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《宇宙的未来》课堂教学实录

时间：2022-07-04 20:45:32 语文我要投稿

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《宇宙的未来》课堂教学实录

　　教学设想：

《宇宙的未来》课堂教学实录

　　霍金凭借对宇宙演化的深刻理解，能够将宇宙的诞生及演变过程浓缩在一本小册子《时间简史》里，而且书里只用到了爱因斯坦的一个方程，这种深刻与简单的完美结合已经够让人吃惊了。然而他还不满足，《宇宙的未来》这篇演讲又成为《时间简史》的缩写。这篇文章在中学教材中已经够长，然而，对于宇宙几百亿年的复杂演化无论如何都只能说是太短；对中学生而言，尤其是缺少阅读的中国学生而言，想要轻松地读懂仍然并非易事。所以，我处理此篇文章，就以读懂文本作为主要目标。而且方法是抓住文章中的关键词语进行阐释，通过对段落中重点句子的把握掌握其内容及思路，力争将这篇长文章读成一篇短文。

　　授课过程：

　　师：请同学们为《宇宙的未来》的自然段标上序号。共是多少段。

　　生：26段。

　　师：《宇宙的未来》这篇文章很长而且其中牵涉到许多陌生的内容。然而，它回答的却是一个古老而又引人的问题，即“宇宙从哪里来，又将到哪里去”。我想知道的是，预习之后，大家对作者的思路有大致的把握吗？

　　生：没有。

　　师：这种回答在我意料之中。这篇文章我已经读了许多遍，仍然不甚明白，尤其是其中一些关键词语，像混沌、尺度、微波辐射等也只是似懂非懂。甚至我在阅读了《时间简史》和《宇宙的琴弦》这些背景作品后，仍然不能确知“宇宙的平均密度”是多少，也无法明确掌握“奇性”“奇点”这些词的意义。然而，我却发现，就整篇文章而言，《宇宙的未来》是可以读懂的。《宇宙的琴弦》在序言提供了一种对付这种文章的阅读方法——某些内容读不懂不要理它，放过它继续往前读，你会发现你是可以大致将全篇文章读懂的——而对大多类数的人来说，大致读懂就足够了。现在，就让我们运用一次五柳先生的阅读方法——“好读书，不求甚解”来解决《宇宙的未来》。先用三分钟的时间粗读第1至6自然段，然后回答我为什么要让大家将1至6自然段放在一起读。

　　生：1至6自然段是一层意思。

　　师：这一层意思你怎么表述，用一句话。

　　生：预言未来十分困难，然而，在一定的条件下却又是可以预言的。

　　师：非常好，只是有些作者讲得很清的内容你给改模糊了：一是预言什么的未来，二是“一定的条件”的具体内容。请你将这两点弄明白，再重新表述。m

　　生：预言宇宙的未来非常困难，然而，在非常大的尺度下，宇宙的未来又是可以预言的。

　　师：好。请再明确一个意思。在前六段中，有什么样的内容和语气。

　　生：霍金先说明预言未来在古代是先知或者女巫的事情。这些人的预言基本上是胡说，利用模棱两可的语言糊弄他人。然后，他语气一转说，宇宙的未来是一定的条件是可以预言的。他的语气给人幽默和轻松的感觉。

　　师：第七自然段的内容是什么？

　　生：在过去的三百年中，我们基本上发现了制约在所有正常条件下物体的科学定律。

　　师：注意关键词“科学定律”。那么，第八自然段呢？ [4]

　　生：虽然如此，我们还是不能预言遥远的未来，因为宇宙中存在一种混沌：在某一时刻对系统作非常微小的改变，系统的未来很快就会变得完全不同。

　　师：注意关键词“混沌”。那么，第九自然段呢？

　　生：在不稳定和混沌状态中，一般在存在一个时间尺度。天气预报的时间尺度是五天。

　　师：这一自然段的关键词是什么？

　　生：时间尺度。

　　师：为什么？

　　生：因为这个时间尺度在后来预言宇宙未来中是一个重要的指标。

　　师：第十自然段的主要内容是讲对大脑的预言、对社会生活的预言是难的，因其是混沌的。十一自然段回到宇宙的预言上来，讲了一种宇宙现象——所有星球都在离我们远去，关键词没有直接出现，就是天文物理上所谓之“红移”。谁来解释一下“红移”？

　　生：“红移”是美国天文学家哈勃发现的一种宇宙的规律。当一个物体在远离我们而去时，它的光谱会向红端移动。哈勃发现，所有星球的光谱都有红移的现象，这就证明宇宙是处于一种膨胀的状态中，这是宇宙爆炸说的主要观测证据。

