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《宇宙的未來(lái)》課堂教學(xué)實(shí)錄
教學(xué)設(shè)想：
霍金憑借對(duì)宇宙演化的深刻理解，能夠?qū)⒂钪娴恼Q生及演變過(guò)程濃縮在一本小冊(cè)子《時(shí)間簡(jiǎn)史》里，而且書(shū)里只用到了愛(ài)因斯坦的一個(gè)方程，這種深刻與簡(jiǎn)單的完美結(jié)合已經(jīng)夠讓人吃驚了。然而他還不滿足，《宇宙的未來(lái)》這篇演講又成為《時(shí)間簡(jiǎn)史》的縮寫(xiě)。這篇文章在中學(xué)教材中已經(jīng)夠長(zhǎng)，然而，對(duì)于宇宙幾百億年的復(fù)雜演化無(wú)論如何都只能說(shuō)是太短；對(duì)中學(xué)生而言，尤其是缺少閱讀的中國(guó)學(xué)生而言，想要輕松地讀懂仍然并非易事。所以，我處理此篇文章，就以讀懂文本作為主要目標(biāo)。而且方法是抓住文章中的關(guān)鍵詞語(yǔ)進(jìn)行闡釋?zhuān)ㄟ^(guò)對(duì)段落中重點(diǎn)句子的把握掌握其內(nèi)容及思路，力爭(zhēng)將這篇長(zhǎng)文章讀成一篇短文。
授課過(guò)程：
師：請(qǐng)同學(xué)們?yōu)椤队钪娴奈磥?lái)》的自然段標(biāo)上序號(hào)。共是多少段。
生：26段。
師：《宇宙的未來(lái)》這篇文章很長(zhǎng)而且其中牽涉到許多陌生的內(nèi)容。然而，它回答的卻是一個(gè)古老而又引人的問(wèn)題，即“宇宙從哪里來(lái)，又將到哪里去”。我想知道的是，預(yù)習(xí)之后，大家對(duì)作者的思路有大致的把握嗎？
生：沒(méi)有。
師：這種回答在我意料之中。這篇文章我已經(jīng)讀了許多遍，仍然不甚明白，尤其是其中一些關(guān)鍵詞語(yǔ)，像混沌、尺度、微波輻射等也只是似懂非懂。甚至我在閱讀了《時(shí)間簡(jiǎn)史》和《宇宙的琴弦》這些背景作品后，仍然不能確知“宇宙的平均密度”是多少，也無(wú)法明確掌握“奇性”“奇點(diǎn)”這些詞的意義。然而，我卻發(fā)現(xiàn)，就整篇文章而言，《宇宙的未來(lái)》是可以讀懂的。《宇宙的琴弦》在序言提供了一種對(duì)付這種文章的閱讀方法——某些內(nèi)容讀不懂不要理它，放過(guò)它繼續(xù)往前讀，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你是可以大致將全篇文章讀懂的——而對(duì)大多類(lèi)數(shù)的人來(lái)說(shuō)，大致讀懂就足夠了。現(xiàn)在，就讓我們運(yùn)用一次五柳先生的閱讀方法——“好讀書(shū)，不求甚解”來(lái)解決《宇宙的未來(lái)》。先用三分鐘的時(shí)間粗讀第1至6自然段，然后回答我為什么要讓大家將1至6自然段放在一起讀。
生：1至6自然段是一層意思。
師：這一層意思你怎么表述，用一句話。
生：預(yù)言未來(lái)十分困難，然而，在一定的條件下卻又是可以預(yù)言的。
師：非常好，只是有些作者講得很清的內(nèi)容你給改模糊了：一是預(yù)言什么的未來(lái)，二是“一定的條件”的具體內(nèi)容。請(qǐng)你將這兩點(diǎn)弄明白，再重新表述。m
生：預(yù)言宇宙的未來(lái)非常困難，然而，在非常大的尺度下，宇宙的未來(lái)又是可以預(yù)言的。
師：好。請(qǐng)?jiān)倜鞔_一個(gè)意思。在前六段中，有什么樣的內(nèi)容和語(yǔ)氣。
生：霍金先說(shuō)明預(yù)言未來(lái)在古代是先知或者女巫的事情。這些人的預(yù)言基本上是胡說(shuō)，利用模棱兩可的語(yǔ)言糊弄他人。然后，他語(yǔ)氣一轉(zhuǎn)說(shuō)，宇宙的未來(lái)是一定的條件是可以預(yù)言的。他的語(yǔ)氣給人幽默和輕松的感覺(jué)。
師：第七自然段的內(nèi)容是什么？
生：在過(guò)去的三百年中，我們基本上發(fā)現(xiàn)了制約在所有正常條件下物體的科學(xué)定律。
師：注意關(guān)鍵詞“科學(xué)定律”。那么，第八自然段呢？ [4]
生：雖然如此，我們還是不能預(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)，因?yàn)橛钪嬷写嬖谝环N混沌：在某一時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來(lái)很快就會(huì)變得完全不同。
師：注意關(guān)鍵詞“混沌”。那么，第九自然段呢？
