13 * 宇宙的未来ppt配套的教学设计及说课稿

《宇宙的未来》教案设计

【自读导言】

自读要求

1.能读懂本演讲录的内容。

2.感受科学精神，增进科学素养。

3.学习本文生动、幽默的演讲风格。

(解说：本文虽说是演讲录，但其实就是一篇科技论文，加上语言的欧化风格，要读懂全文并不容易，所以设置了第一个要求；生动、幽默是霍金的演讲风格，是其演讲独具魅力的原因之一，因此设置了第二个要求；本文是传播科学知识的演讲录，需要让学生从中感受到科学精神，增进科学素养，因此设置了第三个要求。) 自读重难点

1.提炼本文的要点，增强概括能力。

2.探究本文的内涵，增强分析能力。

(解说：这两点按本单元的学习重点设计，顺应编辑的教材编排意图。) 【自读程序】

总的原则是：多次自读，逐层领悟，逐个落实学习重点。具体如下：

1.初读，总体感知。

结合注释，通读全文，总体感知。

读后能用一句话简要地说出本文讲了什么。

明确：本文讲的是宇宙的未来问题，预测了两种结局：或膨胀，或收缩。

2.再读，提炼要点。

要求比上一次读得细一些，边读边给课文分段，明确作者讲了几层意思，并提炼出要点。提炼要点的方法是：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。

明确：

要点依次为：①科学家有信心预言未来。②巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。③物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。④宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。

3.三读，探究内涵。

要求比上一次读得更深入，能对某些语句的内涵进行分析，也能对作者的某个观点进行评析，或者对作者的整个科学思想进行阐述分析。

4.交流讨论。

交流讨论可以在前三步之后综合进行，也可以在每一步(初读、再读、三读)之后分别进行。对总体感知的情况、提炼要点的情况、探究内涵的情况依次进行交流讨论。可以先在小组(前后桌为一组)内进行，然后每个小组选一人参与全班交流。

(解说：本自读程序力图体现学生的自读、自得、互动。让学生自主发展，自我提高。) 【自读点拨】

本文是史蒂芬·霍金1991年1月在剑桥大学的一次演讲录。

这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，重点突出。作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是收缩，取决于宇宙的平均密度。“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，而时间就会在大挤压处终结。”可“现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度”，

所以两种结果都有可能。

本文专业性强，欧化语言明显，阅读起来非常吃力，难读、难懂。高考试卷上的科技说明文、科技论文只有三四段，考生读起来已经非常吃力，而这里却有整整26段，是前者的六七倍。所以教学本文时一方面要让学生充分阅读，自主探究，但同时也要积极发挥教师的引导作用，将学生由浅入深地引导下去。

在引导过程中，可以将以下问题灵活地插入上面的“自读程序”中。(特别是发现学生在“探究内涵”不够深入时。) 1.作者在第8段中为什么说“即使知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”？为什么第10段又说“尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它”？

明确：“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”，“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”。

2.为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”？

明确：因为前者是混沌的，不确定的；而“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”。

3.作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同？

明确：前者是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测，科学预言；而后者是没有科学根据可言的。——其实，从上面的题目就可知道，人类社会的未来根本就是无法预言的，因为方程是混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。

4.对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题？

明确：“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。”

5.作者认为宇宙的未来会是怎样的？

明确：会有两种可能：“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。”

(解说：设计这些题目旨在让教师引导学生探究文章的内涵，由表及里，将自读引向深入、准确。) 【自读思考】

1.根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”。宇宙中存在暗物质的证据是什么？作者又举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？

明确：宇宙中存在暗物质“一个证据来自于螺旋星系”，“必须存在某种看不见的物质形式，其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住”；“另一个证据来自于星系团”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去……所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质”。

