《熵：一種新的世界觀(節(jié)選)》教案設(shè)計(jì)2

   ［導(dǎo)學(xué)新概念］
熵是一個(gè)物理學(xué)概念，是用來闡明熱力學(xué)第二定律的。作者在書中卻把這一物理學(xué)概念廣泛運(yùn)用于哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、政治學(xué)以及西方文化的各個(gè)領(lǐng)域。所以學(xué)習(xí)文章時(shí)，需要注意《熵：一種新的世紀(jì)觀》一書的誕生背景，還需要對這種新的世紀(jì)觀有一個(gè)總的認(rèn)識。
里夫金和霍華德的這部書是在1981年出版的，該書對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所帶來的負(fù)面影響作了深刻的分析。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在只有幾百年的發(fā)展中，為人類帶來了高度的文明，從根本上改變了我們這個(gè)世界。與此同時(shí)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)也使人類陷入種種困境之中，如環(huán)境危機(jī)、能源危機(jī)等。1972年，馬薩諸塞理工學(xué)院的丹尼斯·米都斯領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)17人小組向羅馬俱樂部提交了一份題為《增長的極限》的報(bào)告。該報(bào)告指出，人口和經(jīng)濟(jì)的增長，必然耗盡世界上不可再生的自然資源，同時(shí)污染環(huán)境，威脅人類生存。這一報(bào)告在全世界引起了巨大反響。1981年出版的《熵：一種新的世界觀》比《增長的極限》涉及的領(lǐng)域更廣泛，意義也更深遠(yuǎn)。
把熵的概念引入對世界的認(rèn)識中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)擴(kuò)大了它在物理學(xué)上的意義。熵定律不僅適合于地球，而且適合于整個(gè)宇宙。地球上的有效能量有用盡的時(shí)候，宇宙的有效能量也有用盡的時(shí)候。有效能量用盡，稱之為“熱寂”，到那時(shí)，一切能量差別都趨向于零，所有有用能量已消耗一空，到處是永恒的死寂。宇宙正無可挽回地走向死亡。這就是一種新的世界觀。
［資料顯示屏］
想象把一杯水放在桌子的邊緣上。稍微推一下杯子就會落到地面上去——無疑杯子會被打成許多碎片，水會濺到相當(dāng)大的面積上，或許會被地毯吸收，還會流到地板的縫隙去。我們這一杯水在這里只不過忠實(shí)地遵循著物理的方程罷了。牛頓的描述即已足夠。杯子和水中的原子獨(dú)立地遵守牛頓定律。現(xiàn)在讓我們把這圖像在時(shí)間的相反方向表演。由于這些定律的時(shí)間可逆性，這些水可以一樣很容易地從地毯和地板縫隙中流出，流進(jìn)一個(gè)由許多碎片拼湊而成的玻璃杯中，再整體從地板上剛好跳躍到桌子的高度，然后它停在邊緣上。正如杯子落下打碎的過程一樣，所有這一切又都和牛頓定律相吻合。……由牛頓力學(xué)推導(dǎo)而來的熱力學(xué)第一定律是時(shí)間對稱的。第一定律并不以任何方式限制玻璃和水，從而排除碎片聚集成杯子，并且充滿水后奇跡般地跳回到桌面上的可能性。……為了聚集玻璃碎片并收回所有濺開的水，而且最后優(yōu)美地跳回到桌子上，必須以不可思議的精確度把它們的運(yùn)動協(xié)調(diào)起來。可以肯定的是，這樣的協(xié)同的運(yùn)動實(shí)際上是不存在的。
——《皇帝新腦》

煤比木材更難開采、加工，因此把它轉(zhuǎn)化到有用狀態(tài)要耗費(fèi)更多的能量。這一點(diǎn)也可以在熱力學(xué)第二定律的作用中找到答案。世界上的有效能源不斷被消耗掉，而最先消耗的總是最容易得到的能源。后一個(gè)能源環(huán)境所依賴的能源總要比前一個(gè)能源環(huán)境的主要能源更難獲得。煤的開采和加工比樹木的砍伐更困難，而石油的開采和加工還要困難。分裂原子以獲得核能就更麻煩了。
——《熵：一種新的世界觀》

