高中历史选修4教案 25页

当前位置：首页>>高中历史>>教师中心>>同步教学资源>>课程标准实验教材>>教师用书>>选修4　　第3课　中国地质力学的奠基人李四光一、教学目标二、教材分析与建议1．知识结构2．教材分析与建议重点\n李四光在科学研究上取得的杰出成就和对国家现代化建设的主要贡献。难点李四光能够成为中国科技界一面旗帜的主观与客观原因。教材内容分析与建议本课教材从三个方面向学生介绍我国现代杰出科学家李四光的主要生平：留学归来，报效祖国；为中国地质力学奠基；推动中国石油和其他矿产资源的开采。这些内容具体而扼要地介绍了李四光的学业和科研生涯，在科学研究方面的杰出成就和对现代化建设所做出的主要贡献，也蕴含着李四光能够成为中国科技界一面旗帜的主要原因。在我国正全力推进现代化的背景下，本课具有极强的现实意义；对青年学生的情操与人格教育而言，又具有潜移默化的作用。建议在教学中充分运用教材所提供的图文材料，还可适当补充一些能够体现李四光高尚人格、科学精神和个性特征方面的资料，帮助青年学生不但重视立志，更能为志向的实现而不懈努力。本课引言介绍了一件曾极大地振奋民族精神的往事：李四光用独创的中国地质力学理论成功地指导了大庆等几个大油田的开发，驳倒了西方学者的“中国贫油论”，为国家的经济建设做出了巨大贡献。建议教师在完成新课导入后（参见案例一），再指导学生阅读引文，并向学生提问。问题一：从引文看，李四光在科学理论上有什么重要创建？问题二：关于李四光的生平，你们还知道些什么？在学生回答第二问的过程中，进入新课学习。第一目“留学归来，报效祖国”教材以李四光先后留学日本与英国并学成归国，进入北京大学工作为线索，讲述了李四光少年时代、留日和留英三个时期的志向和学业情况，并通过“历史纵横”和“学思之窗”，向学生展示了与李四光成长密切相关的时代背景与他的治学态度。（1）留学日本，学习造船：为国造船1889年10月，李四光出生在湖北省黄冈县一个贫寒的家庭里。当时，教私塾的父亲为他取名仲揆。1902年冬，小仲揆在填写武昌高等小学报名单时，误将姓名栏当成年龄栏，写了“十四”。他发觉后，便将“十”添上几笔改成了“李”字，可是“李四”这个名字不好，正为难时，抬头看见中堂上挂着的匾写着“光被四表”，他灵机一动，在“李四”后加了一“光”字。从此，仲揆有了一个更响亮的名字：李四光。1904年7月，李四光以优异成绩被破格选送到日本留学，经过三年普通科学习后，又于1907年以优异成绩考入大阪高等工业学校。早在童年时代，他就听父亲说过，由于中国的舰船不如日本，中国在甲午战争中吃了败仗。李四光选择了造船专业，并认真学习，立志学成后要为国家建造一流舰船，使中国不再遭受外国欺凌。1910年李四光毕业回国，次年在北京参加清政府的“游学毕业生考试”，获“最优等”成绩，赐“工科进士”，成为中国历史上最后一批进士之一。留日期间，发生了一件对李四光人生影响极大的事。1905年，年仅16岁的李四光参加了孙中山筹组同盟会的活动，并宣誓加入同盟会，当时，孙中山抚摸着他的头说：你年纪这么小就要革命，很好，有志气。你“要努力向学，蔚为国用”。\n这一部分内容是本目的学习重点，建议教师在引导学生阅读本目中“历史纵横”之一的基础上，由浅入深地讨论“李四光为什么选择造船专业”和“是哪些因素导致少年李四光有‘努力向学，蔚为国用’的志向”这两个问题，以期让学生初步理解导致李四光作出这一选择背后的主观与客观因素。（2）留学英国，改学地质：为国开矿中华民国成立后，已出任湖北军政府实业部长的李四光因目睹袁世凯政府的黑暗统治，愤然辞职，决心留学英国读书。1913年10月，李四光入伯明翰大学留学，最初学习采矿。后来，他想到当时的中国，采矿实权都掌握在外国人手中，中国人只能任人摆布，就决定改学地质。李四光希望学成回国，让中国人也能开发自己的矿藏。1920年，已获伯明翰大学自然科学硕士学位的李四光应蔡元培之聘请，回国成为北京大学地质系教授。从此开始了他终身的地质科学研究事业。这一部分的教学可以在师生交流中完成。建议教师先提出“李四光留英时为什么选择地质专业？他在获得硕士学位后为什么一定要回国工作”这两个问题，让学生带着问题阅读包括“学思之窗”在内的相关内容并进行思考。在此基础上，教师再引导学生阅读“为中国地质力学奠基”一目中的“学思之窗”，从而在整合相关知识的基础上形成“李四光为什么三次（1910年、1920年、1950年）均选择了回国”这一中心问题，进行讨论，得出初步结论。第二目“为中国地质力学奠基”教材主要介绍李四光对中国地质力学的卓越贡献，同时也概要地介绍了李四光在其他领域的科研成果。科学研究是非常艰苦的创造性工作，本目教材展示了李四光不迷信权威，“让事实说话”的科学精神与长期呕心沥血“为真理而奋斗”的献身精神。（1）为中国地质力学奠基地质力学是一门边缘科学，按李四光的说法，“它的一条腿站在地质学方面，另一条腿站在力学方面。反映地壳运动的一切现象是地质力学考察和研究的对象”。地质力学的研究对矿产的分布规律、工程地质、地震地质等方面问题的解决具有重要意义。李四光为中国地质力学几乎贡献了毕生心血。自1920年回国后，李四光一面从事教学，一面致力于中国地质的研究。1927年起，应中央研究院蔡元培院长邀请，李四光主持地质研究所的筹建并出任所长，任职二十余年。即使在抗日战争的烽火中，他仍带领全所人员，从南京迁到庐山，又迁到桂林、贵阳等地，辗转数千公里，坚持地质科学的研究。正是在长期深入研究的基础上，李四光为中国地质力学奠定了坚实的基础。1926年，他发表了《地球表面形象变迁的主因》一文。在这一著作中，李四光在吸收了当时国际先进地质学家思想营养的基础上，根据中国和东亚的地质构造特点，形成了中国的地质理论，并对大块大陆运动的方向性提出假说，这部著作成为李四光在地质力学萌芽时期的代表作。1945年，李四光在《地质力学的基础与方法》一书中，率先将力学引入地质构造的分析，正式提出“地质力学”\n这个名词，地质力学理论始具雏形。1948年，李四光代表中国出席在伦敦举行的第18届国际地质大会，第一次应用他创立的地质力学理论，作了题为《新华夏海的起源》的学术报告，引起强烈反响。从此，地质力学这一新学科正式载入史册，李四光成为公认的地质力学奠基人。1962年，李四光完成《地质力学概论》一书，这是他对自己40余年地质力学理论研究与实践经验的总结。此书成为地质力学的代表作，也是地质力学研究中的一个里程碑。建议教师围绕“为中国地质力学奠基”这一主题，在引导学生阅读上一目中“历史纵横”之二的基础上，推出李四光的生平年表（参见案例三），以他的四部地质力学研究论著为基本线索，凸现他为科学研究不辞艰辛、四十多年呕心沥血“为真理而奋斗”的献身精神。（2）在其他科学领域的研究成果在其他科学领域，李四光也取得了举世瞩目的研究成果：古生物学研究方面，李四光在1920年回国后，陆续采集了大量科化石标本，对其进行深入研究，连“”字也是李四光所创，并被我国古生物学家沿用至今。（ting亭），有昆虫化石的一类，壳为石灰质，多呈纺锤型。通过对的种属鉴定，可以较为准确地划分含煤的石炭二叠纪地层的先后顺序，为寻找和开发煤炭资源提供依据。在研究过程中，由于深感描述与鉴定的烦琐，李四光创立了10条鉴定标准，提高了鉴定的科学性和准确性，这一标准被中外古生物学家普遍采用。在冰川学研究方面，李四光最重要的成果是确定了中国第四纪冰川的存在，并最终得到国际学术界的公认。冰川分布是研究地质构造的重要依据，“第四纪冰川”是在地球最新的一个地质年代内，大部分地区多次发生的冰川活动的总称。当时，有些外国人在对中国进行考察后断言“中国没有第四纪冰川”。