宇宙的未來教案
宇宙的未來教案1
教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)教育目標(biāo)
1、了解有關(guān)宇宙學(xué)的一些知識(shí)；
2、了解演講稿的一些特點(diǎn)。
二、能力培養(yǎng)目標(biāo)
1、學(xué)習(xí)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(jìn)行比較，提高比較閱讀的能力。
三、德育滲透目標(biāo)
通過本文的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)宇宙奧秘的探索熱情。
四、美育滲透目標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)這篇講演幽默的語(yǔ)言風(fēng)格，提高自己的思維和語(yǔ)言表達(dá)能力。
重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法
重點(diǎn)：
1、了解有關(guān)宇宙學(xué)的一些知識(shí)；
2、了解演講稿的一些特點(diǎn)。
難點(diǎn)：
1、學(xué)習(xí)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(jìn)行比較，提高比較閱讀的能力。
課時(shí)安排
1課時(shí)
教學(xué)步驟
一、明確目標(biāo)
1、了解有關(guān)宇宙學(xué)的一些知識(shí)；
2、了解演講稿的一些特點(diǎn)。
3、通過和本單元前面的課文進(jìn)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(dāng)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(dāng)首推史蒂芬·霍金了，他不但做出了輝煌的科學(xué)成就，其堅(jiān)強(qiáng)的意志品質(zhì)也深深地感染著我們，我們今天就來學(xué)習(xí)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(huì)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(duì)于宇宙的猜測(cè)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(guó)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(jì)誕生現(xiàn)代宇宙學(xué)，人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)才有了根本性的突破。本文作者是當(dāng)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(duì)我們認(rèn)識(shí)宇宙有哪些啟示呢？
2、作者簡(jiǎn)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�1942年出生于英國(guó)牛津，先后就讀于牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，學(xué)習(xí)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(huì)引起肌肉萎縮，導(dǎo)致癱瘓；說話會(huì)越來越困難，直至完全喪失語(yǔ)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�(duì)論、“大爆炸”和黑洞等領(lǐng)域取得了突出的研究成果�；艚�1988年出版的宇宙學(xué)著作《時(shí)間簡(jiǎn)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。霍金現(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(dān)任過的職位。
三、重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)達(dá)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(duì)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(huì)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(diǎn)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(shí)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(duì)天氣預(yù)報(bào)、對(duì)“極端條件下物體的精確的定律”，以及對(duì)大腦的工作機(jī)制等，都還缺乏準(zhǔn)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(yùn)動(dòng)也許會(huì)出現(xiàn)混沌狀態(tài)，但宇宙在大尺度上是可以預(yù)測(cè)的。宇宙正在高速膨脹，其他星系正在飛速離我們遠(yuǎn)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?yàn)槿绻钪娴呐蛎浡屎推骄芏炔痪鶆颍瑏碜杂钪娓鱾�(gè)方向的宇宙微波背景輻射溫度就不會(huì)如此一致。“這表明，宇宙的行為在非常大尺度下是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的。因此我們可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來�！�
從目前的情況看，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�！叭绻钪娴拿芏却笥谀硞�(gè)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(huì)坍縮到一個(gè)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(yuǎn)膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會(huì)坍縮”。