［教學(xué)設(shè)計(jì)ABC］
設(shè)計(jì)A
一、導(dǎo)入  新課
地球（宇宙）是一個(gè)巨大的能量寶庫，我們常常用“取之不盡，用之不竭”來形容。這能量寶庫真的就沒有用盡的那一天嗎?讀了《熵：一種新的世界觀》一文之后，我們就會有較為清醒的認(rèn)識。
二、指導(dǎo)閱讀
1.速讀課文，解釋“熵”的含義。
明確“熵是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的總和的測定單位”，熵是無效能量的總和，“污染就是熵的同義詞”。還需要注意“無效能量”這一概念。在談熵的含義時(shí)，作者講了蒸汽機(jī)做功和河水發(fā)電的事例，以此說明熵是不能再轉(zhuǎn)化做功的能量的總和。
2.再讀課文，解決兩個(gè)問題：一是能量耗散的問題，一是能源危機(jī)的問題。
明確：能量耗散意味著熵的增加，就意味著有效能量的減少，而我們做的許多事情，都是在消耗能量，哪怕在你點(diǎn)燃一支煙的時(shí)候，世界上的有效能量也在減少。加之地球上的不可再生能源是有限的，可以再生的能源也是有限的，所以人類會面臨能源危機(jī)。當(dāng)然我們可以回收利用，但要做到百分之百地回收是不可能的，而且回收本身也都要消耗額外的能量。當(dāng)宇宙的有效能量耗盡時(shí)，就不會有任何可以做功的能量，也就更不會有生命。
3.把熵與能量聯(lián)系起來思考，就會對世界產(chǎn)生一種新的認(rèn)識，也就是一種新的世界觀。
4.閱讀目光要敏銳，閱讀感知也要敏銳。在兩次閱讀中，一定要把熵、能量消耗、能源危機(jī)等關(guān)鍵詞語找出來，并能作出準(zhǔn)確的解釋。
設(shè)計(jì)B
導(dǎo)課可以采用設(shè)計(jì)A，指導(dǎo)閱讀可以變化為問題思考式。
1.在學(xué)生閱讀全文之后，讓學(xué)生談?wù)剬ξ恼碌拇笾吕斫狻?
2.教師可設(shè)計(jì)幾個(gè)問題，供學(xué)生們思考討論，從而加深對文章的認(rèn)識和理解。
問題一：第一段結(jié)尾說，如果你聽說過“你不可能不勞而獲”“覆水難收”“天網(wǎng)恢恢，疏而不漏”等諺語，并且有過親身體驗(yàn)的話，那你就懂得了熱力學(xué)第一定律和第二定律了。為什么這樣說?請談一談你對這些諺語意思的理解。
明確：因?yàn)榭梢杂眠@些諺語來表達(dá)熱力學(xué)第一定律和第二定律的含義。例如，熱力學(xué)第一定律認(rèn)為能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，但可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。熱力學(xué)第二定律認(rèn)為“當(dāng)能量從一個(gè)較高的集中程度轉(zhuǎn)化到一個(gè)較低的集中程度時(shí)，它就做了功”，而且，每當(dāng)能量轉(zhuǎn)化后，我們就會“得到一定的懲罰”。這個(gè)懲罰就是已經(jīng)作了功的能量，再也不能做功了。也就是說，盡管能量的總數(shù)沒有變，但做功之前是有效能量，做功以后就變成無效能量了。因此，每一次能量轉(zhuǎn)化都意味著有效能量減少，無效能量增加，也就是熵的增加。作者引用的諺語就是這個(gè)意思。“你不可能不勞而獲”是說要想有收獲，就一定得付出勞動，正如做功就得消耗能量一樣；“覆水難收”是說倒出去的水就再也收不回來了，正如做功消耗的能量就不能再做功了一樣；“天網(wǎng)恢恢，疏而不漏”是說法網(wǎng)雖寬，卻不會讓一個(gè)壞人漏網(wǎng)，在這里強(qiáng)調(diào)的是無一例外，即做功就要消耗能量，消耗了能量熵就要增加，這是宇宙萬物誰都逃不脫的定律。
問題二：為了闡述科學(xué)道理，文章運(yùn)用了一些日常生活中的例子來幫助說明。請從文章中找出這樣的例子來，分別說說它們所說明的道理是什么。
明確：（1）“高樓拔地而起”“青草的生成”→都是能量的轉(zhuǎn)化，都要消耗有效能量。
（2）“燒掉一塊煤”→能量并沒有消失，只是轉(zhuǎn)化了，不過不能再用它來做功了。
（3）“點(diǎn)燃一支煙”→要消耗能量，有效能量就會減少。
這樣的事例是很多的，如：“餐具的使用”“把燒紅了的火鉗從火堆里取出來”“河水越過水壩流入湖泊”，都可以拿來分析，原來高深的道理就簡單明了了。
設(shè)計(jì)C
1.從環(huán)境污染談起，聯(lián)系現(xiàn)實(shí)，想一想我們應(yīng)該為這個(gè)世界（宇宙）做些什么。（要有環(huán)保意識和能量意識）
2.從可持續(xù)發(fā)展談起，聯(lián)系現(xiàn)實(shí)，看一看我們已為這世界（宇宙）做了些什么。（要有危機(jī)感和責(zé)任感）
3.從本文內(nèi)容談起，開動腦筋，談一談對作者這種新的世界觀的認(rèn)識和評價(jià)。（要有科技意識和創(chuàng)新意識）

                           來 源：中國基礎(chǔ)教育21世紀(jì)