作者为了说明现在的宇宙密度可能就在临界状态，列举了两种假说，“一种是所谓的人择原理”，另一种是“极早期宇宙的暴涨理论”。

(解说：此题旨在引导学生探究文章的内涵。同样是探究文章的内涵，上面五个问题是宏观的，环环相扣，步步深入，这一个则是微观、细碎的，所以单独列在“自读思考”中。) 2.本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理？

①“例如，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。”

明确：用这个比喻生动地说明了“即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。

②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”

明确：用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

(解说：此题旨在引导学生领会、学习作者善于用比喻来说理的技巧。) 3.这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出三个例子，分析其表达效果。

明确：

例如：①“……这些日期使股票市场下泻。虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。”这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区。②“据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间。”这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。③“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。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。”听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。

(解说：此题旨在引导学生领会并学习作者幽默风趣的演讲风格。) 4.下面这段话引自霍金2002年8月15日在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》，读后请用其中的原句提炼本段的要点，并同课文做比较阅读，说说霍金在介绍深奥理论时喜欢采用什么方式来让听众听明白？

“按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。水液体中包含亿万个H2O分子，它们在最靠近的邻居之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动得更加快，并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体，但是有一些会长大到一定的临界尺度，超过该尺度泡泡几乎肯定会继续成长。我们在沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡。”

明确：这是迁移运用题。体现本段要点的句子是“膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。”作者喜欢用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。

5.课文中霍金对宇宙未来的预言，你怎么看？老师鼓励学生发表有创见的观点，只要态度科学，能自圆其说即可。

(解说：设计该题旨在引导学生独立思考，培养独立的人格，同时也培养独立的科学精神。学生可以畅所欲言，比如认为霍金的观点只是一家之言，只是一种推测，无法得到证实，他和爱因斯坦的相对论一样，虽然都很伟大，但都只是一种理论，一种思想，缺少科学的实证，因此也都没能获得需要实证的诺贝尔奖。其他科学家站在另外的角度来思考来假设，或许会有不同的结论，不同的发现。所以青少年对霍金的观点可以学习，可以接受，但不能迷信，不能束缚自己的思维。) 6.霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬·霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后

的40年间所做的。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王!”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗·罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢？你怎么看待霍金？十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。你又怎样看待这一现象？

(解说：科学和人文是教育的两大内容，学习本文可以增进学生的科学素养，因此设计了上题；而从作者霍金的身上，还能感受到高尚的人格魅力，因而设计了本题。霍金的朋友曾这样感慨：“可以相信，当他所热爱的东西都失去时，他不仅坚强地活着，而且伟大地活着，那么他所带给我们的不仅仅是科学的智慧，还有人类最可贵的精神。”教师可介绍霍金的生平，介绍霍金2002年8月来华刮起的“霍金旋风”，让学生产生积极的情感体验，学习霍金战胜自我、挑战极限、追求科学的顽强品质。对于“三星高照”的现象，能够引发学生的深入思考，并作出较为正确的评价，比如这样评价：这一现象的出现，既有中学生自身价值取向的问题，也有新闻媒体的误导问题。要让学生意识到，只有在正确的价值取向引导下，个人才能体现出最大的人生价值，社会才能快速向前发展。) 【课外作业】

1.仿照本文幽默风趣的语言风格，写一个演讲片段，题目是《霍金·明星·我》。

2.阅读霍金的名著《时间简史》、《果壳中的宇宙》(2002年8月霍金在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》就选自其中)。

(解说：两个题目，一读一写，由课文深化、拓展开去。教师给定一个完成的时间，然后在全班交流，将学习气氛推向高潮。) 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：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

