宇宙的未来教案

时间：2021-04-08 19:26:51 教案我要投稿

宇宙的未来教案

　　宇宙的未来教案1

　　教学目标

宇宙的未来教案

　　一、知识教育目标

　　1、了解有关宇宙学的一些知识；

　　2、了解演讲稿的一些特点。

　　二、能力培养目标

　　1、学习举办科普讲座，以提高讲座的科学性、规范性；

　　2、通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

　　三、德育渗透目标

　　通过本文的学习，激发学生对宇宙奥秘的探索热情。

　　四、美育渗透目标

　　引导学生体会这篇讲演幽默的语言风格，提高自己的思维和语言表达能力。

　　重点、难点、疑点及解决办法

　　重点：

　　1、了解有关宇宙学的一些知识；

　　2、了解演讲稿的一些特点。

　　难点：

　　1、学习举办科普讲座，以提高讲座的科学性、规范性；

　　2、通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

　　课时安排

　　1课时

　　教学步骤

　　一、明确目标

　　1、了解有关宇宙学的一些知识；

　　2、了解演讲稿的一些特点。

　　3、通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

　　二、整体感知

　　1、导入新课

　　在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬·霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他的一篇演说辞《宇宙的未来》（板书课题）。

　　仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想像。从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？……九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里？”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破。本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢？

　　2、作者简介

　　史蒂芬·霍金是继阿尔伯特·爱因斯坦之后最杰出的物理学家。霍金1942年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学。1963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响。医生告诉霍金他最多只能活两年。在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究。霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书。霍金被确诊患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。

　　三、重点、难点的学习与目标达成过程

　　1、感知课文，明确本文的整体写作思路。

　　在讲演的开头，作者就指出，预言将来是非常困难的，预言宇宙的将来尤其困难。虽然如此，科学家对此仍然满怀信心。

　　课文第2段，作者却话题一转，考察起预言的历史。提及预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。女巫用“毒药或火山溢出的气体”把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加一点儿神秘色彩，“而真正的技巧在于解释”。近代宗教预言也是这样，不断用新的解释来掩饰预言的失败，如“首先要数出获救者名单”等。那么，科学家的预言是不是也像古代的预言家一样是一时的“骗术”呢？作者指出，“科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些”，比如对天气预报、对“极端条件下物体的精确的定律”，以及对大脑的工作机制等，都还缺乏准确的判断。但是，“宇宙在非常大的尺度下的未来”，还是可以预言的。

　　宇宙中的局部运动也许会出现混沌状态，但宇宙在大尺度上是可以预测的。宇宙正在高速膨胀，其他星系正在飞速离我们远去。宇宙微波背景辐射证明了宇宙的膨胀大体上“是平滑的而非混沌的”，因为如果宇宙的膨胀率和平均密度不均匀，来自宇宙各个方向的宇宙微波背景辐射温度就不会如此一致。“这表明，宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来。”

　　从目前的情况看，宇宙中星系之间的距离在增大，但是星系之间的引力吸引有可能降低膨胀率。“如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。宇宙就会坍缩到一个大挤压。”“大挤压”和“大爆炸”前的状态相似，“具有无限密度”，“物理定律在这种状态下失效”。

　　这样，预言宇宙的未来，“关键问题在于：平均密度是多少？如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩”。

　　但是，计算宇宙的平均密度并不容易。把我们现在能看到的恒星质量加起来，还不到临界值的百分之一；即使加上“气体云的质量”，最多达到临界值的百分之一。但是，我们能不能据此得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢？还不能。因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉眼看不见，不能直接观测到。黑洞就是这类暗物质，它是超大恒星死亡的产物。霍金对黑洞的解释是：“空间一时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。”（见《时间简史》一书所附《小辞典》）我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在：能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。

　　作者指出，根据现在的观测研究，将这些暗物质估算在内，“仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右”。于是有人择原理和暴涨理论为之说，前者假设有多个宇宙共存，而我们所能理解的只是身处其中的一个；后者认为宇宙可能采取一种非常规的方式突变，从一个微小的尺度很快达到临界状态。

