自然科学基础教案

自然科学基础1教案任课教师：王周植自然科学基础2课程教材体系和特点一、教材的体系以人和自然为中心，从认识自然界的物质性、运动性着手，帮助人们认识自己，认识自然。第一章回顾了自然科学发展的历史轨迹，重温了自然科学研究的一般方法，提出了当代自然科学所面临的重大问题。第二章、第四章分别从自然界的物质性、运动性和生命与自然的关系客观地、综合地认识自然。第七章阐述人与环境这一世界面临的紧迫问题。认识人类发展与自然环境的密切关系，树立起忧患意识，保护好自然环境。二、教材的特点(1)冲破原科学体系，力求综合、易学、破窄拓宽。(2)针对学员实际，注重人和自然的关系，弃虚求实。(3)适当降低难度，体现高、新观点，除旧具新。第一、降低了计算难度。第二、密切结合学员的教学实际。第三、使用了开放式结构。第一章自然的探索学习目标和要求通过本章学习，了解自然科学的过去、现在和将来的发展趋势；知道自然科学的基本研究方法；了解自然科学、技术、社会与教育的关系。重点难点掌握观察、实验方法。重点有近代自然科学诞生阶段的三件大事；经典力学中牛顿最重要的成就；19世纪的三大发现等。一、教学导入本课程内容按照物质的发展规律，从低级到高级、从简单到复杂、从无生命到有生命、从运用到改造，将理、化、生、地的内容综合在一起。以包容性强、与人们的生活密切相关的课题，例如自然、地球、能量、生活、环境等来兼容素材，并加以定式化、组织化。以使我们了解自然科学的发展简史、自然科学的基本原理与实际应用，学习一些自然科学的研究方法，并能动地改造环境，使之协调。自然科学基础3二、讲授新课本章首先阐述了自然科学发展的历史轨迹，介绍了古代和近代自然科学的发展，进一步说明现代科技发展的趋势；然后介绍了自然科学研究和学习的基本方法，主要是实验的方法；如何设计实验和实验结果的整理与总结；最后介绍了科学教育中人们关注的问题，以及科学、技术、教育与社会之间的密切关系。第一节自然科学发展的历史轨迹通过学习了解历史上的重大发明、发现；著名科学家的贡献，自然科学的诞生和发展；20世纪科技发展的特点和科学技术的巨大作用。本教材把自然科学的发展分为三个阶段：①古代（古代自然科学）；②近代（近代自然科学的发展）；③现代（现代科学技术的发展趋势）。选择一部分重大的、划时代的人物的发明和事件写入教材。1、古代自然科学包括古代希腊、中国、印度和阿拉伯的科学，主要选择古希腊的自然哲学和我国古代四大发明为主要内容。1）古希腊的科学建立自然哲学：万物的本源是火（赫拉克利特派）；万物都由原子组成（原子论派）2）古代中国的科学技术四大发明：造纸、印刷术、指南针、火药。2、近代自然科学的发展选择了一些对科学成果和在科学方面有伟大贡献的标志，从而标志着自然科学已经从自然哲学中分化出来，成为一门独立的科学，并继续发展分化成物理学、化学、生物学。。。各门自然科学分支。1）诞生阶段的三件大事：哥白尼的太阳中心说（《天体绕转》、布鲁诺、伽利略）、哈维的血液循环（比利时医生维萨里的〈人体构造〉，塞尔维特、哈维）、伽利略的科学成果（近代科学之父，落体定律和抛物体运动规律）。2）近代自然科学的发展物理学：天文学与力学经典力学：牛顿的万有引力定律和运动三定律，开普勒的太阳系行星运动规律光的波动理论：惠更斯的波动说热力学的建立和能量守恒原理的发现：电磁学的辉煌成就：化学：炼金术、炼丹术、采矿、冶金、药物工艺等表现在化学科学（波义耳）、燃烧的氧化学说（拉瓦锡）、科学原子论的确立（道尔顿）和化学元素周期律的发现（门捷列夫、迈尔）及有机化学的建立（维勒的尿素人工合成）。自然科学基础4生物：细胞学说的建立（伯特•胡克）、生物进化论的确立（华来士）其中：细胞学说、达尔文进化论、能量守恒和转化定律一起誉为19世纪三大发现。3、现代科技发展趋势1）科学技术经历了全面空前的革命（物理学领域、化学领域、生物学领域）2）科学走向新的综合3）科学技术的巨大作用第二节自然科学研究的基本方法——观察和实验通过学习，认识获得自然科学的知识需要通过观察和实验两种方法，它们是进行科学研究和学习的基本方法。