1921年，李四光在太行山东麓首次发现第四纪冰川，却遭到一些外国专家的否定。李四光提出“让事实说话”，在长江中下游和华南地区，开展进一步调查，收集到更多证据。1933年，李四光请中外学者到庐山实地考察；1936年，李四光发表《安徽黄山之第四纪冰川现象》，最终推翻了外国人的错误结论。中国第四纪冰川的确立，是我国第四纪地层学和气候学研究上的一个里程碑，它对寻找地下水资源、砂金矿床、选定工程建设场址，都有重要指导作用。新中国成立后，李四光亲自组织指导冰川专业人员开赴西南地区，运用其研究成果为成昆铁路选线、攀枝花钢厂选址等重大工程服务。建议教师在这一部分内容教学中要深入浅出，让学生明确其研究的价值即可，要注意把教学重心放在凸现李四光不迷信权威，“让事实说话”的科学精神上。第三目“推动中国石油和其他矿产资源的开采”教材着重介绍李四光为我国甩掉“贫油”帽子所建立的不可磨灭的功勋；此外，以相当简约的笔墨介绍了李四光为我国核能事业的发展与地震预报的探索等方面所做出的突出贡献。（1）推翻洋人“中国贫油”的断言\n自19世纪下半期第二次工业革命以来，石油成为人类最重要的能源之一，被称为工业的血液。在20世纪前期，以美国为代表的西方国家，为了掠夺中国的矿产资源，曾派遣一批批专家学者来中国勘察和了解矿产的蕴藏情况。一战期间，美国美孚石油公司组织的一支打井队，曾在他们认为最有希望找到石油的陕北一连打了七口探井却一无所获；还有其他一些外国人，也在中国的土地上到处找油，同样是两手空空。于是，他们得出了“中国贫油”的结论。新中国大规模的经济建设开始后遇到了石油短缺的困难。当时我国只有几个小油井，年产原油约12万吨，全国所需石油80%至90%都依靠进口。1953年底，毛泽东、周恩来把李四光请到中南海。毛泽东问李四光：“有人说‘中国贫油’，你对这个问题怎么看呢？如果中国真的贫油，要不要走人工合成石油的道路？”早在30年代，李四光就预言中国东部新华夏系沉降带中蕴藏着丰富的石油资源。面对毛泽东的垂询，李四光分析了我国的地质条件，明确说明新华夏体系的沉降带既生油又储油，中国的陆地一定有石油。毛泽东、周恩来在认真听取了汇报后，支持他的观点，并根据他的建议，组织力量在松辽平原、华北平原进行大规模的石油普查。不到十年，相继找到了大庆、华北等大油田。这样，不仅摘掉了中国“贫油”的帽子，也有力地证明了李四光独创的地质力学理论。1964年，周恩来总理在人大政府工作报告中指出，“大庆油田，是根据我国地质学家独创的石油地质理论进行勘探而发现的。”（2）为发展我国核能事业做出贡献李四光还以地质力学理论为指导，为我国的核能事业发展做出了突出贡献。李四光早就预见到新中国的国防和经济建设需要铀矿资源，回国时克服重重困难带回了一台伽玛仪，这为后来寻找铀矿发挥了重要作用。1955年初，毛泽东主持召开中央书记处扩大会议，研究发展核能事业的问题，拉开了我国核能事业的序幕。在这次会议上，身为原子能委员会主席的李四光和钱三强等一起作了工作汇报。在50—60年代，李四光一直关心着铀矿地质的开展，多次听取找铀队伍汇报，进行指导。到“二五”末期，我国已发现一系列铀矿床，铀产量已能保证我国核工业发展的需要。（3）进行地震预报的探索1966年3月，河北省邢台地区发生强烈地震，给人民的生命财产造成极大灾难。除了两次亲临震区，周恩来总理还召集了探讨地震预报的专题会议。地震预报在当时是一个有待解决的世界性难题。面对总理的垂询，已经开始关注这一问题的李四光明确回答，只要注意对断裂带的研究，摸清其中哪些地段还有活动，并设置必要的观测网进行监测，再参考我国历代文献中丰富的地震资料，是可以对地震作出预报的。为了能够探索预报规律，李四光不顾高龄，深入邢台震区进行考察和研究，开创了活动构造研究与地应力观测相结合的预报地震的途径。后来，李四光曾对辽宁营口等地的地震提出了预见。事实证明，这些预见是正确的。因此，虽然李四光还没来得及对地震预报问题作出更深入的研究就与世长辞，但他的研究成果已饮誉海内外。1971年4月，李四光因病抢救无效逝世，这盏“光被四表”的科学明灯熄灭了！在学习本目内容时，建议教师先指导学生阅读相关内容，并寻找出若干个不同领域的“关键词”（参见案例四），使学生能整体地了解李四光对现代化建设的贡献。在此基础上可选择其中的一个领域稍作展开。如可以引导学生联系本课的引言和本目的“历史纵横”部分，了解“中国贫油论”的来历与新中国建国初期严重的石油短缺情况，理解新中国摘掉“贫油”帽子的重大意义，理解地质力学理论的独特贡献与李四光急国家之所急、将研究成果服务于祖国与人民的崇高精神。至于在其他领域的贡献，可以让学生通过自学掌握。\n教材的最后一节分三个层次对李四光作了总结性评价。学术地位：我国杰出的地质学家、地质力学的创建者、新中国地质事业的开拓者和奠基人；人格特征：他把一生都献给科学事业，献给祖国和人民。他早年立下报国之志，以国家强大、开发祖国地下宝藏为己任。他有强烈的民族自尊心和自信心；总体评价：以杰出的成就为中国科学工作者树立了光辉的榜样，在中国科学发展史上具有不可替代的位置。对此，周恩来曾特别指出，“李四光是一面旗帜，对社会主义建设做出了很大贡献”。正因为如此，李四光作为40位中华文化名人之一“落户”在中华世纪坛，在这个“国家先贤祠”里，供全国人民瞻仰纪念；他的一帧帧画像，也走进了我国的中小学校，成为千百万青少年的前进路标。这部分内容的教学，建议教师再次推出李四光生平年表，抓住李四光的三次归国选择、历时40年的地质力学研究等重点内容，指导学生从总体上回顾本节课的主要内容，并以“论从史出”为基本指导思想，得出自己的认识。三、教学设计与案例1．教学设计留学归来，报效祖国一目。为了帮助学生理解李四光作出这一选择的主客观原因，教师要设计好问题链（参见案例二）并重视呈现技术。在这个过程中需要注意，充分利用教材提供的各种资料，引导学生展开讨论。如第一问“李四光留学日本时为什么选择造船专业”，就不但要让学生关注教材的正文部分，还要引导学生研讨教材提供的“历史纵横”，从而明白，李四光的少年时代恰逢中国在甲午战争中战败，中华民族在面临亡国灭种危机的同时也萌发了各种救国思潮；李四光受到了父亲、孙中山等人的教导与勉励。又如第五问“是哪些主观与客观因素使李四光对祖国如此忠诚”，不但要让学生关注本目内容，也要关注第二目中的“学思之窗”。如果有条件，还可以将李四光在1950年的归国放在当时华罗庚、钱学森大批爱国学者纷纷归国这一背景下加以考察：“‘梁园虽好，非久居之乡’，归去来兮”；“为了抉择真理，我们应当回去；为了国家民族，我们应当回去；……就是为了个人出路，也应当早日回去”，绝不仅仅是华罗庚于1950年2月归国途中的心声。为中国地质力学奠基一目。教师不但要帮助学生了解李四光在地质力学等领域的卓越贡献，还要帮助学生理解李四光能取得如此成就的主观原因。因此，可以在引导学生阅读第一目“历史纵横”之二，让学生了解李四光治学态度的基础上，逐步推出“李四光生平年表”（参见案例三），其中部分内容可以让学生完成，以此凸现李四光为创建地质力学而呕心沥血四十多年这一事实。关于李四光对第四纪冰川的研究，教师要引导学生注意到李四光经过十多年的艰辛研究，才最终推翻了外国人的错误结论。为此可适当补充一些细节，让学生了解李四光“让事实说话”的科学精神。推动中国石油和其他矿产资源的开采一目。需要学生掌握两个层次：一是李四光对国家现代化建设的主要贡献，二是李四光急国家与人民之所急的崇高精神。前者的教学可通过让学生寻找关键词的方式（参见案例四）进行；后者的教学，教师要注意引导学生阅读本目中的“历史纵横”，再向学生提问，李四光为什么在建国初期如此重视石油的勘探问题？