但是，計(jì)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(dá)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(yuǎn)膨脹下去的結(jié)論呢？還不能。因?yàn)橛钪嬷羞�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(cè)到。黑洞就是這類暗物質(zhì)，它是超大恒星死亡的產(chǎn)物。霍金對(duì)黑洞的解釋是：“空間一時(shí)間的一個(gè)區(qū)域，因?yàn)槟莾旱囊κ侨绱酥畯?qiáng)，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(shí)間簡(jiǎn)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(tuán)來判斷它們的存在：能使大質(zhì)量的星系或星系團(tuán)繞之旋轉(zhuǎn)的東西，其質(zhì)量一定比這些星系和星系團(tuán)大得多。
作者指出，根據(jù)現(xiàn)在的觀測(cè)研究，將這些暗物質(zhì)估算在內(nèi)，“仍然只達(dá)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(gè)宇宙共存，而我們所能理解的只是身處其中的一個(gè)；后者認(rèn)為宇宙可能采取一種非常規(guī)的方式突變，從一個(gè)微小的尺度很快達(dá)到臨界狀態(tài)。
歸根到底，宇宙的未來只有兩種命運(yùn)：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(rèn)“宇宙實(shí)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?yán)肅的事，科學(xué)有別于宗教的地方是它的求實(shí)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(jì)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(gè)明確的預(yù)言，恰恰說明了他嚴(yán)謹(jǐn)?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(shí)。這些知識(shí)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(huì)顯得抽象和單薄。如，談到天氣預(yù)報(bào)、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(duì)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(duì)立面凸顯觀點(diǎn)，或從縱深面強(qiáng)化觀點(diǎn)，使論證豐富多彩。
�。�3）這篇講演在語(yǔ)言上具有怎樣的特點(diǎn)？
【明確】講演是面對(duì)面的交流，這種交流又是單向度的，如果不注意講演的語(yǔ)言藝術(shù)，就達(dá)不到最佳的表達(dá)效果。這篇講演，除了推理嚴(yán)謹(jǐn)外，語(yǔ)言幽默也是其突出的特點(diǎn)。幽默的語(yǔ)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(jì)算出它“出來的數(shù)字，否則的話，物理學(xué)家就會(huì)在賭場(chǎng)發(fā)財(cái)”，這就生動(dòng)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(duì)宇宙未來命運(yùn)的判斷采取了審慎態(tài)度。
布置作業(yè)
完成“研討與練習(xí)一、二”。
宇宙的未來教案2
教材分析：
本文是英國(guó)理論物理學(xué)家霍金1991年1月在劍橋大學(xué)的一次講演錄�；艚疬\(yùn)用天體物理理論，對(duì)宇宙的未來作了科學(xué)的預(yù)測(cè)，得出宇宙或膨脹或坍縮取決于宇宙的平均密度的結(jié)論。文章涉及很多關(guān)于宇宙學(xué)的知識(shí)，但演講者卻從巫師和宗教預(yù)言談起，通過嚴(yán)密的語(yǔ)言和生動(dòng)的比喻等，將深?yuàn)W的科學(xué)問題講得深入淺出，這是教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的。
學(xué)情分析：
學(xué)生高一時(shí)學(xué)過《宇宙的邊疆》一文，對(duì)順利學(xué)習(xí)本文已有了一定的知識(shí)積累和閱讀經(jīng)驗(yàn)；尤其是孩子們對(duì)未知世界有著強(qiáng)烈的好奇心和探索欲，這是教學(xué)時(shí)可資開發(fā)的寶貴資源。
教學(xué)目標(biāo)：
1、理清文章思路，概括內(nèi)容要點(diǎn)，理解文中重要信息的內(nèi)涵。
2、學(xué)習(xí)、欣賞本文嚴(yán)密的語(yǔ)言和生動(dòng)的比喻，能夠加以靈活運(yùn)用。
3、了解關(guān)于宇宙學(xué)的基本知識(shí)，激發(fā)探索未知世界的興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神，提高思辨能力。
教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)、合作探究為主，點(diǎn)撥引導(dǎo)為輔，配合適當(dāng)練習(xí)。
教學(xué)用具：多媒體教學(xué)課件。
課時(shí)安排：1課時(shí)。
教學(xué)程序：
一、導(dǎo)入新課。
投影幻燈1：
尸佼《尸子》：上下四方曰宇，往古來今曰宙。
屈原《天問》：遂古之初，誰傳道之？上下未行，何由考之？……九天之際，安放安屬？隅隈多有，誰知其數(shù)？
帕斯卡爾：人是一根能思想的葦草。
板書課題：宇宙的未來
學(xué)生簡(jiǎn)介霍金，老師適當(dāng)補(bǔ)充、強(qiáng)調(diào)：人類自古而今對(duì)宇宙的不斷追問與求索。
