13 * 宇宙的未来优秀获奖教案

宇宙的未来

【教学目标】

1.能够清晰地分析长篇文章的说明问题的层次，准确理解作者的观点态度。

2.能够抓住课文中的重要信息，作出归纳和整理，形成自我的判断和推断。

3.体会并把握讲演类文章的语体风格。

【教学重难点】

课文的主体部分是论述了宇宙中物质密度问题，这也是学习的重点和难点。

【教学方法】

根据要求自学与教师指导下的探究学习相结合。

【课时安排】二课时：学生结合自学提纲自学一课时，教师点拨导读一课时。

【教学步骤】

第一课时

一、导入语

美国《时代》周刊这样评价一个残疾人：尽管他那么无助地坐在轮椅上，他的思想却出色遨游到广袤的时空，解开了宇宙之谜。这个残障的病人就是“霍金”。

宇宙是怎样诞生的?它从何而来?又向哪里去?斯蒂芬·霍金教授写的《时间简史》给我们作出了回答，我们先用一堂课自学这篇课文。

二、阅读课文学习的背景资料

宇宙学研究的史料

（一）中国古代关于宇宙的学说

1.《淮南子·天道训》：四方上下曰宇，古往今来曰宙。

2.古代浑天说：浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于在内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。（《张衡浑仪注》）

3.盖天说：天似盖笠，地法覆盘。（《晋书·天文志》）天地都是穹形的，如同一个同心的球穹，相距八万里。

4.宣夜说：天了无质，仰而瞻之，高远无极，眼瞀精绝，故苍苍然也。

（二）西方古典的宇宙学说

1.希腊泰利斯认为：地球是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中。

2.泰利斯弟子阿那克西曼德认为：天空是包围地球的一个球层，恒星在内层，太阳和月亮在外层。

《宇宙的未来》==1

3.毕达哥拉斯认为：地球、月亮、太阳、行星和恒星都在一个同心球上围绕中央旋转。

4.托勒密认为：地为球形，静止不动，处于宇宙的中心，其他天体围绕地球运行。即有名的“地心说”。

5.“日心说”：16世纪波兰天文学家哥白尼发表《天体运行论》。

6.17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略亲手制造天文学望远镜，开拓了人类的天文视野。

7.德国天文学家开普勒提出了行星运动的三大定律，英国物理学家牛顿用力学的引力原理解释开普勒的行星运动定律，创立了天体力学。

现代宇宙理论

大爆炸宇宙学认为：宇宙早期温度极高（在100亿度以上），物质密度极大，在那里，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义。大约200亿年前，发生“爆炸”，温度逐渐冷却，形成各种各样的恒星体系，也就是我们今天所能观测到的宇宙。

霍金的宇宙观：宇宙学和黑洞是霍金的两个主要研究领域。霍金在经典物理的框架中证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理，在量子物理的框架中发现了黑洞蒸发现象并提出无边界的霍金宇宙模型。黑洞和宇宙有许多对偶之处，例如黑洞无毛定理对应于宇宙暴涨的无毛定理，黑洞蒸发对应于宇宙的粒子生成，黑洞蒸发在某种意义上可以看成是粒子通过所谓的婴儿宇宙穿透到其他宇宙或同一宇宙的其他区域，这样就把他的两个研究领域统一起来。婴儿宇宙研究的主要成果是证明了宇宙常数必须为零。

我们现在生活的宇宙有自己的历史起点，它大约诞生于150亿年前，那时，宇宙只是一个点，不占有空间，也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸，时间和空间从此开始，物质开始形成。

最初，宇宙的温度极高，随着时间的推移，空间越来越大，温度越来越低，宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应，逐渐形成星系。

空间继续扩大、膨胀，直到今天，宇宙仍然在膨胀之中。

大约在距今50亿年前，太阳形成。

大约在距今46亿年前，地球形成。

关于霍金

斯蒂芬·霍金（HawkingStephen），英国著名科学家，1942年1月8日生于剑桥，1959年考入牛津大学，1962年考入剑桥大学读研究生。1963年被诊断患了卢伽雷病（肌萎缩性脊髓侧索硬化症，这种疾病使患者逐渐丧失运动能力，通常在2～3年内死亡）。1965年取得博士学位，1973年首部著作《空时的大型结构》出版，1974年宣布发现黑洞辐射，成为皇家学会会员，1977年起任剑桥大学引力物理学教授，1979年被任命为应用数学和理论物理学终身教授，出版《广义相对论评述：纪念爱因斯坦百年诞辰》，1981年参加梵蒂冈宇宙学大会，宣布无边界构想，出版《超时空和超引力》，被授予大英帝国高级骑士。1985年，在瑞士病倒，实行气管造口手术，从此失去语言能力。1988年，出版《时间简史：大爆炸到黑洞》，这可能是迄今最著名的科普著作，被译成40多种文字，如今在西方，如受过教育的人若没有读过本书，会被人看不起，霍金因为此书获沃尔夫基金；1989年，再被授予大英帝国爵士；1993年《黑洞、婴儿宇宙及其他》出版；他最新的科普著作《果壳里的宇宙》获2002年度世界最知名科普图书奖之一——安万特科学图书奖。他的研究和著述，向我们展现了当代有关宇宙的最重《宇宙的未来》==2

