宇宙的邊疆
【背景資料】
一、作者簡介
卡爾薩根（Carl Sagan，1934-1996），美國人，曾任美國康奈爾大學行星研究中心主任，被稱為“大眾天文學家”和“公眾科學家”。他以對科學的熱忱和個人巨大的影響力，引導幾代年輕人走上探索科學之路。他對人類將無人航天器發(fā)送到太空起過重要的作用，在行星科學、生命的起源、外星智能的探索方面也有諸多成就。他主持過電視科學節(jié)目，出版了大量科普文章和書籍，其《伊甸園的飛龍》曾獲得普里策獎，電視系列節(jié)目《宇宙》在全世界取得熱烈反響。主要作品還有《宇宙聯結》《宇宙》《布盧卡的腦》《被遺忘前輩的陰影》《暗淡藍點》《數以十億計的星球》等。
二、宇宙誕生之爭（蒂姆雷德福）
當今世界上兩位研究宇宙的大師在時間的開始與延續(xù)問題上相持不下。數學家和物理學家們正在閱讀兩篇論文，這兩篇論文在為什么宇宙可能永遠沒有終點的問題上各執(zhí)一詞。
一方是坐在輪椅上的宇宙學家斯蒂芬霍金（他可能是仍然在世的最著名的科學家）及其劍橋大學的同事尼爾圖羅克，他們在將由《物理快報》發(fā)表的論文中提出的論點是最初萬萬萬億分之一秒時間里發(fā)生的一切可能決定了宇宙永恒不滅的本質。
另一方是俄羅斯物理學家安德烈林德（他是膨脹理論的泰斗之一，試圖解釋在最初的一剎那時間里發(fā)生的事情），他在已發(fā)表的論文中說，霍金和圖羅克理解錯了，因為類似于我們所處的這個砰然一聲就誕生的宇宙時時刻刻都在出現，因此試圖找到時間的開始或終止是毫無意義的。
這一爭論的實質是個重大問題。所有證據都表明我們的宇宙有一個開始，而且這種開始包括空間和時間這兩方面。我們的宇宙150億年來一直在膨脹。那么，存在著早于我們的宇宙誕生時刻“之前”的宇宙嗎？宇宙膨脹會終止嗎？
天文學家們一再提出的假設認為，我們的宇宙密度還不足以使其自身的擴張停下來。再過數十億年之后，所有星系都將會衰頹，但是尚有余燼的星系殘骸還將永恒飄蕩，彼此間的距離越來越遠。霍金在其最新寫就的論文中檢驗了愛因斯坦的某些思想，并利用純理論得出同樣的結論：我們宇宙的未來是由其誕生時的條件決定的。
天文學家馬丁里斯教授最近說：“他們聲稱以某種比其他關于這些問題的設想更自然的方式建立了低密度宇宙理論的模型。這是一個變異理論，利用了霍金早些時候提出的某些思想。”他還說，林德認為霍金和圖羅克的理論模型沒有給出正確的宇宙密度。“他們的理論已受到天文學泰斗林德的抨擊”。
這兩種論點都以名為宇宙膨脹的瞬間為論據。在宇宙膨脹的瞬間，宇宙砰地一聲從無到有誕生了，并以比光速快得多的速度自我膨脹。這種膨脹是一種反引力。但是這種論點認為，由于引力是負能量，所以這種反引力肯定代表正能量。愛因斯坦的理論認為，物質只不過是凍結的能量，因此，所有恒星及星系在這種膨脹瞬間都因為其固有的能量而出現塌縮。
宇宙膨脹問題已經讓天文學家們著迷了17年之久。它會形成一個在擴張和崩潰之間實現臨界平衡的宇宙嗎？或者會形成一個具有“負曲線”和無限未來的宇宙嗎？馬丁里斯教授說：“這正是林德以及霍金和圖羅克試圖要弄明白的問題。他們都在想方設法得出不同的膨脹結果，使我們能夠推導出最終統一的但是擁有負曲線的宇宙。霍金一圖羅克論文中的新東西將證明，你也能夠更自然地做到這一點。”
霍金提出的新論點，意味著哲學家現在不得不考慮時間有始無終的問題。這可能是更令人頭痛的問題。
馬丁里斯教授說：“林德對他所稱的永恒膨脹篤信不疑。一旦某個宇宙運轉起來、它就會持續(xù)膨脹，并不斷滋生新的大爆炸。林德提出的反對意見之一是，他認為霍金所說的起源大爆炸根本就不存在。如果發(fā)生一次大爆炸，那么就會引發(fā)無數次大爆炸。如果是這種情況的話，霍金所關心的初始條件就會消失在比我們所能料想到的更深的宇宙史迷霧中。”
（選自《大家知識隨筆》，李紹明譯，中國文學出版社2000年版）
【示范教案】
宇宙的邊疆
教學目標
一、知識教育目標
1．引導學生聯系實際，了解解說詞的特點。
2．引導學生了解一些有關宇宙的基礎知識。
二、能力培養(yǎng)目標
1．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發(fā)，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發(fā)自己的思考。
2．擴展學生的思維層次和文化素養(yǎng)。
三、德育滲透目標
激發(fā)學生的求知欲和探索精神。
重點、難點及解決辦法
1．引導學生聯系實際，了解解說詞的特點。
2．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發(fā)，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發(fā)自己的思考。
學生活動設計
1．閱讀分析全文結構。
2．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發(fā)，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發(fā)自己的思考。
教學步驟
一、導入新課
