《宇宙未来》“问题化生态课堂”导学案

贵州省重点课题“高中语文活动化生态课堂研究与实验”(2013A011)编号：铜仁二中语文阅读“问题化生态课堂”导学案主备教师：备课组审核：教研组检查：学生姓名：班组：作业检查：课题宇宙的未来课型生态课堂基本型一、学习目标【知识与能力】1.了解作者及相关背景；2.学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。【过程与方法】通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。【情感态度与价值观】感受科学精神，增进科学素养，培养科学思辨能力和爱科学、用科学的热情。二、学习重点与难点【学习重点】准确地感知和理解文中重要语句。【学习难点】学习本文生动、幽默的演讲风格，提高自己的思维和语言表达能力。培养学生尊重生物，热爱生物、热爱大自然的情感。三、学习方法1.请同学们认真阅读课文，划出重点、难点知识，提炼本文的要点，增强分析概括能力。2.理解本文的内涵，提高探究问题的能力。小组合作讨论完成合作探究内容，组长负责，拿出讨论成果，准备展示，点评。四、设计说明【课时安排】两课时：第一课时认识作者，整体感知作者观点；第二课时体会写作的思路及语言特色。【设计特点】设计理念为“生态课堂”。即以学生为主体，重视学生全面发展，师生共同成长的课堂。课堂特色是“三生”：生活、生成、生动【设计说明】哈弗名言“教育的真正目的是让人不断地提出问题、思索问题。”阅读问题化，指在阅读教学中将传统的知识传授课程转化为学生主动参与、积极思考的问题驱动课堂。课堂上应调动学生积极思考，提出问题，回答问题。五、学习层级步骤及内容第一学习层级：读通第一步：自主预习活动一、夯实基础，知识积累阅读作者简介，为了知人论世，你能搜集一点作者的轶闻趣事吗？（1）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。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。霍金的作品（1）《时间简史：从大爆炸到黑洞》（2）《时间简史续篇》（3）《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》（4）《时空本性》（5）《果壳中的宇宙》（2）轶闻趣事“果壳中的宇宙”这个隐喻来自莎士比亚的名句：“即便把我关在果壳之中，仍然自以为无限空间之王。”其实，用这个隐喻来形容史蒂芬·霍金本身是最贴切不过了，它既形象地阐述了霍金的宇宙观，又生动地概括了霍金富有传奇色彩的一生。大胆、大声、大方，今天我快乐学习；自尊、自信、自强，明天我更适应社会。4 贵州省重点课题“高中语文活动化生态课堂研究与实验”(2013A011)编号：第一学习层级：读通科学家霍金小时候的学习能力似乎并不强，他很晚才学会阅读，上学后在班级里的成绩从来没有进过前10名，而且因为作业总是“很不整洁”，老师们觉得他已经“无可救药”了，同学们也把他当成了嘲弄的对象。在霍金12岁时，他班上有两个男孩子用一袋糖果打赌，说他永远不能成材，同学们还带有讽刺意味地给他起了个外号叫“爱因斯坦”。小时候的霍金虽然普通，但他对事物的来龙去脉特别感兴趣，他曾计算过进自家屋子的各种方法，发现共有11种。这种“打破沙锅问到底”的精神恐怕是他后来成功的重要原因。不治之症：“凤凰涅磐”成巨人。霍金过完21岁生日之后不久进医院检查，被诊断患了肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症。在英国，这种病也叫运动神经细胞病；在美国，这种病被称为卢伽雷症，以患该病而死于1941年的纽约洋基棒球队一垒手的名字命名。患者脊髓和大脑内控制肌肉运动的神经细胞逐渐死亡，但头脑的思维不受影响。患者通常因呼吸肌功能失效导致肺炎或窒息而死亡。这是一种不治之症，病情会稳定下来，但永远不可能治愈，只能等待或早或迟(可能是几个月后，也可能是几十年后)到来的死亡。霍金患此病的年龄大大低于大多数病人，因此，人们认为他会更早而不是更晚地死去，医生曾宣布他只能活两年半。受此影响，那时，霍金对生活非常厌倦，觉得没有任何值得做的事情。但是，出院后的霍金有一次梦到自己被处以极刑，他突然意识到活下去是值得的，如果被缓刑的话，还有很多事情可以做。1982年，当霍金面临女儿露西开学需交一笔高昂的学费时，决定面向一般公众写一本有关宇宙的书，开始了《时间简史》一书的写作。1984年，他完成了《时间简史》的初稿，并进行修改。没想到“无心插柳柳成荫”，《时间简史》一书获得了极大的成功，至今已销售2500万册，成为出版界、科普界的一件盛事。