《熵：一种新的世界》教学设计

《熵：一种新的世界观》教学设计一、导入新课　　地球(宇宙)是一个巨大的能量宝库，我们常常用“取之不尽，用之不竭”来形容。这能量宝库真的就没有用尽的那一天吗?读了《熵：一种新的世界观》一文之后，我们就会有较为清醒的认识。导语设计1868年，德国伟大的物理学家鲁道尔夫·克劳修斯提出了一个十分重要而又让人费解的概念——熵。“熵”这个概念谈的是热力学的第二定律。曾有不少人对这个奇怪的概念不以为然，他们想制造出各种形式的永动机来证明“熵”这个概念的错误。然而，100年的时间过去了，没有任何一个永动机能够永动。人们在实践中，越来越深刻地认识到，“熵”这个概念与我们的现实生存乃至我们的未来有如此紧密的联系，以致于1959年，在克劳修斯提出“熵”的理论91年后，英国著名作家斯诺在剑桥大学作题为《两种文化及再谈两种文化》的讲演时说：一个作家对热力学第二定律毫无所知，就等于一个科学家没读过莎士比亚的作品。那么，“熵”究竟与我们人类的生存有怎样密切的关系呢?“熵”又揭示了人类怎样的未来呢?今天，我们来学习美国当代著名社会学家里夫金和霍华德的文章——《熵：一种新的世界观》，让我们一同走近科学领域中的“莎士比亚”。(解说：设计此导语，旨在与学生已有的知识经验建立关联并直奔课文题目。引用斯诺的话，意在激发学生对“熵”这个概念产生浓厚的探索兴趣。)二、解题　　本文是一篇科学论文，作者里夫金和霍华德是美国当代著名社会学家。1972年，西方著名的未来学研究团体罗马俱乐部发表了关于人类困境的研究报告，题为《增长的极限》，提出了“增长的极限”理论，提出人口和经济的增长，必然耗尽世界上不可再生的自然资源，同时污染环境，威胁人类生存。罗马俱乐部的报告，向世人敲响了警钟，对近代西方文化中经济无限增长的观点作了批判。《熵：一种新的世界观》就是在这样的背景下诞生的一部学术著作。这部学术著作指出科技的发展是一个能源消耗不断增加，因而“熵”也不断增加的过程，得出了人类的历史是一个不断倒退、逐渐衰亡的结论。三、研习课文　1.整体把握，理清思路。　(1)让学生在预习的基础上速读课文，初步提取要点，理清全文的论述思路。 (解说：此步骤着意于培养学生“提要”的能力，引导学生从文中勾画概括性语句，将概述内容与段落形式结合起来理清思路，为分析文中的疑难点做好铺垫。)(2)学生讨论发言，教师引导学生理顺全文的论述脉络。明确：全文共15段。第1段通过民谚引出了热力学定律，第2段用一句话表述了热力学的两个定律，引出了“熵”的概念。第3、4段是对热力学第一定律的论述，为下文论述热力学第二定律即熵的定律做铺垫。第5段为过渡段，转入对熵的论述。第6、7段是对熵下定义并做解说。第8、9段进一步从能量耗散的角度论述熵的涵义：能量平均状态是熵值达到最大的状态。第10至15段从地球上能量来源、工业回收、物质衰变等角度探讨了能源危机，说明地球上的有效能量在不断减少，熵在不断增加。2.具体研习，突破重难点。　　(1)学生梳理文中有关“熵”的概述，并用自己的话对“熵”的本质做出概括。　　明确：第5段——熵就是损失了的能在将来用于做某种功的一定能量。　　第6段——熵是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位。　第7段——熵和污染是同义词，是某一系统中存在的一定单位的无效能量。　　第9段——熵即无效能量的总和。　概括：熵就是无效能量，就是污染。　　