《宇宙的未来》教学设计之一

［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

［教学设计ABC］

设计A

一、导语设计

1．可以从普通人对我们赖以生存的地球的关注导入，引出科学家对无限广阔的宇宙的关注，从而引出霍金的《宇宙的未来》。（这样导入意在强调科学家的责任感）

2可以从阅读科技论文和科技说明文的目的（了解观点，获取知识）导入，直截了当地切入本文的基本观点。（这样导入意在突出科技论文的阅读方法）

以上两种导入都要直接切入文章的主体部分，不必分析全文结构。

二、过程设计

1过程：学生阅读、讨论、交流，教师指导、点拨、归纳。

2方法：学生——自由讨论式，教师——点拨引导式。

3归纳：霍金对宇宙未来的预言主要有以下一些观点：

（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。

（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。

4体会这篇演讲词幽默风趣的语言特点。

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。”

设计B

一、导语设计

同设计A

二、过程设计

1初读课文，找出一些关键词语，把握文章大意。

从标题和开头都可以看出文章要谈的是对宇宙未来的预测，初读文章就应该找出与这一预测有剐的关键词语，最重要的应该有两个：“膨胀”与“坍缩”，然后进一步找到与这两个词相剐联的其他关键词：“平均密度”和“暗物质”，即可基本把握文章大意。

2⒈细读课文，弄清这些关键词语之间的关系，把握作者的观点。

作者的观点是：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，唆就会永远膨胀。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。事实上，现在的密度似乎非常接近与把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。但宇宙的未来是膨胀还是坍缩，仍尚难定论。

3抓住生动的比喻，理解作者的观点。

在阐明科学道理的时候，作者用了一些人们熟知的事例，有助于我们理解文章的观点。如：“例如，如果你稍微改变一下你旋转赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

设计C

在学生读完文章大致清楚所写内容之后，可设计几个问题，做较为深入的分析。

1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?

2作者说将宇宙中的暗物质考虑在内，也远远达不到宇宙重新坍缩的临界密度，据此则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去，为什么后文又说宇宙最终可能会坍缩?

3对宇宙的未来，作者以为是可以预测呢，还是不可以预测?

讨论分析清楚这些问题，就可较为准确地把握观点。