科學家的素養(yǎng)
——以《20世紀的科學偉人愛因斯坦》為例

杜保鋼 甌海區(qū)第一高級中學 浙江溫州 325060

一、設(shè)計緣由

《20世紀的科學偉人愛因斯坦》為人教版《選修4 中外歷史人物評說 第六單元 杰出的科學家》第5課內(nèi)容，本課從兩個大方面論述了愛因斯坦的一生，一是通過愛因斯坦的成長經(jīng)歷及科學成就解釋其為什么被稱為20世紀最偉大的科學家，二是通過其在兩次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后為反戰(zhàn)和平事業(yè)做出的貢獻樹立其“具有正義感的社會活動家”形象，整課內(nèi)容邏輯清晰，主線明確。

對于高二的學生來說，通過整本《中外歷史人物評說》的學習，已經(jīng)具備一定的人物認識、解讀和評價的知識和能力，本課所涉及的人物愛因斯坦也是被廣大學生所熟悉的陌生人物。說熟悉是因為提到愛因斯坦大部分學生都能講上幾句，說陌生是因為大部分學生又很難了解的愛因斯坦一生，尤其是他的科學理論。在講授本課前引導(dǎo)學生講必修3專題七《近代物理學的奠基人和革命者》與本單元第4課《近代科學之父牛頓》重新溫習，將有助于學生對本課知識加深理解。

1. 狹義相對論 廣義相對論 光電效應(yīng)

師：盡管是在第一次世界大戰(zhàn)復(fù)雜的環(huán)境下，愛因斯坦經(jīng)過幾年的醞釀，提出了著名的廣義相對論。它的主要內(nèi)容是什么？跟狹義相對論有什么區(qū)別？

生：等效原理和廣義相對性原理……

師：等效原理怎么理解？課本上這兩句話太過于抽象，我們舉個例子，假設(shè)我現(xiàn)在在一部靜止的電梯中，手中有一個球，我松手，球落在了地上，為什么球會落在地上？

生：引力的作用

師：那假設(shè)我乘坐的電梯在太空中靜止，松開手球會怎么樣？

生：懸浮在空中

師：此時電梯在太空中向上做加速度運動，松開手這個球會怎么樣？

生：在慣性力的作用下落到地板上

師：所以，我在密閉的電梯中松開手，球落在地上，我能不能區(qū)分清楚自己此時是在地球上受引力影響還是在太空中向上做加速度運動而產(chǎn)生的影響？

生：不能

師：由此，愛因斯坦得出結(jié)論：引力場和慣性場是一樣的等效的，引力只是假象，理論上講引力可能并不存在！那牛頓就錯了嗎？

生：沒有？有？

師：好，既然引力不存在，作為假象存在的這個“力”為什么能讓這個球落在地面上？歷史課不只是有材料可以幫我們尋找答案，我們也可以通過演示來直觀地進行觀察。

生：當然，這個不叫實驗

師：我需要幾位志愿者來一起演示一下。

演示過程：這是一個平面，我們把它比作宇宙，我手里這個比作太陽，當我們把太陽放在宇宙中，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（生：平面宇宙變彎曲宇宙了）這個白球好比地球，我把地球放在這個平面中會發(fā)生什么事情？（生：地球向太陽靠攏）如果這個太陽的質(zhì)量足夠大，懸殊到真正的太陽跟地球的比例時，可能會發(fā)生什么？（生：白球會繞著這個被壓彎的平面做圓周運動）。

通過我們剛才的演示和觀察？你認為愛因斯坦的廣義相對論里引力的本質(zhì)是什么？

生：時空扭曲

師：沒錯，如果說狹義相對論的相對性只是區(qū)分了物體在兩種狀態(tài)下的運動的相對性，那么廣義相對論的相對性已經(jīng)是一個瘋狂的突破了，他用一種近乎哲學思辨的方式思考科學問題，兼具科學家與哲學家的風范。