要的科学思想，完全改变了我们有关物理学、宇宙和实在本身的观念，他被广泛尊崇为当代的爱因斯坦。

霍金的工作是令人惊叹的，可是有着如此伟大发现的人，却是一个身患肌萎缩症的病人，除了思想，他几乎全身不能动弹，不能说话，头向前垂落。正因为这点，他更加引起全世界人们的关注和尊敬。在他开始患病时，他意识到自己的生命行将结束，于是抓紧时间，全心投入，谁也没想到他不仅活了下来，而且成果累累。他的成功，当然离不开他的天才，但那种不向厄运低头的精神，是没有人不敬佩的。由此可见，人的精神力量是难以想像的，一个人要有精神，一个民族也要依靠精神，精神的力量往往可以超越世上难以逾越的障碍。《时间简史》出版（1988年）后，剑桥的应用数学和理论物理系的气氛有了微妙的变化，不断有世界各地的报刊的记者要求访问霍金，在以后的两年时间里，电视台工作人员不时地占用大楼，他们要为这位世界上最著名的科学家拍一部有关他生活的记录片。在不同的国家用不同的语言反复讲述同一故事：霍金如何凭着自己的勇敢克服了身体的残疾成为科学的巨人和新闻媒介的英雄。一批又一批的新闻记者拜访了霍金在西尔弗大街那凌乱的办公室，并和这位公众新近的英雄度过激动人心的时刻。

三、自学要求

1.理解下面的词语。

模棱：（态度、意见等）含糊，不明确。

昭著：明显，显著。

感恩戴德：对别人所给的恩德表示感激。

坍（tān）塌：天体体积缩小，密度加大。

混沌：（本文指）我国古代传说中宇宙形成以前模糊一团的景象。

临界：由一种状态或物理量转变为另一种状态或物理量。

2.理清课文说明的层次。

本文是斯蒂芬·霍金1991年在剑桥大学的一次讲演录。本文重点是谈作者对宇宙的未来作出的科学预言。全篇讲演录共26段。

第1段，开门见山，直揭主题，总起全文。

第2～5段，写巫师、牧师、宗教狂热者等非科学家们对未来的妄测，反衬科学家观测的可靠性。

第6～10段，说明在非常大的尺度下，科学家可以对宇宙作可靠的预言。

第11～13段，根据宏观上各个方向上的宇宙微波背景辐射的温度极其接近的原理，作出未来宇宙正在平滑均匀地膨胀的推测。

第14～16段，从另一个角度说明宇宙未来是坍缩还是膨胀，要看它的密度是大于还是小于临界值，而预言宇宙的未来，关键是要弄清宇宙的平均密度是多少，这是本文探讨的核心。

第17～18段，说明宇宙中存在许多暗物质，因此不能根据可见天体的质量判断宇宙的平均密度。

第19～23段，推测宇宙将会先继续无限膨胀而最终会坍缩。

第24～25段，阐释宇宙暴涨和坍缩的原因。

第26段，总结全文，再次阐明对宇宙未来的认识态度。

《宇宙的未来》==3

第二课时

一、直奔文章关键，中心突破

1.速读课文，找出一些关键词语，把握文章大意。

明确：从标题和开头都可以看出文章要谈的是对宇宙未来的预测，初读文章就应该找出与这一预测有关的关键词语，最重要的应该有两个：“膨胀”与“坍缩”，然后进一步找到与这两个词相关联的其他关键词：“平均密度”和“暗物质”，即可基本把握文章大意。

2.细读课文中的有关部分，弄清这些关键词语之间的关系，把握作者的观点。

明确：作者的观点是：宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。事实上，现在的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。但宇宙的未来是膨胀还是坍缩，仍尚难定论。

二、根据要求筛选信息，并加以归纳整理

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？

（答题指导：解答这道题，应寻找出文中相关的段落，把握关键的语句，巧妙联系观点与材料，搞清楚它们相互之间的逻辑关系）

示例：宇宙中存在暗物质的证据有两个。一个来自于螺旋星系，如果没有暗物质的引力作用，这些旋转的星系早被甩开了。另一个证据来自星系团，这些星系团“成团地集中在一起，其中个别星系运动速度非常高，若不是存在暗物质，这些星系团就会飞散开去。”

2.在说明现在的宇宙密度可能处于临界状态，作者列举了两种假说，即“人择原理”与“暴涨理论”试解释什么是“人择原理”与“暴涨理论”。

示例：“人择原理”：说到底就是“存在即合理”。可存在多个宇宙类型不同的宇宙，只有那些接近于临界密度的宇宙，才能存活足够久的并包含足够形成恒星和行星的物质，才有我们这些智慧生物去问这个问题。

