空間與時(shí)間旅行教學(xué)案例

1、空間與時(shí)間旅行教學(xué)案例海鹽元濟(jì)高級(jí)中學(xué) 徐樺君（本文收錄于2003年1月由國(guó)家語(yǔ)文出版社出版的特級(jí)教師教學(xué)案例精編一書）案例題旨：空間與時(shí)間旅行是英國(guó)當(dāng)代科普作家馬里·齊然爾曼和戴維·齊然爾曼寫的說明文，作者以科學(xué)的說明，縝密的推理和大膽神奇的想象，闡述了星際和星系之間旅行的有關(guān)知識(shí)。課文里隱含有大量的現(xiàn)代科技信息與創(chuàng)造智力因素，還留下了一些航空航天領(lǐng)域里的科技難題。所以本案例的題旨定位在：誘發(fā)學(xué)生的科技興趣，引發(fā)學(xué)生的想象與聯(lián)想，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)，勇于探索的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。案例設(shè)計(jì)：1、學(xué)習(xí)課時(shí)：1課時(shí)2、學(xué)習(xí)重點(diǎn)（也即難點(diǎn)）：了解有關(guān)空間和時(shí)間旅行的知識(shí)，快速

2、、準(zhǔn)確篩選相關(guān)信息；學(xué)習(xí)本文縝密的推想和大膽神奇的想象的寫法；體會(huì)作者熱愛科學(xué)、追求真理的執(zhí)著與熱情。3、學(xué)習(xí)方法：引導(dǎo)學(xué)生討論、質(zhì)疑。教學(xué)過程：一、導(dǎo)入：遨游太空是人類自古以來(lái)就夢(mèng)寐以求的美好愿望。我國(guó)很久以前就有過“始祖黃帝騎龍升天”、“禹駕龍遨游天空”、以及“嫦娥奔月”的古老神話，在那個(gè)時(shí)代，這只能是夢(mèng)想。本世紀(jì)初，俄國(guó)的航天先驅(qū)齊奧爾科夫斯基曾經(jīng)預(yù)言：“地球是人類的搖籃，但是，人類不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里，他們不斷地爭(zhēng)取著生存世界和空間，起初小心翼翼地穿出大氣層，然后就是征服整個(gè)太陽(yáng)系。”經(jīng)過祖祖輩輩的奮發(fā)努力，特別是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，這些愿望與預(yù)言，今天終于變成了現(xiàn)實(shí)，人類可以遨游

3、太空了。（用多媒體放映二分鐘有關(guān)前蘇聯(lián)“和平”號(hào)空間站、美國(guó)“阿波羅10號(hào)”宇宙飛船和我國(guó)“神州”號(hào)試驗(yàn)飛船遨游太空的畫面。）同學(xué)們，人類是否真的能在不久的將來(lái)移居其它星球？是否真的能讓時(shí)光倒流，重返白至紀(jì)探尋恐龍滅絕的原由？今天我們就跟英國(guó)科普作家齊然爾曼和戴維·齊然爾曼先生一起來(lái)探討關(guān)于空間和時(shí)間旅行的問題。二、引導(dǎo)學(xué)生理清課文內(nèi)容1、要求學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上快速掃描全文，篩選出全文主要的信息。（學(xué)生討論后教師明確）本文以星際和星系之間的旅行為話題，闡釋了有關(guān)空間和時(shí)間旅行的知識(shí)。在“空間旅行”部分，作者介紹了地球與其他行星、恒星之間的距離，及到這些星球所需要的速度和對(duì)應(yīng)的時(shí)間。重