生：在不穩(wěn)定和混沌狀態(tài)中，一般在存在一個(gè)時(shí)間尺度。天氣預(yù)報(bào)的時(shí)間尺度是五天。
師：這一自然段的關(guān)鍵詞是什么？
生：時(shí)間尺度。
師：為什么？
生：因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間尺度在后來(lái)預(yù)言宇宙未來(lái)中是一個(gè)重要的指標(biāo)。
師：第十自然段的主要內(nèi)容是講對(duì)大腦的預(yù)言、對(duì)社會(huì)生活的預(yù)言是難的，因其是混沌的。十一自然段回到宇宙的預(yù)言上來(lái)，講了一種宇宙現(xiàn)象——所有星球都在離我們遠(yuǎn)去，關(guān)鍵詞沒(méi)有直接出現(xiàn)，就是天文物理上所謂之“紅移”。誰(shuí)來(lái)解釋一下“紅移”？
生：“紅移”是美國(guó)天文學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn)的一種宇宙的規(guī)律。當(dāng)一個(gè)物體在遠(yuǎn)離我們而去時(shí)，它的光譜會(huì)向紅端移動(dòng)。哈勃發(fā)現(xiàn)，所有星球的光譜都有紅移的現(xiàn)象，這就證明宇宙是處于一種膨脹的狀態(tài)中，這是宇宙爆炸說(shuō)的主要觀測(cè)證據(jù)。
師：非常好。思考一下，這種“紅移”是不是一種有序？
生：是。
師：這種有序是不是一種混沌？
生：不是。
師：是不是一種簡(jiǎn)單？
生：是。
師：看十二自然段。關(guān)鍵詞是什么？
生：宇宙背景微波輻射。
師：誰(shuí)來(lái)解釋一下宇宙背景微波輻射的意義？
生：宇宙背景微波輻射是宇宙爆炸說(shuō)的另一重要觀測(cè)證據(jù)。是熱的早期宇宙的殘余。
師：宇宙背景微波輻射的特點(diǎn)是什么？
生：從任何方向上來(lái)的輻射量幾乎都是相等的，差別不到十萬(wàn)分之一。
師：霍金為什么要在這里講紅移和宇宙背景微波輻射以及它們的這些特點(diǎn)？這些特點(diǎn)有什么共同的指向？霍金從中得出了什么結(jié)論？這些結(jié)論和預(yù)言宇宙的未來(lái)又有什么關(guān)系？
生：紅移和宇宙背景微波輻射說(shuō)明，宇宙的極大尺度下是簡(jiǎn)單的而不是混沌的。所以是可以預(yù)言的。這就是霍金在第一層所講的預(yù)言宇宙未來(lái)的一定的條件。
師：到現(xiàn)在為止，霍金預(yù)言了宇宙的未來(lái)嗎？
生：沒(méi)有。
師：那么，他講了什么呢？
生：他講了兩層意思。一是預(yù)言宇宙的未來(lái)要有一定的條件。二是這個(gè)條件就是在非常大的尺度下；因?yàn)樵诜浅４蟮某叨认拢钪媸呛?jiǎn)單的而不是混沌的。
師：好。霍金預(yù)言宇宙的準(zhǔn)備工作總算是做好了。那么他給我們預(yù)言了什么呢？閱讀十四自然段，并且找出其中的關(guān)鍵詞。
生：關(guān)鍵詞是宇宙平均密度的臨界值。
師：臨界值就是事物或者事件將要發(fā)生變化而還沒(méi)有發(fā)生的變化的數(shù)值。霍金講的這個(gè)宇宙平均密度的臨界值是什么事情的臨界值？
生：宇宙繼續(xù)膨脹還是停止膨脹并轉(zhuǎn)向收縮的臨界值。
師：十五自然段中，霍金講，宇宙平均密度決定宇宙的膨脹和收縮？理論依據(jù)是什么？
生：是不是牛頓的萬(wàn)有引力？物質(zhì)越大，引力越強(qiáng)。宇宙的平均密度越高，引力也就越強(qiáng)，宇宙就會(huì)收縮。反之，平均密度小于臨界值，宇宙的引力較小，不足以改變膨脹，宇宙就將膨脹下去。
師：很有道理。我想問(wèn)的是，為什么霍金在演講中不提牛頓的萬(wàn)有引力？
生：這次演講是在牛津大學(xué)進(jìn)行的，這些內(nèi)容對(duì)于聽(tīng)眾都是常識(shí)，根本不用講。
師：那么這個(gè)事關(guān)宇宙未來(lái)命運(yùn)的平均密度到底是多少，霍金說(shuō)了沒(méi)有？
生：沒(méi)有。
師：霍金為什么不說(shuō)？
生：不知道。老師知道嗎？
師：我也不知道。不過(guò)我猜這個(gè)數(shù)字對(duì)聽(tīng)眾而言也沒(méi)有太大的價(jià)值。不過(guò)關(guān)于宇宙的平均密度，霍金還是講了一些內(nèi)容。看看是什么內(nèi)容？. [4]
生：講了科學(xué)家如何估算宇宙的平均密度。
師：如何估算的？估算了哪些物質(zhì)？
