蘇教版選修《熵：一種新的世界觀》教學設(shè)計

1、熵：一種新的世界觀 （節(jié)選 ）教案設(shè)計劉向軍1. 提高學生對科技論文提要鉤玄的能力。2. 理解本文對“熵”的說明。3. 體會本文節(jié)選部分對人類生存的新的哲學思考。1. 研討文章論述的觀點，訓練提要鉤玄能力。2. 學習用日常事例說明科學道理的寫法。3. 把文章中所舉的事例與有關(guān)“熵”的概述結(jié)合起來理解“熵”的含義。1. 點撥引導法。教師在學生自讀的基礎(chǔ)上，提出具有普遍性的問題作點撥引導。2. 分組討論法。讓學生結(jié)合已有知識分組展開討論，各抒己見，質(zhì)疑解難。3. 聯(lián)想類比法。讓學生把文中所講的道理與生活結(jié)合起來深入理解課文。于此文難度較大，一般宜以第一種教法為主，交叉運用第二、三種方法。 ）186

2、8 年，德國偉大的物理學家魯?shù)罓柗?#183;克勞修斯提出了一個十分重要而又讓人費解 的概念熵。 “熵”這個概念談的是熱力學的第二定律。曾有不少人對這個奇怪的概念不 以為然，他們想制造出各種形式的永動機來證明“熵”這個概念的錯誤。然而， 100 年的時 間過去了，沒有任何一個永動機能夠永動。人們在實踐中，越來越深刻地認識到， “熵”這 個概念與我們的現(xiàn)實生存乃至我們的未來有如此緊密的聯(lián)系，以致于 1959 年，在克勞修斯 提出“熵”的理論 91 年后，英國著名作家斯諾在劍橋大學作題為兩種文化及再談兩種文 化的講演時說： 一個作家對熱力學第二定律毫無所知， 就等于一個科學家沒讀過莎士比亞 的作品

3、。那么， “熵”究竟與我們?nèi)祟惖纳嬗性鯓用芮械年P(guān)系呢？“熵”又揭示了人類怎 樣的未來呢？今天， 我們來學習美國當代著名社會學家里夫金和霍華德的文章 熵： 一 種新的世界觀 ，讓我們一同走近科學領(lǐng)域中的“莎士比亞” 。的話，意在激發(fā)學生對“熵”這個概念產(chǎn)生濃厚的探索興趣。 ）1972 年，西方 著名的未來學研究團體羅馬俱樂部發(fā)表了關(guān)于人類困境的研究報告，題為增長的極限 ， 提出了“增長的極限” 理論，提出人口和經(jīng)濟的增長， 必然耗盡世界上不可再生的自然資源， 同時污染環(huán)境， 威脅人類生存。 羅馬俱樂部的報告，向世人敲響了警鐘，對近代西方文化中 經(jīng)濟無限增長的觀點作了批判。 熵：一種新的世界觀就

4、是在這樣的背景下誕生的一部學 術(shù)著作。這部學術(shù)著作指出科技的發(fā)展是一個能源消耗不斷增加， 因而“熵” 也不斷增加的 過程，得出了人類的歷史是一個不斷倒退、逐漸衰亡的結(jié)論。1. 整體把握，理清思路。1）讓學生在預習的基礎(chǔ)上速讀課文，初步提取要點，理清全文的論述思路。概述內(nèi)容與段落形式結(jié)合起來理清思路，為分析文中的疑難點做好鋪墊。 ）2）學生討論發(fā)言，教師引導學生理順全文的論述脈絡(luò)。15段。第 1 段通過民諺引出了熱力學定律，第 2 段用一句話表述了熱力 學的兩個定律，引出了“熵”的概念。第3、4 段是對熱力學第一定律的論述，為下文論述熱力學第二定律即熵的定律做鋪墊。第 5 段為過渡段，轉(zhuǎn)入對熵的

5、論述。第6、7段是對熵下定義并做解說。第 8、9 段進一步從能量耗散的角度論述熵的涵義：能量平均狀態(tài)是熵值 達到最大的狀態(tài)。 第10至15段從地球上能量來源、 工業(yè)回收、 物質(zhì)衰變等角度探討了能源 危機，說明地球上的有效能量在不斷減少，熵在不斷增加。2. 具體研習，突破重難點。1）學生梳理文中有關(guān)“熵”的概述，并用自己的話對“熵”的本質(zhì)做出概括。：第 5 段熵就是損失了的能在將來用于做某種功的一定能量。6 段熵是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的總和的測定單位。7 段熵和污染是同義詞，是某一系統(tǒng)中存在的一定單位的無效能量。9 段熵即無效能量的總和。課文重難點的理解， 使學生養(yǎng)成利用提要的方式來理解文章的

6、習慣。 先讓學生在書上勾畫并 在筆記本上整理，然后用自己的話來談一談對“熵”的概括理解；教師可以摘要板書。文中 關(guān)于“熵”有多處論述，梳理不必求全，但要能抓住關(guān)鍵從不同角度論述。 )2) 學生勾畫課文中關(guān)于“能量”的概述，并用自己的話來談一談對“能量”的新認識。6 段能量可以分為“有效的”或“自由的”能量，和“無效的”或“封閉 的”能量。7 段熵的增加就意味著有效能量的減少。 被轉(zhuǎn)化成了無效狀態(tài)的能量構(gòu)成了我們 所說的污染。8 段在一個封閉系統(tǒng)里， 能量水準的差異總是趨向于零。 沒有任何能量級別差異 的狀態(tài)叫做能量平均狀態(tài)。9 段能量平均狀態(tài)是熵值達到的最大的狀態(tài)， 那時將不再有任何自由能量來