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

课前学习题目：宇宙大爆炸；恒星的一生；黑洞；暗物质；人择理论；暴涨理论。

一、导入新课：

仰望

我看到的，是很久很久以前的你

现在的你

要在很久很久的以后，我才能看到

只有到，未来的你

那时，我们才能真的相遇吗……

我们对宇宙的看法相当落后。我们所看大的是很早以前的天体，而不是现在的样子。

我们看到的是很久以前的星系；今天的星系，要到好多光年以后才能看到。未来的星系又该是怎样的呢……

今天我们学习史蒂芬·霍金在牛津大学的演讲《宇宙的未来》。

二、教学目标

1、学习把握文章观点的方法：找关键词，画观点句。

2、探究学习使文章具有趣味性的写法。

3、了解本文的体裁：演讲词，科普论说文。

4、学习科学家的方法：依据观测和理论；严谨地推理。

三、学法指导：如何读懂科技论说文？

把握论说对象，画出基本观点。

抓住关键词语，理清论说层次。

研究材料运用，赏析写作特点。

四、教学方法：

自主，合作，探究。

五、教学环节：教学步骤与方法。

1、整体感知，理清思路。

①、找出关键词语，找出表明作者观点的句子。

②、结合表明作者观点的句子，分析关键词语之间的关系。设计板书，列写文章内容纲要图示。

③、理清层次，总结作者观点。

2、研究材料，赏析写作。

预言宇宙的未来，是个严肃的科学话题。专业术语多，容易使人感到沉闷枯燥。

请找出文章中写得好的句子或材料，谈谈怎样才能使文章更吸引读者。

历史故事，直接增添了趣味性。

类似材料，相关材料，使内容丰富，说服力强。

生活事例，为人熟知，便于理解

修辞手法：比喻，生动形象；

拟人，透显灵气；

对比，印象深刻。

假装不懂，发人深思。

贬低自己，幽默严谨。幽默语言，耐人寻味，充满智慧。

有时含有讽刺，有时创设轻松愉快气氛。

3、拓展延伸，问题探究。

①、作者的预言与古代巫师的预言有何不同？

②、宇宙的未来，既然无法准确预言，为什么还要预言？

4、作业布置，课后思考。

分析下列句子的含义：

①科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。

②宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。

③黑洞并不像被描绘的那样黑。

④如果这就是宇宙现在密度的解释，则没有理由去相信宇宙包含有比我们已探测到的更多物质。

⑤如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。

六、板书设计：略

七、课后反思：待续。

《宇宙的未来》作者观点分析

一、找出文章中表明作者观点的句子。如果找出来的句子太多，可以去掉一些重复的、次要的句子。对找出的句子，也可以进行缩写。（数字标示自然段序号。△标示相对重要的句子。）

1预言将来当然是非常困难的。科学家仍然认为他们能预言未来。

6△在某些情形下，我们认为可以做可靠的预言。宇宙在非常大的尺度下的未来，便是其中一个例子。（引出中心观点。）

7高能定律对现在宇宙的影响微不足道。

8物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。

11△太阳和其他恒星绕着银河系的运动，以及银河系绕着其局部星系团的运动也是混沌的。我们周围的宇宙正在膨胀：不同星系间的距离随时间而增加。

12△这种膨胀是平滑而非混沌。

13宇宙的行为在非常大尺度下是简单的。我们可以预言宇宙遥远的未来。

14△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。

15△如果宇宙的密度小于该临界值，它将不会坍缩，而会继续永远膨胀下去。

16对于宇宙的未来其关键问题在于：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，而时间本身就会在大挤压处终结。

17△看得见的恒星的质量相加，不到临界值的百分之一左右。加上在宇宙中观测到的气体云的质量，只把总数加到临界值的百分之一。宇宙还应该包含所谓的暗物质。暗物质的一个证据来自于螺旋星系。

18暗物质的另一个证据来自于星系团。

19那些星系和星系团中的暗物质的量。只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右。宇宙会继续无限地膨胀下去。再过五十亿年左右，太阳将耗尽它的核燃料。它会肿胀成一颗所谓的红巨星，直到它把地球和其他更邻近的行星都吞没。它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星。假定在太阳爆炸的时刻，我们还没有把自己毁灭的话，我们应该已经掌握了恒星际旅行的技术。（顺带预言人类科技的发展。）

