人类认识地球及其运动的历史特级教师教学实录

《人类认识地球及其运动的历史》教学设计

教学内容:教科版小学五年级下册第四单元第 2课

教学时间:1课时

教学目标: 1知识技能 :知道“地心说”和“日心说”的观点及其内容。认识到对同一

种现象可能有许多不同的解释。科学的观点是建立在证据的基础上。

2、信息素养目标:通过恰当的媒体教学,呈现给学生直观形象、生动有趣、

富有启发性的情景,促进知识融会贯通,逐步把形象思维向抽象逻辑思维发展, 最终由感性认识上升到理性认识。另外,通过激发学生兴趣,促进自主学习、协

作交流, 锻炼自主探究学习的能力, 并且使信息素养得到进一步提高, 逐渐掌握

运用信息工具进行学习的方法。

3、情感态度:1是让学生树立科学的宇宙观,培养学生热爱科学和勇于探

索的精神。 2是培养学生树立辩证唯物主义的思想观,理解事物之间是联系的、

发展变化的。 3是通过小组合作,培养学生的合作意识及运用所学知识解决实际

问题的能力,并培养其优化意识。

科学概念:“日心说”和“地心说”中有关地球及其运动的观点都可以解释昼夜

交替现象。

过程与方法:对历史上有关地球运动的假说进行分析,批判和借鉴其中的观点, 教学过程

介绍两种学说

地心学说：

我们脚下的大地是运动的。这样的观念对于现代人来说也许自然而然，但那是因为我们都站在了巨人的肩膀上。没错，我指的正是哥白尼。

在此之前，对于西方人来讲，大地是运动的这种想法不仅疯狂、同直觉相悖，更严重的是它与上帝创世的宗教信仰格格不入。要知道，在那样一个科学尚未与宗教分离的时代，每当人们遇到自己不懂的问题的时候，第一时间想到的是去翻阅《圣经》，或者询问当地的牧师，而不是求助于科学。这是因为当时的人们普遍相信上帝无所不知，《圣经》里书写的东西即是绝对真理。任何胆敢对此持不同意见的人统统被划入异教徒，不仅生前面临教会的迫害，死后灵魂还会下地狱。而在古代中国，尽管没有了教会的束缚，天文观测却逐渐演变成了皇家的专属行为。在民间，任何擅自观天的普通百姓都会被冠以窥测天机、心怀不轨的罪名。中国自古重视农业生产，也许是受到了农时与太阳运行息息相关的启发，“天人合一”的思想得以迅速普及，并为统治者所采纳。从此以后，天文学在中国成为了一门纯粹的搜集性学问。人们辛勤地记录夜空中发生的种种天象，将其同地面上发生的大事相附会。如此一来，再也没有人去关心天象背后的自然原因，更遑论天地模型的探究。不过，在思想较为自由和开放的先秦时期，中国人曾经提出过盖天说和浑天说两种宇宙模型，其中后者比较接近现代天文学里的天球概念。只可惜，在大地是否运动的问题上二者都没有给出明确的结论。考虑到《山海经》中关于天地成形的论述：“天地混沌如鸡子，盘古生其中，万八千岁，天地开辟，阳清为天，阴浊为地。”也就是说，组成大地的是这个世界上最厚实稳固的部分，而天是像气一样飘渺无形的东西。因此，要指望古代中国人发现大地会围绕着什么东西周旋运转的事实，恐怕也是相当困难的。由此看来，大地是牢固不动的概