4、點(diǎn)介紹了“加快速度”及產(chǎn)生加速度的方法。其中作者對(duì)這些方法進(jìn)行了大膽的設(shè)想。使讀者感受到了星際旅行的現(xiàn)實(shí)性、可能性和艱巨性。在“時(shí)間旅行”部分，作者介紹了時(shí)間膨脹現(xiàn)象，同時(shí)作者又根據(jù)理論大膽推測(cè)介紹了人類可以回歸過去的有關(guān)知識(shí)。使讀者對(duì)神秘的宇宙產(chǎn)生了種種奇思妙想，并對(duì)科學(xué)心儀神往。2、在把握全文總體思路的基礎(chǔ)上，請(qǐng)學(xué)生以小組討論競(jìng)答下列問題：課文里所說的“空間旅行”是什么？其“空間”范圍又是什么？在目前條件下，可行的“空間旅行”的目的地有哪些？什么叫“光年”，作者引入這一概念的用意是什么？依據(jù)目前速度，人類要到“其他恒星上去”旅行，顯然是不可能的，于是作者大膽提出了“加快速度”到“其他恒星上

5、去”旅行的設(shè)想。加快速度的方法是要在連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)能夠提供足夠的推力，作者提出了幾種方法？其中哪些是現(xiàn)實(shí)的？哪些是設(shè)想中的？作者由空間的遙遠(yuǎn)及現(xiàn)代技術(shù)的局限說明人類“空間旅行”時(shí)間的不足，于是又大膽提出了“時(shí)間旅行”的設(shè)想。什么叫“時(shí)間膨脹”？什么叫“時(shí)間旅行”？為什么說時(shí)間膨脹“為探索人類能力所不能及的宇宙提供了方法”？第四部分第三段寫到時(shí)間膨脹“是一種時(shí)間旅行”，而第四段又假定“時(shí)間膨脹的現(xiàn)象不是時(shí)間旅行”，二種說法是否矛盾，為什么？為什么看到過去事物這種現(xiàn)象不是時(shí)間旅行？（學(xué)生討論競(jìng)答后，教師點(diǎn)撥明確：“空間旅行”是指星際和星系之間的旅行。其“空間”范圍是指由地球到任何行星、恒星和星系。

6、以目前“人類旅行的最高速度（32英里每秒）”旅行，可到達(dá)月球、火星、冥王星。光年是光在真空中傳播一年的距離，約為5.9萬(wàn)億英里（9.5萬(wàn)億公里）。作者引入這一概念是要說明恒星距我們之遙遠(yuǎn)。a.化學(xué)燃料推進(jìn)系統(tǒng)；b.核推進(jìn)系統(tǒng)；c.核裂變推進(jìn)系統(tǒng)；d.不需要燃料，可以從太陽(yáng)內(nèi)獲取能量；e.夢(mèng)想家們的設(shè)計(jì)：物質(zhì)反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)。其中a.是現(xiàn)實(shí)的；b.正在研究之中，雖然還未進(jìn)入應(yīng)用階段，但采用現(xiàn)代技術(shù)是可以實(shí)現(xiàn)的；c.沒有進(jìn)入研究階段，現(xiàn)實(shí)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)；d.e.則是理論上和夢(mèng)中的設(shè)想。運(yùn)動(dòng)物體接近光速地出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)和生物過程減慢的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象就是時(shí)間膨脹?！半x開現(xiàn)在而置身于未來(lái)或過去（或到未來(lái)或過去旅

7、行）叫時(shí)間旅行。因?yàn)橛捎凇皶r(shí)間膨脹極大地延長(zhǎng)了人的生命，因此可以實(shí)現(xiàn)到遙遠(yuǎn)的恒星和其他星系中旅行的愿望。換句話說，如果解決了達(dá)到光速的問題，也就解決了星際和星系之間旅行的難題。不矛盾，兩個(gè)說法都成立，因?yàn)檎f法角度不同?！皶r(shí)間膨脹是一種時(shí)間旅行”是從科學(xué)幻想的角度說的，因?yàn)榇藭r(shí)空間旅行者相對(duì)自身來(lái)講是在未來(lái)旅行，在體驗(yàn)自然條件下自身所不能達(dá)到的未來(lái)?！皶r(shí)間膨脹的現(xiàn)象不是時(shí)間旅行”是從科學(xué)角度說的，因?yàn)榇说臅r(shí)間就宇宙時(shí)間來(lái)講既不是過去的時(shí)間，更不是未來(lái)的時(shí)間，因?yàn)榧词褂霉馑俾眯芯窒抟残枰獣r(shí)間，旅行做不到即刻到達(dá)，這決定了人類不能到達(dá)未來(lái)的宇宙時(shí)間?？吹竭^去并不是離開現(xiàn)在回到過去，所以不是時(shí)間旅行。