問題1：如果選擇注釋①霍金簡(jiǎn)介中的兩個(gè)詞或短語(yǔ)來描述你所知道的霍金你會(huì)選擇哪兩個(gè)？
投影幻燈2：
當(dāng)代的愛因斯坦
身殘志堅(jiān)
要點(diǎn)：霍金輝煌的科學(xué)成就與堅(jiān)強(qiáng)的意志品質(zhì)。
設(shè)計(jì)意圖：激趣，培養(yǎng)準(zhǔn)確整合信息能力。
二、自主學(xué)習(xí)。學(xué)生速讀課文，解決下列問題。
1、投影幻燈3：
根據(jù)課文有關(guān)內(nèi)容將下列空缺處補(bǔ)充完整。
本文是霍金1991年1月在劍橋大學(xué)的一次講演錄。這篇演講從 和
的預(yù)言說起，然后過渡到自己對(duì) 的科學(xué)預(yù)言，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，重點(diǎn)突出。作者預(yù)測(cè)宇宙或?qū)?，或?qū)?，這取決于
，而現(xiàn)在，所以兩種結(jié)果都可能發(fā)生。
2、投影幻燈4：
思考：
（1）作者認(rèn)為“科學(xué)預(yù)言也許并不比那些巫師或預(yù)言家更可靠些”，又說“我們
認(rèn)為可以做可靠的預(yù)言”，兩者是否矛盾？為什么？
�。�2）作者最后說“兩方下賭注，以確保萬無一失”，這和巫師、宗教預(yù)言有何
不同？
學(xué)生獨(dú)立思考，然后與同學(xué)交流，不同理解可以討論。老師點(diǎn)撥思路、方法，對(duì)“微波背景”“平均密度”“暗物質(zhì)”“黑洞”“人擇原理”等重要信息可以發(fā)動(dòng)學(xué)生明確或給以提示，幫助理解，對(duì)于學(xué)生提出的疑難問題要妥善處理。
投影幻燈5：
微波背景(相同）→平均密度（相同） →（可以預(yù)言）
暗物質(zhì)（引力） →（小）→膨脹（大）坍縮
設(shè)計(jì)意圖：理清思路，突出重點(diǎn)，培養(yǎng)獨(dú)立思考精神。
三、合作探究。
投影幻燈6：
說說加點(diǎn)詞語(yǔ)的'作用，體會(huì)作者嚴(yán)密的語(yǔ)言，探究怎樣使語(yǔ)言表達(dá)更加嚴(yán)密。
1、它會(huì)是一部對(duì)未來預(yù)言的歷史，幾乎所有這些預(yù)言都是大錯(cuò)特錯(cuò)的。
2、那些定律在理解宇宙如何起始方面很重要，但是它不影響宇宙的未來演化，除非直到宇宙坍縮成一種高密度的狀態(tài)。
學(xué)生先獨(dú)立思考，然后小組內(nèi)交流，探究怎樣可以使語(yǔ)言表達(dá)更加嚴(yán)密。老師指導(dǎo)，明確方法：加個(gè)限制或加個(gè)條件等。
板書：嚴(yán)密
投影幻燈7：
試給下列詞語(yǔ)加上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，使表達(dá)更加嚴(yán)密。
1、一個(gè)好教練就是一支好球隊(duì)。
2、沒有打不好的比賽，只有不合格的教練。
3、進(jìn)攻是最好的防守。
設(shè)計(jì)意圖：體會(huì)科學(xué)語(yǔ)言的嚴(yán)密性，提高語(yǔ)言表達(dá)能力。
投影幻燈8：
賞析下列語(yǔ)句，說說在表現(xiàn)手法上有何的相同點(diǎn)，探究其在表達(dá)上的作用。
1、如果你稍微改變一下你旋轉(zhuǎn)輪賭盤的方式，就會(huì)改變出來的數(shù)字。你在實(shí)際上不可能預(yù)言出來的數(shù)字，否則的話，物理學(xué)家就會(huì)在賭場(chǎng)發(fā)財(cái)。
2、對(duì)我們而言，時(shí)空是顯得四維的，而在M理論是十維或者十一維的，這是怎么回事呢？為什么我們不能觀察到另外的六或七維呢？這個(gè)問題的傳統(tǒng)的，也是迄今仍被普遍接受的答案是，額外維全部被卷曲到一個(gè)小尺度的空間中，余下四維幾乎是平坦的。它就像人的一根頭發(fā)，如果你從遠(yuǎn)處看它，它就顯得像是一維的線。但是如果你在放大鏡下看它，你就看到了它的粗細(xì)，頭發(fā)的的確確是三維的。在時(shí)空的情形下，足夠高倍數(shù)的放大鏡應(yīng)能揭示出彎卷的額外維數(shù)，如果它存在的話。
�。ɑ艚稹赌さ男缕媸澜纭罚�
學(xué)生思考討論上述語(yǔ)句的含義，探究比喻的重要作用。老師點(diǎn)撥，明確，適當(dāng)參與討論，指導(dǎo)學(xué)生了解并體會(huì)霍金科學(xué)語(yǔ)言的形象性特點(diǎn)。鼓勵(lì)學(xué)生在文中找出其他的例子加以賞析。板書：生動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖：體會(huì)生動(dòng)形象的語(yǔ)言在科普作品中的重要作用，激發(fā)閱讀霍金、走近霍金的興趣。
四、課堂小結(jié)。
投影幻燈9：
1、已知的事物是有限的，未知的事物是無窮的；我站立在茫茫無邊神秘莫測(cè)的汪洋中的一個(gè)小島上，繼續(xù)開拓是我們每一個(gè)人的職責(zé)。（英·赫胥黎）
2、2061年，76年公轉(zhuǎn)一圈的哈雷彗星再次如約回歸，它看到的人類社會(huì)將是一個(gè)更加崇尚科學(xué)的世界。（美·《為全體美國(guó)人的科學(xué)：達(dá)到科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)脫盲的2061計(jì)劃報(bào)告書》）
學(xué)生交流學(xué)習(xí)本課的感受。老師適當(dāng)補(bǔ)充：科學(xué)的傳承與創(chuàng)新。若時(shí)間緊可以略。
投影幻燈10：
1、道生一，一生二，二生三，三生萬物。
�。ɡ献印兜赖陆�(jīng)》第42章）
2、有物混成，先天地生。寂兮寥兮，獨(dú)立不改，周行而不殆，可以為天下母。吾不知其名，字之曰道，強(qiáng)為之名曰大。大曰逝，逝曰遠(yuǎn)，遠(yuǎn)曰反。
�。ɡ献印兜赖陆�(jīng)》第25章）
要點(diǎn)：人類若要真正了解宇宙，除了靠自然科學(xué)的發(fā)展，還應(yīng)從2500年前中國(guó)的老子那里尋找智慧。
設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)科學(xué)精神，使本課教學(xué)主旨得以升華。
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