13《宇宙的未來》教案

《宇宙的未來》教案教學(xué)目標一、知識教育目標1．了解有關(guān)宇宙學(xué)的一些知識；2．了解演講稿的一些特點。二、能力培養(yǎng)目標1．學(xué)習舉辦科普講座，以提高講座的科學(xué)性、規(guī)范性；2．通過和本單元前面的課文進行比較，提高比較閱讀的能力。三、德育滲透目標通過本文的學(xué)習，激發(fā)學(xué)生對宇宙奧秘的探索熱情。四、美育滲透目標引導(dǎo)學(xué)生體會這篇講演幽默的語言風格，提高自己的思維和語言表達能力。重點、難點、疑點及解決辦法重點：1．了解有關(guān)宇宙學(xué)的一些知識；2．了解演講稿的一些特點。難點：1．學(xué)習舉辦科普講座，以提高講座的科學(xué)性、規(guī)范性；2．通過和本單元前面的課文進行比較，提高比較閱讀的能力。課時安排1課時教學(xué)步驟一、明確目標1．了解有關(guān)宇宙學(xué)的一些知識；2．了解演講稿的一些特點。3．通過和本單元前面的課文進行比較，提高比較閱讀的能力。二、整體感知1．導(dǎo)入新課在當今世界的自然科學(xué)領(lǐng)域，能夠和愛因斯坦比肩的人物恐怕應(yīng)當首推史蒂芬?霍金了，他不但做出了輝煌的科學(xué)成就，其堅強的意志品質(zhì)也深深地感染著我們，我們今天就來學(xué)習他的一篇演說辭《宇宙的未來》（板書課題）。仰望燦爛的星空，我們會肅然起敬，產(chǎn)生無窮無盡的聯(lián)想和想像。從古到今，人們對于宇宙的猜測和探索從來也沒有停止過。如屈原在《天問》里就發(fā)出了一系列的探問：“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？……九天之際，安放安屬？隅隈多有，誰知其數(shù)？天何所沓？十二焉分？日月安屬？列星安陳？出自湯谷，次于蒙汜，自明及晦，所行幾里？”中國古代的宇宙學(xué)有渾天說、蓋天說、宣夜說等，西方有日心說、地心說等。然而直到20世紀誕生現(xiàn)代宇宙學(xué)，人們對宇宙的認識才有了根本性的突破。本文作者是當代著名的理論物理學(xué)家，他以“宇宙的未來”這樣玄而又玄的話題在劍橋大學(xué)作講演，對我們認識宇宙有哪些啟示呢？2．作者簡介史蒂芬?霍金是繼阿爾伯特?愛因斯坦之后最杰出的物理學(xué)家?；艚?942年出生于英國牛津，先后就讀于牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，學(xué)習數(shù)學(xué)、物理學(xué)和宇宙學(xué)。1963年，霍金經(jīng)診斷得了肌萎縮性側(cè)索硬化癥。這種病會引起肌肉萎縮，導(dǎo)致癱瘓；說話會越來越困難，直至完全喪失語言能力；患者通常因并發(fā)肺炎或窒息而死亡。不過，患者的思維能力包括記憶能力不受影響。醫(yī)生告訴霍金他最多只能活兩年。在經(jīng)歷了一段短暫的失望和沮喪后，霍金又開始了他的宇宙學(xué)研究?；艚鸷髞碓谙鄬φ摗ⅰ按蟊ā焙秃诙吹阮I(lǐng)域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙學(xué)著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的暢銷書?；艚鸨淮_診患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理論研究，仍在為大統(tǒng)一理論而耕耘不已?；艚瓞F(xiàn)任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授，這也是牛頓爵士曾擔任過的職位。三、重點、難點的學(xué)習與目標達成過程1．感知課文，明確本文的整體寫作思路。在講演的開頭，作者就指出，預(yù)言將來是非常困難的，預(yù)言宇宙的將來尤其困難。雖然如此，科學(xué)家對此仍然滿懷信心。課文第2段，作者卻話題一轉(zhuǎn)，考察起預(yù)言的歷史。提及預(yù)言，人們會不由自主地想到古代的巫術(shù)。女巫用“毒藥或火山溢出的氣體”把自己“弄得精神恍惚”，不過是為了增加一點兒神秘色彩，“而真正的技巧在于解釋”。