人教统编版高中语文必修下册第三单元探索与创新《学习任务一：探索与创新》单元教学设计（3课时）

这是一份人教统编版高中语文必修下册第三单元探索与创新《学习任务一：探索与创新》单元教学设计（3课时），共10页。
《学习任务一：探索与创新》名师单元教学设计本任务通过重点研读《青蒿素——人类征服疾病的一小步》《一名物理学家的教育历程》两篇文章，引导学生抓住科学发现过程中的重要节点，分析重要节点出现的原因，领悟其背后的科学思考方式，感受科学家探求真知的执着精神和奉献精神。课时安排：3课时。第一课时教学目标 1.学习第7课的两篇文章，抓住关键术语，形成概念链条，概括科学研究的主要过程。2.关注写作目的，把握文章主旨。教学重难点概括文本核心内容，关注写作目的与文章内容的关系。教学过程1.导入。本单元学习知识性读物，我们将了解到诺贝尔奖获得者屠呦呦的科学发现历程，切身感受到物理理论学家加来道雄的趣味思考，认识到中国建筑的特征以及中国古代诗歌中“木叶”这一独特的意象，等等。这些探索、发现和表达涉及不同的学科领域，相信同学们会大开眼界，并领悟到科学探索的独特魅力。在收获知识的同时，同学们要重点关注科学家们观察世界、发现问题的角度和呈现自己研究成果的方式方法，从而更加热爱科学，理性思考，提高说明事理的能力。2.学习活动一：从“我最喜欢的微信公众号”入手，认识知识性读物的特点。(1)列举你比较喜欢的微信公众号，简单介绍其中的一个，谈谈喜欢的原因。(2)结合自己的阅读体验，概括你的阅读目的和阅读方法。提示：目的——获取知识，解决问题，获得启迪。方法——关注核心话题和概念，关注结论和方法。设计意图突出“实用性文本阅读”在日常生活中的普遍性，联系学生的阅读体验，为课文学习做铺垫。3.学习活动二：借助核心概念，理清科学发现的过程。阅读《青蒿素：人类征服疾病的一小步》，提取科学研究推进过程中的关键概念，绘制青蒿素产品的开发过程图，并简要概括屠呦呦及其团队的科学研究工作。示例：概括：通过一系列的收集、提取、挑选、分离提纯和反复测试，屠呦呦及其团队完成了从青蒿、青蒿提取物、青蒿素和双氢青蒿素的发现、发展和超越，为人类战胜疟疾做出了杰出的贡献。4.学习活动三：小组合作，理解文章主旨。《青蒿素：人类征服疾病的一小步》中，除了介绍青蒿素的提取过程，还写了什么内容？你认为这篇文章 的主旨是什么？提示：除了介绍科学探索和研究历程，本文开头讲述了获奖事由，阐述了现代科学和技术以及中国传统医药 学在发现和提取青蒿素过程中的作用；在“中医药学的贡献”中，概述了近年来中医药学的新贡献。结合这 些内容，可以看出本文立意高远，展现了科学家的使命意识和担当精神、对祖国传统中医药学的热爱和信 心，呼吁全世界重视并开展中医药学的研究，为人类健康做出更大贡献。5.学习活动四：透过事件，领会想象和兴趣对于科学探索的重要意义。(1)阅读《一名物理学家的教育历程》，各用一句话概括作者写的三件事，思考这些内容与“一名物理学 家的教育历程”有什么内在联系。提示：在作者看来，这些事件背后所体现的想象力、持续的兴趣和实践精神，是他成为一名理论物理学家过程 中最重要的教育元素。作者不仅记叙了自己的教育经历，更从一个科学家的视角反思了要成为一位科学研究者在成长过程中应该具备的条件和素养。(2)小结：阅读知识性读物除了要重视文中涉及的知识本身，还要通过具体内容把握作者的写作目的， 了解作者是“为什么而写”，这样才能更准确地把握住文章的主旨，获得更多的启发。6.作业。阅读《中国建筑的特征》和《说“木叶”》两篇文章，用不超过50字来概括每篇文章的内容和写作目的。第二课时教学目标 1.学习科学家认真负责、实事求是的科学态度。2.探究科学家“发现”与“创造”背后的思维方式，引导学生对身边事物进行科学思考。教学重难点探究科学家“发现”与“创造”背后的科学思考方式。教学过程 1.导入。上节课我们初步认识了知识性读物的文体特点，了解了明确作者写作目的对把握全文主旨的重要性。 