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宇宙的未来公开课教案

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宇宙的未来公开课教案

　　作为一名专为他人授业解惑的人民教师，通常需要准备好一份教案，教案是教学蓝图，可以有效提高教学效率。教案应该怎么写才好呢？以下是小编精心整理的宇宙的未来公开课教案，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

宇宙的未来公开课教案

　　宇宙的未来公开课教案1

　　【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。

　　【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。

　　【课时安排】

　　1课时

　　【教学步骤】

　　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："两方下筹码，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，两方下筹码，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"。

　　宇宙的未来公开课教案2

　　教学目标

　　一、知识教育目标

　　1.引导学生熟读课文，理清文章的论述线索，抓住作者的主要观点;

　　2.通过学习，了解有关数学文化的一些知识。

　　二、能力培养目标

　　1.引导学生悉心体会作者对数学源头的溯访，感受其令人信服的推理能力和独特的语言魅力;

　　2.鼓励学生结合自己的学习经验和阅读积累，就作者所阐发的观点作广泛深入的研讨，以提高探究能力。

　　三、德育渗透目标

　　引导学生像作者一样，站在人类文化的高度来审视数学文化，激发热爱科学的精神。

　　四、美育渗透目标

　　启发学生具有宏观的文化视野，以科学精神励志，以人文精神向学，开辟出一个语文学习的新境界。

　　重点、难点、疑点及解决办法

　　重点：

　　1.引导学生熟读课文，理清文章的论述线索，抓住作者的主要观点;

　　2.通过学习，了解有关数学文化的一些知识。

　　难点：

　　1.引导学生悉心体会作者对数学源头的溯访，感受其令人信服的推理能力和独特的语言魅力;

　　2.鼓励学生结合自己的学习经验和阅读积累，就作者所阐发的观点作广泛深入的研讨，以提高探究能力。

　　课时安排

　　1课时

　　教学步骤

　　一、明确目标

　　1.引导学生熟读课文，理清文章的论述线索，抓住作者的主要观点;

　　2.通过学习，了解有关数学文化的一些知识;

　　3.引导学生悉心体会作者对数学源头的溯访，感受其令人信服的推理能力和独特的语言魅力;

　　二、整体感知

　　1.导入新课

　　“屈指可数”“弹指一挥见”，手指在生活中的计数功能，直接催生了数学这门科学，丹齐克的《指印》为我们揭开了这二者的关系(板书课题)。

　　2.作者及相关背景介绍

　　丹齐克(1884—1956)，原籍立陶宛，曾在巴黎大学求学。1910年去美国，入美国国籍，先后在哥伦比亚大学、约翰?霍普金斯大学、马里兰大学讲授数学。

　　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。

　　(1)学生读课文，整理文章的结构脉络。

　　(2)小组交流讨论。

　　【明确】数学作为科学的语言，在当代科技发展中具有重要的地位。本文作者饶有兴味地给我们讲述了数学的起源——人类计数的历史。原来，让现代人望而生畏的数学在它的起步阶段并不是那么高深莫测，我们现在普遍采用的十进位制，只不过是原始人类以手指计数的遗迹。曾几何时，我们的祖先无法把握数量的多少，面对生活的难题，他们困惑不已。然而人类的理性终于从纷繁的事物中抽象出数的概念，发展了数学思想，从而推动了社会文明的发展。

　　数字的起源，如同文字的起源一样，是对人类心灵最具诱惑力的问题之一。作者在正文前面摘引古罗马诗人奥维德的诗句，表现出古人在这方面的好奇和迷惘。

　　课文节选部分共6节。第1节，谈人和动物的数觉。数觉是一种对数的原始直觉，是人和动物(如某些鸟类和昆虫)都具有的一种本领，是对小数目东西数量的判断能力。作者列举了鸟类、蜂类的例子，说明这种本领不独为人类所有。还讲了庄园主驱赶乌鸦的故事，说明这种依靠本能对数的辨识能力是十分有限的，有时会因此丢掉性命。

　　第2节，作者进一步对上述例子加以分析，举出了两种意见。一种是正确的，即“具有这种数觉的动物只限于极少的几类”，可能“只限于几种昆虫、几种鸟类和整个人类”;一种是片面的，即认为“动物数觉的范围实在太小，简直可以略而不论”。作者在第2节中主要是针对这种意见进行了辩驳，指出“人类的数觉范围也是十分有限的”，“如果人类单凭这种直接的数的直觉，在计算的技术上，就不会比鸟类有什么进步”。为了证明自己的观点，作者首先界定了数觉的概念，指出人类借助图形、心算、计数等辅助手段来识数不能算是数觉;另外，还从原始民族、原始语言和欧洲语言中找例证，如南非布须曼族表示数字的`字只有一、二和多，英文、拉丁文、法文“三倍”(或“三”)都有表示“多”的意义。

　　第3节，继续举语言上的例子，指出很多原始语言表示数字的字都是具体的，没有抽象的“数”，就连英语“集合”(Collection)、“集”(Aggregate)两个表示数的抽象词都是外来语。由此证明“具体的东西总在抽象的东西之先”，由具体的、驳杂的对数的表示法，到“统一的抽象的数概念”，是“数学发展的前提”。作者援引罗素的精彩论述，说明了人类抽象能力的发展，经过了漫长的历史，读之令人感喟。