近代宗教預(yù)言也是這樣，不斷用新的解釋來掩飾預(yù)言的失敗，如“首先要數(shù)出獲救者名單”等。那么，科學(xué)家的預(yù)言是不是也像古代的預(yù)言家一樣是一時的“騙術(shù)”呢？作者指出，“科學(xué)預(yù)言也許并不比那些巫師或預(yù)言家的更可靠些”，比如對天氣預(yù)報、對“極端條件下物體的精確的定律”，以及對大腦的工作機制等，都還缺乏準確的判斷。但是，“宇宙在非常大的尺度下的未來”，還是可以預(yù)言的。宇宙中的局部運動也許會出現(xiàn)混沌狀態(tài)，但宇宙在大尺度上是可以預(yù)測的。宇宙正在高速膨脹，其他星系正在飛速離我們遠去。宇宙微波背景輻射證明了宇宙的膨脹大體上“是平滑的而非混沌的”，因為如果宇宙的膨脹率和平均密度不均勻，來自宇宙各個方向的宇宙微波背景輻射溫度就不會如此一致。“這表明，宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的，而不是混沌的。因此我們可以預(yù)言宇宙遙遠的未來?！睆哪壳暗那闆r看，宇宙中星系之間的距離在增大，但是星系之間的引力吸引有可能降低膨脹率。“如果宇宙的密度大于某個臨界值，引力吸引將最終使膨脹停止并使宇宙開始重新收縮。宇宙就會坍縮到一個大擠壓?！薄按髷D壓”和“大爆炸”前的狀態(tài)相似，“具有無限密度”，“物理定律在這種狀態(tài)下失效”。這樣，預(yù)言宇宙的未來，“關(guān)鍵問題在于：平均密度是多少？如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮”。但是，計算宇宙的平均密度并不容易。把我們現(xiàn)在能看到的恒星質(zhì)量加起來，還不到臨界值的百分之一；即使加上“氣體云的質(zhì)量”，最多達到臨界值的百分之一。但是，我們能不能據(jù)此得出宇宙將永遠膨脹下去的結(jié)論呢？還不能。因為宇宙中還存在許多暗物質(zhì)，這些暗物質(zhì)我們?nèi)庋劭床灰?，不能直接觀測到。黑洞就是這類暗物質(zhì)，它是超大恒星死亡的產(chǎn)物?；艚饘诙吹慕忉屖牵骸翱臻g一時間的一個區(qū)域，因為那兒的引力是如此之強，以至于任何東西甚至光都不能從該處逃逸出來?！保ㄒ姟稌r間簡史》一書所附《小辭典》）我們雖然看不見黑洞的存在，但可以通過觀察螺旋星系和星系團來判斷它們的存在：能使大質(zhì)量的星系或星系團繞之旋轉(zhuǎn)的東西，其質(zhì)量一定比這些星系和星系團大得多。作者指出，根據(jù)現(xiàn)在的觀測研究，將這些暗物質(zhì)估算在內(nèi)，“仍然只達到要使宇宙重新坍縮的臨界質(zhì)量的百分之十左右”。于是有人擇原理和暴漲理論為之說，前者假設(shè)有多個宇宙共存，而我們所能理解的只是身處其中的一個；后者認為宇宙可能采取一種非常規(guī)的方式突變，從一個微小的尺度很快達到臨界狀態(tài)。歸根到底，宇宙的未來只有兩種命運：繼續(xù)膨脹，或可能收縮。這取決于宇宙現(xiàn)有的密度，所以，科學(xué)家在沒有稱算出宇宙的重量之前，不得不承認“宇宙實際上是處在刀鋒上”，所以要繼承巫師或預(yù)言家的傳統(tǒng)：“兩方下賭注，以保萬無一失。”2．研讀課文，討論問題。（1）作者是怎樣探討“宇宙的未來”的？【明確】作者先從古代的巫術(shù)和近代的宗教預(yù)言談起，引出話題，說明從科學(xué)的角度談?wù)撚钪娴奈磥硎欠浅烂C的事，科學(xué)有別于宗教的地方是它的求實精神。探討宇宙是繼續(xù)膨脹還是有可能收縮是這篇講演的主體部分，計算宇宙的密度又是這一主體部分的關(guān)鍵，有關(guān)宇宙中物質(zhì)密度臨界值的探討，則把問題引向深入。最后，介紹兩種新的理論——人擇原理和暴漲理論，則體現(xiàn)了科學(xué)界最新的探索。作者從可見物質(zhì)談到暗物質(zhì)，從成熟的理論談到科學(xué)的假說，把問題講得透徹明白。最后沒有做出一個明確的預(yù)言，恰恰說明了他嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（2）怎樣理解本文的一些相關(guān)論述？【明確】這是一篇科學(xué)講演，涉及較為復(fù)雜的背景知識。這些知識和講演的主題是密切相關(guān)的，如果不作必要的交待，講演的內(nèi)容就會顯得抽象和單薄。