（三）愛因斯坦的社會活動

師：從愛因斯坦的人生經(jīng)歷中看，愛因斯坦經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn)，他本可以做一個單純的“兩耳不聞窗外事，一心只去做科研”的科學家，但他并沒有那么做，我們分別請幾位同學幫我們找找他在“一戰(zhàn)時期”“兩次世界大戰(zhàn)期間”“第二次世界大戰(zhàn)期間”“第二次世界大戰(zhàn)之后”四個時間段分別有哪些典型的社會活動。

生1：一戰(zhàn)時發(fā)起成立反戰(zhàn)團體，“93人宣言”（示錯），與羅曼?羅蘭一起呼吁和平等；

生2：1931年：九一八事變發(fā)生后，呼吁制裁日本

生3：1933年，納粹上臺，愛因斯坦號召全國青年武裝起來準備同納粹做殊死斗爭，納粹以2萬馬克懸賞殺死他。愛因斯坦與妻子永遠離開歐洲，前往美國普林斯頓。

師：普林斯頓是愛因斯坦人生最后的終點，我們一起來看看他在美國經(jīng)歷了怎么樣的生活。

材料：愛因斯坦淡泊名利，在接受邀請到普林斯頓研究院任職的要求之一竟然是年薪只要3000美元，他甚至還表示：“倘若在普林斯頓維持一年生活不需3000美元，還可以再低一些。” 以至于校方要和他“討價還價”，請他別把年薪標準定得如此之低。

生4：1936年：聲援“七君子事件”

生5：二戰(zhàn)時：建議羅斯福搶在納粹之前研制原子彈；痛心原子彈爆炸引起的大量平民傷害

生6：冷戰(zhàn)時：發(fā)表了反核戰(zhàn)的《羅素-愛因斯坦宣言》

親自領(lǐng)導(dǎo)組織“原子科學非常委員會”出刊《原子科學家公報》

師：同學們找的很全，那么從這些活動中我們又能看到愛因斯坦的哪些素養(yǎng)？

生：……

師：先看前面幾個，比如一戰(zhàn)時，他是在一種怎么樣的大環(huán)境下發(fā)表這些宣言的？（別的德國科學家都贊成戰(zhàn)爭的情況下）沒錯，而且站在了誰那邊？（反戰(zhàn)，中國），反對戰(zhàn)爭和當時的中國及七君子是代表哪一方？（正義的一方）所以愛因斯坦正義感爆棚。

如果在這條時間軸上，我把下面所有的社會活動都抹去，會不會影響他的成就和名譽？（生：不會）是的，就算他任何社會活動都不參加，他仍然是一名偉大的科學家，但是他參加了，這又是一種怎么樣的精神？（生：愛好和平）以天下為己任，以世界和平為目標的高度的社會責任感。

根據(jù)愛因斯坦的經(jīng)歷，總結(jié)歸納科學家的素養(yǎng)有哪些？

科學創(chuàng)新 腳踏實地 正義感 平凡儉樸 淡泊名利 社會責任感

三、教學反思

教學實踐中將歷史學科的五項核心素養(yǎng)中的部分內(nèi)容自然落實下來，避免將一節(jié)歷史課上成物理課，緊抓愛因斯坦人生經(jīng)歷這條主線，通過科學成就和社會活動相關(guān)內(nèi)容落實和升華主題。以人物經(jīng)歷的時空為線，板書通過時間軸線、ppt以愛因斯坦人生足跡為線索展示愛因斯坦的人生經(jīng)歷及主要科學成就。

對于本課最大的難點——愛因斯坦的科學理論，解釋到位，也把握好了度，以其解決“力的來源”這條主線展開，讓學生明白愛因斯坦為什么會提出相對論等一系列的科學理論，最終通過科學理論的解釋讓學生明白愛因斯坦的科學理論是對前人成果的繼承和革命性發(fā)展。

本課教學從時空入手，最終落實到大家國情懷，基本完成了預(yù)定的教學任務(wù)。