空间与时间旅行教学案例.doc

空间与时间旅行教学案例案例题旨：空间与时间旅行是英国当代科普作家马里齐然尔曼和戴维齐然尔曼写的说明文，作者以科学的说明，缜密的推理和大胆神奇的想象，阐述了星际和星系之间旅行的有关知识。课文里隐含有大量的现代科技信息与创造智力因素，还留下了一些航空航天领域里的科技难题。所以本案例的题旨定位在：诱发学生的科技兴趣，引发学生的想象与联想，激发学生热爱科学，勇于探索的热情，培养学生的创新能力。案例计划：1、学习课时：1课时2、学习重点（也即难点）：了解有关空间和时间旅行的知识，快速、准确筛选相关信息；学习本文缜密的推想和大胆神奇的想象的写法；体会作者热爱科学、追求真理的执着与热情。3、学习方法：引导学生讨论、质疑。案例实录：一、导入：遨游太空是人类自古以来就梦寐以求的美好愿望。我国很久以前就有过“始祖黄帝骑龙升天”、“禹驾龙遨游天空”、以及“嫦娥奔月”的古老神话，在那个时代，这只能是梦想。本世纪初，俄国的航天先驱齐奥尔科夫斯基曾经预言：“地球是人类的摇篮，但是，人类不能永远生活在摇篮里，他们不断地争取着生存世界和空间，起初小心翼翼地穿出大气层，然后就是征服整个太阳系。”经过祖祖辈辈的奋发努力，特别是现代科学技术的迅速发展，这些愿望与预言，今天终于变成了现实，人类可以遨游太空了。（用多媒体放映二分钟有关前苏联“和平”号空间站、美国“阿波罗10号”宇宙飞船和我国“神州”号试验飞船遨游太空的画面。）同学们，人类是否真的能在不久的将来移居其它星球？是否真的能让时光倒流，重返白至纪探寻恐龙灭绝的原由？今天我们就跟英国科普作家齐然尔曼和戴维齐然尔曼先生一起来探讨关于空间和时间旅行的问题。二、引导学生理清课文内容1、要求学生在预习的基础上快速扫描全文，筛选出全文主要的信息。（学生讨论后教师明确）本文以星际和星系之间的旅行为话题，阐释了有关空间和时间旅行的知识。在“空间旅行”部分，作者介绍了地球与其他行星、恒星之间的距离，及到这些星球所需要的速度和对应的时间。重点介绍了“加快速度”及产生加速度的方法。其中作者对这些方法进行了大胆的设想。使读者感受到了星际旅行的现实性、可能性和艰巨性。在“时间旅行”部分，作者介绍了时间膨胀现象，同时作者又根据理论大胆推测介绍了人类可以回归过去的有关知识。使读者对神秘的宇宙产生了种种奇思妙想，并对科学心仪神往。2、在把握全文总体思路的基础上，请学生以小组讨论竞答下列问题：课文里所说的“空间旅行”是什么？其“空间”范围又是什么？在目前条件下，可行的“空间旅行”的目的地有哪些？什么叫“光年”，作者引入这一概念的用意是什么？依据目前速度，人类要到“其他恒星上去”旅行，显然是不可能的，于是作者大胆提出了“加快速度”到“其他恒星上去”旅行的设想。加快速度的方法是要在连续的时间段内能够提供足够的推力，作者提出了几种方法？其中哪些是现实的？哪些是设想中的？作者由空间的遥远及现代技术的局限说明人类“空间旅行”时间的不足，于是又大胆提出了“时间旅行”的设想。什么叫“时间膨胀”？什么叫“时间旅行”？为什么说时间膨胀“为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法”？第四部分第三段写到时间膨胀“是一种时间旅行”，而第四段又假定“时间膨胀的现象不是时间旅行”，二种说法是否矛盾，为什么？为什么看到过去事物这种现象不是时间旅行？（学生讨论竞答后，教师点拨明确：“空间旅行”是指星际和星系之间的旅行。其“空间”范围是指由地球到任何行星、恒星和星系。以目前“人类旅行的最高速度（32英里每秒）”旅行，可到达月球、火星、冥王星。光年是光在真空中传播一年的距离，约为5.9万亿英里（9.5万亿公里）。作者引入这一概念是要说明恒星距我们之遥远。a.化学燃料推进系统；b.核推进系统；c.核裂变推进系统；d.不需要燃料，可以从太阳内获取能量；e.梦想家们的设计：物质反物质发动机。其中a.是现实的；b.正在研究之中，虽然还未进入应用阶段，但采用现代技术是可以实现的；c.没有进入研究阶段，现实技术无法实现；d.e.则是理论上和梦中的设想。运动物体接近光速地出现化学反应和生物过程减慢的现象，这一现象就是时间膨胀。“离开现在而置身于未来或过去（或到未来或过去旅行）叫时间旅行。因为由于“时间膨胀极大地延长了人的生命，因此可以实现到遥远的恒星和其他星系中旅行的愿望。换句话说，如果解决了达到光速的问题，也就解决了星际和星系之间旅行的难题。不矛盾，两个说法都成立，因为说法角度不同。