《宇宙的未來(lái)》教案設(shè)計(jì)
鄭逸農(nóng) 楊艷果
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牐牎咀遠(yuǎn)戀佳浴
牐犠遠(yuǎn)烈求
牐1.能讀懂本演講錄的內(nèi)容。2.學(xué)習(xí)本文生動(dòng)、幽默的演講風(fēng)格。
牐3.感受科學(xué)精神，增進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)。
牐(解說(shuō)：本文雖說(shuō)是演講錄，但其實(shí)就是一篇科技論文，加上語(yǔ)言的歐化風(fēng)格，要讀懂全文并不容易，所以設(shè)置了第一個(gè)要求；生動(dòng)、幽默是霍金的演講風(fēng)格，是其演講獨(dú)具魅力的原因之一，因此設(shè)置了第二個(gè)要求；本文是傳播科學(xué)知識(shí)的演講錄，需要讓學(xué)生從中感受到科學(xué)精神，增進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)，因此設(shè)置了第三個(gè)要求。)
牐犠遠(yuǎn)林嗇訓(xùn)
牐1.提煉本文的要點(diǎn)，增強(qiáng)概括能力。
牐2.探究本文的內(nèi)涵，增強(qiáng)分析能力。
牐(解說(shuō)：這兩點(diǎn)按本單元的學(xué)習(xí)重點(diǎn)設(shè)計(jì)，順應(yīng)編輯的教材編排意圖。)
牐牎咀遠(yuǎn)臉絳頡
牐犠艿腦則是：多次自讀，逐層領(lǐng)悟，逐個(gè)落實(shí)學(xué)習(xí)重點(diǎn)。具體如下：
牐1.初讀，總體感知。
牐牻岷獻(xiàn)⑹停通讀全文，總體感知。
牐牰梁竽苡靡瘓浠凹蛞地說(shuō)出本文講了什么。
牐犆魅罰罕疚慕駁氖怯鈧嫻奈蠢次侍猓預(yù)測(cè)了兩種結(jié)局：或膨脹，或收縮。
牐2.再讀，提煉要點(diǎn)。
牐犚求比上一次讀得細(xì)一些，邊讀邊給課文分段，明確作者講了幾層意思，并提煉出要點(diǎn)。提煉要點(diǎn)的方法是：或者摘錄文中的語(yǔ)句，或者用自己的語(yǔ)言組織。
牐犆魅罰
牐犚點(diǎn)依次為：①科學(xué)家有信心預(yù)言未來(lái)。②巫師的預(yù)言模棱兩可，宗教的預(yù)言屢測(cè)屢敗。③物理方程、制約大腦的方程具有混沌性，因此我們不能預(yù)言人類(lèi)；而宇宙的行為在非常大尺度下卻是簡(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(lái)。④宇宙的未來(lái)有兩種可能，一是繼續(xù)膨脹下去，二是收縮以至坍縮成一個(gè)點(diǎn)。是膨脹還是坍縮，取決于宇宙的平均密度。⑤宇宙現(xiàn)在的密度非常接近于把坍縮和膨脹區(qū)分開(kāi)來(lái)的臨界點(diǎn)上，所以?xún)煞N可能都會(huì)發(fā)生。
牐3.三讀，探究?jī)?nèi)涵。
牐犚求比上一次讀得更深入，能對(duì)某些語(yǔ)句的內(nèi)涵進(jìn)行分析，也能對(duì)作者的某個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)析，或者對(duì)作者的整個(gè)科學(xué)思想進(jìn)行闡述分析。
牐4.交流討論。
牐牻渙魈致劭梢栽誶叭步之后綜合進(jìn)行，也可以在每一步(初讀、再讀、三讀)之后分別進(jìn)行。對(duì)總體感知的情況、提煉要點(diǎn)的情況、探究?jī)?nèi)涵的情況依次進(jìn)行交流討論。可以先在小組(前后桌為一組)內(nèi)進(jìn)行，然后每個(gè)小組選一人參與全班交流。
牐(解說(shuō)：本自讀程序力圖體現(xiàn)學(xué)生的自讀、自得、互動(dòng)。讓學(xué)生自主發(fā)展，自我提高。)
牐牎咀遠(yuǎn)戀悴Α
牐牨疚氖鞘返俜一艚1991年1月在劍橋大學(xué)的一次演講錄。