课下同学们阅读了《中国建筑的特征》和《说“木叶”》两篇文章，从作业完成情况看，大部分同学能概括两篇 文章的内容和写作目的：《中国建筑的特征》一文，作者阐释了中国建筑的九大特征，倡导古为今用，在继承 中国传统建筑经验的基础上构建新中国的建筑;《说“木叶”》一文，作者分析阐释了“木叶”这一艺术形象的 特征，表达对诗歌语言暗示性的认识。我们发现，科学家在阐释自己的发现与创造过程时，其目的大多在于 总结规律、指导实践、推动发展。这节课让我们一起走进科学家眼中的世界，了解科学家们为达成自己的写作目的，用了什么样的方法，体现了何种思维特质。2.学习活动一：小组交流，探讨叙事背后的科学思考。阅读《一名物理学家的教育历程》中作者对鲤鱼世界的遐想的部分，根据这一童年趣事的叙事要素，挖掘作者叙事背后的隐喻和科学思考，完成下表：3.学习活动二：比较阅读，感受不同的思维方式。(1)面对“鱼儿在水中游”的情形，庄子和惠子也产生过想象和辩论。谈谈哲学家和科学家对同一事物的思考有什么不同。庄子与惠子游于濠梁之上。庄子曰：“鲦鱼出游从容，是鱼之乐也。”惠子曰：“子非鱼，安知鱼之乐？”庄子曰子非我，安知我不知鱼之乐？”惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固非鱼也，子之不知鱼之乐，全矣。”庄子曰：“请循其本。子曰‘汝安知鱼乐’云者，既已知吾知之而问我，我知之濠上也。”提示：这段话体现了庄子“与天地并生，与万物为一”的理论，旨在齐万物，同大小，和是非，乘物而游心。 能与万物为一，也就不存在“我”和“你”这个分离相对的视角，而是用一个“宇宙视角”看天下，我就是鱼，鱼 就是我，就难怪有庄周梦蝶的典故了。同样对于游鱼，庄子以唯心主义的认知方式看待万物，与惠子进行 “物我之辩”，由对“安”字的不同释义表达了万物为一的观点。而加来道雄则以科学想象来观察事物，通过视角转换发现不同视界，解读了不一样的宇宙观。(2)小结：阅读知识性读物，我们应学习科学家在研究过程中突破瓶颈的思维方式，学习科学家观察世界、提出问题的方法。提出问题或许比解答问题还要重要，一个问题被提出来，哪怕没有答案，也已经是一种进步，一种“知”了。4.学习活动三：阅读下面两篇材料，进行问题探究，进一步感受科学发现的乐趣。材料一：神奇的螳螂虾在水深30米的珊瑚丛中，一只15厘米长的螳螂虾正一动不动地蛰伏在洞穴里面，不一会儿，一只珊瑚蟹漫游到螳螂虾的巢穴旁，这只螃蟹毫无顾忌地横行着，浑然不觉危险就在眼前。看到猎物出现，螳螂虾开始兴奋起来，不停地挥舞着一对触须，悄悄举起一对巨大的桨状肢，然后闪电般地扑向这只螃蟹。随着两个快得难以察觉的击打动作和“砰、砰”两声巨响，珊瑚蟹厚厚的甲壳上已开了两个大洞。看到这一幕，无论你多镇静，都会被惊得目瞪口呆。拳击冠军人们不禁会问，这样一个小生物是如何在瞬间积聚起如此大的力量的呢？生物学家近年来揭开了这一 秘密。为了捕捉猎物和打败竞争对手，螳螂虾利用它强有力的弹发能力和连杆“手臂”，成为了动物王国中击打速度最快的拳击冠军。近年来，科学家们对螳螂虾的击打速度进行了量化研究。根据高速摄像机摄录的录像资料，他们发现， 螳螂虾附肢的运动速度为每小时80多千米，最高加速度是地球引力加速度的10 400多倍。如果一位拳击 运动员在拳击过程中始终能以这种加速度进行击打，那么他的出拳速度很快就能达到脱离地球引力所要求 的逃逸速度！科学家还发现，螳螂虾释放的击打能量是其“手臂”肌肉所能产生力量的100多倍。为了积聚这种爆发力，螳螂虾利用弹缩和追猎手段慢慢积聚肌肉能量，然后将这一能量突然一下子释放。当螳螂虾用肢端快速击打目标物时，在其肢端和被击打物表层之间会产生一种不同寻常的气泡，这些气泡迅速塌缩。录像资料显示，螳螂虾毁灭性的打击效果正是由这种被称作气穴现象的巨大力量造成的。气穴现象往往是毁坏汽艇推进器的罪魁祸首。我们看一下，造成汽艇毁坏的气穴现象是如何形成的。由泵机和船推进器产生的漩涡常常会导致出现涡流气穴，当汽艇劈开水面在水里快速移动时，其尾流的压力就会低于水的气压，此时移动物附近的水实际上是沸腾的。当周围的水恢复到常态时，由高压和气泡塌缩形成的作用力足以在不锈钢等硬物表面撞出许多小坑。