浩瀚的宇宙無邊無際，自古以來人們對宇宙產生了無窮無盡的遐想，自從科學產生以來，人們對宇宙的探索就沒有停止過。隨著科學技術的發(fā)展，人們越來越迫切地想了解宇宙的奧秘。
（板書）宇宙的邊疆
二、明確目標
1．引導學生聯系實際，了解解說詞的特點。
2．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發(fā)，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發(fā)自己的思考。
三、整體感知
1．作者簡介
卡爾薩根（Carl Sagan，1934-1996），美國人，曾任美國康奈爾大學行星研究中心主任，被稱為“大眾天文學家”和“公眾科學家”。他以對科學的熱忱和個人巨大的影響力，引導幾代年輕人走上探索科學之路。他對人類將無人航天器發(fā)送到太空起過重要的作用，在行星科學、生命的起源、外星智能的探索方面也有諸多成就。他主持過電視科學節(jié)目，出版了大量科普文章和書籍，其《伊甸園的飛龍》曾獲得普里策獎，電視系列節(jié)目《宇宙》在全世界取得熱烈反響。主要作品還有《宇宙聯結》《宇宙》《布盧卡的腦》《被遺忘前輩的陰影》《暗淡藍點》《數以十億計的星球》等。
2．解說詞的文體特點
課文是一部電視片的解說詞，具有以下幾個特點：
（1）解說詞要根據解說對象的特點，有明確的主題和說明重點，不能面面俱到，要突出事物的主要方面，抓住事物的關鍵，即使是拓展性內容，也不能游離解說的主題。如課文解說的對象是宇宙，那么就要緊扣宇宙的組成來介紹，不能隨意生發(fā)其他問題。
（2）解說詞補充和增加解說對象的相關信息，主要是知識和情理的擴展，使讀者接受到畫面和實物本身無法傳遞和難以表達的涵義。如課文中對光年基本概念的介紹（知識擴展），將宇宙比做大海，激發(fā)讀者對宇宙的想像（情理擴展）。
（3）解說詞是一個有機的整體，但各個部分又有相對的獨立性。課文從宇宙整體到星系的組成再到太陽系，雖然每個部分緊密相聯，但又各有側重，各有中心。
3．本文的說明順序
解說詞具有一定的視覺性，隨著攝影鏡頭由大尺度空間到小尺度空間，緩緩推進。就我們的閱讀來說，課文已經脫離了電視視覺畫面（還能感覺到電視畫面對文字的影響，如“我們現在已經回到了我們的后院”等介紹性詞語），獨立成篇，從說明順序上看，采取的是空間順序：
宇宙吟星系（星系群、子星系） 恒星 太陽系 行星
這樣的說明順序，好處在于：
（1）雖然我們生活在宇宙中，但是我們跳出宇宙之外，將它作為純客觀的說明對象來解說，這樣能夠更清晰、直觀地介紹。
（2）空間尺度由大到小，讓讀者從整體上有所了解之后，再深入局部了解細微，這樣順序清楚，層次分明，符合讀者的思維習慣。
（3）由廣闊的宇宙，穿過無盡的空間，最終回到人類的家園，這是探索和發(fā)現的過程，表現了人類對宇宙的敬仰和“掌握我們自己的命運”的熱情。“人類的未來取決于我們對這個宇宙的了解程度”，由宇宙再反觀地球，就是人類的未來之路，說明的順序和作者的思想達到某種契合。
四、重點、難點的學習與目標完成過程
1．【提問】本文運用了大量的議論與抒情，有什么作用？
【明確】課文補充了許多相關知識，但是更突出的，是作者抒發(fā)自己的思想感情，其中有大段的議論和抒情。如開始的三段文字和結尾的兩段文字，強烈的議論和抒情色彩，融說理和抒情為一體，而且和說明性的文字配合自然，傳達了作者對宇宙和人類的認識。語段中的議論和抒情也是隨處可見的，如“假如我們被隨意擱置在宇宙之中，我們附著或旁落在一個行星上的機會只有1033分之一。在日常生活當中，這樣的機會是‘令人羨慕的’。可見天體是多么寶貴”等。
2．【提問】人類認識宇宙，是從地球開始的，為什么作者的解說，不沿著人類認識發(fā)展的軌跡進行呢？
【明確】當然，按人類對宇宙認識的歷程來介紹，也未嘗不可。課文的介紹順序，是符合宇宙演化規(guī)律的，先有宇宙，次有星系，再有恒星，再有行星，這樣介紹便于知識的梳理；其二，這是電視片的解說詞，由攝影的角度來看，先整體后局部便于把握，而先局部后整體，表述上容易混亂，視覺畫面也不好協調。
3．【提問】作者對宇宙有怎樣的認識？
【明確】宇宙遼闊無垠，神秘莫測。而人類生活的地球，只是宇宙中的滄海一粟，“它的存在可能僅僅對我們有意義”。宇宙不因為地球及生活在地球上的人類而存在，而人類的未來，卻取決于對宇宙的了解程度。
4．【提問】作者對人類有怎樣的認識?
【明確】人類在宇宙中是渺小的，“只不過是晨窗中飛揚的一粒塵埃”；人類關心的大多數問題，對宇宙來說更是微不足道、毫無意義；但是人類又是勇敢、光榮的，他們以渺小的身軀，來探索廣闊的宇宙，人類在渺小之中進發(fā)出宇宙般的偉大。
5．【提問】課文中有大段的議論和抒情，是否干擾了對宇宙的說明？
【明確】作為電視片的解說詞，不僅要讓觀眾了解宇宙的客觀構成和相關知識，還要表達人類對宇宙的主觀認識和人類探索宇宙的意義，這樣才能感染觀眾，激發(fā)他們對宇宙的興趣。所以，議論和抒情不僅沒有干擾介紹，反而使介紹更具科學意蘊和人文內涵。
布置作業(yè)
完成“研討與練習一、二”。
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