牐犝餛演講，從古代巫師的預(yù)言，談到近代宗教的預(yù)言，然后過(guò)渡到自己對(duì)宇宙未來(lái)的預(yù)言，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，重點(diǎn)突出。作者運(yùn)用天體物理學(xué)理論，對(duì)宇宙未來(lái)作出了兩種預(yù)測(cè)，一是繼續(xù)膨脹下去；二是收縮以至坍縮成一個(gè)點(diǎn)。是膨脹還是收縮，取決于宇宙的平均密度。“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，而時(shí)間就會(huì)在大擠壓處終結(jié)。”可“現(xiàn)在密度似乎非常接近于把坍縮和無(wú)限膨脹區(qū)分開(kāi)來(lái)的臨界密度”，所以?xún)煞N結(jié)果都有可能。
牐牨疚淖ㄒ敵鄖浚歐化語(yǔ)言明顯，閱讀起來(lái)非常吃力，難讀、難懂。高考試卷上的科技說(shuō)明文、科技論文只有三四段，考生讀起來(lái)已經(jīng)非常吃力，而這里卻有整整26段，是前者的六七倍。所以教學(xué)本文時(shí)一方面要讓學(xué)生充分閱讀，自主探究，但同時(shí)也要積極發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，將學(xué)生由淺入深地引導(dǎo)下去。
牐犜諞導(dǎo)過(guò)程中，可以將以下問(wèn)題靈活地插入上面的“自讀程序”中。(特別是發(fā)現(xiàn)學(xué)生在“探究?jī)?nèi)涵”不夠深入時(shí)。)
牐1.作者在第8段中為什么說(shuō)“即使知道了制約宇宙的有關(guān)定律，我們?nèi)匀徊荒芾盟鼈內(nèi)ヮA(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)”?為什么第10段又說(shuō)“盡管我們知道制約人類(lèi)行為的方程，但在實(shí)際上我們不能預(yù)言它”?
牐犆魅罰骸耙蛭物理方程的解會(huì)呈現(xiàn)出一種稱(chēng)作混沌的性質(zhì)”，“方程可能是不穩(wěn)定的”；同樣，“制約大腦的方程幾乎肯定具有混沌行為，初始態(tài)的非常小的改變會(huì)導(dǎo)致非常不同的結(jié)果”。
牐2.為什么科學(xué)“不能預(yù)言人類(lèi)社會(huì)的未來(lái)”，卻“可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來(lái)”?
牐犆魅罰閡蛭前者是混沌的，不確定的；而“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(lái)”。
牐3.作者對(duì)宇宙的未來(lái)的預(yù)言與巫師、宗教預(yù)言家對(duì)人類(lèi)社會(huì)未來(lái)的預(yù)言有何不同?
牐犆魅罰呵罷呤怯鋅蒲Ц據(jù)的，是運(yùn)用天體物理學(xué)理論進(jìn)行的科學(xué)推測(cè)，科學(xué)預(yù)言；而后者是沒(méi)有科學(xué)根據(jù)可言的。--其實(shí)，從上面的題目就可知道，人類(lèi)社會(huì)的未來(lái)根本就是無(wú)法預(yù)言的，因?yàn)榉匠淌腔煦绲模晕讕煛⒆诮填A(yù)言家對(duì)人類(lèi)社會(huì)的預(yù)言注定就是荒唐的。
牐4.對(duì)宇宙未來(lái)的預(yù)言，關(guān)鍵是要弄清宇宙的什么問(wèn)題?
牐犆魅罰骸岸雜鈧嫖蠢吹腦ぱ裕其關(guān)鍵問(wèn)題在于：平均密度是多少。”
牐5.作者認(rèn)為宇宙的未來(lái)會(huì)是怎樣的?
牐犆魅罰夯嵊辛街摯贍埽骸叭綣它比臨界值小，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。”
牐(解說(shuō)：設(shè)計(jì)這些題目旨在讓教師引導(dǎo)學(xué)生探究文章的內(nèi)涵，由表及里，將自讀引向深入、準(zhǔn)確。)
牐牎咀遠(yuǎn)了伎肌
牐1.根據(jù)作者的論述，我們目前所能看到的宇宙物質(zhì)最多是“臨界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍縮。然而作者又指出，“也許存在足夠的暗物質(zhì)，使宇宙最終坍縮”。宇宙中存在暗物質(zhì)的證據(jù)是什么?作者又舉了哪兩種假說(shuō)，說(shuō)明現(xiàn)在的宇宙密度可能就在臨界狀態(tài)?
