宇宙的未來教案

時間：2021-04-08 19:26:51 教案我要投稿

宇宙的未來教案

　　宇宙的未來教案1

　　教學目標

宇宙的未來教案

　　一、知識教育目標

　　1、了解有關宇宙學的一些知識；

　　2、了解演講稿的一些特點。

　　二、能力培養目標

　　1、學習舉辦科普講座，以提高講座的科學性、規范性；

　　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

　　通過本文的學習，激發學生對宇宙奧秘的探索熱情。

　　四、美育滲透目標

　　引導學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、了解有關宇宙學的一些知識；

　　2、了解演講稿的一些特點。

　　難點：

　　1、學習舉辦科普講座，以提高講座的科學性、規范性；

　　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

　　教學步驟

　　一、明確目標

　　1、了解有關宇宙學的一些知識；

　　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、導入新課

　　在當今世界的自然科學領域，能夠和愛因斯坦比肩的人物恐怕應當首推史蒂芬·霍金了，他不但做出了輝煌的科學成就，其堅強的意志品質也深深地感染著我們，我們今天就來學習他的一篇演說辭《宇宙的未來》（板書課題）。

　　仰望燦爛的星空，我們會肅然起敬，產生無窮無盡的聯想和想像。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？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世紀誕生現代宇宙學，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家，他以“宇宙的未來”這樣玄而又玄的話題在劍橋大學作講演，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家。霍金1942年出生于英國牛津，先后就讀于牛津大學和劍橋大學，學習數學、物理學和宇宙學。1963年，霍金經診斷得了肌萎縮性側索硬化癥。這種病會引起肌肉萎縮，導致癱瘓；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。醫生告訴霍金他最多只能活兩年。在經歷了一段短暫的失望和沮喪后，霍金又開始了他的宇宙學研究。霍金后來在相對論、“大爆炸”和黑洞等領域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙學著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的暢銷書。霍金被確診患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理論研究，仍在為大統一理論而耕耘不已。霍金現任劍橋大學盧卡斯數學教授，這也是牛頓爵士曾擔任過的職位。

　　三、重點、難點的學習與目標達成過程

　　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，預言將來是非常困難的，預言宇宙的將來尤其困難。雖然如此，科學家對此仍然滿懷信心。

　　課文第2段，作者卻話題一轉，考察起預言的歷史。提及預言，人們會不由自主地想到古代的巫術。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”。近代宗教預言也是這樣，不斷用新的解釋來掩飾預言的失敗，如“首先要數出獲救者名單”等。那么，科學家的預言是不是也像古代的預言家一樣是一時的“騙術”呢？作者指出，“科學預言也許并不比那些巫師或預言家的更可靠些”，比如對天氣預報、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”，還是可以預言的。

　　宇宙中的局部運動也許會出現混沌狀態，但宇宙在大尺度上是可以預測的。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。因此我們可以預言宇宙遙遠的未來。”

　　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。“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。”“大擠壓”和“大爆炸”前的狀態相似，“具有無限密度”，“物理定律在這種狀態下失效”。

　　這樣，預言宇宙的未來，“關鍵問題在于：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。把我們現在能看到的恒星質量加起來，還不到臨界值的百分之一；即使加上“氣體云的質量”，最多達到臨界值的百分之一。但是，我們能不能據此得出宇宙將永遠膨脹下去的結論呢？還不能。因為宇宙中還存在許多暗物質，這些暗物質我們肉眼看不見，不能直接觀測到。黑洞就是這類暗物質，它是超大恒星死亡的產物。霍金對黑洞的解釋是：“空間一時間的一個區域，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。”（見《時間簡史》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：能使大質量的星系或星系團繞之旋轉的東西，其質量一定比這些星系和星系團大得多。

　　作者指出，根據現在的觀測研究，將這些暗物質估算在內，“仍然只達到要使宇宙重新坍縮的臨界質量的百分之十左右”。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的方式突變，從一個微小的尺度很快達到臨界狀態。

　　歸根到底，宇宙的未來只有兩種命運：繼續膨脹，或可能收縮。這取決于宇宙現有的密度，所以，科學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言家的傳統：“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和近代的宗教預言談起，引出話題，說明從科學的角度談論宇宙的未來是非常嚴肅的事，科學有別于宗教的地方是它的求實精神。探討宇宙是繼續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鍵，有關宇宙中物質密度臨界值的探討，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，則體現了科學界最新的探索。作者從可見物質談到暗物質，從成熟的理論談到科學的假說，把問題講得透徹明白。最后沒有做出一個明確的預言，恰恰說明了他嚴謹的科學態度。

　　（2）怎樣理解本文的一些相關論述？

　　【明確】這是一篇科學講演，涉及較為復雜的背景知識。這些知識和講演的主題是密切相關的，如果不作必要的交待，講演的內容就會顯得抽象和單薄。如，談到天氣預報、大腦工作原理都具有混沌性質，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，為宇宙中暗物質的存在尋找理論支持；如，談到現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，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。幽默的語言創造出一種輕松愉快的氣氛，更具有親和力，使所闡發的事理更容易為聽眾接受。如，談到輪賭盤的旋轉具有混沌性質，作者說即使是物理學家也不能計算出它“出來的數字，否則的話，物理學家就會在賭場發財”，這就生動地說明了什么是混沌現象；如，文章最后一句話：“所以我正是繼承那些巫師或預言者的良好傳統，兩方下賭注，以保萬無一失。”兼有諷刺與幽默，對宇宙未來命運的判斷采取了審慎態度。