20在大约一百亿年以后，宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽。大约具有太阳质量的恒星不是变成白矮星就是变成中子星。具有更大质量的恒星会变成黑洞。在星系的中心形成一颗巨大的黑洞。

21黑洞并不像被描绘的那样黑。一颗粒子要花非常长的时间才能逃离黑洞。在一个星系中心的巨大黑洞可能花1090年的时间蒸发掉并完全消失。

22一点也不能肯定宇宙是否会永远膨胀。我们只有大约为使宇宙坍缩的需要密度十分之一的确定证据。然而，可能还有其他种类的暗物质，它会使宇宙的平均密度达到或超过临界值。

24宇宙必须刚好具有临界密度。看来可能存在两种解释。一种是所谓的人择原理。

25人择原理，因为它似乎太倚重于我们自身的存在。这样，如果暴涨理论是正确的，宇宙就应包含足够的暗物质，使得密度达到临界值。这意味着，宇宙最终可能会坍缩。

26人们在实际上经常只能对未来相当短的时间作准确的预言。然而，宇宙大尺度的行为似乎是简单的，而不是混沌的。所以，人们可以预言，宇宙将永远膨胀下去呢，还是最终将

会坍缩。事实上，现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。所以我两方下赌注，以保万无一失。（总结全文，照应开头。）

二、找出文章中的关键词语，分析关键词语之间的关系。教师可以据此设计板书，学生可以列写纲要图解。

宇宙未来预言混沌平滑微波辐射大尺度局部

膨胀塌缩平均密度密度临界值暗物质黑洞

人择原理暴涨理论

三、总结作者观点。

宇宙是膨胀，还是坍缩，关键在于平均密度。平均密度小于临界值，永远膨胀；平均密度大于临界值，就会坍缩。由于存在暗物质，平均密度只能推测。现在平均密度似乎非常接近于把坍缩和膨胀区分开的临界密度。因此膨胀，坍缩，皆有可能。

（时间20101003）

四、层次分析：

《宇宙的未来》层次分析

第一部分（1）：说明本文主题，强调科学家对预言宇宙未来充满信心。

第二部分（2-5）：述说古代巫师的预言模棱两可，技巧在于解释。为后文作铺垫。

2故意预言非常坏的结果，如果不灵验；人们会感激上天保佑，而不会指责其预言不灵。3故意不说清对象。4、5末日预言不设定日期。

第三部分（6）：总说科学并非皆可预言，但是在大尺度下，可以预言宇宙的未来。

第四部分（7-10）：地球上的科学会呈现混沌性质；有很多方面，无法预言。

7高能定律关系到宇宙的起始，而我们要预言的是宇宙的未来。宇宙如果坍缩，应属于“极端条件”，则不能预言。高能定律不影响宇宙的未来演化，对宇宙的影响微不足道。

8物理方程（高能定律包括物理方程）的解会呈现出混沌的性质。非常微小的改变，系统的未来会变得完全不同。9天气预报无法预报更长远的天气。10制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为。制约人类行为的方程，不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。

第五部分（11）：“宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎”过渡。指出宇宙局部运动混沌，无法预言，与上文类比。然后指出“宇宙正在膨胀”，过渡到下文。

第六部分（12-13）：论证宇宙的行为在大尺度下是简单的，因此我们可以预言宇宙的未来。

12分析微波辐射温度的差别几乎相等；从任何方向来的辐射量几乎完全相同：论证宇宙的膨胀是平滑而非混沌的。13“上古时代，人们以为地球是宇宙的中心。在任何方向上背景都一样的事实，对于他们而言毫不足怪。”承接过渡巧妙，不露痕迹。指出微波背景相同说明宇宙的平均密度以及膨胀率相同，论证宇宙的膨胀是平滑而非混沌的。