如，談到天氣預(yù)報、大腦工作原理都具有混沌性質(zhì)，來反襯宇宙在大尺度上是“平滑而非混沌”的；如，談到恒星的死亡（歸宿）引出黑洞，為宇宙中暗物質(zhì)的存在尋找理論支持；如，談到現(xiàn)存宇宙對初始密度的極度敏感，引出了“人擇原理”等等。這些相關(guān)的論述，或從對立面凸顯觀點，或從縱深面強化觀點，使論證豐富多彩。（3）這篇講演在語言上具有怎樣的特點？【明確】講演是面對面的交流，這種交流又是單向度的，如果不注意講演的語言藝術(shù)，就達不到最佳的表達效果。這篇講演，除了推理嚴謹外，語言幽默也是其突出的特點。幽默的語言創(chuàng)造出一種輕松愉快的氣氛，更具有親和力，使所闡發(fā)的事理更容易為聽眾接受。如，談到輪賭盤的旋轉(zhuǎn)具有混沌性質(zhì)，作者說即使是物理學(xué)家也不能計算出它“出來的數(shù)字，否則的話，物理學(xué)家就會在賭場發(fā)財”，這就生動地說明了什么是混沌現(xiàn)象；如，文章最后一句話：“所以我正是繼承那些巫師或預(yù)言者的良好傳統(tǒng)，兩方下賭注，以保萬無一失?！奔嬗兄S刺與幽默，對宇宙未來命運的判斷采取了審慎態(tài)度。布置作業(yè)完成“研討與練習一、二”。教學(xué)反思：人教版必修五科普文單元共三篇文章：《中國建筑的特征》、《作為生物的社會》、《宇宙的未來》。這個單元整個的教學(xué)過程看似比較亂，課堂上不是整齊有序，而且拓展內(nèi)容的東西比較多，我的教學(xué)反思，思考歸納如下。一、觀其文，知識教學(xué)是一扇窗。三篇課文的選擇是有編輯者的獨特的用心的：《中國建筑的特征》是我們本觀世界；《作為生物的社會》，從生物的角度，相當于微觀世界；《宇宙的未來》則是從宏觀的角度來探索來進行科學(xué)探索。我把三篇文章作為一個整體，我說：“每一篇文章都像是一扇窗子，可以給我們打開一個神奇的世界，這個世界可能是你很熟悉卻被你忽視的，可能你想過卻轉(zhuǎn)瞬即忘，也可能正是你夢寐以求并朝著那兒走進的，那么，我們來看看這幾位科學(xué)大師從他們的視角用他們獨特的思考方式給我們打開的神奇之窗吧?！痹谥R的了解中我們體會著霍金、梁思成的科學(xué)精神，理解著托馬斯·劉易斯的科學(xué)思維，感受著這些科學(xué)家的科學(xué)智慧。我們的學(xué)生把太多的精力和時間放在了分數(shù)和作業(yè)上，如果能引領(lǐng)著他們到一片全新的世界中去，那不是一件很有趣的事嗎？二、識其人，沉醉其中是一個世界。我給他們介紹梁思成，介紹林徽因為他打開的建筑系這個大門的機緣，介紹他們一起在賓西法利亞大學(xué)建筑系求學(xué)的經(jīng)歷，介紹他們夫妻收到的來自梁啟超的特殊的新婚禮物和他們在歐洲游歷的經(jīng)過，介紹他們回國后在東北大學(xué)開設(shè)的第一個建筑系，介紹他們夫妻一起歷經(jīng)艱險研究中國建筑的事件和在二戰(zhàn)結(jié)束時及新中國成立后梁思成對保護古建筑的貢獻——介紹的很多，也比較亂，甚至語言上還有語無倫次詞不達意的情況，但是，我看到孩子們亮亮的眼睛。是的，那是一個他們只能想像的時代，但是那個時代中這些卓越的人物身上確實有最動人的東西。我給他們介紹霍金，霍金的簡介注釋有，我們一起靜靜看。然后，我介紹了2022年霍金到中國來接受記者采訪時的一段話：記者問：“在您探索宇宙的漫長而又艱難的過程中您認為最享受的一件事是什么？”霍金用他還能活動的兩個手指按動按鈕，回答：“盡管我的身體深受限制，我的思想?yún)s可以自由探索宇宙，回到時間的起點，到黑洞中去探索，我的思想是沒有辦法被禁錮的?！庇浾撸骸澳欠襁€有夢想？”霍金：“我還有很多事情需要完成，當我們失去自己的夢想的時候，我們就死掉了。”記者：“請用三個字來形容您自己，好嗎？”霍金：“樂觀、浪漫、固執(zhí)?！碑斘覀冊诜窒碇@些故事的時候，我覺得同學(xué)們被深深地打動了，當一個人沉醉于自己的事業(yè)中，這個世界就組成了一個神秘而神奇的世界，陶醉其中，即使艱難也是趣味無窮啊！三、思己身，發(fā)現(xiàn)興趣是一條路。我們的學(xué)生在高考的壓力下漸漸失去了自我的興趣，很多的孩子上了初中后喜歡的小提琴不能拉了，喜歡的毛筆字必須放下了，科目中特別愛好的也沒有時間去進一步鉆研了