7、進一 步做功了。10 段地球上有兩個有效能量的來源：一個是地球本身所蘊藏的能量，另一個是 太陽能。在對人類有意義的時間里，這兩個能量都是有限的。14 段當有效能量告罄時， 我們稱之為 “熱寂”。認識“能量”：能量可以分為 “有 效的”和“無效的”兩類，有效能量是有限的并且總在減少，即熵總在增加。有效能量消耗 完時，熵達到最大值，這叫做能量平衡狀態(tài)或者叫“熱寂” 。涵。讓學生能用自己的話來談理解，是真正理解的標志。此設(shè)計既是提要鉤玄能力的培養(yǎng)，也是突破課文重難點的途徑。 課文中關(guān)于能量有較多表述， 學生能夠勾畫出來加以研討即可， 不必逐一整理。 )具體事例來說明抽象的論述要點的。4、5、6、8、

8、12、13 段中都舉了日常生活中的例子來作具體說明。學生 可以結(jié)合自己的物理學知識和生活經(jīng)驗來分析這些例子與概述要點的內(nèi)在聯(lián)系。研習，突破重難點”的基礎(chǔ)上，使學生對課文有更多的感性 認識，更有效地培養(yǎng)學生“鉤玄”的能力，著重落實“教學重難點” ?？梢詤㈤喗處熃虒W 用書上的分析。 )者對熵和能量作了大量地敘述， 同時又從生活中舉了大量的例子來作分析解說， 使抽象的道 理具體化，易于為一般讀者所接受。這種寫作方法值得我們學習。目的的要求。 )置作業(yè)者舉了三個民諺來啟發(fā)人們認識熱力學第二定律。 請結(jié)合本節(jié)課所 學的知識，從能量耗散的方面，闡釋下面幾句話的意義：1)你不可能不勞而獲：2)覆水難收：3)

9、 天網(wǎng)恢恢，疏而不漏：1. 讓學生就上節(jié)課的課后作業(yè)相互交流意見，然后發(fā)言討論。2. 教師對學生發(fā)言中的疑難進行點撥。從而調(diào)整本節(jié)課的教學。 )3. 導入新課。斯諾所言， 可以說我們是學習了科學領(lǐng)域里的莎士比亞的作品。但是熵： 一種新的世界觀畢竟不是一篇文學作品， 而是一篇飽含了深刻哲理的科學論文， 其中一定還有不少令我們感 到困惑的問題。這節(jié)課，我們就來做進一步的研討。的能力訓練。 ）二、研習課文1.學生自主質(zhì)疑研討。2.具體研習，突出重點，突破難點。生不能提出更有研討價值的問題，教師可以引導學生深入研討以下問題：1）第 3 段中“宇宙中的能量總和一開始便是固定的，而且永遠不會改變”一句如何

10、 理解？明確： 可以引導學生利用已有的天文學知識來討論。 也可引導學生結(jié)合史蒂芬· 霍金 的宇宙的未來一文中有關(guān)大爆炸的理論來思考。2）第 4 段中“世間萬物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和運動都不過是能量的不同聚集與轉(zhuǎn)化形式的 具體表現(xiàn)而已” 。你能再舉出別的例子來說明嗎？具體表現(xiàn)形式。3）我們應(yīng)該如何重新看待工業(yè)回收問題？耗，即“熵”的增加。的學習，請寫一段話，談?wù)勀銓Υ擞^點的理解。個不斷衰退的過程， 是一個一步步走向毀滅的過程。 作者對人類發(fā)展史和人類未來的發(fā)展持 悲觀的態(tài)度， 這相對那種對人類發(fā)展史和發(fā)展前景持樂觀態(tài)度的觀點來說， 是一種新的世界 觀。生存方式及未來的生存環(huán)境都有了一種深沉的憂

11、慮。 當我們在認真學習本文的時候， 當我們 在深入思考著這些問題的時候， 按照里夫金和霍華德的觀點， 我們也在消耗著能量， 我們也 在導致著熵的增加。這就是這篇課文特別要告訴我們的道理。力拯救世界的悲觀結(jié)局，你對此有什 么看法？課后搜集、閱讀有關(guān)資料，寫一篇短文，談一談自己的看法?？既祟惖倪^去、現(xiàn)在和將來。 )出了各自的禮贊。 恩格斯說：“科學是一種在歷史上起推動作用的、 革命的力量。 ”高爾基說： “應(yīng)當熱愛科學，因為人類沒有力量比科學更強大、更所向無敵了。 ”短篇小說大師契訶夫 說：“科學是人生中最重要、最美好和最需要的東西。 ”當代偉人鄧小平說： “科學技術(shù)是第 一生產(chǎn)力?！笨梢哉f，追求科學，就是追求進步和文明，這已經(jīng)成為大眾化的世界觀。 然而，科學真是完美的嗎？它是一把單刃劍，還是一把雙刃劍？ 1981 年，美國當代著名社 會學家里夫金