牐犆魅罰河鈧嬤寫(xiě)嬖詘滴鎦省耙桓鮒ぞ堇醋雜諑菪星系”，“必須存在某種看不見(jiàn)的物質(zhì)形式，其引力吸引足以把這些旋轉(zhuǎn)的星系牢牢抓住”；“另一個(gè)證據(jù)來(lái)自于星系團(tuán)”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，這些星系團(tuán)就會(huì)飛散開(kāi)去……所以，在星系團(tuán)中我們觀測(cè)到的星系以外必須存在額外的暗物質(zhì)”。
牐犠髡呶了說(shuō)明現(xiàn)在的宇宙密度可能就在臨界狀態(tài)，列舉了兩種假說(shuō)，“一種是所謂的人擇原理”，另一種是“極早期宇宙的暴漲理論”。
牐(解說(shuō)：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生探究文章的內(nèi)涵。同樣是探究文章的內(nèi)涵，上面五個(gè)問(wèn)題是宏觀的，環(huán)環(huán)相扣，步步深入，這一個(gè)則是微觀、細(xì)碎的，所以單獨(dú)列在“自讀思考”中。)
牐2.本文在論述過(guò)程中，常常用一些生動(dòng)的比喻來(lái)說(shuō)明事理。下列兩個(gè)比喻句各自說(shuō)明了什么道理?
牐牏佟襖如，如果你稍微改變一下你旋轉(zhuǎn)輪賭盤(pán)的方式，就會(huì)改變出來(lái)的數(shù)字。你在實(shí)際上不可能預(yù)言出來(lái)的數(shù)字，否則的話(huà)，物理學(xué)家就會(huì)在賭場(chǎng)發(fā)財(cái)。”
牐犆魅罰河謎飧霰扔魃動(dòng)地說(shuō)明了“即使我們知道了制約宇宙的有關(guān)定律，我們?nèi)匀徊荒芾盟鼈內(nèi)ヮA(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)”。
牐牏凇罷庥幸壞閬袷竊僂短ァＨ綣有人聲稱(chēng)一個(gè)新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒(méi)從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱(chēng)有什么意義呢?人們可以同樣地講，它是完全不同的生命。”
牐犆魅罰河謎飧霰扔饜蝸蟮廝得饔鈧嬖詿蠹費(fèi)勾χ戰(zhàn)岷螅并不是任何發(fā)生在“之后”的事件都是另一個(gè)相分離的宇宙的部分。
牐(解說(shuō)：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)、學(xué)習(xí)作者善于用比喻來(lái)說(shuō)理的技巧。)
牐3.這篇文章語(yǔ)言幽默風(fēng)趣，在說(shuō)明科學(xué)道理的同時(shí)，創(chuàng)造出一種輕松愉快的氣氛，體現(xiàn)了演講詞的特點(diǎn)。試舉出三個(gè)例子，分析其表達(dá)效果。
牐犆魅罰
牐犂如：①“……這些日期使股票市場(chǎng)下瀉。雖然它使我百思不解，為何世界的終結(jié)會(huì)使人愿意用股票來(lái)?yè)Q錢(qián)，假定你在世界末日什么也帶不走的話(huà)。”這句話(huà)讓人在笑聲中悟到人類(lèi)自身的某些缺陷和某些思維誤區(qū)。②“據(jù)說(shuō)，1844年是第二次回歸的開(kāi)始，但是首先要數(shù)出獲救者名單。只有數(shù)完了名單，審判日才降臨到那些不列在名單上的人。幸運(yùn)的是，數(shù)人名看來(lái)要花很長(zhǎng)的時(shí)間。”這句話(huà)幽默中含著揶揄和諷刺，揭露了宗教預(yù)言師的荒謬，表現(xiàn)了對(duì)方屢測(cè)屢敗卻又想方設(shè)法自圓其說(shuō)的尷尬與可笑。③“如果暴漲理論是正確的，則宇宙實(shí)際上是處在刀鋒上。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(wàn)無(wú)一失。”聽(tīng)眾明知作者做的是科學(xué)的預(yù)言，和巫師他們完全不同，可作者卻有意將自己降為他們的同類(lèi)，一是說(shuō)明自己恰好也有兩種預(yù)測(cè)，二是順勢(shì)又對(duì)他們進(jìn)行嘲諷。這種智慧的表達(dá)既帶來(lái)了輕松愉悅的氣氛，又大大增加了自己與聽(tīng)眾的親和力。
牐(解說(shuō)：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)并學(xué)習(xí)作者幽默風(fēng)趣的演講風(fēng)格。)
牐4.下面這段話(huà)引自霍金2002年8月15日在浙江大學(xué)的公眾演講《膜的新奇世界》，讀后請(qǐng)用其中的原句提煉本段的要點(diǎn)，并同課文做比較閱讀，說(shuō)說(shuō)霍金在介紹深?yuàn)W理論時(shí)喜歡采用什么方式來(lái)讓聽(tīng)眾聽(tīng)明白?