在其晚年又为什么重视地震预测问题？引导学生得出结论：李四光急国家之所急，想人民之所想，将科学成果服务于祖国与人民。2．教学案例\n案例一　导入可用逐条展示“关键词”的方式进行，当学生猜出是李四光时即转入新课。以下“关键词”可供参考：中国第一首小提琴曲《行路难》的谱写者；其雕塑和孔子、鲁迅等中华名人一起“落户”在中华世纪坛，供全国人民纪念；曾是前清进士、同盟会会员、共产党员、中国科学院副院长；是中国地质力学的创建人；把“中国贫油论”的帽子甩进了太平洋，他是……注：1920年李四光应留法勤工俭学同学会之邀前往巴黎。在活动的间隙，他以小提琴独奏形式，谱写了《行路难》，鲜明地抒发了一代知识分子在旧中国黑暗的社会环境中挣扎求索、追求光明的人生历程。中国第一首小提琴曲就这样诞生了。1999年北京大学举行纪念五四运动音乐会，正是以这首《行路难》作为序曲：“行路难，行路难，多歧路，今安在？长风破浪会有时，直挂云帆济沧海！”四、问题解答【学思之窗】1．李四光为什么一定要回国工作？解题关键：李四光认为自己应当为祖国服务，当时中国的地质科学也迫切需要专门人才。思路引领：李四光决意回国工作是由当时的主观和客观条件决定的。答案提示：李四光在少年时代就立下“努力向学，蔚为国用”的志向。他去英国学习的本意就是让国人也能开发自己的矿藏。获得伯明翰大学自然科学硕士学位后，虽然有机会在国外工作，并有优厚待遇，但当时中国的地质科学发展正处于初创时期，迫切需要大量专门人才，李四光想到自己是中国人，应当将自己的所学为祖国服务，因此毅然踏上归国之路。2．当时，李四光全家都在英国，他为什么又一次回来了？解题关键：李四光的“科学救国”之梦，在国民政府统治时期屡屡受挫，新中国的成立让他看到了科学发展、国家复兴的希望，因此他又一次回来了。思路引领：李四光决定回国为新中国服务，是因为他对中国共产党寄予厚望。答案提示：李四光学成归国后曾长期致力于地球科学的研究，并在国内外获得了很高声誉。但由于国民党的腐败和长期战乱，他的科学救国理想无法实现，所以对国民党政府十分失望，与此同时，他看到中国共产党为中华民族前途执着奋斗，对此寄予厚望。新中国的成立，使李四光感到科学发展、国家复兴有望，就克服重重困难，决定回国，全力投入国家的现代化建设。\n【探究学习总结】（一）本课测评1．李四光在科学研究上取得了哪些杰出成就？解题关键：李四光在科学研究上的杰出成就有：创建地质力学；发现中国第四纪冰川；创立科化石鉴定标准。思路引领：理解“科学研究”这一关键词；李四光把一生都献给了地球科学研究事业。答案提示：李四光自1920年从英国学成归国，毕生研究地球科学。他勤奋好学，注重实践，学识渊博，取得了多方面的杰出成就，其中最重要的是创建了具有世界影响的地质力学。运用这一理论，李四光对现代地壳运动的分析、对矿产资源的探寻、地震预报，都提出了自己的独特见解，并经受了实践的检验。除此以外，他还是中国第四纪冰川的发现者，对科化石的研究也有特殊贡献。2．李四光为我国现代化建设做出了哪些突出贡献？解题关键：李四光对现代化建设的突出贡献有：找到了急缺的石油资源；发现了一系列铀矿床；探索地震预报。思路引领：理解“现代化建设”这一关键词；李四光从事科学研究的主要目的就是报效祖国。新中国建立后，李四光急国家之所急，将自己的科研成果运用于现代化建设。答案提示：1950年，李四光克服重重困难回到祖国后，就急国家之所急，运用自己的科学研究成果，为现代化建设服务，并取得了多方面的成就，其中最重要的就是运用其独创的地质力学理论，提出一整套寻找石油的理论与方法。我国勘探部门据此相继找到了大庆、大港、胜利等大油田，使中国一举摘掉“贫油”帽子，为国家经济建设提供了能源保障。李四光还以地质力学理论为指导，寻找铀矿资源，为发展我国核能事业做出了贡献；他还运用这一理论，对地震预报工作展开了有效研究。（二）学习延伸这里所说的两个方面，李四光是怎样实践的？你怎样评价他的一生？解题关键：李四光将一生奉献给科学，同时又急国家之所急，将科学研究成果服务于现代化建设。李四光既是科技界的一面旗帜，也是青年学生的人生楷模。思路引领：“两个方面”分别是指基础性的科学理论研究与直接为国民经济建设服务的应用性研究。评价应当全面、客观，也是开放性的。\n答案提示：李四光一生中，一方面在基础科学理论方面取得重大成就，另一方面又根据国家建设与人民的需要，将理论成果直接服务于国家与人民。自1920年从英国学成归国后，他将毕生的精力投入地球科学研究，并创立具有世界影响的独立学派地质力学。他在冰川学、科化石的鉴定等领域也有独特建树。新中国成立后，他运用地质力学理论服务于国家的现代化建设。并急国家之所急，把主要的研究重心放在寻找国家急缺的矿产资源上，成功地指导了寻找大庆等大油田和铀矿资源的工作。从20世纪60年代开始，他又根据防震减灾的需要，在地震预报方面做了大量探索，取得明显进展。李四光把自己的一生奉献给了科学，奉献给了祖国，奉献给了人民。李四光不迷信外国权威、让事实说话的科学精神与杰出成就，为中国科学工作者树立了光辉榜样；李四光“努力向学，蔚为国用”的志向和强烈的民族自尊心与自信心，也是青年学生的人生楷模。当前位置：首页>>高中历史>>教师中心>>同步教学资源>>课程标准实验教材>>教师用书>>选修4　　第4课　近代科学之父牛顿一、教学目标1．知识结构\n2．教材分析与建议重点牛顿力学体系的形成在科学史上的重要地位作用牛顿能够成为近代科学之父的原因难点牛顿力学体系的形成在科学史上的重要地位和作用教材内容分析与建议本课教材主要从三个方面介绍了近代科学之父牛顿在科学领域的伟大成就，以及取得这些成就的原因：牛顿早期的科学发明与创造、万有引力定律的发现、勤奋的探索和科学的研究方法。这些内容一方面介绍了牛顿一生的伟大科学发现和创造，说明牛顿为什么被称为“近代科学之父”，另一方面介绍了牛顿取得巨大成就的原因──勤奋的探索和科学研究方法，说明牛顿为什么能够成为“近代科学之父”。内容涉及到牛顿的童年、中学时代、大学生活、艰苦的研究生活和勤奋的探索精神等。与内容相关的图片、漫画、实物和文字资料非常丰富。建议教学中进行适当拓展，增加学生对牛顿和牛顿科学成就的进一步了解。本课引言由文字和插图两部分组成。文字简单介绍了牛顿墓碑上的文字（也就是英国诗人对牛顿的歌颂），然后介绍了牛顿在科学领域的重要地位；插图描绘的是牛顿坐在桌前的画像。建议教师首先引导学生阅读引文内容，观察插图。然后向学生提问：为什么牛顿被称为近代科学之父？在学生回答的基础上，教师总结，引导学生进入本课的学习。第一目“早期的科学发明和创造”\n教材以时间为线索，讲述了牛顿童年、中学和大学时代的生活学习以及早期的发明、创造和科学发现。教师可以结合教材，适当补充材料，说明牛顿的学习、生活和早期成就，使学生认识到更真实、更生活化的牛顿，从而使学生走近伟人，感悟其品质和精神。（1）牛顿的童年牛顿生活的年代是17世纪中期至18世纪早期，正是欧洲社会发生巨大变革的伟大时代。资本主义进一步发展，自然科学有所突破，思想文化继承了文艺复兴时期的人文主义，进一步发展为启蒙运动时期的理性主义。1642年，正当英国资产阶级革命时期，斯图亚特王朝的国王查理一世挑起内战的那一年，也是伽利略逝世的那一年，牛顿出生在英国北部一个叫乌尔索普的小村庄。他的父亲继承祖产，是当地一个有钱人。他的母亲汉娜是一个出身没落贵族家庭的有教养的大家闺秀。牛顿快要出生的时候，36岁的父亲突然病逝。据说牛顿出生的时候身体很弱，当时流传着这样一个小故事：“被雇来帮助牛顿母亲汉娜的两个女佣，被差遣去一个夫人家里拿药；很显然牛顿太孱弱了，这两个女佣取到药回来时，她们以为来不及了，那孩子必定已经死了，就坐在台阶前休息。”