活动二、自读课文，完成问题用一句话简要概括本文内容。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。第二学习层级：读懂第二步：学案（问题）导学或主题学习活动一、再读文本，总体感知，完成问题1.这篇演讲稿的结构思路怎样？明确：（1－6）先表明预言宇宙的信心；（7－11）再分析阻碍预言的东西；（12-13）指出可预言的科学依据；（14-21）描绘宇宙未来具体景象；（22-25）影响预言的不确定因素。2.归纳霍金对宇宙未来的预言有哪些主要观点？明确：（1）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，它就会永远膨胀。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。（2）在螺旋星系和星系团中应该存在有某种看不见的暗物质，它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住，不至于使这些星系或星系团飞散开去。（3）如果宇宙继续膨胀下去，五十亿年后，太阳将耗尽它的核燃料，变成一颗白矮星。在大约一百亿年后，具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。（4）黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞，只要有足够长的时间，巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。大胆、大声、大方，今天我快乐学习；自尊、自信、自强，明天我更适应社会。4 贵州省重点课题“高中语文活动化生态课堂研究与实验”(2013A011)编号：（5）在星系或星系团之外，应该存在有足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到临界值，从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。活动二、精读文本，完成问题；学会展示（也可主题学习：学生自主选择学习方向）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。试举出例子，分析这样写有什么表达效果？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。”（④段）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。”（⑤段）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。”（26段）听众明知作者作的是科学的预言，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。活动三、学会思考，学会提问，设擂辩论你能提出关于文本内容理解的问题吗？第三学习层级：读好第三步：合作探究（初步生成问题，开展合作探究）活动一：学生生成探究问题。1、在上面的学习中，你发现问题了吗？请写出来，交给小组长2、学习小组确定采用的探究问题是什么？将你的想法与大家探讨。活动二：教师补充探究问题文章内容是谈对宇宙未来的预测，为什么开篇却谈巫师预言的尴尬、宗教预言的失败?明确：作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，是为了引出话题，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，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。第四步：迁移应用学习活动：思维训练大胆、大声、大方，今天我快乐学习；自尊、自信、自强，明天我更适应社会。4 贵州省重点课题“高中语文活动化生态课堂研究与实验”(2013A011)编号：阅读下面一段文字，回答问题。关于“佯谬理论”在科学研究和科学发现领域中有一个很特别的理论，叫做“佯谬”。佯谬理论认为，科学发展的历史证明，原有理论体系内部可能存在着逻辑矛盾，佯谬就是暴露出原有理论体系的非科学性和局限性。它能诱发人们对旧理论的深层思考，并极大激励和启迪人们开始探索一个新的科学领域。每一个佯谬的提出和解决往往孕育着新理论的诞生，昭示着一场深刻的科学革命的到来。可以说，佯谬是推进科学发展的一个强大动力。最有名的例子是爱因斯坦的“追光佯谬”。