　　布置作業

　　完成“研討與練習一、二”。

　　宇宙的未來教案2

　　教材分析：

　　本文是英國理論物理學家霍金1991年1月在劍橋大學的一次講演錄。霍金運用天體物理理論，對宇宙的未來作了科學的預測，得出宇宙或膨脹或坍縮取決于宇宙的平均密度的結論。文章涉及很多關于宇宙學的知識，但演講者卻從巫師和宗教預言談起，通過嚴密的語言和生動的比喻等，將深奧的科學問題講得深入淺出，這是教學中應重點關注的。

　　學情分析：

　　學生高一時學過《宇宙的邊疆》一文，對順利學習本文已有了一定的知識積累和閱讀經驗；尤其是孩子們對未知世界有著強烈的好奇心和探索欲，這是教學時可資開發的寶貴資源。

　　教學目標：

　　1、理清文章思路，概括內容要點，理解文中重要信息的內涵。

　　2、學習、欣賞本文嚴密的語言和生動的比喻，能夠加以靈活運用。

　　3、了解關于宇宙學的基本知識，激發探索未知世界的興趣，培養科學精神，提高思辨能力。

　　教學方法：自主學習、合作探究為主，點撥引導為輔，配合適當練習。

　　教學用具：多媒體教學課件。

　　課時安排：1課時。

　　教學程序：

　　一、導入新課。

　　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？

　　帕斯卡爾：人是一根能思想的葦草。

　　板書課題：宇宙的未來

　　學生簡介霍金，老師適當補充、強調：人類自古而今對宇宙的不斷追問與求索。

　　問題1：如果選擇注釋①霍金簡介中的兩個詞或短語來描述你所知道的霍金你會選擇哪兩個？

　　投影幻燈2：

　　當代的愛因斯坦

　　身殘志堅

　　要點：霍金輝煌的科學成就與堅強的意志品質。

　　設計意圖：激趣，培養準確整合信息能力。

　　二、自主學習。學生速讀課文，解決下列問題。

　　1、投影幻燈3：

　　根據課文有關內容將下列空缺處補充完整。

　　本文是霍金1991年1月在劍橋大學的一次講演錄。這篇演講從和

　　的預言說起，然后過渡到自己對的科學預言，結構嚴謹，重點突出。作者預測宇宙或將，或將，這取決于

　　，而現在，所以兩種結果都可能發生。

　　2、投影幻燈4：

　　思考：

　　（1）作者認為“科學預言也許并不比那些巫師或預言家更可靠些”，又說“我們

　　認為可以做可靠的預言”，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、宗教預言有何

　　不同？

　　學生獨立思考，然后與同學交流，不同理解可以討論。老師點撥思路、方法，對“微波背景”“平均密度”“暗物質”“黑洞”“人擇原理”等重要信息可以發動學生明確或給以提示，幫助理解，對于學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） →（可以預言）

　　暗物質（引力） →（小）→膨脹（大）坍縮

　　設計意圖：理清思路，突出重點，培養獨立思考精神。

　　三、合作探究。

　　投影幻燈6：

　　說說加點詞語的'作用，體會作者嚴密的語言，探究怎樣使語言表達更加嚴密。

　　1、它會是一部對未來預言的歷史，幾乎所有這些預言都是大錯特錯的。

　　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。

　　學生先獨立思考，然后小組內交流，探究怎樣可以使語言表達更加嚴密。老師指導，明確方法：加個限制或加個條件等。

　　板書：嚴密

　　投影幻燈7：

　　試給下列詞語加上適當的內容，使表達更加嚴密。

　　1、一個好教練就是一支好球隊。

　　2、沒有打不好的比賽，只有不合格的教練。

　　3、進攻是最好的防守。

　　設計意圖：體會科學語言的嚴密性，提高語言表達能力。

　　投影幻燈8：

　　賞析下列語句，說說在表現手法上有何的相同點，探究其在表達上的作用。

　　1、如果你稍微改變一下你旋轉輪賭盤的方式，就會改變出來的數字。你在實際上不可能預言出來的數字，否則的話，物理學家就會在賭場發財。

　　2、對我們而言，時空是顯得四維的，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？這個問題的傳統的，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，如果你從遠處看它，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，頭發的的確確是三維的。在時空的情形下，足夠高倍數的放大鏡應能揭示出彎卷的額外維數，如果它存在的話。

　　（霍金《膜的新奇世界》）

　　學生思考討論上述語句的含義，探究比喻的重要作用。老師點撥，明確，適當參與討論，指導學生了解并體會霍金科學語言的形象性特點。鼓勵學生在文中找出其他的例子加以賞析。板書：生動

　　設計意圖：體會生動形象的語言在科普作品中的重要作用，激發閱讀霍金、走近霍金的興趣。

　　四、課堂小結。

　　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的汪洋中的一個小島上，繼續開拓是我們每一個人的職責。（英·赫胥黎）

　　2、2061年，76年公轉一圈的哈雷彗星再次如約回歸，它看到的人類社會將是一個更加崇尚科學的世界。（美·《為全體美國人的科學：達到科學、數學和技術脫盲的2061計劃報告書》）

　　學生交流學習本課的感受。老師適當補充：科學的傳承與創新。若時間緊可以略。

　　投影幻燈10：

　　1、道生一，一生二，二生三，三生萬物。

　　（老子《道德經》第42章）

　　2、有物混成，先天地生。寂兮寥兮，獨立不改，周行而不殆，可以為天下母。吾不知其名，字之曰道，強為之名曰大。大曰逝，逝曰遠，遠曰反。