牛顿3岁的时候，母亲汉娜改嫁，牛顿的童年时代是和外婆一起生活的，一直到11岁母亲因第二位丈夫去世重新回到牛顿身边。童年时代的牛顿动手能力很强，他小时候制作的模型有能够运转的风车，牛顿有时候放一只小老鼠进去转动风车叶片；还有风筝、可用的日晷、纸灯笼等，在阴暗的早晨牛顿就打着自制的灯笼去上学。建议教师把牛顿生活的时代特征简明地加以说明，这样有助于学生更好地把历史人物放在特定的历史条件下去理解、认识和评价。（2）牛顿的中学时代牛顿在格兰萨姆镇的国王中学上学，由于离家较远，租住在一家药房的楼上。房东先生是一位药剂师，平易近人，热情开朗，牛顿可以在他身旁看他工作和提出问题，从而给了牛顿早期的化学概念，也给了他自行做试验的机会。牛顿喜欢做试验，他把自己看到的现象都记录下来。有时候把药瓶旁边的说明书抄录下来，甚至自己还可能创造一些配方。在国王中学的时候，牛顿曾经与同学打架，那个同学的成绩比牛顿优秀。于是“战斗”结束以后，牛顿就宣布学习成绩一定要超过欺负过他的那个家伙，从此牛顿勤奋学习，在短期内成绩迅速超过了那个同学，而且跃居全班第一。牛顿16岁的时候，在学校里已经很有名气了，校长认定他是个应该进大学的候选人。可是，他的母亲汉娜并不重视教育，尽管她的哥哥受到剑桥大学的教育，但汉娜却认为没有多大必要让牛顿继续接受教育，不识字也能把农场经营得很好。校长的坚持使汉娜做出了一个决定，让牛顿辍学回家。在17世纪的时候，这个决定并不令人意外。辍学在家的牛顿总是寻找一切机会追求知识，表现出强烈的求知欲望，对农场上的工作显得心不在焉，被人们认为生活马虎、散漫。当地的地方法院至今仍记载着牛顿被处罚的情况：1659年牛顿被罚了3先令4便士，处罚原因是“放任他的羊群破坏了田野小树”。另外两次罚款，每次都是罚款1先令，是因为“放任他的猪群践踏玉米田”和“纵容他的田园篱笆毁损不予修理”。国王中学的校长看到牛顿展现出的无穷求知欲望，再次劝说汉娜，再加上汉娜哥哥（牛顿的舅舅）的劝说，汉娜终于同意让牛顿去上学了。这样，牛顿通过考试，在1661年成为剑桥大学的学生。建议教师：着重从牛顿的强烈求知欲望来介绍牛顿的中学时代，使学生知道牛顿在中学的优异成绩来源于其刻苦勤奋。\n（3）牛顿的大学时代牛顿是以减费生的资格进入剑桥大学的。17世纪的剑桥大学还不是一个纯粹研究学术的地方，大学当局不仅管理着学校和学生，而且还干预剑桥的市政，甚至连市长的决策都要受到大学当局的干预和反对。英国从亨利八世主政以来，国王有法定权力可关闭国内的任何大学并占为己有，故而大学一向都效忠于王室。牛顿进入剑桥大学，只能处在社会的底层：减费生只比仆人好一点，要为特权学生收拾房间、清洗便器以贴补学费。在剑桥大学，牛顿开始既不出色，也没有引起教授的注意。牛顿是一个向来专心用功的学生，大学的必修课程也要求十分紧迫，可是他的努力却大都花费在必修课程以外的知识上。牛顿和达尔文、爱因斯坦、霍金以及另外一些牛顿之后的伟大科学家一样，对于作为一个好学生所必须通过的许多考试，往往会准备不足。牛顿在考试所需复习的正式课程方面不甚用功，结果他毕业的时候没有得到什么特殊的荣誉。斯蒂克利（第一个写牛顿传记的作者）记述：“牛顿爵士在接受文学学士学位的仪式上被安排在第二列，属于人们戏称的输掉银币者”。（“输掉银币者”是指当时的一个传统：学生要向考试官缴纳9枚银币，如果学生考得好，考完之后银币发还给他；如果考得不好，钱就没收了。）但是，无论22岁的牛顿以何种成绩毕业，都不会影响他作为伟大科学家的声誉。更何况牛顿在大学毕业前夕，就提出了数学上有名的二项式定理以及微积分的初步算法。这一成就已经站在了当时数学研究领域的顶峰。所以有人说，即使牛顿没有别的成就，仅仅靠这个定理也足以使他在科学史上留下不朽的美名。（4）牛顿的早期成就牛顿从一个大学新生到成为剑桥大学卢卡斯讲座教授，总共费时8年。他以惊人的速度攀登学术地位的阶梯，也以惊人的速度同时进行科学和数学的研究工作，终于使他的名字镌刻在不朽的历史丰碑上。巴罗教授是第一任卢卡斯讲座教授，这个职位的人选是由卢卡斯基金委员会指定的，只有真正有学问的人才能担任这一职务。1668年，巴罗教授推荐牛顿担任第二任卢卡斯讲座教授的职位，1669年牛顿就担任了这一职务（当时他还不到27周岁）。1665—1666年英国发生可怕的瘟疫，牛顿回到自己的家乡乌尔索普。这两年中，牛顿在光学、数学、力学等领域的研究都取得了重大的进展。可以说牛顿在乌尔索普的日子里产生了许多灵感和直觉，而且这些思想日后变成了伟大的定律，成为近代科技的基础。但乡居期间培养出来的思想并未成熟也未定型，这是牛顿的知识快速发展时期，也可以说是牛顿迈向成功的起步。关于牛顿与苹果的故事就是这个时候出现的，它说明牛顿开始思索重力观念的延伸问题。牛顿一生的工作习惯是手边能够拿到的，都可以用来写东西，在他母亲不久前用过的一张旧契约的背面，牛顿留下了他的思考历程。这张羊皮纸一直保留至今，上面写满了摘要和计算，那上面记载的东西最后导引出万有引力定律，但是也泄漏出牛顿那个时候的思考是不完善的。1667年牛顿重新回到剑桥大学，为取得文学硕士和研究员资格做准备。对牛顿来说争取研究员资格的工作很重要，没有这个资格，他就无法继续留在剑桥，也许从此就默默无闻，或者到偏远地区当一个教区的牧师。经过严格的测试，牛顿终于成为剑桥大学的研究员。1668年牛顿成功地写了一篇著名的数学论文《无限级数的分析》。巴罗教授觉得这是一篇很有分量的论文，于是把它推荐给另外一位数学家、英国皇家学会院士约翰·\n柯林斯。柯林斯教授非常希望发表这篇论文，但巴罗无论怎样也无法说服牛顿答应。因为牛顿从来不发表那些自己认为半生不熟的概念，也不愿提出尚未用数学表达或以实验具体化的过程。最后，牛顿只同意巴罗教授把自己的名字透漏给柯林斯教授。尽管牛顿不愿意发表这篇论文，可还是同意把论文交给皇家学会的主席和有限的几位具备这方面专长的会员阅读。同年，牛顿在天文学研究领域也作出了很大成绩。他设计并制作了世界上第一架反射望远镜，牛顿通过这架望远镜，考察行星运动，分析潮汐现象，预言地球不是正球体。这架反射式天文望远镜是完全由牛顿自己独立完成的，他用自己的配方做成合金，制造反射镜，自己凿模子，自己打光、做镜筒、装置部件、调整角度距离等。这架望远镜清晰度极佳，可以清楚地观测到圆圆的木星及其卫星群，也可以看到金星的角。1671年底，牛顿勉强同意让巴罗将天文望远镜带往皇家学会。好几年以后，伦敦的工艺师们试图仿制一具可用来观测的反射式天文望远镜，结果统统失败。牛顿在光学领域的研究也有了很大的突破。在剑桥大学的时候，牛顿就开始研究光学，做了许多实验，写下很多研究心得。他仔细地观察光线穿过羽毛和各种织物所产生的折射现象，记载下“用羽毛或黑纱挡在我的眼睛和照射进来的太阳光线之间，就可以看见没有的光彩”。牛顿通过三棱镜对太阳光进行反射试验，证明日光即白光是由七色光组成的，还进一步说明了物体颜色的形成原理。他的实验和结论奠定了后来光谱学的基础。牛顿作为卢卡斯讲座教授，第一次上课就是以光学为主题，以自己的发现和严格的数学支持来讲课。可是他那一小群学生则茫然无知，谁也没有意识到牛顿所讲述的理论基础，正是他后来的著作《光学》中的材料，是他对物理世界伟大贡献的两大支柱之一。因此，牛顿第二次上课的时候没有一位学生来听，不但如此，甚至在后来的17年间，几乎每一次上课都一样。很少有学生去听他的课，更难得有学生听得懂他的课。1672年，牛顿被选为英国皇家学会院士。这年牛顿将自己光学论文《关于光和色的新理论》送交学会。牛顿在这篇论文中提出光的本质是“微粒”的学说。