螳螂虾用肢端击打物体时形成的空化气泡半径从二分之一厘米到数百厘米不等，在这个半径范围内， 每平方厘米的压力能达到数百千克。当气泡从其产生的低压区域漂出来时，高压会将其缩小，其不断缩小的体积促使气泡内的压力和水汽温度不断高。这种高热、高压水流能给物体造成毁灭性的破坏。因此，在 螳螂虾肢端与猎物壳体之间形成的空化气泡在击毁坚硬目标物方面起着至关重要的作用。当然，空化气泡同时也给螳螂虾自身带来了一些麻烦，螳螂虾的肢端常常会出现一些麻坑和损伤，它的部分肢端表体损伤 严重时甚至无法直接击中猎物，这一切都是空化气泡造成的。然而，无论这种伤害有多严重，螳螂虾都会通过周期性地蜕去外骨骼来修补这种损伤。科学家认为，螳螂虾的快速击打动作和由此产生的气穴现象是螳螂虾之所以能够敲碎甲壳动物坚硬外壳的两个主要原因。(节选自张守忠的《神奇的螳螂虾》）材料二 ：受螳螂虾启发的下一代复合材料一个由美国里弗赛德市加利福尼亚大学David Kisailus教授领导的研究小组，在螳螂虾保护自己时用于打击捕食者前肢附近的外壳中发现了一种独特的结构。由此受到启发，Kisailus正在研究虾的前肢以获 得下一代复合材料的灵感。螳螂虾是侵略性的甲壳类动物，以动物王国中速度最快的掠食性动物而闻名。它使用鱼叉状结构攻击 软体猎物，使用锤状附肢击碎硬壳猎物。研究人员之前发现，螳螂虾的前肢是一种由矿物质几丁质组成的多区域复合材料，在昆虫和甲壳类动 物壳中同样发现了这种复合材料。外部拥有坚硬的抗裂涂层的虾钳，使螳螂虾在冲击时转移动量，从而对其猎物造成伤害。在虾钳的外部，有一个包裹性的能量吸收结构，它包括一系列长螺旋纤维和高度对齐的横纹纤维，环绕虾钳并阻止其扩张。“我们相信，纤维区域在螳螂虾前肢中的作用就像拳击手在战斗中使用的绑手带一样——压缩虾钳并 防止灾难性的开裂，”新能源系的Winston Chung教授在一份声明中说道，“冲击区和包裹性条纹区形成一个令人难以置信的高强度、耐久性的抗冲击组合。”螳螂虾以高达每秒23米的速度进行水下快速攻击，从而对水进行剪切，产生内爆气泡，对目标造成伤害。而螳螂虾的前肢，因为流线型的构造而减少了阻力。Kisailus说有意思的是，空气动力学使得自行车头盔和高尔夫球杆已经包含了这种流线型的设计，这表明大自然在实现高性能结构方面领先一步。自然界可以提供更多的设计线索，使我们能够开发高性能的 合成材料。”这一发现可以用于研发航天和体育行业的超强材料。(节选自杨志宇译的《受螳螂虾启发的下一代复合材料》)问题1:材料中，科学家在发现和探索的过程中是围绕着哪些关键性问题进行思考的？提示：① 这样一个小生物是如何在瞬间积聚起如此大的力量的？② 当螳螂虾用肢端快速击打目标物时，在其肢端和被击打物表层之间产生的一种不同寻常的气泡是什么？③ 在高强度的冲击之下，螳螂虾如何保护自己不受伤？问题2:结合两则材料，概括科学家对“螳螂虾前肢特点”从发现到探索的过程，谈谈你的感受。提示：科学家们先是通过录像发现螳螂虾可以击碎甲壳类动物坚硬的外壳，从中提出问题这样一个小生物是如何在瞬间积聚起如此大的力量的呢? ”之后对螳螂虾前肢的击打速度、击打能量进行量化研究，通过进 一步观察了解到其击打时产生的气穴现象的威力。接着科学家们对螳螂虾在强烈击打下的自我保护能力进行探索，发现其虾钳的外部有一个包裹性的能力结构，启发了科学家们对下一代复合材料的研究。启示：科学研究并不高深莫测或遥不可及，科学发现最重要的是观察事物的特点并就此提出问题，拥有“知其 然，知其所以然”的求知欲。5.作业。尝试用某一科学领域的知识对生活中的一个现象进行科学思考。例如：从心理学角度思考教室环境的 布置;从生物学角度思考课间操的锻炼效果;从社会学角度思考补习班热潮的现象。要求：用简洁的语言概括生活现象;用科学理论对这一现象进行思考和阐释;谈谈自己的理性认识。第三课时教学目标1.领会科学家探求真知的执着精神和奉献精神。2.了解科学研究的基本方法和开展科学探索的基本路径。教学重难点了解科学研究的基本方法，掌握科学探索的基本路径。教学过程1.导入。科学探究的目的是认识世界，了解“稀松平常”背后的事理，从而掌握规律，改变世界。