　　师：非常好。思考一下，这种“红移”是不是一种有序？

　　生：是。

　　师：这种有序是不是一种混沌？

　　生：不是。

　　师：是不是一种简单？

　　生：是。

　　师：看十二自然段。关键词是什么？

　　生：宇宙背景微波辐射。

　　师：谁来解释一下宇宙背景微波辐射的意义？

　　生：宇宙背景微波辐射是宇宙爆炸说的另一重要观测证据。是热的早期宇宙的残余。

　　师：宇宙背景微波辐射的特点是什么？

　　生：从任何方向上来的辐射量几乎都是相等的，差别不到十万分之一。

　　师：霍金为什么要在这里讲红移和宇宙背景微波辐射以及它们的这些特点？这些特点有什么共同的指向？霍金从中得出了什么结论？这些结论和预言宇宙的未来又有什么关系？

　　生：红移和宇宙背景微波辐射说明，宇宙的极大尺度下是简单的而不是混沌的。所以是可以预言的。这就是霍金在第一层所讲的预言宇宙未来的一定的条件。

　　师：到现在为止，霍金预言了宇宙的未来吗？

　　生：没有。

　　师：那么，他讲了什么呢？

　　生：他讲了两层意思。一是预言宇宙的未来要有一定的条件。二是这个条件就是在非常大的尺度下；因为在非常大的尺度下，宇宙是简单的而不是混沌的。

　　师：好。霍金预言宇宙的准备工作总算是做好了。那么他给我们预言了什么呢？阅读十四自然段，并且找出其中的关键词。

　　生：关键词是宇宙平均密度的临界值。

　　师：临界值就是事物或者事件将要发生变化而还没有发生的变化的数值。霍金讲的这个宇宙平均密度的临界值是什么事情的临界值？

　　生：宇宙继续膨胀还是停止膨胀并转向收缩的临界值。

　　师：十五自然段中，霍金讲，宇宙平均密度决定宇宙的膨胀和收缩？理论依据是什么？

　　生：是不是牛顿的万有引力？物质越大，引力越强。宇宙的平均密度越高，引力也就越强，宇宙就会收缩。反之，平均密度小于临界值，宇宙的引力较小，不足以改变膨胀，宇宙就将膨胀下去。

　　师：很有道理。我想问的是，为什么霍金在演讲中不提牛顿的万有引力？

　　生：这次演讲是在牛津大学进行的，这些内容对于听众都是常识，根本不用讲。

　　师：那么这个事关宇宙未来命运的平均密度到底是多少，霍金说了没有？

　　生：没有。

　　师：霍金为什么不说？

　　生：不知道。老师知道吗？

　　师：我也不知道。不过我猜这个数字对听众而言也没有太大的价值。不过关于宇宙的平均密度，霍金还是讲了一些内容。看看是什么内容？. [4]

　　生：讲了科学家如何估算宇宙的平均密度。

　　师：如何估算的？估算了哪些物质？

　　生：首先是恒星的质量。这个不到宇宙平均密度的百分之一；然后是暗物质的质量，加上还是不到宇宙平均密度的百分之十。他认为在星系以外，还有我们没有观测到的物质。

　　师：什么是暗物质？

　　生：暗物质看不到的物质。

　　师：那么科学家怎么知道它们的存在，又是凭什么估算他们的质量的呢？

　　生：万有引力。根据螺旋星系里物质的旋转速度及所需要的引力测算的。

　　师：第十九自然段、二十自然段和二十一自然段讲太阳的未来，讲黑洞的演变，这些和宇宙的未来有什么关系？

　　生：这些是宇宙未来演变的局部变化，而且可能对我们人类产生重大的影响。

　　师：二十二自然段霍金在讲什么？

　　生：讲一种猜测吧？我看他也没有证据了。

　　师：二十三自然段呢？

　　生：也只是在推理。

　　师：二十四自然段呢？

　　生：他提出了人择原理。

　　师：什么是人择原理？从原文中找出主要内容并复述。

　　生：宇宙之所以是这个样子，是因为否则的话，我们就不会在这里观测它。

　　师：霍金说“其思想是，可能存在许多具有不同密度的宇宙”，什么意思？

　　生：意思是：可能存在有许多不同密度的宇宙，然而，只有在我们所在的这个临界密度被界定得很好的宇宙中，才产生了智慧生命来诘问“为什么宇宙恰恰是这么接近临界密度”。

　　师：越来越会动脑筋了。我想提醒大家的是：这些内容属于对宇宙未来的预言吗？

　　生：不属于。而是在讲述科学家的迷茫。

　　师：那么，哪些段落是霍金为我们做的宇宙未来的预言，霍金的预言是在哪一自然段结束的，他为我们预言了什么样的未来。回头看看。

　　生：从十四自然段开始，结束于第二十二自然段。他预言宇宙可能继续膨胀也可能停止膨胀并开始收缩。不过决定宇宙继续膨胀还是开始收缩的宇宙平均密度的临界值他不知道。师：关于宇宙平均密度的临界值以及它对宇宙未来的影响，霍金还是告诉了一个非常关键的信息，注意到这个信息了吗？

　　生：是我们现在这个宇宙的平均密度非常接近于临界密度。

　　师：哪位同学能总结全文。作者什么思路？全文分为几层？预言了什么内容？

　　生：全文分为五层。第一层说预言未来是非常困难的，然而在一定的条件下对宇宙的未来进行预言是可能的。第二层讲预言宇宙的未来需要在非常大的尺度下；因为在非常大的尺度下，宇宙是简单的。第三层讲宇宙现在正在膨胀并且可能继续膨胀也可能停止膨胀并开始收缩，关键是宇宙的平均密度。第四层讲我们现在对宇宙的平均密度还没有清楚的认识，只知道我们现在的宇宙的平均密度非常接近于膨胀和收缩和临界密度。第五层是总结，说宇宙的未来可能继续膨胀也可能停止膨胀并开始收缩

　　师：《宇宙的未来》是一篇非常前沿，同时也非常难懂的文章。所以，我的教学设计就是引导大家将这篇课文的思路贯通，内容读懂。从刚才同学们的回答情况来看，这个目标达到了。达到的标志，是我们现在能够将这篇长长的26段几万文字的文章化成几行来复述。在《数学与文化》一文中讲过这一现象，深刻就是简单，简单就是深刻。我们在这里实现了简单，也就表明了理解。

　　当然，霍金是一位非常伟大的科普作家。我们从《宇宙的未来》中还能够学习到许多东西，包括写作技巧。但是今天，我们先以弄懂这篇文章的内容而满足。下课。 [4]

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