这个学说与后来的荷兰物理学家惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。第二目“发现万有引力定律”这一目教材主要介绍了牛顿提出万有引力定律的过程、在科学研究领域的意义、地位等。建议教师可以着重从两个方面来安排教学，一是从万有引力定律的提出过程来探究灵感与勤奋的关系；二是通过讲述万有引力定律在科学史上的伟大意义来进一步认识牛顿的伟大贡献。（1）《自然哲学的数学原理》的发表1687年牛顿的科学巨著《自然哲学的数学原理》发表，提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，这些定律构成一个统一的体系，把天上和地上的物体运动概括在一个理论中，牛顿力学体系确立起来。人们把牛顿力学体系的建立作为近代科学形成的标志，认为这是人类认识史上对自然规律的第一次理论上的概括和总结，所以有人把它誉为“从古至今最伟大的科学巨著”。促成这部伟大科学巨著诞生的是英国著名天文学家哈雷。1684年的一天，有三个人约好在伦敦的一家咖啡馆见面，一个是牛顿，另一个就是哈雷，还有一个是牛顿学术上的死对头胡克。哈雷一向对行星运行的原理很感兴趣，他向另外两位请教一个问题：“行星环绕太阳运行的作用力，会与其跟太阳的距离平方成反比吗？”虽然胡克指出根据此原理的所有天体的运动定律都有待于证明，胡克还说他已经证明过这个结果，只是不愿意向任何人透漏这个秘密，胡克并没有作出令人信服的解释。哈雷在与牛顿的接触中，逐渐摸到他的脾气。有一天哈雷问牛顿：“如果行星受太阳的吸引，且它们之间的作用力和它们的距离平方成反比的话，依你看来行星所走的路线是什么形状呢？”牛顿毫不犹豫地回答是椭圆形的。哈雷\n博士既惊喜又诧异，连忙问他是怎样知道的？牛顿回答说：“怎么，是我计算出来的呀！”哈雷当场请教计算的方法。牛顿立即在纸堆中翻寻，可是他找不到计算的草稿，他答应重新计算并以后寄给哈雷。哈雷等了三个月，终于得到了一本超过他所期望的文稿，名为《绕转物体的研究》，这就是后来《自然哲学的数学原理》的初稿。（2）《自然哲学的数学原理》的意义和地位《自然哲学的数学原理》这本书最后于1687年才出版。但是在发行之后的10年间，第一版的销售量不超过数百套。可是今天，这本书已经发行了不止100版，它的译本几乎涵盖了世界上的每一种文字。这本书的出版像一阵旋风席卷了整个欧洲，受到各种各样的评审。哈雷第一个在皇家学会的《通报》中发表了书评，随后的一年中，欧洲大陆的学术杂志都陆续出现了该书的书评，这些评论终于确立了牛顿的国际声誉。《自然哲学的数学原理》的贡献不仅使牛顿闻名世界，也使世人对宇宙的认识有了革命性的转变，还对科学产生了革命性的影响，同时这本书也打开了工业革命的大门。牛顿除了解决潮汐如何产生、彗星如何划越天空等困惑人类的古老问题之外，还引入了较新的观念，为力学和动力学的研究奠定了基础，在其后的一个世纪内，创造了持久且真实的人类文明演变。若没有这样的了解，大自然的各种力就不会得到利用，而这正是工业革命的成就：它将人类从黑暗中，从对大自然的奇想中，拉往科技时代，拉向操控宇宙之力的时代。第三目“勤奋的探索和科学的研究方法”教材主要从牛顿的勤奋专注和科学的研究方法这两个方面来分析牛顿取得伟大成就的原因。（1）牛顿的勤奋探索牛顿对科学研究的专注程度已经达到狂热的地步，让他身边的人都感到吃惊。有一个叫汉弗莱的人，曾经做过牛顿的助手，协助牛顿抄写文件和做实验。他对牛顿写《自然哲学的数学原理》那段时间的生活做了这样的描述：“他对自己的研究是如此专注和认真，以致他吃得很少，时常根本忘记了要吃东西……他难得上床睡觉，直到清晨两三点、甚至五六点才就寝，也仅睡四五个小时而已。特别是春天和秋天，他经常把自己留在实验室里，有一回长达六星期之久。炉火日夜不停地燃烧，他整夜地坐守在火炉旁，然后下一夜轮到我看守，如此轮替直到他完成化学实验为止。”由于牛顿不愿意在完全准备妥当之前透露他的构想，所以他几乎发狂地工作。汉弗莱说：“我从来没有见过他做过任何运动或休闲活动，既不骑马兜风、散步，也不玩滚木球或任何其他运动。他几乎从不离开书房，好像一分钟不做研究就会损失几小时的宝贵光阴。他既努力又认真……他吃得很少，时常还忘记了吃东西，我有时到他的书房发现他完全没有碰过食物。当我提醒他时，他会说‘我没吃吗？’。然后走到旁边，站着吃一两口就算吃过饭了。我可以说，我从未看过他坐在餐桌旁吃饭。”建议教师可以让学生自己查找资料，相互交流。如果教师能够让学生自己来讲述牛顿勤奋探索的情况，教学效果则更好。同时建议教师通过“学思之窗”来引导学生认识牛顿谦虚谨慎的治学态度。（2）科学的研究方法\n中世纪时候，靠推理得出结论的研究方法十分盛行。到文艺复兴时代，意大利科学家伽利略自制望远镜观察天体，发现了许多以前无法用肉眼看到的星体，为科学发展做出了很大的贡献。他注重实验和实践，创立了实验和论证相结合的研究方法，被视为近代实验科学的奠基人。培根提出了唯物主义的科学研究方法。牛顿就是在前人方法的基础上从事科学研究的。牛顿的研究方法被后人总结为“归纳—演绎”法，他在实验中得出结论后，还要在进一步的实验中证明自己所得出结论的正确性，这是近代科学研究方法，牛顿是第一个充分使用这种方法的人。正因为牛顿这种严谨的科学态度和勤奋的探索精神相结合，使牛顿做出了科学史上的伟大发现，并为近代科学的发展奠定了基础。建议教师引导学生了解比较牛顿与其前的科学研究方法，使学生认识到科学方法、科学态度、科学精神在学习、研究工作中的重要性。最后小结，通过介绍牛顿的纪念碑来总结牛顿一生的工作和成就。1727年4月4日，牛顿下葬于西敏寺。四年之后，后人为牛顿修建了一座巴洛克式的纪念碑，表现出牛顿一生多方面的工作和成就。景观中有一群小天使，其中一个玩弄棱镜，一个玩弄望远镜，还有一个手拿一枚新铸的金币（牛顿曾经负责造币厂的工作）。牛顿的浮雕是整个纪念碑的主体，被一群小天使围绕着，他严肃地倚着四本成垒的书，书名是《光学》和《原理》、《神学》、《年代学》。三、教学设计与案例1．教学设计本课主要介绍牛顿一生中最主要的科学成就和取得这些成就的原因。这样的教学内容决定了其历史思维的力度不是很大，比较容易理解。教师要思考的是如何使学生从伟大历史人物身上感受到他们的伟大品质，如牛顿的勤奋、专注、刻苦的探索精神，实事求是、科学的探索方法，谦虚、谨慎的治学态度等等。启迪学生的心智，感悟历史，这也是历史教学的重要目标。学生可以在历史中寻找先人的智慧财富，可以体验和领略历史人物的风采，可以体会真实深刻的人生。因此教师要从这个角度去进行教学设计，尽量让学生自己去走近牛顿，走近历史，从而使牛顿和历史走进学生的心灵。关于牛顿早期的科学发明和创造，可以讲述牛顿小时候的日常生活和学习，甚至可以讲讲他在中学时代的打架，使学生感受到牛顿虽然是一位伟大的科学家，但他也是一个真实的生活中的人物。这样就使历史人物形象鲜活起来，贴近学生，贴近生活。关于牛顿发现万有引力定律，可以介绍那个时代的伟大人物为牛顿的发现打下的基础，使学生认识到科学的发展是经历了一辈又一辈的科学家不断努力和不断创新的结果。使学生感悟到人类文明的进程是人类付出巨大努力的结果。牛顿发现万有引力的过程，是偶然性与必然性的统一。可以设计这样一个问题：“牛顿凝视苹果落下的瞬间一直被看成是引发牛顿导引出万有引力灵感的一刻。但是也有人认为这不过是后人出于特殊的原因，捏造的一个故事而已。你认为苹果坠落的故事是真实的吗？”关于勤奋的探索和科学的研究方法，教师可以讲述牛顿在进行科学研究时的专注来表现他的勤奋，可以介绍“归纳—演绎”法这一科学方法的产生。