生：首先是恒星的質(zhì)量。這個(gè)不到宇宙平均密度的百分之一；然后是暗物質(zhì)的質(zhì)量，加上還是不到宇宙平均密度的百分之十。他認(rèn)為在星系以外，還有我們沒(méi)有觀測(cè)到的物質(zhì)。
師：什么是暗物質(zhì)？
生：暗物質(zhì)看不到的物質(zhì)。
師：那么科學(xué)家怎么知道它們的存在，又是憑什么估算他們的質(zhì)量的呢？
生：萬(wàn)有引力。根據(jù)螺旋星系里物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速度及所需要的引力測(cè)算的。
師：第十九自然段、二十自然段和二十一自然段講太陽(yáng)的未來(lái)，講黑洞的演變，這些和宇宙的未來(lái)有什么關(guān)系？
生：這些是宇宙未來(lái)演變的局部變化，而且可能對(duì)我們?nèi)祟?lèi)產(chǎn)生重大的影響。
師：二十二自然段霍金在講什么？
生：講一種猜測(cè)吧？我看他也沒(méi)有證據(jù)了。
師：二十三自然段呢？
生：也只是在推理。
師：二十四自然段呢？
生：他提出了人擇原理。
師：什么是人擇原理？從原文中找出主要內(nèi)容并復(fù)述。
生：宇宙之所以是這個(gè)樣子，是因?yàn)榉駝t的話，我們就不會(huì)在這里觀測(cè)它。
師：霍金說(shuō)“其思想是，可能存在許多具有不同密度的宇宙”，什么意思？
生：意思是：可能存在有許多不同密度的宇宙，然而，只有在我們所在的這個(gè)臨界密度被界定得很好的宇宙中，才產(chǎn)生了智慧生命來(lái)詰問(wèn)“為什么宇宙恰恰是這么接近臨界密度”。
師：越來(lái)越會(huì)動(dòng)腦筋了。我想提醒大家的是：這些內(nèi)容屬于對(duì)宇宙未來(lái)的預(yù)言嗎？
生：不屬于。而是在講述科學(xué)家的迷茫。
師：那么，哪些段落是霍金為我們做的宇宙未來(lái)的預(yù)言，霍金的預(yù)言是在哪一自然段結(jié)束的，他為我們預(yù)言了什么樣的未來(lái)。回頭看看。
生：從十四自然段開(kāi)始，結(jié)束于第二十二自然段。他預(yù)言宇宙可能繼續(xù)膨脹也可能停止膨脹并開(kāi)始收縮。不過(guò)決定宇宙繼續(xù)膨脹還是開(kāi)始收縮的宇宙平均密度的臨界值他不知道。師：關(guān)于宇宙平均密度的臨界值以及它對(duì)宇宙未來(lái)的影響，霍金還是告訴了一個(gè)非常關(guān)鍵的信息，注意到這個(gè)信息了嗎？
生：是我們現(xiàn)在這個(gè)宇宙的平均密度非常接近于臨界密度。
師：哪位同學(xué)能總結(jié)全文。作者什么思路？全文分為幾層？預(yù)言了什么內(nèi)容？
生：全文分為五層。第一層說(shuō)預(yù)言未來(lái)是非常困難的，然而在一定的條件下對(duì)宇宙的未來(lái)進(jìn)行預(yù)言是可能的。第二層講預(yù)言宇宙的未來(lái)需要在非常大的尺度下；因?yàn)樵诜浅４蟮某叨认拢钪媸呛?jiǎn)單的。第三層講宇宙現(xiàn)在正在膨脹并且可能繼續(xù)膨脹也可能停止膨脹并開(kāi)始收縮，關(guān)鍵是宇宙的平均密度。第四層講我們現(xiàn)在對(duì)宇宙的平均密度還沒(méi)有清楚的認(rèn)識(shí)，只知道我們現(xiàn)在的宇宙的平均密度非常接近于膨脹和收縮和臨界密度。第五層是總結(jié)，說(shuō)宇宙的未來(lái)可能繼續(xù)膨脹也可能停止膨脹并開(kāi)始收縮
師：《宇宙的未來(lái)》是一篇非常前沿，同時(shí)也非常難懂的文章。所以，我的教學(xué)設(shè)計(jì)就是引導(dǎo)大家將這篇課文的思路貫通，內(nèi)容讀懂。從剛才同學(xué)們的回答情況來(lái)看，這個(gè)目標(biāo)達(dá)到了。達(dá)到的標(biāo)志，是我們現(xiàn)在能夠?qū)⑦@篇長(zhǎng)長(zhǎng)的26段幾萬(wàn)文字的文章化成幾行來(lái)復(fù)述。在《數(shù)學(xué)與文化》一文中講過(guò)這一現(xiàn)象，深刻就是簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單就是深刻。我們?cè)谶@里實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單，也就表明了理解。
當(dāng)然，霍金是一位非常偉大的科普作家。我們從《宇宙的未來(lái)》中還能夠?qū)W習(xí)到許多東西，包括寫(xiě)作技巧。但是今天，我們先以弄懂這篇文章的內(nèi)容而滿足。下課。 [4]
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