13 * 宇宙的未来教案评析

《宇宙的未来》教案

教学目标

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。

五、

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。

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。

教学过程：

一、导入：

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？

二、作者介绍：

史蒂芬.霍金 (Stephen Hawking) 1942年1月8日生于牛津，那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生在第二次世界大战的时代，所以小时候对模型特别着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船，还和学友制作了很多不同种类的战争游戏，反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位，并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。

霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和天文学的研究。十七岁那年，他考到了自然科学的奖学金，顺利入读牛津大学。学士毕业后他转到剑桥大学攻读博士，研究宇宙学。他在21岁时不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症（ALS），因此被禁锢在轮椅上，只有三根手指可以活动，疾病已经使他的身体严重变形，头只能朝右边倾斜，肩膀左低右高，双手紧紧并在当中，握着手掌大小的拟声器键盘，两脚则朝内扭曲着，嘴已经几乎歪成S型，只要略带微笑，马上就会现出“呲牙咧嘴”的样子。这已经成为他的标志性形象。1985年，因患肺炎做了穿气管手术，被彻底剥夺了说话的能力，演讲和问答只能通过语音合成器来完成。当时医生预测他最多活两年，但他至今依然顽强的活着。

他的代表作《时间简史》自1988年首版以来，已成为全球科学著作的里程碑。它被翻译成40种文字，销售了超1000万册，出版后在全世界引起巨大反响

，全球每500人中就有一人阅读此书，成为国际出版史上的奇观。该书内容是关于宇宙本性的最前沿知识，从那以后无论在微观还是宏观宇宙世界的观测技术方面都有了非凡的进展。这些观测证实了霍金在该书第一版中的许多理论预言，其中包括宇宙背景探险者(COBE)的最新发现，它在时间回溯上探测到离宇宙创生的30万年之内的某些情况，显露了霍金超人的时空感知能力。霍金曾戏称，写此书的目的是为了给女儿挣学费，

结果是，他女儿得到了丰足的学费，而读者获得了丰富的知识。

三、学生默读课文，初步感知内容，并试着给课文划分段落层次，理清思路。

（一）、文题理解：

1、何谓“宇宙”？

明确：在中文里，“宇”是“上下四方”的意思，表示空间；“宙”是“古往今来”的意思，表示时间。宇宙的历史，就是空间在时间上发展的过程，斯蒂芬·霍金以时间为序，研究我们所处的这个宇宙诞生、发展，以及它将来可能的状况，因此，他把自己的书称作《时间简史》，实际上就是《宇宙简史》。

2、何谓“未来”？

明确：作者这里讲的未来，是指极其遥远的未来。

3.

（那么问题来了）：结合文题，能否用一句话概括文章的主要内容？

明确：作者通过严谨的论证，预言了宇宙的两种可能的未来：膨胀，或者坍缩。

（二）阅读文章

·

赏析归纳（1-6）

1. 这部分先说明什么？

明确；先表明预言宇宙的信心

2.

这篇讲演的主题是预言宇宙的未来,为什么开篇（2-5）先

罗列了一些巫师们预言屡屡失败的尴尬的事件？

明确；通过对比说明巫师们的预言缺乏科学根据，只是一些模棱两可的判断，而真正的技巧在于解释。这与科学家的预言有很大的区别。说明预言未来是人类自古以来的一种追求，为下文张本。

（三）阅读文章

·

赏析归纳（7-11）

1.

这部分说明什么情况？

明确；分析阻碍预言的因素（预言的困难性）。

2.

作者认为，科学家预言宇宙的未来，有哪些困难？

明确；困难有三个方面；

我们只了解正常情况下物体的科学定律，不知道制约在极端条件下的精确定律，故很难预言宇宙的未来。（7-8）

我们受到时间尺度的制约，故很难预言宇宙的未来。（9） 物理方程的解具有混沌性，我们对一个混沌的系统难以作出预言。（10）

（四）阅读文章

·

赏析归纳（12-13）

1.

这部分是写什么的？

明确；指出可预言的科学依据

2.作者认为科学家可以预言宇宙的未来的根据是什么？

明确；

我们观察到的从外空间各个方向来的微波幅射背景的温度极其接近，这表明宇宙的膨胀是平滑而非混沌的。（12）。

我们根据地球在太阳系中的地位以及其所属的星系中的地位，推断出任何其他星系的任何背景亦相同，故可

确定在大尺度下宇宙的行为是简单的，可以预言

。

（13）

（五）阅读文章

·

赏析归纳（14-21）

1.

这一部分如何概括？

明确；描绘宇宙未来具体景象

2. 作者是如何描绘宇宙未来的样子的呢？

明确；关键问题：

（1）.大爆炸形成宇宙的膨胀。如果宇宙的密度大于某个临界值，吸引力将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩，最终宇宙就会坍缩到一个具有无限密度的奇性的大挤压，时间本身就会在大挤压处终结。大挤压之后的存在是不能预言的。

（2）.如宇宙密度小于该临界值，宇宙就不会坍缩，它会继续永远膨胀下去，星系们会继续以恒常速度相互离开。现在的宇宙正在膨胀 ,至少在100亿年内不会停止。在大约100亿年以后，宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽，似太阳质量的恒星，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。这些宇宙残留物继续绕着银河系中心每100亿年转一圈，它们互相碰撞，使一些被抛到星系外面去，余下的会渐渐在中心附近稳定下来，最终汇聚在一起，形成一个巨大的黑洞。最后这个黑洞可能在10的90次方年的时间蒸发掉（ 20－21）

（六）阅读文章

·

赏析归纳（22-25）

1. 这部分说明什么情况？

明确；影响预言的不确定因素。

2、在对宇宙的未来的预言中，存在哪些不确定的因素？

一是可能存在当前我们未知的暗物质，它们会影响大爆炸后一秒钟内宇宙的初始密度，从而影响对宇宙最终坍缩时间的确定（22、23）

二是对宇宙的初始密度的确定有着不同的认识：一是按照人择原理去确定，一是按照暴涨理论去确定。二者有较大差距（24-25）

（六）阅读文章

·

赏析归纳（26）

1. 最后一部分做什么？

明确；对全文进行小结。

2. 总结的要点是什么？

明确；人们可以预言未来，但宇宙的未来是坍缩还是无限膨胀，尚难定论。因为宇宙现有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。

四、探究问题：

(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)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。”

(4)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。”

五、语言艺术风格小结；

这篇演讲词的语言特点怎样？

明确；幽默风趣。作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文的大量篇幅是较为严肃的科学话题，运用了好多专业术语，容易使人感到沉闷。但是霍金的聪明之处在于他运用了许多幽默风趣的语言，使得这样一篇旨在说明科学道理的学术演讲，让人能够在一种轻松愉快的气氛中认真听下去。这样的语言是很多的，例如：“幸运的是，数人名看来要花

很长

的时间。”“你在实际上不可能预测出来数字，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。”

六、布置作业，

完成“研讨与练习一、二”。