1、选题、实验计划的制订科研选题：调查研究→作开题报告，请专家评审和获得经费支持→制定工作方案和实验计划实验计划：确定实验目的、明确指导理论、选定实验方法步骤、配备实验器材、实验记录、结果处理2、观察、实验方法观察：定性观察和定量观察、直接观察和间接观察实验：直接实验（准备阶段、实施阶段、实验结果）、模拟实验3、观察、实验结果的整理和总结都是科学实践活动，是人类三大革命实践活动之一。1）逻辑思维（理论思维）注意：概念、判断、推理的异同2）逻揖思维的基本方法比较-分类法、分析-综合法、归纳-演绎法3）直觉和灵感4）数学方法5）假说及其检验实验一空气中灰尘自然沉降量的测定第三节科学、技术、社会与教育（STS）对这节的学习，要注意搞清科学教育的内涵，以及当前科学教育的主要内容：关注当代人们面临的重自然科学基础5要问题，如能源问题、环境问题、信息技术等。主要讲科学教育要和当前的社会发展、社会生产和生活紧密结合起来。1、世纪之交人们关注的问题1）能源三次产业革命：蒸汽时代（蒸汽机）→电气时代（电能）→电子时代（核能）2）环境全球性环境问题：南极臭氧空洞急剧增大、气候变暖造成南极冰大量龟裂、海平面上升、热带森林大量被伐、全球出现持续性气候异常。3）信息是当今世界科技浪潮的主流，并被认为是最重要的战略资源和财富，是科技、经济和社会发展的基础。2、科学、科学教育1）科学科学活动包括三个基本要素：探索、解释、检验；2）科学教育内涵：科学知识、科学精神、科学态度与科学方法本章小结1、自然科学发展的历史轨迹：古代自然科学、近代自然科学的发展、现代科技发展趋势2、自然科学的基本研究方法：观察和实验3、科学、技术、社会与教育：世纪之交人们关注的问题、科学技术与理科教育重点要掌握现代科技发展趋势，观察、实验方法，实验结果的整理和总结。教学方式：讲解与学员自学相结合作业：《形成性考核作业》作业1第一章自然科学基础6第二章自然界的物质性学习目标和要求：这一部分的学习要求是：掌握和理解太阳的结构、太阳系的九大行星，地球的形状和大小、地球的外部圈层、地球的内部圈层，以及海陆分布、陆地的形态。对恒星、银河系、地球的超外圈—磁层、地球表层、海洋的形态作一般的了解。而对地球的起源、地球的演化，地表形态的变化的内容这次不作教学要求。重点难点：重点掌握地球自身的圈层结构上，包括从外部圈层到内部圈层各个层次的特点，最后回到地球表面。一、教学导入在这节课上我们学习有关地球的知识，即地球的基本状况及其运动。包括两大部分：一是“地球概况”，二是“天体的运行”。在教材上分别是第二章第一节和第三章第二节。地球是人类的家园，我们应该认识地球，懂得日常生活中的种种自然现象往往都与地球的状态有关。这部分内容是地球的基本状况。学习中可以遵循由外到内、由表及里的方式，首先是了解地球在宇宙中的位置，从宇宙、银河系、太阳系到地球逐一认识，在对地球起源简单了解后重点放在地球自身的圈层结构上，包括从外部圈层到内部圈层各个层次的特点，最后回到地球表面，因为这与人类密切相关。二、讲授新课第一节地球概况1、地球在宇宙中的位置在学这部分内容时，必须懂得天体系统，即宇宙——银河系——太阳系——地球这一由大到小的组成系统。关键在于几个概念的理解：首先了解宇宙这一概念，宇宙是天地万物，是一切存在的总称。宇宙是物质世界，在空间上无边无际，在时间上无始无终，是空间和时间的统一。随后应了解恒星的概念和性质，其中恒星的光度和亮度是个难点，要搞清两者间的差别。恒星的光度指恒星本身的发光程度，即它表面发光量的强弱，用绝对星等表示；亮度是指在地球上的受光强度，即肉眼所见恒星明亮程度的大小，用视星等表示。应该有对银河系的认识，太阳就是其中的一颗恒星。可以对照教材上36页上“银河系的结构”图来认识银河系的特征，同时要搞清太阳在其中的位置。银河系的形态是如同铁饼状的圆盘体，中部较厚的部分称为核球，四周较薄，叫作银盘。