《宇宙的未來》 教案教學(xué)設(shè)計(jì)
【自讀導(dǎo)言】
自讀要求
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。
3.感受科學(xué)精神，增進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)。
(解說：本文雖說是演講錄，但其實(shí)就是一篇科技論文，加上語言的歐化風(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。)
自讀重難點(diǎn)
1.提煉本文的要點(diǎn)，增強(qiáng)概括能力。
2.探究本文的內(nèi)涵，增強(qiáng)分析能力。
(解說：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。)
【自讀程序】
總的原則是：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：
1.初讀，總體感知。
結(jié)合注釋，通讀全文，總體感知。
讀后能用一句話簡要地說出本文講了什么。
明確：本文講的是宇宙的未來問題，預(yù)測了兩種結(jié)局：或膨脹，或收縮。
2.再讀，提煉要點(diǎn)。
要求比上一次讀得細(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：或者摘錄文中的語句，或者用自己的語言組織。
明確：
要點(diǎn)依次為：①科學(xué)家有信心預(yù)言未來。②巫師的預(yù)言模棱兩可，宗教的預(yù)言屢測屢敗。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；而宇宙的行為在非常大尺度下卻是簡單的，而不是混沌的，因此我們可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來。④宇宙的未來有兩種可能，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)分開來的臨界點(diǎn)上，所以兩種可能都會(huì)發(fā)生。
3.三讀，探究內(nèi)涵。
要求比上一次讀得更深入，能對某些語句的內(nèi)涵進(jìn)行分析，也能對作者的某個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行評析，或者對作者的整個(gè)科學(xué)思想進(jìn)行闡述分析。
4.交流討論。
交流討論可以在前三步之后綜合進(jìn)行，也可以在每一步(初讀、再讀、三讀)之后分別進(jìn)行。對總體感知的情況、提煉要點(diǎn)的情況、探究內(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。
(解說：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。)
【自讀點(diǎn)撥】
本文是史蒂芬·霍金1991年1月在劍橋大學(xué)的一次演講錄。
這篇演講，從古代巫師的預(yù)言，談到近代宗教的預(yù)言，然后過渡到自己對宇宙未來的預(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，對宇宙未來作出了兩種預(yù)測，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限膨脹區(qū)分開來的臨界密度，所以兩種結(jié)果都有可能。
本文專業(yè)性強(qiáng)，歐化語言明顯，閱讀起來非常吃力，難讀、難懂。高考試卷上的科技說明文、科技論文只有三四段，考生讀起來已經(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。
在引導(dǎo)過程中，可以將以下問題靈活地插入上面的自讀程序中。(特別是發(fā)現(xiàn)學(xué)生在探究內(nèi)涵不夠深入時(shí)。)
1.作者在第8段中為什么說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?為什么第10段又說盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實(shí)際上我們不能預(yù)言它?
明確：因?yàn)槲锢矸匠痰慕鈺?huì)呈現(xiàn)出一種稱作混沌的性質(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。
2.為什么科學(xué)不能預(yù)言人類社會(huì)的未來，卻可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來?
明確：因?yàn)榍罢呤腔煦绲模淮_定的；而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(yuǎn)的未來。
3.作者對宇宙的未來的預(yù)言與巫師、宗教預(yù)言家對人類社會(huì)未來的預(yù)言有何不同?
明確：前者是有科學(xué)根據(jù)的，是運(yùn)用天體物理學(xué)理論進(jìn)行的科學(xué)推測，科學(xué)預(yù)言；而后者是沒有科學(xué)根據(jù)可言的。其實(shí)，從上面的題目就可知道，人類社會(huì)的未來根本就是無法預(yù)言的，因?yàn)榉匠淌腔煦绲模晕讕煛⒆诮填A(yù)言家對人類社會(huì)的預(yù)言注定就是荒唐的。
4.對宇宙未來的預(yù)言，關(guān)鍵是要弄清宇宙的什么問題?
明確：對宇宙未來的預(yù)言，其關(guān)鍵問題在于：平均密度是多少。
5.作者認(rèn)為宇宙的未來會(huì)是怎樣的?
明確：會(huì)有兩種可能：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。
(解說：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。)
【自讀思考】
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，說明現(xiàn)在的宇宙密度可能就在臨界狀態(tài)?