第七部分（14-16）：对于宇宙的未来，关键在于：平均密度是多少？

14先指出人们预料正在膨胀的宇宙的膨胀率正在降低。然后论说“如果宇宙的密度大于临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。”宇宙的未来不能预言。15再指出第二种可能“如果宇宙的密度小于临界值，它将会继续永远膨胀下去。”16得出结论，对于宇宙的未来，关键在于：平均密度是多少？

第八部分（17-18）：说明估算平均密度不容易，因为有暗物质的存在。暗物质的一个证据来自螺旋星系，另一个证据来自星系团。

第九部分（19-21）：预言如果暗物质的量，不够使宇宙重新坍缩，宇宙会怎样继续膨胀下去——

恒星——红巨星——白矮星

中子星——巨大黑洞——粒子逃逸

黑洞

19对暗物质量的估算值不够使宇宙重新坍缩，宇宙会继续膨胀下去。再过五十亿年左右，太阳将胀成红巨星，吞没地球等行星，最后成为白矮星。在太阳爆炸时，我们已经掌握了恒星际旅行的技术。

20在大约一百亿年以后，大多数恒星燃料耗尽，变成白矮星或中子星，有的变成黑洞。继续绕着银河系转的残余物的相撞，会使一些被抛到星系外面；余下的最终在星系中心形成巨大的黑洞。暗物质也会落进这黑洞。

21粒子和辐射能缓慢地从黑洞中逃逸。星系中心的巨大黑洞最终会蒸发并完全消失。

第十部分（22-23）：论述也许存在足够的暗物质，那么宇宙就会坍缩。

22在星系或星系团之外，可能还有未被我们探测到的暗物质，它会使宇宙的平均密度达到或超过临界值。

23因为宇宙的初始密度和膨胀率，关系到宇宙此后的膨胀或坍缩，所以必须考虑到也许存在足够的暗物质。

第十一部分（24-25）：介绍宇宙必须刚好具有临界密度的两种解释。

24如果人择原理正确，宇宙的物质就是现在已探测到的，没有更多暗物质。宇宙将继续膨胀。

25如果暴涨理论正确，宇宙包含足够的暗物质，就会达到或超过临界密度。宇宙最终会坍缩。

第十二部分（26）：总结全文，由于具有混沌性质，只能预言未来相当短的时间。宇宙大尺度的行为不是混沌的；可以预言，宇宙将永远膨胀下去，或者最终将会坍缩。宇宙的现有密度似乎非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界密度。所以为保证万无一失，两方都预言。

如何使文章具有趣味性

——《宇宙的未来》语言赏析

开封市五中李念军

预言宇宙的未来，是一个严肃的科学话题。专业术语多，容易使人感到沉闷枯燥。演讲需要激起听众的兴趣。

怎样才能让听众喜欢听你讲呢？以下方法，可以增添文章的趣味性。

历史故事，直接增添了趣味性。

类似材料，相关材料，使内容丰富，说服力强。

生活事例，为人熟知，便于理解

修辞手法：比喻，生动形象；拟人，透显灵气；对比，印象深刻。

假装不懂，发人深思。

贬低自己，幽默严谨。幽默语言，耐人寻味，充满智慧。

有时含有讽刺，有时创设轻松愉快气氛。

1我曾经起过一个念头，要写一本题为《昨天之明天：未来历史》的书。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。（用语诡谲；耐人寻味。表现了科学家不畏困难、不怕挫折、百折不挠的个性。开头指出，预言宇宙将来尤其困难。为下文作铺垫。）

2这些通常是被毒药或火山隙溢出的气体弄得精神恍惚的女人。周围的牧师把她们的咒语翻译出来，而真正的技巧在于解释。古希腊的德勒菲的著名巫师以模棱两可而臭名昭著。当这些斯巴达人问道，在波斯人攻击希腊时会发生什么时，这巫师回答道：要么斯巴达会被消灭，要么其国王会被杀害。我想这些牧师盘算，如果这些最终都没有发生，则斯巴达就会对阿波罗太阳神如此之感恩戴德，以致忽视其巫师作错预言的这个事实。