“时间膨胀是一种时间旅行”是从科学幻想的角度说的，因为此时空间旅行者相对自身来讲是在未来旅行，在体验自然条件下自身所不能达到的未来。“时间膨胀的现象不是时间旅行”是从科学角度说的，因为此的时间就宇宙时间来讲既不是过去的时间，更不是未来的时间，因为即使用光速旅行局限也需要时间，旅行做不到即刻到达，这决定了人类不能到达未来的宇宙时间。看到过去并不是离开现在回到过去，所以不是时间旅行。）三、引导学生寻找课文留下的创造空间（请学生重点阅读课文第三部分与第四部分的最后）问：研究人类在星际和星系之间的空间旅行和“时间旅行”，为人们提供了大量的新课题。课文为人们提供了有待进一步研究探索的新课题是什么？（学生讨论竞答后教师点拨明确）留下的新课题有：我们现在所用的化学推进火箭不能提供完成远程飞行所需的推力。需要研究出新的化学燃料推进系统。核裂变推进系统没有进入研究阶段，现有技术无法实现。需要进一步探索。未来的宇宙飞船可能根本不必携带燃料，可以从太阳风获取能量。物质反物质发动机。还只是二种设想，更需要作进一步的研究探索。“看到过去事物这种现象不是时间旅行。一些理论物理学家认为我们能够在时间上回到过去，但极其复杂，要设计出旋转黑洞、白洞、虫孔和超级绳索，能量比整个宇宙的能量可能还大。这肯定不是很近的将来会出现的技术，但现在可以作出大量的设想。”这“大量的设想”又是许多研究的新课题。这些航空航天领域的新的研究课题，具有非常大的科学价值，只是目前尚在设想、探索阶段，但为未来的科学家开辟了施展才能的广阔天地。你们是新世纪的一代新人，完全可以去探索一下，当然，这需要你们扎实雄厚的科学知识、顽强拼搏的勇气和持之以恒的毅力。我相信你们一定有信心有勇气去探索，为中华民族的科学发展，为我国综合国力的增强增添光辉灿烂的一页。我期望不久的将来，有在座的学生成为这一领域的专家。四、引导学生创新（在学生对上一个问题讨论的基础上教师继续引导学生，发散思维，联想创新）问：刚才，我们从课文里找到了作者留下的有待进一步研究的新课题，下面请同学们结合自己的课外知识，就上述某一新课题，谈谈自己的创新设计或创新方案（尽量鼓励学生异想天开）。结束语：案例后记：1、本文是一篇科普文章，概念多，信息量大，适合于用来训练学生筛选信息的能力。在本单元前三篇课文的学习中，学生已基本掌握了筛选信息的一些方法，因此，本课可以设计成一节训练验收课，提高课，让学生在课堂实践中拓展筛选信息的能力，提高科技文阅读水平。2、本课是自读课，课文内容涉及到航空航天领域、理论物理领域的一些尖端科学技术，其中的名词术语不宜要求全部理解，也不太可能全都理解，如旋转黑洞、白洞、虫孔、超级绳索等。把握什么是空间旅行、什么是时间旅行是学习本文的关键。空间旅行概念容易理解，时间旅行的概念有一定的难度，要引导学生认真研读“时间旅行”一节。3、要给予学生充分的阅读、思考和探讨的空间。课前可布置学生预习，提供思考题，并提供有关人类载人航天的资料，如世界第一个遨游太空的前苏航宇航员加加林，美国的“阿波罗”登月计划，前苏联的空间站建设，理论物理界有关“空间、时间、黑洞、白洞”等知识的材料，增加学生理解课文的背景知识。4、教师要利用课文中留下的创造空间激发学生阅读的兴趣，发展学生的发散思维、联想想象思维与创新思维。这就需要引导组织好学生对两大问题的讨论。一是“寻找课文留下的有待进一步研究探索的新课题”，二是“请同学们结合自己的课外知识，就上述某一新课题，谈谈自己的创新设计或创新方案”。前一问题不仅把学生引向了课文的深处，而且不失时机地激发了学生创造发明的欲望。因为科学技术都有其产生、发展、再发展的过程，科技领域中某一新的课题，也就是该领域以后突破的重点和发展的方向，也正是培养学生创造思维和创新意识的契机。上述问题的设计，正是恰到好处地抓住了这一契机。后一问题既引导学生对课文的主要内容作归纳性思考，更是把学生的创新思维引导到了至高点。因为这一问题设计在学生的兴奋点上，学生可以依据课文的思路，结合自己的生活经验，联类取譬，畅想无穷。尽管学生的创新设计或创新方案，有的可能已成为现实，有的也许还是天方夜谈，甚或有的还缺乏科学根据，纯粹是胡思乱想；但通过这些问题的讨论，学生潜在的智力可以得到开挖，创造性思维可以得到激活，课堂气氛活跃，真正能成为学生学习的自由王国。5、要充满教学情趣。教学有情趣，其主体往往乐学不疲，其乐无穷，且思维敏捷，更有创造性。本教学案例中，教师一方面可以通过提供有关最新的科技知识背景（如开篇导入课文时多媒体打出的画面），图文结合，创设情境，让学生置身于新奇活泼的教学情境中。另一方面，在教与学的双边活动中，要伴之以双向的情感交流，师生关系民主