爱因斯坦在1895年16岁上中学时，从科普读物中知道光是高速前进的电磁波，马上就提出一个“理想实验”：“假设一个人能以光的速度和光波一起跑，会看到什么现象呢？既然光是电场和磁场的不停振荡，交互变化而推动向前的波，难道那时会看到只是在振荡着的电磁波而不是向前传播吗？这可能吗？”爱因斯坦实际上是提出一个“追光佯谬”。后来爱因斯坦带着这个问题学习、思考和研究了10年，终于在 1905年提出了“狭义相对论”，解决了这一佯谬。爱因斯坦在一次回忆中这样写道：“经过十年的沉思之后，我从一个悖论中得到了这样的原理，这个悖论是我在16岁就已经无意中想到了：如果我以光速度c（真空中的速度）追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好像一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是，无论是依据经验，还是根据麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。从一开始，在我直觉地看来就很清楚，从这样一个观察者的观点来判断，一切都应当像一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样的一些定律进行。因此，第一个观察者怎样会知道或者能够判明他是处于均匀的快速运动之中呢？”这个离奇佯谬，既能一针见血地暴露出经典物理学的局限性和非科学性，同时在这个佯谬中隐约潜藏着狭义相对论的两个基本假设，即光速不变原理（在任何惯性参考系内真空中的光速是不变的）和相对性原理（物理学的规律在任何惯性参考系内都是一样的）。从经典物理学中牛顿力学与麦克斯韦电磁场理论之间内部逻辑矛盾出发，并将这一矛盾形象化为一个“追光理想实验”，这一思想犹如当年伽利略反驳亚里士多德关于物体重下落速度快的假说那样绝妙。爱因斯坦就这样借助佯谬的武器，揭露原有旧理论体系的逻辑矛盾，从理论上彻底推翻经典物理的时空观，创立崭新的相对论时空观。难怪有人说，爱因斯坦不是靠“盲目”地做实验，而是温文尔雅地拿着理性的佯谬，敲开真理之门。从爱因斯坦的事例看出，佯谬对科学研究和科学发现具有非常重要的意义，它是开拓创新的重要途径。我们在平时的学习中，要学会运用佯谬理论，不断提高自己发现矛盾和问题的能力，培养和提高自己的创新意识。现在，请同学们再品读课文《宇宙的未来》，说说霍金在探讨宇宙未来的过程中，哪些地方运用了佯谬理论？你运用这一理论，又从课文中发现了哪些佯谬？ 探究提示：佯谬并不神秘，佯谬就是暴露原有科学理论中潜在的矛盾，弄清楚原来的基本概念中出错在什么地方，从而找到解决问题的办法。正如毛泽东在《反对党八股》一文中所说：“什么叫问题？问题就是事物的矛盾。哪里有没有解决的矛盾，哪里就有问题。”因此，发现矛盾就是发现问题，这是创新的前提；是不是善于发现矛盾和问题，是有没有创新意识的一个最重要的标志。是我们在学习的过程务必自觉地注意培养和提高的最重要的能力。通过这次探讨，希望大家对这个问题高度注意。对于第一个问题，课文中的例子有：对暗物质的确认。假如星系和星团中没有暗物质，那末由星系动力学推知，高速旋转产生的离心力，就会把星球中的星球抛开，星系团也会飞散开去，但是现在星球被牢牢抓住，星系团也紧紧绑在一起，作者正是从这矛盾现象中断定其中必有暗物质。又如黑洞，如果根据引力学原理断定，它是星体运动的最后终结，那末就会与量子力学的不确定性原理相矛盾，作者正是通过这个佯谬的研究，对黑洞提出了全新的见解。大胆、大声、大方，今天我快乐学习；自尊、自信、自强，明天我更适应社会。4 贵州省重点课题“高中语文活动化生态课堂研究与实验”(2013A011)编号：对于第二个问题，我们也可以提出这样的问题。假如说宇宙的平均密度真的如作者所说是一个恒值，起始于宇宙大爆炸的初始密度，那末由于宇宙一直在不停地膨胀，空间在不断地增大，所以为了保持平均密度不变，宇宙就必须不断地产生新的物质。这物质来自何处？唯一的解释是只能来自宇宙大爆炸的“奇点”。由此可以推知，只要宇宙膨胀没有停止，这个奇点（残骸）应当仍然存在。但是，它存在何处？又如，根据宇宙大爆炸理论，宇宙在不停地膨胀，既有膨胀，宇宙就在不停地拓展自己的空间，这空间来自何处？是不是宇宙之外还有一个外空间？假如有这个外空间，那便意味着宇宙之外还有宇宙，假如没有外空间，宇宙又怎么能不断地获得新空间？如此等等，我们尽可能开动脑筋，虽然有些想法在 别人看来幼稚可笑，甚至喷饭，但是也许你未来的诺贝尔奖就从这里起步呢！学习体会大胆、大声、大方，今天我快乐学习；自尊、自信、自强，明天我更适应社会。4