(解说：在对课文整体把握的基础上，通过对文中“熵”的概括的勾画梳理，可加深对课文重难点的理解，使学生养成利用提要的方式来理解文章的习惯。先让学生在书上勾画并在笔记本上整理，然后用自己的话来谈一谈对“熵”的概括理解;教师可以摘要板书。文中关于“熵”有多处论述，梳理不必求全，但要能抓住关键从不同角度论述。)　　(2)学生勾画课文中关于“能量”的概述，并用自己的话来谈一谈对“能量”的新认识。　　明确：第6段——能量可以分为“有效的”或“自由的”能量，和“无效的”或“封闭的”能量。　　第7段——熵的增加就意味着有效能量的减少。被转化成了无效状态的能量构成了我们所说的污染。　　第8段——在一个封闭系统里，能量水准的差异总是趋向于零。没有任何能量级别差异的状态叫做能量平均状态。　　第9段——能量平均状态是熵值达到的最大的状态，那时将不再有任何自由能量来进一步做功了。 　　第10段——地球上有两个有效能量的来源：一个是地球本身所蕴藏的能量，另一个是太阳能。在对人类有意义的时间里，这两个能量都是有限的。　　第14段——当有效能量告罄时，我们称之为“热寂”。认识“能量”：能量可以分为“有效的”和“无效的”两类，有效能量是有限的并且总在减少，即熵总在增加。有效能量消耗完时，熵达到最大值，这叫做能量平衡状态或者叫“热寂”。　　(解说：要深入理解“熵”的内涵，就必须深入理解与“熵”密切相关的“能量”的内涵。让学生能用自己的话来谈理解，是真正理解的标志。此设计既是提要钩玄能力的培养，也是突破课文重难点的途径。课文中关于能量有较多表述，学生能够勾画出来加以研讨即可，不必逐一整理。)四、课堂训练　　本文在阐述科学道理时，有概述，有解说。从课文中找几个例子，分析作者是如何运用具体事例来说明抽象的论述要点的。　　明确：课文第4、5、6、8、12、13段中都举了日常生活中的例子来作具体说明。学生可以结合自己的物理学知识和生活经验来分析这些例子与概述要点的内在联系。　　(解说：此设计旨在“具体研习，突破重难点”的基础上，使学生对课文有更多的感性认识，更有效地培养学生“钩玄”的能力，着重落实“教学重难点”。可以参阅《教师教学用书》上的分析。)五、课堂小结　　本文着重论述了热力学第二定律即“熵”的定律。熵是与能量密不可分的一个概念。作者对熵和能量作了大量地叙述，同时又从生活中举了大量的例子来作分析解说，使抽象的道理具体化，易于为一般读者所接受。这种写作方法值得我们学习。　　(解说：本小结旨在总结本节课的教学要点，强化学生对教学重难点的掌握，体现教学目的的要求。)六、布置作业　　在课文第一段中，作者举了三个民谚来启发人们认识热力学第二定律。请结合本节课所学的知识，从能量耗散的方面，阐释下面几句话的意义：　　(1)你不可能不劳而获：　　(2)覆水难收：　　(3)天网恢恢，疏而不漏： 第二课时一、检查作业，导入新课　　1.让学生就上节课的课后作业相互交流意见，然后发言讨论。　　2.教师对学生发言中的疑难进行点拨。　　明确：上节课的作业可以参阅《教师教学用书》上的分析。　　(解说：通过检查作业把握学生的理解程度，从而调整本节课的教学。)　　3.导入新课。　　通过上节课的学习和作业练习，我们对“熵”这个概念有了更多的了解。按照英国作家斯诺所言，可以说我们是学习了科学领域里的莎士比亚的作品。但是《熵：一种新的世界观》毕竟不是一篇文学作品，而是一篇饱含了深刻哲理的科学论文，其中一定还有不少令我们感到困惑的问题。这节课，我们就来做进一步的研讨。　　(解说：设计此简短导语，旨在重新激发起学生研讨的热情，真正来一番“提要钩玄”的能力训练。)