明確：宇宙中存在暗物質(zhì)一個(gè)證據(jù)來自于螺旋星系，必須存在某種看不見的物質(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)飛散開去所以，在星系團(tuán)中我們觀測到的星系以外必須存在額外的暗物質(zhì)。
作者為了說明現(xiàn)在的宇宙密度可能就在臨界狀態(tài)，列舉了兩種假說，一種是所謂的人擇原理，另一種是極早期宇宙的暴漲理論。
(解說：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。)
2.本文在論述過程中，常常用一些生動(dòng)的比喻來說明事理。下列兩個(gè)比喻句各自說明了什么道理?
①例如，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)在賭場發(fā)財(cái)。
明確：用這個(gè)比喻生動(dòng)地說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。
②這有一點(diǎn)像是再投胎。如果有人聲稱一個(gè)新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱有什么意義呢?人們可以同樣地講，它是完全不同的生命。
明確：用這個(gè)比喻形象地說明宇宙在大擠壓處終結(jié)后，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。
(解說：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)、學(xué)習(xí)作者善于用比喻來說理的技巧。)
3.這篇文章語言幽默風(fēng)趣，在說明科學(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。
明確：
例如：①這些日期使股票市場下瀉。雖然它使我百思不解，為何世界的終結(jié)會(huì)使人愿意用股票來換錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。這句話讓人在笑聲中悟到人類自身的某些缺陷和某些思維誤區(qū)。②據(jù)說，1844年是第二次回歸的開始，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)人名看來要花很長的時(shí)間。這句話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)了對方屢測屢敗卻又想方設(shè)法自圓其說的尷尬與可笑。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，以保萬無一失。聽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，一是說明自己恰好也有兩種預(yù)測，二是順勢又對他們進(jìn)行嘲諷。這種智慧的表達(dá)既帶來了輕松愉悅的氣氛，又大大增加了自己與聽眾的親和力。
(解說：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。)
4.下面這段話引自霍金2002年8月15日在浙江大學(xué)的公眾演講《膜的新奇世界》，讀后請用其中的原句提煉本段的要點(diǎn)，并同課文做比較閱讀，說說霍金在介紹深?yuàn)W理論時(shí)喜歡采用什么方式來讓聽眾聽明白?
按照我的意見，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。水液體中包含億萬個(gè)H2O分子，它們在最靠近的鄰居之間耦合，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。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)的方式長大或縮小，這時(shí)液體中來的更多的分子參與到蒸氣中去，或者相反的過程。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)長大到一定的臨界尺度，超過該尺度泡泡幾乎肯定會(huì)繼續(xù)成長。我們在沸騰時(shí)觀察到的正是這些巨大的膨脹的泡泡。
明確：這是遷移運(yùn)用題。體現(xiàn)本段要點(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的理論說得通俗易懂。
5.課文中霍金對宇宙未來的預(yù)言，你怎么看?老師鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表有創(chuàng)見的觀點(diǎn)，只要態(tài)度科學(xué)，能自圓其說即可。
(解說：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，無法得到證實(shí)，他和愛因斯坦的相對論一樣，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思考來假設(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。)
6.霍金的中國學(xué)生吳忠超教授這樣介紹史蒂芬·霍金：在相對論和引力論領(lǐng)域，霍金是繼愛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，與人交談要靠計(jì)算機(jī)合成語言，有了新的想法也只能通過三個(gè)手指敲擊進(jìn)語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。
在《果殼中的宇宙》一書中，霍金引用了莎士比亞戲劇《哈姆雷特》里一句充滿詩意的臺詞：我即使被關(guān)在果殼里，仍自以為是無限空間之王!這句臺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：只要有智慧和精神在，沒有什么能打倒自己。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。
那么你呢?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?
(解說：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價(jià)，比如這樣評價(jià)：這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，既有中學(xué)生自身價(jià)值取向的問題，也有新聞媒體的誤導(dǎo)問題。要讓學(xué)生意識到，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。)
【課外作業(yè) 】
1.仿照本文幽默風(fēng)趣的語言風(fēng)格，寫一個(gè)演講片段，題目是《霍金·明星·我》。
2.閱讀霍金的名著《時(shí)間簡史》、《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)。
(解說：兩個(gè)題目，一讀一寫，由課文深化、拓展開去。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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