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視頻標簽：人類對宇宙的認識
所屬欄目：初中科學優質課視頻
視頻課題：初中科學浙教九年級下冊第1章第1節人類對宇宙的認識-杭州市建蘭中學
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“人類對宇宙的認識”教學設計與評析
【前期分析】
本節課是浙教版九年級下冊第一章第一節。教材中從久遠到現代為線索，介紹了人類對宇宙認識的科學史發展過程、宇宙的起源。但是對于現代宇宙學說內容的理解，學生不可能有感性認識，應讓學生運用科學家獲得的星系運動特點作為證據，對自己的觀點進行解釋，這種理解和解釋過程需要建立一個星系運動的模型。對學生來說，參照課本的提示建立一個星系運動模型（假說）并不很難，難點在于如何用該模型解釋星系運動特點。所以本節內容的教學安排中，用簡單易懂的具體模型解釋抽象的天文現象是關鍵。通過氣球膨脹實驗、橡皮筋實驗、氣球放氣實驗一系列實驗，讓學生對星系運動的特點建立認知理解。本節課的思想性比較強，教學中要充分利用教材中的資料，并補充一些課外資料，運用讀圖、觀看視頻、閱讀分析資料和討論等方法，有利于掌握知識，同時也使學生受到正確的思想觀念教育，學習科學家頑強的毅力和追求真理的精神。
【教學目標】 一、知識與技能
1.知道從“地心說”到“日心說”的發展； 2.知道宇宙是有起源的、膨脹的、演化的； 3.了解大爆炸宇宙論的主要觀點。 二、過程與方法
1.通過自主建立星系運動的模型，體驗、感受并學習建立模型的思想方法； 2.通過閱讀教材內容、歸納總結，訓練學生運用資料、完善知識結構的能力，提高學生學習和獲取知識的能力；
3.引導學生掌握和應用圖解法、類比法、放大法，幫助學生拓展思路、提高分析、解決問題的能力；
4.學會合作：通過小組討論，培養學生的互動能力，使學生學會合作學習； 5.學會探究：使學生在探究性學習中，掌握比較、分析綜合等科學的探究方法。
三、情感、態度與價值觀
1.通過了解人類對宇宙探測的發展，激發學生學科學、愛科學的探索精神； 2.通過了解科學家探索宇宙發展的過程，領悟科學家追求真理的精神。 【教學重難點】
重點：理解哈勃發現的關于星系的運動特點。 難點：知道宇宙是膨脹的、演化的。
【教學器材準備】
巨型氣球、充氣泵、KT板、白板筆、直尺、橡皮筋、圖釘 【教學過程】
【視頻】課前播放霍金2002年被浙江大學聘為名譽教授的視頻 一、視頻引入，開啟課堂之旅
【視頻】老師播放星空視頻，帶同學們看星空
師：不局限于這個視頻，打開你的視野，關于宇宙，你已經有哪些認識？ 通過學生的回答，老師了解學生對宇宙已有的認識
師：希望通過今天的學習，我們對宇宙有更深入的了解和認識
【設計意圖】安排兩段視頻的意圖：1、通過霍金2002年被浙江大學聘為名譽教授的視頻，拉近科學家與學生的距離；2、通過星空視頻，讓學生感受宇宙的浩渺，對了解宇宙產生興趣。
二、巧設實驗，突破課堂難點 （一）了解科學家對星系運動的研究
師：剛才視頻中那么美的景象是我們在地球上能用肉眼看的嗎？ 生：不能
師：那是用什么觀測看到的呢？ 生：望遠鏡
師：這是通過哈勃望遠鏡觀測到的星系。哈勃望遠鏡是以美國天文學家哈勃命名的，以紀念他在天文學做出的貢獻。20世紀初，哈勃等科學家通過分析星系的光譜特征，研究星系的運動情況，測量星系速度和距離，發現了星系運動的三條特點，請同學們仔細看PPT
師：現在請同學對這三條發現做適當的記憶 老師給非關鍵詞提示，學生集體回答關鍵詞
【設計意圖】安排對哈勃的三條發現做適當的記憶，為后面理解星系運動的特點奠定基本的認知。
（二）建模—— 突破“我們”是指誰