科学研究的第一 步是发现问题，第二步就是解决问题。在上节课中我们领略了科学家观察世界的独特视角，也尝试反思日常生活中的现象。这节课我们就来看看科学家们是如何探究问题的，在这种探究和突破中体现了怎样的科学精神。2-学习活动一：阅读课文，感受科学研究的艰辛。再次阅读《青蒿素：人类征服疾病的一小步》，概括屠呦呦及其团队在研发青蒿素过程中出现了哪些困难，面对这些困难，屠呦呦团队运用了什么科学研究方法去解决。填写表格。提示：实验研究法：根据研究目的，通过一个或多个变量的变化来评估其对一个或多个变量产生的效应。本文体现在对2 000个方药的“抗疟性”进行试验。统计方法：指有关收集、整理、分析和解释统计数据，并对其所反映的问题作出一定结论的方法。在本 文体现在对中医药方进行收集、整理与分析，最终筛选出380余种提取物的方法。差异法：通过考察被研究的现象出现和不出现的两个场合，确定在这两个场合中是否只有另外一个情况不同，如果是，那么这个不同情况与被研究现象之间有因果联系。本文体现在提取青蒿素的过程中改变 了“加温方式”这个情况。文献调查法：指通过阅读、分析、整理有关文献材料，全面、正确地研究某一问题的方法。本文体现在从 中医古籍文献中认识到“青蒿”的加工方式。实地调研法：对在实地进行调研活动的统称。本文体现在团队合作搜集到青蒿素含量高的青蒿。3.学习活动二：探究困难及其解决方式，体会其中所体现的科学精神。面对种种困难，屠呦呦及其团队表现出怎样的科学研究精神？4.学习活动三：体会数字描述背后的科学精神与科学探究的魅力。阅读《一名物理学家的教育历程》中作者叙述建造电子感应加速器的部分，圈画其中一系列的数字或与数字相关的短语。从这些文字中我们能读到什么？提示：230万电子伏特的电子感应加速器；22英里长的铜线；整整一个圣诞假日；50码长的线路;300磅重；6 千瓦。从这些文字中我们能看到一个未来科学家对感兴趣的科学问题的执着，所付出的艰辛努力以及宝贵的科学实证精神。5.学习活动四：比较阅读，领会科学家身上的科学素养。比较加来道雄成功建造电子感应加速器与屠呦呦团队成功研发青蒿素抗疟药物的研究过程，概括其研 究阶段的相同之处，谈谈你认为科学研究需要哪些素养。提示：两者都经历了大量文献阅读阶段、思考阶段和实践阶段。从两位科学家的研究经历中，我们可以发现 坚强的意志、执着的努力、勇于实践、不怕失败、善于思考等素养的重要作用。6.作业。自主阅读一位科学工作者的研究事迹或教育历程，选择其中最打动你的一个事件，进行概括叙述并谈谈对自己的启示。200字左右。趣事1:鲤鱼世界的幻想趣事2:爱因斯坦未完成的事业事件3:建造电子感应加速器童年趣事一在旧金山日本茶园观察鲤鱼，产生遐想叙事要素环境主人公情 节池塘鲤鱼、鲤鱼“科学家”解释暴雨下睡莲的运动一个鲤鱼“科学家”被抓出水 面又放回隐喻“我们”生活的宇宙 (四维空间）“我们”(人类及人类中的科学 研究者）“我们”无法合理解释多维 空间的运动而故弄玄虚极个别的人认为存在另外的 “宇宙”，但不被大多数人承认科学思考客观上存在另外一 个“宇宙”?人类认识的局限性？(只承认“看得见摸得着”的世界，不承认“看不见”的世界）已有的一些科学概念和解 释或许是荒谬的？这个“宇宙”的规律不适合另 一个“宇宙”?不能用实验来验证的世界就不存在？困 难科学研究方法①收集了 2 000个方药，从中挑选和提取抗疟方药。实验研究法、统计方法②将380余种提取物在小白鼠身上测试，进展甚微。实验研究法③青蒿提取物有一定的抗疟效果，但实验结果很难重复。文献调查法、差异法④新药的临床试验很难开展。实验研究法⑤将天然分子变为药物，需要青蒿素含量高的青蒿。实地调研法困 难科学研究精神①收集了 2000个方药，从中挑选和提取抗疟方药。不懈探索的治学精神②将380余种提取物在小白鼠身上测试，进展甚微。锲而不舍的实证精神③青蒿提取物有一定的抗疟效果，但实验结果很难重复。转换思路的创新精神④新药的临床试验很难开展。敢为人先的忘我精神⑤将天然分子变为药物，需要青蒿素含量高的青蒿。团结协作的攻坚克难精神