　　归根到底，宇宙的未来只有两种命运：继续膨胀，或可能收缩。这取决于宇宙现有的密度，所以，科学家在没有称算出宇宙的重量之前，不得不承认“宇宙实际上是处在刀锋上”，所以要继承巫师或预言家的传统：“两方下赌注，以保万无一失。”

　　2、研读课文，讨论问题。

　　（1）作者是怎样探讨“宇宙的未来”的？

　　【明确】作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神。探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。最后，介绍两种新的理论——人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索。作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白。最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度。

　　（2）怎样理解本文的一些相关论述？

　　【明确】这是一篇科学讲演，涉及较为复杂的背景知识。这些知识和讲演的主题是密切相关的，如果不作必要的交待，讲演的内容就会显得抽象和单薄。如，谈到天气预报、大脑工作原理都具有混沌性质，来反衬宇宙在大尺度上是“平滑而非混沌”的；如，谈到恒星的死亡（归宿）引出黑洞，为宇宙中暗物质的存在寻找理论支持；如，谈到现存宇宙对初始密度的极度敏感，引出了“人择原理”等等。这些相关的论述，或从对立面凸显观点，或从纵深面强化观点，使论证丰富多彩。

　　（3）这篇讲演在语言上具有怎样的特点？

　　【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。这篇讲演，除了推理严谨外，语言幽默也是其突出的特点。幽默的语言创造出一种轻松愉快的气氛，更具有亲和力，使所阐发的事理更容易为听众接受。如，谈到轮赌盘的旋转具有混沌性质，作者说即使是物理学家也不能计算出它“出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财”，这就生动地说明了什么是混沌现象；如，文章最后一句话：“所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”兼有讽刺与幽默，对宇宙未来命运的判断采取了审慎态度。

　　布置作业

　　完成“研讨与练习一、二”。

　　宇宙的未来教案2

　　教材分析：

　　本文是英国理论物理学家霍金1991年1月在剑桥大学的一次讲演录。霍金运用天体物理理论，对宇宙的未来作了科学的预测，得出宇宙或膨胀或坍缩取决于宇宙的平均密度的结论。文章涉及很多关于宇宙学的知识，但演讲者却从巫师和宗教预言谈起，通过严密的语言和生动的比喻等，将深奥的科学问题讲得深入浅出，这是教学中应重点关注的。

　　学情分析：

　　学生高一时学过《宇宙的边疆》一文，对顺利学习本文已有了一定的知识积累和阅读经验；尤其是孩子们对未知世界有着强烈的好奇心和探索欲，这是教学时可资开发的宝贵资源。

　　教学目标：

　　1、理清文章思路，概括内容要点，理解文中重要信息的内涵。

　　2、学习、欣赏本文严密的语言和生动的比喻，能够加以灵活运用。

　　3、了解关于宇宙学的基本知识，激发探索未知世界的兴趣，培养科学精神，提高思辨能力。

　　教学方法：自主学习、合作探究为主，点拨引导为辅，配合适当练习。

　　教学用具：多媒体教学课件。

　　课时安排：1课时。

　　教学程序：

　　一、导入新课。

　　投影幻灯1：

　　尸佼《尸子》：上下四方曰宇，往古来今曰宙。

　　屈原《天问》：遂古之初，谁传道之？上下未行，何由考之？……九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？