（犀利，轻松。故事，直接增添了趣味性。巫师的咒语与科学家的语言，对比，实在是不可同日而语。二者有什么不同？）

3另一次事件，利迪亚的国王克罗修斯，这位世界上最富裕的人有一次问道：如果他侵略波斯的话会发生什么。其回答是：一个伟大的王国将会崩溃。克罗修斯以为这是指波斯帝国，殊不知正是他自己的王国要陷落，而他自己的下场是活活地在柴堆上受火刑。

（事例对盲目信宠预言家的人，极具讽刺性。）

4这些日期使股票市场下跌。虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。

（“百思不解”实为启发读者去思想，人不可只懂得钱。假装不懂，发人深思。）

5据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间。（这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。讽刺幽默，预言机智。）

6当然，科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些。人们只要想到天气预报就可以了。

（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。类似材料，内容丰富，说服力强。）

7事实上，我们必须花费大量金钱建造巨大粒子加速器去检验这些高能定律，便是这些定律对现在宇宙的影响是多么微不足道的一个标志。（这些高能定律所涵盖的现象状况很难被人观测到，在宇宙中也必然少于存在，因而影响不了宇宙的未来。）

8这表明方程可能是不稳定的：在某一时刻对系统作非常微小的改变，系统的未来行为很快会变得完全不同。例如，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。

（作者用人们熟知的事例，有助于读者理解文章的科学道理。轮赌盘的旋转具有混沌性质，生动地说明了什么是混沌现象。）

10科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。其危险在于，我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得太多了。（顺带讽刺毁坏环境的人。好本事没有，坏本领不少。）

11宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。我们能相当地肯定，地球在相当长的时间内不会和金星相撞。但是我们不能肯定，在轨道上的微小扰动会不会积累起来，引起在十几亿年后发生这种碰撞。（将宇宙拟人化，同时说明了地球在宇宙中的渺小。但地球是我们生活的家园，地球的未来是我们最关心的。拟人，产生灵气。）

12我们观察到的从外空间来的微波辐射背景给出这种膨胀是平滑而非混沌的证据。你只要把你的电视调到一个空的频道就能实际观测到这个辐射。你在屏幕上看到的斑点的小部分是由太阳系外的微波引起的。这就是从微波炉得到的同类的辐射，但是要更微弱得多。它只能把食物加热到绝对温度的2.7度，所以不能用来温热你的外卖皮萨。

（用人们身边的事物解说宇宙微波背景辐射。身边事例，亲切。）

13上古时代，人们以为地球是宇宙的中心。然而，从哥白尼时代开始，我们就被降级为绕着一颗非常平凡的恒星公转的一颗行星。我们现在是如此之谦和，我们不能声称任何在宇宙中的特殊地位。

（风趣幽默。同时也说明了人类在科学方面的进步。）

14也许人们可以说，我们的宇宙在大挤压处终结，而任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。（类比。）

16但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间本身就会在大挤压处终结。然而，我比其他的末日预言者更占便宜。即便宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。（以揭示自己“自私”的心理表示幽默，同时传达出重要的信息：宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”。）

19再过五十亿年左右，太阳将耗尽它的核燃料。它会肿胀成一颗所谓的红巨星，直到它把地球和其他更邻近的行星都吞没。它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星。我正

在预言世界的结局，但这还不是。这个预言还不至于使股票市场过于沮丧。无论如何，假定在太阳爆炸的时刻，我们还没有把自己毁灭的话，我们应该已经掌握了恒星际旅行的技术。（预言科学未来，令人向往。）