　　第4节，进而谈集合的对应和匹配原理。在现实生活场景中，“会堂的座位”与“出席的人”，可以通过比对看出多少来。但是这种比对的方法太笨了，既不能事先预知，也不能脱离现场来完成，于是产生了“各种模范集合”。模范集合起到了计量标准的作用，如同货币可以充当一般等价物一样。这样，人们要表示数字“二”时，就想到了“鸟的翼”;要表示数字“三”时，就想到了“苜蓿叶”;要表示数字“四”时，就想到了“兽足”;要表示数字“五”时，就想到了“自己的手指”。后来，这些模范集合的具体所指逐渐被淡化，人们只是习得了记住了它们的语音形式，抛弃了它们生动的模范的内容，于是较为抽象的数字产生了。

　　第5节，承接前面的话题，提出了基数与序数的概念。脱胎于模范集合、从“对应原则”产生出来的数，再抽象也是基数。单凭基数本身，是不能创造出“计数术”来的。一定要在对应中增加“序列”的概念，即完成由基数到序数的转化，才能摆脱古老的烦琐的“一一匹配”办法，“创造出一种计算方法”，实现“识数”的质的飞跃。

　　第6节，继续探讨“基数与序数的微妙区别”，并从屈指计数方便灵活上，推断“在用手指的时候，人类借助于这个工具，就不自觉地从基数转进到序数”。作者的这种推断，在许多语言中找到了“遗迹”，因为在许多语言中，“‘五’这个数，就用‘手’表示;而‘十’则用‘双手’”。作者至此点明本章(本文是其前半部分)主题，指出“人类在计算方面之所以成功，应当归功于十指分明”。

　　阅读本文，不但能增进我们对数字、计数起源的认识，也会在作者亲切、信实的叙述中，领略到其语言的魅力，为作者探究数学文化的执著精神所感动。

　　2.研读课文，讨论问题。

　　(1)作者在论述中列举了一些原始语言现象，是为了说明什么问题?

　　【明确】语言与数学似乎风马牛不相及，其实不然。它们是两种语言体系，而且在早期还具有同源关系。认识到这一点，才能深切体会到作者以大量原始语言现象说明数学起源问题的良苦用心。作者在论述中列举了一些原始语言现象，是为了说明原始人类的数觉或表现数的方式，来阐述人类数学能力的发展历程。如对南非的布须曼人只有一、二和“多”三个数字，间接说明了原始人类对数的感觉极为有限;对不列颠哥伦比亚的辛姆珊族语言的分析，论证了原始时代的数字经过了由多元具体系统到一元抽象系统的转变过程。

　　(2)作者为什么说“数觉和计数不能混为一谈”?它们有怎样的区别?

　　【明确】区分数觉和计数是作者在文中反复申明的，它是人与动物的数学能力的本质区别。要通读全文，才能充分理解作者这句话的深刻含义。这是作者自始至终强调的一个观点，也是本篇立论的关键所在。数觉是人与动物都有的一种对于数的直觉，而且就这种能力来说，人也不比某些鸟类或昆虫高明多少。但是计数是人类所独有的，它借助于人类的“十指分明”得以起飞，演变为计数，成为全部数学发展的基础。

　　(3)作为一篇谈论数学文化的文章，本文具有怎样的论述风格?

　　【明确】《数：科学的语言》一书主要是介绍数的概念及其发展历史的，然而作者却很少用艰深的数学语言来描述，尽量用日常语言娓娓道来，其目的是为了能让更多的普通读者读懂这本书，以激发大众对数学文化的关注和热爱。本书原版有一个副标题，为“为有文化而非专攻数学的人写的评论性概述”。所以，脉络清晰，条理分明，语言亲切、通俗是本书的主要特色，这在课文节选的部分也有突出的体现。另外，作者并没有就数学论数学，而是站在人类文化发展的高度，来描述数学发展的轨迹。所以旁征博引，亦庄亦谐，妙趣横生，可读性极强。这些来自作者对数学文化深厚的理解和热爱，来自他驾驭语言的能力，很值得我们借鉴和学习。

　　〔导学新概念〕

　　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》给了我们这样的回答：

　　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。

　　宇宙继续膨胀，将来也会膨胀，也许在膨胀到一定程度后，宇宙开始收缩，可能会收缩成一个点，一个不占有空间的点。到那时，时间结束。到底会不会这样，现在还说不定。

　　大爆炸之前是怎么回事，不知道。永远也无法知道这就是大爆炸宇宙的基本理论。

　　《时间简史》出版于1988年，《宇宙的未来》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，阅读时要准确地筛选出这些预言的观点和支撑这些观点的材料。同时，还应该体会这篇讲演在语言上的幽默特点。

　　〔资料显示屏〕

　　《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访问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。

　　——《斯蒂芬·霍金的科学生涯》(英)

　　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》。

　　——《少年版世界名人传记?霍金传》

　　斯蒂芬·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象的，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。

　　——洪伟

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