太阳位于银盘的一个旋臂上，距银心有一段距离。3、太阳及九大行星这是本节的第一个重点内容。要求记住的是太阳外部的三个圈层，记住九大行星的名称和相对位置。太阳外部是指太阳大气，由三个圈层组成，即光球、色球和日冕。底层为光球，最外层是日冕，中间自然科学基础7是色球。人们所见到的太阳实际上是光球，强烈的光辐射就是从这一层发出的。而色球和日冕由于亮度远小于光球，是不容易见到的，这反映了不同圈层的性质差异。太阳是地球能源的真正来源。这三个名称和相对位置要求掌握。学习九大行星时要求掌握地球在九大行星中的位置和相对大小，请参看教材上39页“太阳系的组成图”和“太阳系九大行星的几个参数表”。要求分别认识类地行星和类木行星在位置和特征上的差异。太阳系中的类地行星除了地球外还有水星、金星和火星，它们是地球的近邻，其特点与地球类似。这四颗行星距离太阳较近，它们的体积小、质量小、密度大、表面温度高，同时自转速度慢、卫星少。类木行星则相反。行星的运动规律有近圆性、共面性和同向性，即行星运行轨迹几乎近于圆形，所有行星公转轨道面大体在同一平面上，并且绕太阳公转的方向都与太阳自转方向一致。在回答“太阳系的组成和特征”的问题时，要分别加以说明：太阳系的组成是太阳以及行星、卫星及彗星、流星和星际物质，主要是太阳和九大行星；其质量的绝大部分集中在太阳上，光和热也来源于太阳。行星中有九大行星，包括类地行星和类木行星。太阳系的特征是以太阳为中心，行星、卫星及彗星、流星和星际物质环绕太阳公转。太阳系大体上是个球体。此外九大行星中的位置要求掌握并能填绘在图上，如水星离太阳最近，地球离太阳第三位远，金星和火星是地球的近邻。3、地球形状和大小在学习这一内容时，要抓住两点：一是要知道地球的形态，即简单讲是球形，具体讲是椭球体，准确描述应为“梨状体”，并识记住地球的半径数据，它的平均半径是6371千米。二是应该认识地球特征的意义，即距太阳距离适中、球状的形态、巨大的质量和体积所起的作用等，这是地表自然环境产生的基础，也是生命产生和维持的必要条件。这一距太阳适中的距离不致使地球如水星那样受太阳光过大的辐射，也不是远离太阳，能得到充分的太阳光，在地球表面形成了适宜的温度，这对生命圈的出现十分重要。木星、土星等外行星因离太阳较远，所受到的太阳光照和辐射热就要微弱的多。地球的体积和质量适当。从绝对量看地球质量仍是巨大的，足以形成强大引力避免地表大气逸散到外层空间，形成了对生命至关重要的大气圈。另一方面地球的质量不是过于庞大以至保持太厚的大气和太多的有害气体。地球是一个球体并有快慢适当的旋转，这一适度的旋转速率使地球原始物质产生分化，形成地球的圈层构造，出现了大气圈、水圈和岩石圈等，造成地球的磁场，并导致地球上的昼夜交替现象，使地表热量平衡，有利于生物正常生存。球状的形态使地球各处太阳高度不同，造成热量的带状分布和自然现象的复杂多样。4、地球的外部圈层这是这一节的第二个重点，尤其是外部圈层与人类生活密切相关。要求掌握概念、组成和作用。先搞懂同心圈层的概念，这有助于对地球圈层的总体结构的理解。所谓同心圈层是指以地心为共同球心，但物质成分和物理性质有很大差异的圈层。请参看教材上44页上“地球的圈层结构示意图”，以固态的地球表面为界，它以外部分是外部圈层，以内部分称为内部圈层。自然科学基础8地球的外部圈层如教材上44页“地球外部圈层示意图”所示，是由大气圈，水圈和生物圈组成的。大气圈存在于整个地球外层，是由气体组成的；水圈指连续包围地球表面的水层，包括液态、气态和固态水。这三大圈中应着重学习大气圈，特别要认识其中最低层是对流层，参看教材上45页“大气垂直分层”图，该层与人类的生活有关：如天气现象就发生在对流层；水圈中的气态水、生物圈的范围也与对流层有关。因紧靠地面，对流层受地球引力最大，大气密度也最大，约占大气圈总质量的七、八成，并集中了大气中绝大部分的水汽，成为一切天气现象的活动场所。由于地面各处受太阳热辐射能等不同影响，造成大