:所以,我在密闭的电梯中松开手,球落在地上,我能不能区分清楚自己此时是在地球上受引力影响还是在太空中向上做加速度运动而产生的影响?
  生:不能
  师:由此,爱因斯坦得出结论:引力场和惯性场是一样的等效的,引力只是假象,理论上讲引力可能并不存在!那牛顿就错了吗?
  生:没有?有?
  师:好,既然引力不存在,作為假象存在的这个“力”为什么能让这个球落在地面上?历史课不只是有材料可以帮我们寻找答案,我们也可以通过演示来直观地进行观察。
  生:当然,这个不叫实验
  师:我需要几位志愿者来一起演示一下。
  演示过程:这是一个平面,我们把它比作宇宙,我手里这个比作太阳,当我们把太阳放在宇宙中,会出现什么现象?(生:平面宇宙变弯曲宇宙了)这个白球好比地球,我把地球放在这个平面中会发生什么事情?(生:地球向太阳靠拢)如果这个太阳的质量足够大,悬殊到真正的太阳跟地球的比例时,可能会发生什么?(生:白球会绕着这个被压弯的平面做圆周运动)。
  通过我们刚才的演示和观察?你认为爱因斯坦的广义相对论里引力的本质是什么?
  生:时空扭曲
  师:没错,如果说狭义相对论的相对性只是区分了物体在两种状态下的运动的相对性,那么广义相对论的相对性已经是一个疯狂的突破了,他用一种近乎哲学思辨的方式思考科学问题,兼具科学家与哲学家的风范。
  (三)爱因斯坦的社会活动
  师:从爱因斯坦的人生经历中看,爱因斯坦经历了两次世界大战,他本可以做一个单纯的“两耳不闻窗外事,一心只去做科研”的科学家,但他并没有那么做,我们分别请几位同学帮我们找找他在“一战时期”“两次世界大战期间”“第二次世界大战期间”“第二次世界大战之后”四个时间段分别有哪些典型的社会活动。
  生1:一战时发起成立反战团体,“93人宣言”(示错),与罗曼·罗兰一起呼吁和平等;
  生2:1931年:九一八事变发生后,呼吁制裁日本
  生3:1933年,纳粹上台,爱因斯坦号召全国青年武装起来准备同纳粹做殊死斗争,纳粹以2万马克悬赏杀死他。爱因斯坦与妻子永远离开欧洲,前往美国普林斯顿。
  师:普林斯顿是爱因斯坦人生最后的终点,我们一起来看看他在美国经历了怎么样的生活。
  材料:爱因斯坦淡泊名利,在接受邀请到普林斯顿研究院任职的要求之一竟然是年薪只要3000美元,他甚至还表示:“倘若在普林斯顿维持一年生活不需3000美元,还可以再低一些。” 以至于校方要和他“讨价还价”,请他别把年薪标准定得如此之低。
  生4:1936年:声援“七君子事件”
  生5:二战时:建议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹;痛心原子弹爆炸引起的大量平民伤害
  生6:冷战时:发表了反核战的《罗素-爱因斯坦宣言》
  亲自领导组织“原子科学非常委员会”出刊《原子科学家公报》
  师:同学们找的很全,那么从这些活动中我们又能看到爱因斯坦的哪些素养?
  生:……
  师:先看前面几个,比如一战时,他是在一种怎么样的大环境下发表这些宣言的?(别的德国科学家都赞成战争的情况下)没错,而且站在了谁那边?(反战,中国),反对战争和当时的中国及七君子是代表哪一方?(正义的一方)所以爱因斯坦正义感爆棚。
  如果在这条时间轴上,我把下面所有的社会活动都抹去,会不会影响他的成就和名誉?(生:不会)是的,就算他任何社会活动都不参加,他仍然是一名伟大的科学家,但是他参加了,这又是一种怎么样的精神?(生:爱好和平)以天下为己任,以世界和平为目标的高度的社会责任感。
  根据爱因斯坦的经历,总结归纳科学家的素养有哪些?
  科学创新 脚踏实地 正义感 平凡俭朴 淡泊名利 社会责任感
  三、教学反思
  教学实践中将历史学科的五项核心素养中的部分内容自然落实下来,避免将一节历史课上成物理课,紧抓爱因斯坦人生经历这条主线,通过科学成就和社会活动相关内容落实和升华主题。以人物经历的时空为线,板书通过时间轴线、ppt以爱因斯坦人生足迹为线索展示爱因斯坦的人生经历及主要科学成就。
  对于本课最大的难点——爱因斯坦的科学理论,解释到位,也把握好了度,以其解决“力的来源”这条主线展开,让学生明白爱因斯坦为什么会提出相对论等一系列的科学理论,最终通过科学理论的解释让学生明白爱因斯坦的科学理论是对前人成果的继承和革命性发展。
  本课教学从时空入手,最终落实到大家国情怀,基本完成了预定的教学任务。
  作者简介:杜保钢 (1987-5)男 河南安阳 学历:硕士研究生 职称:中学一级 研究方向:中学历史教学论、中国思想史
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