師：雖然大家已經知道了哈勃的三條發現，但是要深入的理解它，這三條發現對于我們而言還是有些抽象，在科學探究過程中，有什么方法可以將抽象的概念變得更直觀？
生：建立模型
師：老師帶來一個巨型氣球，兩位同學相互討論，如何利用這個氣球來模擬哈勃的發現？
學生討論、交流，并選一位同學說說他們小組討論后的實驗方案
【實驗方案】
（1） 準備一只氣球，在其表面畫上一些小原點； （2） 用充氣泵持續地像氣球充氣，使氣球不斷地脹大； （3） 觀察氣球在脹大過程中各個小圓點間距離的變化。
師：請設計實驗的同學上來和老師一起完成實驗，同學們仔細觀察，以A作為參照物，其他小圓點與A點間的距離變化
完成實驗后，請配合老師做實驗的學生描述他觀察到的現象，并說明了什么。
充氣前
充氣后
【設計意圖】1、建立氣球不斷膨脹的模型，幫助學生理解宇宙的變化趨勢和運動規律；2、使用巨型氣球，充分吸引學生的注意力，而且實驗現象更明顯。
師：在氣球模擬實驗中，我們將A點當做“我們”，那在哈勃第一條發現中的“我們”具體指什么？
四人小組討論學生回答，出現不同的觀點，讓學生舉手表態，然后讓同學上臺拿著氣球闡述理由。
【設計意圖】根據教科書呈現的星系運動特點和示意圖，學生很容易將中心的小圓點當做“我們”，造成學生對其中的“我們”產生錯誤的理解：以為宇宙中的星系都以太陽系為中心向外運動。而老師在做實驗時，不要將中心的小圓點標為A點，而是將隨意一個小圓點標為A點，引導學生不要將我們所在的地球、甚至太陽系當做“我們”，消除學生對“我們”的錯誤理解。
（三）類比—— 把抽象理論變為直接測算
師：通過氣球模擬實驗證實了哈勃的第一、二條發現。哈勃的第三條發現在這個實驗能不能模擬？在氣球上找到距離A點遠近不同的小圓點是易事，但測量速度，能完成嗎？
生：能，測量距離，但是應該測直線距離。曲面上難以測量，解決事物的方法要從簡單落手，要測量，我們可以將曲面轉化為平面。
師：以四人小組為單位，利用上述器材，用圖解法．．．
設計實驗步驟，參照導學案上的范例，在KT板上完成實驗。讓不同小組的學生拿著板展示實驗結果。
【實驗步驟】
1.在橡皮筋上有三個等距的點：A、B、C；
2.拉住橡皮筋一端向右拉長，記錄三個點的位置：A,、B,、C,； 3.測量并比較AA,、BB，、CC，。 【實驗結果】
師：剛才展示的幾組實驗結果有什么不同的地方？哪個點上，值得學習？ 學生交流，老師引導學生從1.標記不同；2.記錄數據；3.時間相同這三個角度評價
【設計意圖】1、讓學生知道解決事物的方法應從簡單落手。將曲面轉化為平面，便于測量，并且將退行速度定量測量，使學生更好地理解哈勃的第三條發現。2、圖解法在教學中能使復雜問題簡單化、抽象問題具體化，引導學生掌握和應用圖解法，幫助學生提高學習興趣、拓展思路、提高分析、解決問題的能力。
（四）推理——時光倒流，解釋起源
老師一邊拿著充氣氣球，一邊說：由哈勃的三條發現，再結合氣球和橡皮筋的模擬實驗，你覺得宇宙處于靜止還是運動狀態？
生：運動狀態 師：怎么運動？ 生：膨脹
老師一邊說：試想，如同將這個氣球放氣一般，如果時間倒退，宇宙是什么樣的呢？一邊給氣球放氣
生：回到一個點師：這個點有什么眾多特點？ 學生回答，老師歸納總結
師：這就是宇宙的起源。請大家仔細看PPT，引出大爆炸宇宙論 【設計意圖】
學生在試想宇宙起源時，由于缺乏直觀的類比，光靠理論推理，很難理解。氣球放氣的動作，讓學生在推理時有感性認識，幫助學生理解宇宙的起源是一個
點。
三、暢想未來，領悟探究精神
師：這是目前最被人們廣為接受的一種宇宙起源學說。基于大爆炸宇宙論，宇宙在不斷膨脹中，（配合手勢），接下來請大家閉上眼睛大膽想象未來的宇宙會是怎么樣的？請——閉——眼