牐牎鞍湊瘴業(yè)囊餳，膜世界啟始的更遠(yuǎn)為吸引人的解釋是，它作為真空中的起伏而自發(fā)產(chǎn)生。膜的產(chǎn)生有點(diǎn)像沸騰水中蒸氣泡的形成。水液體中包含億萬(wàn)個(gè)H2O分子，它們?cè)谧羁拷泥従又g耦合，并且擠在一起。當(dāng)水被加熱上去，分子運(yùn)動(dòng)得更加快，并且相互彈開(kāi)。這些碰撞偶然賦予分子如此高的速度，使得它們中的一群能擺脫它們的鍵，形成熱水圍繞著的蒸氣小泡泡。泡泡將以隨機(jī)的方式長(zhǎng)大或縮小，這時(shí)液體中來(lái)的更多的分子參與到蒸氣中去，或者相反的過(guò)程。大多數(shù)小蒸氣泡將會(huì)重新塌縮成液體，但是有一些會(huì)長(zhǎng)大到一定的臨界尺度，超過(guò)該尺度泡泡幾乎肯定會(huì)繼續(xù)成長(zhǎng)。我們?cè)诜序v時(shí)觀察到的正是這些巨大的膨脹的泡泡。”
牐犆魅罰赫饈喬ㄒ圃擻錳狻Ｌ逑直徑我點(diǎn)的句子是“膜的產(chǎn)生有點(diǎn)像沸騰水中蒸氣泡的形成。”作者喜歡用比喻的方式將深?yuàn)W的理論說(shuō)得通俗易懂。
牐5.課文中霍金對(duì)宇宙未來(lái)的預(yù)言，你怎么看?老師鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表有創(chuàng)見(jiàn)的觀點(diǎn)，只要態(tài)度科學(xué)，能自圓其說(shuō)即可。
牐(解說(shuō)：設(shè)計(jì)該題旨在引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)獨(dú)立的人格，同時(shí)也培養(yǎng)獨(dú)立的科學(xué)精神。學(xué)生可以暢所欲言，比如認(rèn)為霍金的觀點(diǎn)只是一家之言，只是一種推測(cè)，無(wú)法得到證實(shí)，他和愛(ài)因斯坦的相對(duì)論一樣，雖然都很偉大，但都只是一種理論，一種思想，缺少科學(xué)的實(shí)證，因此也都沒(méi)能獲得需要實(shí)證的諾貝爾獎(jiǎng)。其他科學(xué)家站在另外的角度來(lái)思考來(lái)假設(shè)，或許會(huì)有不同的結(jié)論，不同的發(fā)現(xiàn)。所以青少年對(duì)霍金的觀點(diǎn)可以學(xué)習(xí)，可以接受，但不能迷信，不能束縛自己的思維。)
牐6.霍金的中國(guó)學(xué)生吳忠超教授這樣介紹史蒂芬霍金：在相對(duì)論和引力論領(lǐng)域，霍金是繼愛(ài)因斯坦之后最偉大的代表人物。他的第一項(xiàng)工作是和彭羅斯一起證明了廣義相對(duì)論的奇性定理；第二項(xiàng)工作是創(chuàng)立了黑洞物理理論，其中有黑洞的無(wú)毛定理和黑洞視界面積增加定理；第三項(xiàng)工作是研究極早期宇宙和宇宙的創(chuàng)生，其量子宇宙學(xué)使人們單獨(dú)地從科學(xué)定律即能預(yù)言出宇宙中的一切。而他所有這些成就都是在他患盧伽雷病(肌肉萎縮性側(cè)面硬化病)后的40年間所做的。在科學(xué)史上有許多殘疾科學(xué)家，但是像霍金這樣殘疾到這種程度的則絕無(wú)僅有--21歲就患病，幾十年被禁錮在特制的輪椅上，全身只有三個(gè)手指能活動(dòng)，不能講話(huà)，與人交談要靠計(jì)算機(jī)合成語(yǔ)言，有了新的想法也只能通過(guò)三個(gè)手指“敲擊”進(jìn)語(yǔ)言合成器里保存……可就是這樣一個(gè)重度殘疾的人，卻把研究的目標(biāo)直指浩瀚的宇宙。