“暴涨理论”：宇宙本来是一个很微小的尺度，经过了不断加倍的暴涨，非常快的接近于临界密度，现在仍然非常接近于这个密度。

“人择原理”可以否定接近于临界状态的宇宙中有暗物质的说法，“暴涨理论”可以支持“有暗物质的理论”，作者倾向于后者。

三、重点段落精读

1.课文第6段中的“幸运的是，数人名看来要花很长的时间”言外之意是什么？这样说有什么好处，再从课文中选几个事例来说明。

示例：言外之意是，宗教预言屡屡失败，不断另立新说，以摆脱尴尬局面。这样说，有利于在演讲时创设轻松愉快的情绪和气氛，更能吸引听众的注意力，抓住听众的心，使演讲的内容更容易为听众所接受。其他地方比如：“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。”“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。”“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。”

《宇宙的未来》==4

2.课文第9节。根据文意，作者认为人类不能预言宇宙遥远的未来，理由是什么？文中举“旋转轮赌盘”这个例子是为了说明什么？

示例：作者认为宇宙遥远的未来不能预测，这是因为物理方程的解呈现出一种称作混沌的性质。通过举“旋转轮赌盘”的例子就是为了说明物理方程的解是不稳定的。

3.课文的最后一节：根据段意作者认为人类能否预测宇宙的未来？为什么？在这一段中能体现作者观点的关键词语和句子是什么？

示例：作者认为人类无法预测宇宙，这是因为“宇宙虽然受定义很好的定律的制约，这些定律在原则上允许人们去预言将来。但是定律给出的运动通常是混沌的”。从以下词语或句子我们都可以看出作者的观点和态度，“原则”“似乎”“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。”

四、拓展训练

阅读下面一段文字，思考下面的问题。

一种观念，如果仅是直观的泛说，而未加以分析，很难形成理论体系，当然也就不易接受和“操作”。对传统文化观念进行现代诠释亦即证明，是我们提倡的科学态度。对待中国传统文化中的某些观念，不能视为几何学中的公理。如“天人合一”，今天借用，就必须确定“天”与“人”各自的科学含义，否则很容易陷入唯心主义的苑囿。再如弘扬“忠”“孝”，离开科学的诠释，也难免会出毛病。

我们的先人倡导“普遍和谐”，但很难实现；今人依然钟情“普遍和谐”，并努力付诸行动。自然界、人与自然、人与人、人自身内与外，在时空两无限中，根本属性是和谐的；一种畸形，事出有因。从这个角度看，人类的斗争恰是一种“正畸矫形”的手段。

中国传统文化中，涉及道德修养与社会治理关系的观念很不少。其中，“内圣外王之道”始终停留在宣传阶段。古人的“内圣说”，是缺乏约束力的一种泛道德主义观念历史，历史已经诠释了它的作用：“内圣”，不可能成为“外王”的充要条件。现代社会面临着种种深刻的矛盾和问题，它需要科学的管理系统来调节来解决。所以，今天尤不宜再大唱“内圣外王”的高调。这并不是说我们敌视“内圣”甚至要摒弃传统文化观念；恰恰相反，我们认为，没有对古代传统文化的批判继承，就没有现代的、科学的文化观念的发展。

明确了这一点还不够。回溯历史，中国人“有容乃大”，曾真诚的“吸纳百川”。在唐朝，西域的音乐、舞蹈，印度的佛教文化都请了进来，当时佛经“百十倍”于儒家经典，中国文化并没有因此而萎缩，反而繁荣发展了。现代中国人在这一点上是不会逊于古人的，而且更讲究科学的态度。

1.“对待中国传统文化中的某些观念，不能视为几何学中的公理”在文中的意思是什么？

答案：中国传统文化中的某些观念并非是科学真理，对中国传统文化观念必须进行现代诠释。

2.“普遍和谐”的“普遍”二字的含义是什么？

答案：“普遍”揭示了“和谐”的范畴，即自然界、人与自然、人与人、人自身内与外是和谐的。

3.根据文中内容，概括出“今天尤不宜再唱‘内圣外王’的高调”的原因？

答案：历史证明靠“内圣外王”不能解决社会问题，现代社会需要科学管理体系调节矛盾，解决问题。

4.根据原文所给的信息，下列说法，符合作者观点的一项是( ) 《宇宙的未来》==5

A.今天我们坚决反对提倡“普遍和谐”观念，这有助于剔除人在征服自然中的有害因素。

B.中国传统文化中的观念，应当继承（接受）、弘扬（操作），不应当摒弃。

C.如果我们现在仍然还在宣传古人的“天人合一”的观念，对现在有害而无益。

D.对中国传统文化观念的科学诠释，体现了中国人的现代文化观念——古为今用。

答案：D 五、板书设计

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