8、）三、引導(dǎo)學(xué)生尋找課文留下的創(chuàng)造空間（請(qǐng)學(xué)生重點(diǎn)閱讀課文第三部分與第四部分的最后）問：研究人類在星際和星系之間的空間旅行和“時(shí)間旅行”，為人們提供了大量的新課題。課文為人們提供了有待進(jìn)一步研究探索的新課題是什么？（學(xué)生討論競(jìng)答后教師點(diǎn)撥明確）留下的新課題有：我們現(xiàn)在所用的化學(xué)推進(jìn)火箭不能提供完成遠(yuǎn)程飛行所需的推力。需要研究出新的化學(xué)燃料推進(jìn)系統(tǒng)。核裂變推進(jìn)系統(tǒng)沒有進(jìn)入研究階段，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。需要進(jìn)一步探索。未來(lái)的宇宙飛船可能根本不必?cái)y帶燃料，可以從太陽(yáng)風(fēng)獲取能量。物質(zhì)反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)。還只是二種設(shè)想，更需要作進(jìn)一步的研究探索?！翱吹竭^去事物這種現(xiàn)象不是時(shí)間旅行。一些理論物理學(xué)家認(rèn)為我們能夠在時(shí)

9、間上回到過去，但極其復(fù)雜，要設(shè)計(jì)出旋轉(zhuǎn)黑洞、白洞、蟲孔和超級(jí)繩索，能量比整個(gè)宇宙的能量可能還大。這肯定不是很近的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)的技術(shù)，但現(xiàn)在可以作出大量的設(shè)想?！边@“大量的設(shè)想”又是許多研究的新課題。這些航空航天領(lǐng)域的新的研究課題，具有非常大的科學(xué)價(jià)值，只是目前尚在設(shè)想、探索階段，但為未來(lái)的科學(xué)家開辟了施展才能的廣闊天地。你們是新世紀(jì)的一代新人，完全可以去探索一下，當(dāng)然，這需要你們?cè)鷮?shí)雄厚的科學(xué)知識(shí)、頑強(qiáng)拼搏的勇氣和持之以恒的毅力。我相信你們一定有信心有勇氣去探索，為中華民族的科學(xué)發(fā)展，為我國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng)增添光輝燦爛的一頁(yè)。我期望不久的將來(lái)，有在座的學(xué)生成為這一領(lǐng)域的專家。四、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新（在學(xué)

10、生對(duì)上一個(gè)問題討論的基礎(chǔ)上教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生，發(fā)散思維，聯(lián)想創(chuàng)新）問：剛才，我們從課文里找到了作者留下的有待進(jìn)一步研究的新課題，下面請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合自己的課外知識(shí)，就上述某一新課題，談?wù)勛约旱膭?chuàng)新設(shè)計(jì)或創(chuàng)新方案（盡量鼓勵(lì)學(xué)生異想天開）。五、布置課外作業(yè)推薦科技讀物“劍橋文叢”（科普叢書）航天技術(shù)-奔向宇宙的金橋（現(xiàn)代高科技知識(shí)叢書）宇宙之謎（科普讀物）人類載人航天歷程（中國(guó)青年報(bào)1999/11/21）時(shí)間簡(jiǎn)史-從大爆炸到黑洞（“第一推動(dòng)” 叢書，英：史蒂芬·霍金著，許明賢、吳忠超譯）大自然探索-關(guān)屹嬴 （網(wǎng)上資料）星際探巡、宇宙與人（VCD）天問（電腦光盤）就課文留下的有待進(jìn)一步研究探索的