22永远膨胀下去的宇宙的未来相当乏味。

23如果在大爆炸后一秒钟宇宙的密度大了一万亿分之一，宇宙就会在十年后坍缩。另一方面，如果那时宇宙的密度小了同一个量，宇宙在大约十年后就变成基本上空无一物。（数字对比，可见宇宙密度的重要性。）

25然而，许多人不喜欢人择原理，因为它似乎太倚重于我们自身的存在。（人择原理、暴涨理论，这些相关的论述，使论证丰富多彩，论证充分。不说对错，而说“不喜欢”，用语很有内涵。）

26事实上，现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。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。

（判断态度审慎。作者有意将自己降为巫师的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对巫师进行嘲讽。这种幽默智慧的表达，既轻松愉悦，又增加了亲和力。）

（时间20101002）

拓展延伸，问题探究

开封市五中李念军

☆作者对宇宙未来的预言与古代巫师的预言有何不同？

前者依据科学观测实验，运用天体物理学理论，推理严谨，属于科学预言；后者没有科学根据，模棱两可，技巧在于解释。

相同点：都需要谨慎。

☆宇宙的未来，既然无法准确预言，为什么还要预言？

为我们地球人展示更寥廓的宇宙前景，激发人们去探索研究。

了解运动演化的宇宙，从时间上纵向开启人们的联想想象。

我们看到的是过去的宇宙，将来我们在宇宙航行，要去的是未来的宇宙。一路上将会如何，必须提前做好准备。

中国天文学者李竞说：“霍金在引导后人方面起到了巨大的作用，他把宇宙的神秘变成了宇宙的奥秘。神秘是无法认识的，奥秘却是可以探测的。只要你努力去钻研，就能够得到人类所未知的宇宙蕴藏着的信息，并且被你解释，被你阐述，被你了解，被你掌握。”

事实上，历史上伟大的天文学家，他们的原著没有一本能让今天的读者从头看到尾而找不到错误的。包括伽利略的伟大著作《两个世界的对话》，以今天的眼光来看，它的描述几乎是全错的。

物理学者蔡荣根说：“科学发展的结果就是这样：要么预言以后的发展，要么证实或推翻原来的观点。每个科学家在科学发展的历史上都只是一座桥梁。在通往真理的路上，他已经做出了很多贡献。他提出的思想哪怕在后来被证明全部是错误的，那也是对接近真理的过程做出的贡献。”

霍金说：“人类已经步入越来越危险的时期，我们已经历了多次事关生死的事件。由于人类基因中携带的‘自私、贪婪’的遗传密码，人类对于地球的掠夺日盛，资源正在一点点耗尽，人类不能把所有的鸡蛋都放在一个篮子里，所以，不能将赌注放在一个星球上。”

☆作者说将宇宙中的暗物质考虑在内，也远远达不到宇宙重新坍缩的临界密度，据此则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去，为什么后文又说宇宙最终可能会坍缩？

文中论述的膨胀与坍缩，均为一种假设，直到结尾，作者都没有断定是膨胀还是坍缩。此问题，提出得不够严谨。

作业：句子含义分析。

7事实上，我们必须花费大量金钱建造巨大粒子加速器去检验这些高能定律，便是这些定律对现在宇宙的影响是多么微不足道的一个标志。（这些高能定律所涵盖的现象状况很难被人观测到，在宇宙中也必然少于存在，因而影响不了宇宙的未来。）

10科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。（含义：如果宇宙开始坍缩，就可能没有未来。）

11宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。

21黑洞并不像被描绘的那样黑。这句的含义是什么？答：一颗粒子要花非常长的时间才能逃离黑洞。在一个星系中心的巨大黑洞可能花1090年的时间蒸发掉并完全消失。

24如果这就是宇宙现在密度的解释，则没有理由去相信宇宙包含有比我们已探测到的更多物质。十分之一的临界密度对于星系和恒星的形成已经足够。（言外之意，宇宙没有那么多暗物质。现已观测到的宇宙，已可以使人类生存发展了。）

26如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。