\n最后小结牛顿的伟大成就。牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家。在天文学方面，1672年牛顿创制了反射望远镜；他还解释了潮汐的现象，指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；另外，牛顿从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等。在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，创立了三个运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系。在数学上，牛顿提出了“牛顿二项式定理”，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。在牛顿的著作《自然哲学的数学原理》中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。所以牛顿被称为“近代科学之父”。2．教学案例教师可以采取小组学习的方法，分组了解牛顿在不同历史时期的学习、生活和成就，然后在课堂上进行交流。一、准备工作：全班同学分成四个小组，分别查找有关下列四个问题的资料：第一，牛顿的童年时代和中学时代；第二，牛顿的大学时代；第三，牛顿发现万有引力定理；第四，牛顿晚年的研究。二、课堂交流：经过准备，学生在课堂上交流自己查找的有关牛顿的资料。共同概括出牛顿一生的主要成就。三、总结讨论：牛顿为什么能够做出这些重大研究？四、问题解答【学思之窗】1．你怎样看待牛顿的学习方法？解题关键：牛顿的学习方法是科学的。思路引领：牛顿通过做实验、记笔记，积累知识；对知识进行分类整理。答案提示：牛顿的学习方法是科学的。通过做实验、记笔记，积累数据，并能够把知识进行分类整理。这样的学习方法与当时的“归纳—演绎”科学研究方法是一致的。2．你认为哪一种说法更可信？为什么？解题关键：科学理论的发现是建立在艰苦的探索之上的。思路引领：牛顿发现万有引力定律，不是一时的灵感顿悟，而是长期深入思考的结果。答案提示：后一种说法更可信。牛顿不是在苹果坠落的那一刻才开始思考重力问题的。在大学里，牛顿已深入了解了前人在天文学、数学等领域的研究成果，并进行了深入思考。当牛顿得出万有引力的结论之后仍继续思考，直至1687年发表《自然哲学的数学原理》，才完整地提出万有引力定理。3．牛顿以怎样的态度看待他取得的成就？在他身上我们能够学到科学家的哪些优秀品质？解题关键：认真体会牛顿的名言。\n思路引领：牛顿的态度是非常谦虚的。答案提示：牛顿对待自己取得的成绩是很谦虚的。我们可以从科学家身上学到虚怀若谷的谦虚态度和严谨的科学研究态度，还有勤奋的探索精神等。【探究学习总结】（一）本课测评1．牛顿一生有哪些重大理论发现？这些理论发现的贡献是什么？解题关键：也就是牛顿为什么被称为“近代科学之父”，因为牛顿一生的重大理论发现很多。思路引领：可以从天文、数学、光学等方面进行概括。答案提示：牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家。在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；牛顿从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等；在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系；在数学上，牛顿创立了“牛顿二项式定理”，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学；在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。在牛顿的著作《自然哲学的数学原理》中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，是人类认识史上对自然规律的第一次概括和总结。2．牛顿为什么能够做出这些重大发现？解题关键：牛顿取得这些成就，是与牛顿自身努力和当时的社会发展分不开的。思路引领：前人的研究成果、牛顿的努力和创新。答案提示：在吸收了前人研究成果的基础上，再加上牛顿勤奋的探索和科学的研究方法。（二）学习延伸1．探究活动（略）2．阅读与思考结合牛顿的科学成就与研究方法，分析他这句话的含义。解题关键：前人的研究成果，牛顿的努力和创新。思路引领：牛顿科学成就的取得与研究方法的采用，都是在前人的基础上加以发展创新的结果。\n答案提示：牛顿在大学里，就已经了解到哥白尼、伽利略和开普勒在天文学方面的研究成果，他相信开普勒提出的行星按一定轨道运行的理论。在此基础上，牛顿进一步思考，行星为什么会这样运动？最终牛顿得出万有引力定理。牛顿所采用的“归纳—演绎”方法也是建立在伽利略、培根等科学家的研究基础上，他是第一个充分使用这种方法的人。所以牛顿把前人都看作自己的朋友，但又不盲目地迷信前人，而是不断发展、创新，所以牛顿说“我更好的朋友是真理”。当前位置：首页>>高中历史>>教师中心>>同步教学资源>>课程标准实验教材>>教师用书>>选修4　　第5课　20世纪的科学伟人爱因斯坦一、教学目标二、教材分析与教学建议1．知识结构2．教材分析与建议\n重点爱因斯坦及其主要科学成就和科学精神难点相对论的提出及影响教材内容分析与建议本课教材主要从三个大的方面，分不同的主题向学生介绍了爱因斯坦的主要成就和科学精神：爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日他生于德国的乌尔姆，1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，毕业后即失业。后在瑞士联邦专利局找到工作。1905年获苏黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理论物理学副教授，1911年任布拉格大学教授，两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。1932年受希特勒迫害离开德国，1933年10月定居美国。爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如研究毛细现象、阐明布朗运动、建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论完满地解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。他于1921年获诺贝尔物理学奖。本课引言概要介绍了爱因斯坦的突出贡献。建议教师首先引导学生阅读引文内容，然后向学生提问。今年（2005年）是爱因斯坦发表相对论多少周年？2005年是爱因斯坦发表狭义相对论，光电效应，布朗运动三篇传世佳作一百周年。全世界为之进行了隆重纪念，那么人们崇拜爱因斯坦是崇拜他的名望地位，还是崇拜他的智慧对人类的贡献？爱因斯坦又是怎样从凡人到成为科学巨人的呢？……在学生回答的基础上，教师引导学生进入本课学习。第一目“提出狭义相对论”教材以爱因斯坦的生平为线索，讲述了其卓越的思维品质和勇于创新、孜孜不倦的科学精神，狭义相对论的提出对世界科学发展的巨大影响。