請——睜——眼
師：你腦海中出現了宇宙未來什么樣的畫面？ 學生暢所欲言，說一說腦海中出現的畫面 老師引出霍金的兩條預言
師：你對霍金這位科學家了解多少？
學生從各個角度談談對霍金的已有的了解，老師引導學生談談霍金的著作，鼓勵學生在課余時間多接觸科學。
【視頻】師：霍金的一生坎坷，下面我們通過一段視頻了解霍金勵志的人生 師：霍金的經歷被多次搬上熒幕，2014年電影《萬物理論》講述霍金患病前后的經歷，我們來看一個片段，發生在霍金做完穿氣管手術和妻子之間的交流。
【視頻】播放視頻《萬物理論》，學生談談觀后感。
【設計意圖】通過觀看兩個視頻，讓學生學習科學家頑強的毅力和精神。同時，通過這種形式的情感教育，讓學生深刻地體會到每一個新理論得以堅持下來，正是依靠那些為之奮斗一生、甚至付出生命的科學家們，帶著學生換一個角度重新認識宇宙。
四、回望古代，感受科技進步
【圖片】師：對于宇宙未來，科學家們一直都在致力于研究，從這張圖片不難看出哈勃望遠鏡所能觀測的距離還在不斷被刷新，相信人類終將揭開遮蓋在可見宇宙未知領域上的最后面紗，而這只是時間問題。
師：了解了現代人對宇宙起源的認識，接下來我們去了解古代人的宇宙觀，讓我們坐著時光隧道穿越回古代
師：如果沒有哈勃望遠鏡這樣先進的科學技術和儀器，你知道古代人對宇宙創始有什么樣的了解？
學生談談已經了解的關于古代人對宇宙創始的神話，老師引出盤古開天辟、上帝等神話故事
師：神話、宗教都是提供對世界的認識，但他們都不是科學，科學與非科學以誰為分水嶺？證據！中世紀人們通過觀測行星、太陽、地球的運行規律，提出了《地心說》和《日心說》
師：閱讀課本2-4頁，并用心體會第4頁的閱讀材料，劃出關鍵字詞，并完
成表格中的內容
學生靜靜地用心地思考：1. 為什么哥白尼死前發表《日心說》？2. 對于伽利略的結局，談談你的感受？
四人交流，互相分享，請愿意分享的同學發言。
【設計意圖】通過閱讀材料的方式，讓學生體會從“地心說”到“日心說”的發展過程，引領學生領悟科學家追求真理的精神。
五、靈動總結，激發學生興趣
老師總結：從古代的人們通過肉眼觀察想象宇宙，到中世紀的人們利用自制簡易望遠鏡觀測太陽、行星提出地心說、日心說，再到現代人們利用哈勃望遠鏡觀測星系運動，我們發現人們對宇宙的認識隨著科學的進步不斷深入。今天我們對宇宙的探索很有限，希望同學們多關注宇宙的信息，希望在你們中也能出現小小天文學家。
【板書設計】
【課例綜述】
這節課需要從古代人的宇宙觀、“地心說”、“日心說”以及現代宇宙觀，從歷史的維度和科學家認知世界的過程來展示教學內容，但是內容離學生的生活較遠，也比較抽象，所以不能簡單地通過說教的方式傳達給學生，因此在教學設計方面，重視從學生認知起點，通過模擬實驗、放大實驗講授知識，并增加多個與科學家霍金有關的視頻，從而提高課程教學實效，在喚起學生的參與熱情和求知欲望方面起到了非常好的作用。
一.調整時間順序
根據學生已有的認知水平，將課本中人類對宇宙的認識的發展時間順序做調
整，從學生最熟悉的現代開始了解最新的宇宙學說，然后對宇宙的未來進行合理的暢想，最后穿越回古代，了解古代人的宇宙觀。
二.運用多種探究方法
在教學中通過建立模型、放大實驗、用圖解法、類比法設計實驗等不同的形式，層層遞進，用直觀的實驗現象模擬抽象的天文現象。
三.觀看多個視頻
情感教育在科學課堂上經常是缺失的部分，這節課一共有4個關于霍金的視頻貫穿其中，學生在觀看視頻時的每一次心靈觸動，都是在潛移默化中促進學生形成積極的科學態度、良好的科學情感和正確的科學價值觀，從而提高教學效率。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