　　帕斯卡尔：人是一根能思想的苇草。

　　板书课题：宇宙的未来

　　学生简介霍金，老师适当补充、强调：人类自古而今对宇宙的不断追问与求索。

　　问题1：如果选择注释①霍金简介中的两个词或短语来描述你所知道的霍金你会选择哪两个？

　　投影幻灯2：

　　当代的爱因斯坦

　　身残志坚

　　要点：霍金辉煌的科学成就与坚强的意志品质。

　　设计意图：激趣，培养准确整合信息能力。

　　二、自主学习。学生速读课文，解决下列问题。

　　1、投影幻灯3：

　　根据课文有关内容将下列空缺处补充完整。

　　本文是霍金1991年1月在剑桥大学的一次讲演录。这篇演讲从和

　　的预言说起，然后过渡到自己对的科学预言，结构严谨，重点突出。作者预测宇宙或将，或将，这取决于

　　，而现在，所以两种结果都可能发生。

　　2、投影幻灯4：

　　思考：

　　（1）作者认为“科学预言也许并不比那些巫师或预言家更可靠些”，又说“我们

　　认为可以做可靠的预言”，两者是否矛盾？为什么？

　　（2）作者最后说“两方下赌注，以确保万无一失”，这和巫师、宗教预言有何

　　不同？

　　学生独立思考，然后与同学交流，不同理解可以讨论。老师点拨思路、方法，对“微波背景”“平均密度”“暗物质”“黑洞”“人择原理”等重要信息可以发动学生明确或给以提示，帮助理解，对于学生提出的疑难问题要妥善处理。

　　投影幻灯5：

　　微波背景(相同）→平均密度（相同） →（可以预言）

　　暗物质（引力） →（小）→膨胀（大）坍缩

　　设计意图：理清思路，突出重点，培养独立思考精神。

　　三、合作探究。

　　投影幻灯6：

　　说说加点词语的'作用，体会作者严密的语言，探究怎样使语言表达更加严密。

　　1、它会是一部对未来预言的历史，几乎所有这些预言都是大错特错的。

　　2、那些定律在理解宇宙如何起始方面很重要，但是它不影响宇宙的未来演化，除非直到宇宙坍缩成一种高密度的状态。

　　学生先独立思考，然后小组内交流，探究怎样可以使语言表达更加严密。老师指导，明确方法：加个限制或加个条件等。

　　板书：严密

　　投影幻灯7：

　　试给下列词语加上适当的内容，使表达更加严密。

　　1、一个好教练就是一支好球队。

　　2、没有打不好的比赛，只有不合格的教练。

　　3、进攻是最好的防守。

　　设计意图：体会科学语言的严密性，提高语言表达能力。

　　投影幻灯8：

　　赏析下列语句，说说在表现手法上有何的相同点，探究其在表达上的作用。

　　1、如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。

　　2、对我们而言，时空是显得四维的，而在M理论是十维或者十一维的，这是怎么回事呢？为什么我们不能观察到另外的六或七维呢？这个问题的传统的，也是迄今仍被普遍接受的答案是，额外维全部被卷曲到一个小尺度的空间中，余下四维几乎是平坦的。它就像人的一根头发，如果你从远处看它，它就显得像是一维的线。但是如果你在放大镜下看它，你就看到了它的粗细，头发的的确确是三维的。在时空的情形下，足够高倍数的放大镜应能揭示出弯卷的额外维数，如果它存在的话。

　　（霍金《膜的新奇世界》）

　　学生思考讨论上述语句的含义，探究比喻的重要作用。老师点拨，明确，适当参与讨论，指导学生了解并体会霍金科学语言的形象性特点。鼓励学生在文中找出其他的例子加以赏析。板书：生动

　　设计意图：体会生动形象的语言在科普作品中的重要作用，激发阅读霍金、走近霍金的兴趣。

　　四、课堂小结。

　　投影幻灯9：

　　1、已知的事物是有限的，未知的事物是无穷的；我站立在茫茫无边神秘莫测的汪洋中的一个小岛上，继续开拓是我们每一个人的职责。（英·赫胥黎）

　　2、2061年，76年公转一圈的哈雷彗星再次如约回归，它看到的人类社会将是一个更加崇尚科学的世界。（美·《为全体美国人的科学：达到科学、数学和技术脱盲的2061计划报告书》）

　　学生交流学习本课的感受。老师适当补充：科学的传承与创新。若时间紧可以略。

　　投影幻灯10：

　　1、道生一，一生二，二生三，三生万物。

　　（老子《道德经》第42章）

　　2、有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，字之曰道，强为之名曰大。大曰逝，逝曰远，远曰反。