《恒星的演变》教学设计
三、教情分析
《恒星的演变》内容属于天文知识，现在在初中任教的科学教师几乎都没有系统接受过这方面的学习，甚至培训都没有。所以这些知识对教师本身就是极大的挑战。教师们大都从网上查阅了一些知识，再结合教材、教参一整合，就将这些教师自认为正确的知识教下去了。这个现状目前暂时难以改变，教师们对这些内容的教学目标应更多注重学生学科情感的培养，知识点的讲述也得告诉学生这是目前被大多数人接受的，有待于发展。不要将知识说死。 四、设计理念
1.尽可能启发学生的想像力和对科学的兴趣。由于学生从前两节中，对宇宙的知识 、对星云学说有所了解，对恒星的变化渴望了解，因此教授本课时内容着眼点不在于学生记住多少知识而在于对宇宙的了解有更浓厚的兴趣。
2.本节内容的学习时间是在学生中考前的最后一个学期，大环境迫使师生已经带上了强烈的升学意识，甚至会砍掉这节课而去做一些中考有关的题。鉴于此，这节课更可能是学生难以忘怀的课，用丰富的画面，生动的视频和充满对科学的憧憬的讲解，充分调节学习欲望，也调节紧张的学习气氛。 五、教学目标
1．知识目标：（1）认识恒星的不同发展阶段：红巨星、超新星、白矮星、暗矮星和黑洞 （2）了解太阳一生的演化过程
（3）知道大质量恒星的演化过程和小质量恒星的演化过程。 2．能力目标：
（1）培养学生收集信息的能力和处理信息能力 （2）培养学生探索宇宙的兴趣和获取新知识的欲望 3．情感、态度、价值观目标∶
（1）感悟人类（科学家）对科学知识的探索和追求，学习辨证分析的方法和态度 （2）感悟科学家利用有限证据和一定理论大胆建立科学假设的精神，不断寻找新证据来证实或修正假设，使理论趋向完善。
教学重点、难点
重点：通过对大质量恒星和小质量恒星的演变过程的学习建立科学探究的兴趣 难点：从认识许多特别的“恒星”到认识科学家所描绘的小质量恒星演化过程或大质量演化过程的思维台阶是学生的困难。
六、教法与学法
（1）问题式预习：教师给出问题，让学生查阅资料和交流资料 （2）计算机辅助教学
学生利用利用多媒体展示资料，图片。 教师利用多媒体展示图片，视频。 （3）情境教学
让学生设想太阳将如何演化下去，太阳将如何走向死亡。 （4）激励性教学
教师把自己定位为“主持人”，把机会让给学生，教师要设疑、启发、引导、激励、抚慰，
让学生展示各种能力。
七、课前准备
（1）教师阅读教材、阅读教参、查阅有关资料。 （2）教师设计教学模式，制作课件
（3）教师根据教学设计分工定出学生要查阅的资料，之后了解学生查阅了哪些资料，如何进行课堂展示，学生展示需要什么工具等。
（4）做好课堂多媒体展示的各项准备（注意视频能否放）
布置学生查阅的资料：（1）将学生分成红、蓝两队让学生自己讨论设想是否会走向死亡并说说走向死亡的方法。明天上课派对表表述。（2）从下列各种特别的恒星中选择一项，查阅有关资料。可以从网络、杂志、图书馆有关书籍里查。各种特别的恒星：红巨星、超红巨星、白矮星、黑洞、超新星、行星状星云。每一位学生都要做。
八、教学过程 教学流程 引入 直接引入：科学家曾预言：太阳会走向死亡，你们认为呢？ 学生演说时作合适的点评 感受科学观测 观测 提问思考 科学家们为了证明预言是否成立并逐步完善演化理论，做了大量观测。请同学们来展示你们查阅到的资料。 同学们查阅了大量资料，老同学们中没出现过的，我与大家分享。 展示并介绍。 图片和资料在后面附录里。 看了科学家们得观测记录，同学们对恒星演化有怎样的猜想 观看视频 家的猜想 教师讲述 通过观看视频，我们可以描下面请同学们观看科学家们学生集体观看视频 从视频中领悟科学家的猜想及已有的实证 学生听讲 领悟科学得猜想 学生提出猜想 学生猜想很不成熟 但还是培养猜想能力， 学生向科学家学习观察、思考、猜测、验证等科学探究能力 培养学生归纳提升学生集体观看照片 被照片震撼 学生观看后交流与猜测 交流后提出问题。 充分调动学生的思维，培养学生的观察、思考、猜测、验证、交流、讨论的能力。 学生用图片和文字展示所展示并交流学生查查到的各种特别的恒星。 阅的成果，肯定学生自主学习能力并给予指导。 安排两位学生分别代表两个小组上台演说。 让学生以主体身份进入课堂 教师活动 学生活动 设计意图 感受科学师也查找了一些，有一些是绘出三类恒星的演化过程 小结 通过今天的学习你知道了哪些新的知识？有了怎样的新感悟？能力有何提升？ 作业 九、板书设计
能力。 回顾新知 巩固。 1、《作业本》 2、上网收集资料，编写 巩固新知 培养科学精神 培养利用网络学习的能力。 “超大质量恒星的一生”。 课后完成 十、附录资料
1.红巨星
哈勃于1997年拍摄的红巨星苧藁增二
红巨星是一种演化晚期的恒星，广义上包括氢燃烧以后离开主星序的所有的大光度的恒星，它们位于赫—罗图的右方或右上方，属于巨星支或超巨星支，通常这些巨星支或超巨星支的恒星大部分是体积和光度均很大的K型星和M型星，因而是光色发红的低温恒星，故称为红巨星。
2. 行星状星云
哈勃太空望远镜拍摄到银河系内罕见
的行星状星云NGC 2818
行星状星云实质上是一些垂死的恒星