（1）成名前的爱因斯坦狭义相对论发表初始，科技界的名人们多半还以惊愕不解和迷茫的眼光看待这位初出茅庐的青年。的确，当时的爱因斯坦不过是一位名不见经传的小人物，但他却呼应了一代宗师普朗克黑体辐射中的量子论，普朗克也发现了爱因斯坦，于是成就了科学史上的一代宗师，使人类进入了原子能时代和光电时代。建议教师引导学生学习本目内容时，以介绍一些爱因斯坦的故事及逸事来提高学生学习兴趣，增强学生对本目内容的感性认识。（2）狭义相对论的提出教学建议：首先请学生阅读内容。提出疑问：爱因斯坦提出狭义相对论的标志是什么？有什么重要意义？\n19世纪末，由于电磁学方面的新发现、新实验同经典物理学理论发生了矛盾，物理学出现了危机。当时老一辈物理学家都企图用修补漏洞的方法来维护经典理论的框架。20世纪初科学界中一个默默无闻的小人物爱因斯坦发表《论物体的电动力学》，创立了狭义相对论。其要点是：第一，否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念，指出时间、空间与物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质的运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。这样，该理论就揭示了空间、时间、物质、运动之间的本质上统一性，把牛顿的力学理论作为一种特殊情况（当运动速度远比光速低的时候）概括在内，从而建立了一个既适用于宏观、低速度，又适用于微观、高速的运动理论。第二，根据狭义相对论的原理，认为质量和能量之间有密切的关系，并推导出著名的质能关系式E=mc2，即物体的能量等于其质量与光速（每秒钟30万千米）平方的乘积。这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，为原子能的利用奠定了理论基础。引导学生分析“学思之窗”的相关问题：理解爱因斯坦的科学创新体现了勇于向传统挑战，大胆质疑、追求真理的战斗精神。第二目“推动量子力学的发展”教材着重介绍爱因斯坦在发表狭义相对论后，功成名就，但他仍继续努力，不为利禄，默默地在科学之路上艰苦地求索，从而迎来了他科学攀登的第二次高峰，成就了人类自然科学史上的一次革命。（1）广义相对论的提出1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，进一步揭示了时空结构（四维空间）同物质分布的关系，指出了物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀（即时空弯曲）而引起的。（2）伟大的科学家的风格爱因斯坦因为在科学上的成就，获得了许多奖状以及名誉博士的授予证书。但他把名利看得非常淡泊。爱因斯坦很节俭，始终过着简朴无华的生活，如他用来计算的纸都是两面写字，而且他把许多寄给他的信的信封裁开，当作计算的草稿纸，不让它们失掉可以再利用的价值。他曾说过：“安逸和幸福，对我来说从来不是目的。我称这些伦理基础为猪倌的理想……”。他甚至拒绝自己被安排在上流社会中，而居于与众不同的地位。爱因斯坦很珍惜时间，他不喜欢参加社交活动与宴会，他曾讽刺地说：“这是把时间喂给动物园。”他集中精力专心研究。他也不想听那些奉承和赞扬的话，认为：“一个以伟大的创造性观念造福于全世界的人，不需要后人来赞扬。他的成就本身就已经给了他一个更高的报答。”1929年3月，为了躲避五十寿辰的庆祝活动，他在生日前几天，就秘密跑到柏林近郊一个花匠的农舍里隐居起来。作为物理学革命中的科学巨匠，爱因斯坦从来没有自认为是一个超人。他认识到，自己所走的道路是前人走过的道路的延伸，科学的新时代是在前人工作基础上的合理发展，因此他总是抱着感激和敬仰的心情赞赏前人的贡献。\n在谈到相对论的创立时，他说：“相对论实在可以说是对麦克斯韦和洛伦兹的伟大构思画了最后一笔，因为它力图把场物理学扩充到包括引力在内的一切现象。”爱因斯坦曾几次在信中对赞扬他成就的朋友写道：“我完全知道我没有什么特殊的才能：兴趣、专一、顽强工作，以及自我批评使我达到我想要达到的理想境界。”第三目“为人类和平进步而斗争”教材以爱因斯坦为世界和平而努力的史实，讲述了他为世界和平事业做出的贡献。建议教师引导学生思考“学思之窗”的相关材料与问题，认识爱因斯坦不仅是伟大的科学家，同时更是全人类命运的关注者。（1）全人类命运的关注者爱因斯坦生活的时代曾经经历了人类历史上最为空前的两次世界大战，战争给人类带来的灾难让他痛恨，帝国主义将科学手段用于战争让他不安。他没有因为埋头于科学研究而把自己置身于社会之外，而是一直关心着人类的文明和进步，并为之顽强、勇敢地战斗。他说过：“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义”，爱因斯坦热爱科学，也热爱人类。（2）巨星陨落1955年4月18日，这位人类历史上最伟大的科学家因主动脉瘤破裂病逝于美国普林斯顿。巨星陨落，举世同悲。爱因斯坦曾经说过：“我自己不过是自然的一个极微小的部分。”他把一切献给了人类从自然界获得自由的征程，最后连自己的骨灰也回到了大自然的怀抱。但是正如英费尔德第一次与他接触时所感受到的那样：“真正的伟大和真正的高尚总是并肩而行的”。爱因斯坦的伟大业绩和精神永远留给了人类。三、教学设计与案例1．教学设计关于第一目“爱因斯坦的狭义相对论”的教学。为了帮助学生认识爱因斯坦的科学精神，理解爱因斯坦相对论发表的意义，教师首先用谈话法请学生思考为什么2005年被定为世界物理年而隆重纪念？成名前的爱因斯坦你了解多少？相对论是怎样被发现的？它的发现又有什么影响？教师利用众多悬念来提高学生学习本课的兴趣，从爱因斯坦的故事中感悟其勇于创新的科学精神和对人类的不朽贡献。关于第二目“推动量子力学的发展”的教学。为了帮助学生进一步认识爱因斯坦的发明成就了人类自然科学史上的一次革命。建议教师可用启发式教学，引导学生思考：爱因斯坦成功的秘诀是什么？你知道有哪些重大发明得益于爱因斯坦理论？关于第三目“为人类和平进步而斗争”的教学，建议教师首先用小组讨论法，引导学生从爱因斯坦生活的时代背景入手，介绍他为和平而奔走的故事，然后引导学生思考“学思之窗”的相关材料与问题，认识爱因斯坦不仅是伟大的科学家，同时更是全人类命运的关注者。2．教学案例\n案例一　爱因斯坦的故事爱因斯坦小时候是个十分贪玩的孩子。他母亲常常为此忧心忡忡，母亲的再三告诫对他来说如同耳旁风。直到16岁的那年秋天，一天上午，父亲将正要去河边钓鱼的爱因斯坦拦住，并给他讲了一个故事，正是这个故事改变了爱因斯坦的一生。故事是这样的：“昨天，”爱因斯坦的父亲说：“我和咱们的邻居杰克大叔去清扫南边工厂的一个大烟囱。那烟囱只有踩着里面的钢筋踏梯才能上去。杰克大叔在前面，我在后面。我们抓住扶手，一阶一阶地终于爬上去了。下来时，你杰克大叔依旧走在前面，我还是走在后面。后来，钻出烟囱，我们发现一个奇怪的事情：你杰克大叔的后背、脸上全都被烟囱里的烟灰蹭黑了，而我身上竟然连一点烟灰也没有。”爱因斯坦的父亲继续微笑着说：“我看见你杰克大叔的模样，心想我肯定和他一样，脸脏得像个小丑，于是我就到附近的小河里去洗了又洗。而你杰克大叔呢，他看见我钻出烟囱时干干净净的，就以为他也和我一样干净呢，于是就只草草洗了洗手就大模大样地上街了。结果，街上的人都笑痛了肚子，还以为你杰克大叔是个疯子呢。”爱因斯坦听罢，忍不住和父亲一起大笑起来。父亲笑完了，郑重地对他说：“其实，别人谁也不能做你的镜子，只有自己才是自己的镜子。拿别人来做镜子，白痴或许会把自己照成天才的。”爱因斯坦听了，顿时满脸愧色。