牐犜凇豆殼中的宇宙》一書(shū)中，霍金引用了莎士比亞戲劇《哈姆雷特》里一句充滿(mǎn)詩(shī)意的臺(tái)詞：“我即使被關(guān)在果殼里，仍自以為是無(wú)限空間之王!”這句臺(tái)詞形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人們親眼看到了“果殼”中的那個(gè)挑戰(zhàn)命運(yùn)的不屈的靈魂。他曾說(shuō)：“只要有智慧和精神在，沒(méi)有什么能打倒自己。身體的健康固然重要，心靈的健康也會(huì)給你無(wú)窮的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是貝特朗羅素，一位不知疲倦的思想家、哲學(xué)家和科學(xué)家。
牐犇敲茨隳?你怎么看待霍金?十年前，一家青少年調(diào)查機(jī)構(gòu)調(diào)查出我國(guó)中學(xué)生最崇拜的人物是歌星劉德華、影星劉曉慶、球星貝利，“三星高照”。你又怎樣看待這一現(xiàn)象?
牐(解說(shuō)：科學(xué)和人文是教育的兩大內(nèi)容，學(xué)習(xí)本文可以增進(jìn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，因此設(shè)計(jì)了上題；而從作者霍金的身上，還能感受到高尚的人格魅力，因而設(shè)計(jì)了本題。霍金的朋友曾這樣感慨：“可以相信，當(dāng)他所熱愛(ài)的東西都失去時(shí)，他不僅堅(jiān)強(qiáng)地活著，而且偉大地活著，那么他所帶給我們的不僅僅是科學(xué)的智慧，還有人類(lèi)最可貴的精神。”教師可介紹霍金的生平，介紹霍金2002年8月來(lái)華刮起的“霍金旋風(fēng)”，讓學(xué)生產(chǎn)生積極的情感體驗(yàn)，學(xué)習(xí)霍金戰(zhàn)勝自我、挑戰(zhàn)極限、追求科學(xué)的頑強(qiáng)品質(zhì)。對(duì)于“三星高照”的現(xiàn)象，能夠引發(fā)學(xué)生的深入思考，并作出較為正確的評(píng)價(jià)，比如這樣評(píng)價(jià)：這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，既有中學(xué)生自身價(jià)值取向的問(wèn)題，也有新聞媒體的誤導(dǎo)問(wèn)題。要讓學(xué)生意識(shí)到，只有在正確的價(jià)值取向引導(dǎo)下，個(gè)人才能體現(xiàn)出最大的人生價(jià)值，社會(huì)才能快速向前發(fā)展。)
牐牎究甕庾饕怠
牐1.仿照本文幽默風(fēng)趣的語(yǔ)言風(fēng)格，寫(xiě)一個(gè)演講片段，題目是《霍金明星我》。
牐2.閱讀霍金的名著《時(shí)間簡(jiǎn)史》、《果殼中的宇宙》(2002年8月霍金在浙江大學(xué)的公眾演講《膜的新奇世界》就選自其中)。
牐(解說(shuō)：兩個(gè)題目，一讀一寫(xiě)，由課文深化、拓展開(kāi)去。教師給定一個(gè)完成的時(shí)間，然后在全班交流，將學(xué)習(xí)氣氛推向高潮。)
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