念曾经在我们祖先的头脑中根深蒂固。从生物进化的角度看这是十分合理的，我们的祖先属于陆生动物，必须认为自己脚下的大地稳固而牢靠，除非有兽群在奔跑，或者发生了火山爆发和地震。而上述三件事情发生的时候我们祖先的生命会受到严重威胁，必须引发内心的恐惧，然后迅速逃离。时至今日，当人们突然感受到未知原因的大地震颤时依然会本能地恐慌。不过，在理性的逻辑思维面前这样朴素的观念再难维持下去。任何曾经在夜空中守望过星空的人都会注意到这样一个事实：天上所有的日月星辰都处在不间断的东升西落当中。那么，于西方陨落的星辰又是如何在一定时间后原封不动地浮现在了东方的地平线上呢？一个自然的想法是：它们从我们的地下悠然经过，而后又转回到了昨日的起点。这会引发一个严重的问题：如果我们早先认定了大地是坚实无虚的，又怎能允许日月星辰通过呢？这迫使我们认定地下有一条广大的走廊，允许星辰在其中穿行而过。于是，大地是由什么东西支撑起来的观念便在文明的早期深入人心。例如，古代印度人就认为是巨大的象、龟和蛇支撑起了圆盘状的大地；还有的文明认为大地被一片广袤的汪洋所浮载，等等。古印度人的宇宙观，可以看得出大地是被支撑起来的。相关的天地模型有很多，不过这样的图像依然无法令人满意，因为它需要解释支撑大地的结构又坐落何处。类似的逻辑困境逼迫我们步步后退，最终承认脚下的大地处于某种悬浮状态，就像中国的浑天说所认为的那样。另一方面，通过在南北相距甚远的两地观察北极星的不同高度可以察觉出大地是球形的这一事实。当然，历史上的不同文明意识到这一点所用的手段也不尽相同，有的是观察远处海面上的船只，有的是在月食时观察月面上的弧状地影，然而它们殊途同归，都指向了大地是弯曲的这一事实。身居现代的我们根本无法想象文明史上第一个产生了“地球”概念的人究竟感受到了什么，毫无疑问，那必定是种难以言表的心灵震撼。总而言之，到了托勒密时代（大致相当于中国的东汉），地球孤悬于天球中心的图像已经在很多古文明中成型了。托勒密曾经在一部名为《天文学大成》的巨著里花了整整一卷的篇幅来建立他的上述体系，后者不负众望，牢牢统治西方天文学达一千多年。尽管早在古希腊时期便有人提出过我们的地球或许应该围绕太阳运转的想法，然而直到十六世纪中期哥白尼发表《天体运行论》的时候，这样的思想几乎已经被世人遗忘。今天看来，哥白尼思想的伟大之处在于：他将地球看作是天上的一颗普通的星辰，与水星、金星、火星、木星和土星一样围绕太阳运行。事实上，这样的模型距离正确的宇宙观念只差一步：即太阳也是诸天繁星中的一员。以哥白尼的聪明才智本可以意识到这一点，奈何他的思想还是被托勒密的天球模型所困，没能跳脱出来。

日心说：

日心说，也称为地动说，是关于

天体运动的和

地心说相对立的

学说，它认为太阳是

宇宙的中心，而不是

地球。

通常认为完整的日心说

宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《

天体运行论》中提出的，实际上在西方公元前300多年的

阿里斯塔克和赫拉克里特就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕

太阳运动。

坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的，古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，使他们误认为地球就是宇宙的中心。并且

托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合，因此地心说被大众广泛接受并被当时的教廷认为是神圣不可侵犯的真理的一部分。所以在《

天体运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到人们的关注，支持者更是非常稀少。这其中最为著名的支持者就是

乔尔丹诺·布鲁诺了。

布鲁诺一生始终与“异端”联系在一起，并为此颠沛流离，最终还被宗教裁判所烧死在鲜花广场上。他支持哥白尼日心说，发展了“宇宙无限说”，这些在他所处的时代中，都使其成为了风口浪尖上的人物，因而，他常常被人们看作是近代科学兴起的先驱者、是捍卫科学真理并为此献身的殉道士。

有另一种说法认为，近代以来关于罗马

梵蒂冈的地心说和哥白尼的日心说的斗争是被严重夸大的。

布鲁诺1600年遭受

火刑的原因，并非因为他支持日心说，而是因为他的泛神论、多神论等令宗教恼火的宗教思想。然而不论如何，

布鲁诺确实对日心说的传播发展起到了推动作用。

事实上，直到1609年

伽利略使用

天文望远镜发现了一些不利于旧有的亚里士多德宇宙论和托勒密体系从而反过来可以支持日心说的新的天文现象后，日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是指：月球坑坑洼洼并非像古希腊人想象的那般完美，太阳存在黑子（从而天界或

“月上界”并非不变），木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心，金星完整相变的发现也暴露了

托勒密体系的错误。

然而，由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势。直至开普勒以

椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在于地心说的竞争中才取得了真正的胜利。

小结

通过两种学说的认识，认识了简单宇宙运动规律，教育学生从小养成良好的科学研究意识，树立正确的科学态度价值观。