爱因斯坦从此离开了那群顽皮的孩子们。他时时用自己做镜子来审视和映照自己，终于映照出生命的熠熠光辉。“相对论”就是这样被发现的爱因斯坦太太曾对查理·卓别林讲述爱因斯坦发现相对论时工作的情形。后来卓别林把这事记在他的自传里。“博士像往常那样穿着睡袍下楼吃早餐，可是那一天却什么也没动。我想一定有什么问题发生，我问他什么事使他魂不守舍？他回答：‘亲爱的！我得到一个巧妙的想法。’喝完咖啡后，他就走到钢琴前开始弹奏起来。几次停下来在纸上记录一些东西，然后重复地说：‘我得到一个巧妙的想法，非常美妙的想法。’他说：‘这是很困难的，我仍需要进行工作。’他继续玩钢琴，并且写下一些东西，这样半小时之久，然后走上楼去他的研究室，并且告诉我不要打扰他，他就一直留在房子里两星期。每天我上楼把食物送给他，傍晚时他就散一会儿步当作运动，然后回来继续他的工作。最后他走下楼来，脸色显得苍白。‘这里就是我的发现！’他把两张纸放在桌上，这就是他的‘相对论’。”\n案例二　得益于爱因斯坦理论的重大发明太阳能电池、防盗报警器和照相机的测光表都是以光电效应为基础的；核能利用了这样一个物理现象：当铀原子发生裂变时，总质量的微量损失可以转变成能量，其依据正是爱因斯坦的著名等式E=mc2。如今，核能为英国提供了25%的电力；全球定位系统之所以能将物体的位置精确到米，正是根据爱因斯坦的相对论对地球卫星发生的信号进行了修正；狭义相对论与量子理论相结合，指出了反物质的存在。科学家们利用正电子，即反物质“电子”，通过X射线层析照相术研究大脑活动；亚原子粒子的特性是相对论的直接结果，其存在可以解释从化学元素的特性到磁铁作用的多种现象；爱因斯坦1916至1917年对光子的研究为人类40年后发现激光奠定了基础。目前激光广泛应用于从DVD到激光打印机的多种产品。爱因斯坦成功的秘诀有一次，一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在1901年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是A=X+Y+Z！A就是成功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话！这公式对我有用，我想对许多人也是一样有用。”案例三　为人类和平进步而斗争的主要事例在20世纪20到30年代初期，侵略和掠夺战争的不断发生，打破了爱因斯坦的和平梦想。特别是1933年希特勒上台后，德国日益法西斯化，使爱因斯坦意识到新的野蛮战争不可避免，他明确表示：“当法律和人类尊严必需保卫时，我们一定要战斗。自从法西斯的危险到来后，现在我不再相信绝对的被动的和平主义是有效的了。只要法西斯主义统治欧洲，那就不会有和平。”由于爱因斯坦的进步活动，又因为他是犹太人，他被德国纳粹分子列为重要的迫害对象，纳粹曾经悬赏二万马克要杀害他。面对纳粹分子暗杀的危险，爱因斯坦不但没有丝毫的畏惧，反而更坚定地战斗。他不顾个人安危，大声疾呼，指出法西斯就意味着战争，和平必须用武装来保卫，呼吁美国人民起来同法西斯作斗争。在为人类的进步事业而战斗的历程中，爱因斯坦一直关心着被压迫、被奴役的国家和民族。他反对法西斯灭绝犹太人的暴行，为争取犹太人的生存权利而大声疾呼。但他也反对狭隘的犹太民族主义，希望看到犹太人“同阿拉伯人在和平共处的基础上达成公平合理的协议，而不希望创立一个犹太国”。他反对美国的种族歧视政策，支持黑人的解放运动，并呼吁“美国黑人在这个方向上所作的坚定的努力，应当得到大家的赞扬和支援”。在50年代美国麦卡锡分子兴风作浪的时期，麦卡锡参议员说他是“美国的第一号敌人”\n，而一些狂热人士还造谣说他是共产分子，并且说他的前助手英费尔德从他那里知道原子弹的材料，准备提供给苏联这些情报。事实上他除了担心纳粹能制造新式武器，在1939年8月2日向罗斯福总统建议进行研究外，以后他完全不知道美国政府秘密从事原子弹的制造。一些从事这一工作的朋友也对他保密，不让他知道有这回事。但当得知德国没有制成原子弹，而美国已造出原子弹后，他的心情十分沉重和不安。他说，如果他知道德国不会制造原子弹，就不会为“打开这个潘多拉魔匣做任何事情。”当爱因斯坦后来从无线电广播知道美国对广岛、长崎投下原子弹，杀伤许多平民时他感到非常痛心。他后来写了一封告美国公民书，说：“我们将此种巨大力量解放的科学家们，对于一切事物都要优先负起责任，必须限制原子能绝对不能使用来杀害全人类，而是用来增进人类的幸福方面。”1955年，爱因斯坦与罗素联名发表了反对核战争和呼吁世界和平的《罗素—爱因斯坦宣言》。四、问题解答【学思之窗】1．你认为爱因斯坦的科学创新体现了哪种精神？解题关键：科学就是不懈地求真，求实，求真知思路引领：理性的怀疑是创新的核心答案提示：坚持解放思想，实事求是，勇于面对新情况新问题，反复研究，反复实践，不断前进；热爱科学，崇尚真理，重视科学决策，一切按规律办事；勤于学习，勤于思考，努力用科学理论、科学知识以及人类所创造的一切优秀文明成果武装头脑；勇攀高峰，甘于奉献，为人类贡献一切智慧和力量。2．对这两种截然不同的态度，你怎样看？解题关键：爱因斯坦为人类的和平而奋斗思路引领：爱因斯坦热爱科学，热爱人类，呼吁和平。答案提示：爱因斯坦虽身居战争的发源地，生活在战争鼓吹者的包围之中，却坚决地表明了自己的反战态度；爱因斯坦热爱科学，也热爱人类，他没有因为埋头于科学研究而把自己置于社会之外，一直关心着人类的文明和进步，并为之顽强、勇敢地战斗。3．人只有献身于社会，才能找出那短暂而有风险的生命的意义。一个人对社会的价值首先取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作用。这是爱因斯坦的两句名言，对爱因斯坦来说，生命的意义是什么？解题关键：为人类的文明和进步不懈努力思路引领：懂得应用科学本身是不够的，关心人的本身，应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标。答案提示：生命的意义在于设身处地替别人着想，忧他人之忧，乐他人之乐。酷爱正义，并竭尽全力为改善人类境况而奋斗。\n【探究学习总结】本课测评1．爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献是什么？解题关键：狭义相对论和广义相对论的提出思路引领：爱因斯坦的成就与前人的科学成就之间的关系答案提示：对科学的主要贡献是狭义相对论、光量子理论、广义相对论、宇宙论和统一场论的提出，从而引发了传统物理学的伟大革命和人类自然科学史的一次革命。。4．插图说明爱因斯坦身后升起了蘑菇云1945年夏天，美国先后在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹。“广岛已成焦土！长崎将成死城！”──耸人听闻的大标题，出现在报纸上。有人开始把爱因斯坦叫做“原子弹之父”，因为他的公式E=mc2，奠定了原子弹的理论基础，因为他写给罗斯福总统的那封信，开启了原子弹的研究和制造。当E=mc2第一次活生生地呈现在全世界面前时，是沾着鲜血，蒙受着耻辱的。轰隆一声巨响，天空中出现一个大火球，它比1000个太阳还要热、还要亮。这1000个太阳，没有给人世间带来温暖和光明，却在世界上投下了1000个阴影。爱因斯坦为之感到痛苦，他觉得，这是他平生最大的错误，他开始为防止核战争而努力。这幅经常出现于美国报刊封面的图，开始时是有争议的。后来，当原子能广泛地应用于人类生活中时，它也成为一位伟大科学家对人类做出的重大贡献的标志。