11、某一新課題寫一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案或?qū)懸黄苹梦恼?。案例后記?、本文是一篇科普文章，概念多，信息量大，適合于用來(lái)訓(xùn)練學(xué)生篩選信息的能力。在本單元前三篇課文的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已基本掌握了篩選信息的一些方法，因此，本課可以設(shè)計(jì)成一節(jié)訓(xùn)練驗(yàn)收課，提高課，讓學(xué)生在課堂實(shí)踐中拓展篩選信息的能力，提高科技文閱讀水平。2、本課是自讀課，課文內(nèi)容涉及到航空航天領(lǐng)域、理論物理領(lǐng)域的一些尖端科學(xué)技術(shù)，其中的名詞術(shù)語(yǔ)不宜要求全部理解，也不太可能全都理解，如旋轉(zhuǎn)黑洞、白洞、蟲孔、超級(jí)繩索等。把握什么是空間旅行、什么是時(shí)間旅行是學(xué)習(xí)本文的關(guān)鍵?？臻g旅行概念容易理解，時(shí)間旅行的概念有一定的難度，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真研讀“時(shí)間旅行”一節(jié)

12、。3、要給予學(xué)生充分的閱讀、思考和探討的空間。課前可布置學(xué)生預(yù)習(xí)，提供思考題，并提供有關(guān)人類載人航天的資料，如世界第一個(gè)遨游太空的前蘇航宇航員加加林，美國(guó)的“阿波羅”登月計(jì)劃，前蘇聯(lián)的空間站建設(shè)，理論物理界有關(guān)“空間、時(shí)間、黑洞、白洞”等知識(shí)的材料，增加學(xué)生理解課文的背景知識(shí)。4、教師要利用課文中留下的創(chuàng)造空間激發(fā)學(xué)生閱讀的興趣，發(fā)展學(xué)生的發(fā)散思維、聯(lián)想想象思維與創(chuàng)新思維。這就需要引導(dǎo)組織好學(xué)生對(duì)兩大問題的討論。一是“尋找課文留下的有待進(jìn)一步研究探索的新課題”，二是“請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合自己的課外知識(shí)，就上述某一新課題，談?wù)勛约旱膭?chuàng)新設(shè)計(jì)或創(chuàng)新方案”。前一問題不僅把學(xué)生引向了課文的深處，而且不失時(shí)機(jī)地

13、激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明的欲望。因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)都有其產(chǎn)生、發(fā)展、再發(fā)展的過程，科技領(lǐng)域中某一新的課題，也就是該領(lǐng)域以后突破的重點(diǎn)和發(fā)展的方向，也正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維和創(chuàng)新意識(shí)的契機(jī)。上述問題的設(shè)計(jì)，正是恰到好處地抓住了這一契機(jī)。后一問題既引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課文的主要內(nèi)容作歸納性思考，更是把學(xué)生的創(chuàng)新思維引導(dǎo)到了至高點(diǎn)。因?yàn)檫@一問題設(shè)計(jì)在學(xué)生的興奮點(diǎn)上，學(xué)生可以依據(jù)課文的思路，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)類取譬，暢想無(wú)窮。盡管學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)或創(chuàng)新方案，有的可能已成為現(xiàn)實(shí)，有的也許還是天方夜談，甚或有的還缺乏科學(xué)根據(jù)，純粹是胡思亂想；但通過這些問題的討論，學(xué)生潛在的智力可以得到開挖，創(chuàng)造性思維可以得到激活，課堂氣氛活躍，真正能成為學(xué)生學(xué)習(xí)的自由王國(guó)。5、要充滿教學(xué)情趣。教學(xué)有情趣，其主體往往樂學(xué)不疲，其樂無(wú)窮，且思維敏捷，更有創(chuàng)造性。本教學(xué)案例中，教師一方面可以通過提供有關(guān)最新的科技知識(shí)背景（如開篇導(dǎo)入課文時(shí)多媒體打出的畫面），圖文結(jié)合，創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生置身于新奇活潑的教學(xué)情境中。另一方面，在教與學(xué)的雙邊活動(dòng)中，要伴之以