抛出的尘埃和气体壳，直径一般在一光年左
右。由质量小于太阳十倍的恒星在其演化的末期，其核心的氢燃料耗尽后，不断向外抛射的物质构成。行星状星云是指外形呈圆盘状或环状的并且带有暗弱延伸视面的星云，属于发射星云的一种。在望远镜中看去，它具有像天王星和海王星那样略带绿色而有明晰边缘的面。 行星状星云呈圆形、扁圆形或环形，有些与大行星很相像，因而得名。
3. 超新星
哈勃太空望远镜拍摄到这张蜘蛛星云的精美
近照，这是蜘蛛星云的广角图片，它显示了超新星残余物NGC 2060、超新星SN 1987a的残余物，以及恒星簇RMC 136。
超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星，如质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星，由于质量的巨大，在它们演化的后期，星核和星壳彻底分离的时候，往往要伴随着一次超级规模的大爆炸。这种爆炸就是超新星爆发。现已证明，1572年和1604年的新星都属于超新星。在银河系和许多河外星系中都已经观测到了超新星，总数达到数百颗。可是在历史上，人们用肉眼直接观测到并记录下来的超新星，却只有6颗。
4.白矮星
“哈勃”太空望远镜2004年拍摄的照片 形成“猫眼”星云的恒星正在加速走向灭亡，一颗白矮星清晰可见。
白矮星(White Dwarf)是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星。白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。白矮星是一种
很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。
5.中子星
1968年在SN1054遗迹即蟹状星云中发现一颗脉冲星(即中子星)
质量比太阳大8倍的恒星，它在爆发坍缩过程中产生的巨大压力，使它的物质结构发生巨大的变化。在这种情况下，不仅原子的外壳被压破了，而且连原子核也被压破了。原子核中的质子和中子便被挤出来，质子和电子挤到一起又结合成中子。最后，所有的中子挤在一起，形成了中子星。显然，中子星的密度，即使是由原子核所组成的白矮星也无法和它相比。在中子星上，每立方厘米物质足足有一亿吨重甚至达到十亿吨。
6. 黑洞
2011年8月24日报道，天文学家近日首次抓拍到黑洞吞噬恒星的过程。
黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的半径小到一定程度时，就连垂直表面发
射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。
恒星的一生
当我们观看天穹上的恒星时，我们会得到恒星很少变化的印象。确实，我们今天所看到的星空与我们的古人在5000年前所看到的并无显著区别。那时的人们首先把恒星同诸如与巨熊相似的大熊座、与公牛相似的公牛座、与螃蟹相似的巨蟹座等星座相联系。
但是，恒星在变化，就象我们人类一样，有它的诞生、成长和死亡。与我们人类的几百万年历史相比，恒星的寿命是太漫长了，所以我们只是偶尔看到恒星在我们眼前变化。
然而，天文学家却能通过辨认处于不同时期的恒星来推断恒星的一生经历。类推法能提供一种思路。设想有一个火星人来到地球上，只在一群买东西的人中间停留片刻，所以看不出有人在他面前变老，但他看到了许多处于不同时期的人：婴儿、老人、中年人、妇女。根据这些情况，火星人就可推断出人们是如何由小到大并最终进入生命的终点的。
类似的，天文学家能够辨认出正在诞生的恒星、处于中年的恒星和垂死的恒星。那么，天文学家是如何知道一颗恒星正处于它一生中的那个时期的呢？这个答案来自基于物理定律详述恒星一生的理论。这个“恒星演化”理论是20世纪自然科学的伟大成就之一。
恒星是从无限的宇宙中诞生的
恒星是从弥漫在整个宇宙中稀薄气体中诞生的。这种气体主要是是氢原子所组成，还含少量的氦。在有些地方，这种气体一块聚集在十分浓厚的气体云之中。
根据引力理论，这种气体云的自身引力把它自身吸引住。这会把气体云往自身内部拉，把它压缩得具有更高的密度。气体云的中心应是最浓密的区域。天学家料想到，在那里有些气体凝聚为一个个单独“气团”。每个气团都依靠它自身引力保持在一起。当气体被压缩时，它就变得更热，以致在每个气团的中心处温度上升到1000万度（绝对温度），热得足以进行热核反应。这种核反应把氢聚变为氦并产生出巨大的能量。其结果使气团开始发光：一颗恒星就诞生了。
遗憾的是普通望远镜不能真切地向我们展示恒星在星际气体云中诞。问题出在那些与气体一起分布在宇宙空间中象烟灰微粒那样大小的尘埃。在尘埃比较集中的浓厚的气体云中，尘埃微粒吸收通过气体云的光。其结果是,我们能在遥远的恒星背景上看到如一个暗斑似的星云。最著名的暗星云就是烟袋星云,它在南半球用肉眼就看得见。尘埃也妨碍我们看出正在诞生恒星的暗星云中在发生什么事情。
最近几年,天文学家解决了这个问题。他们制成了能辨认红外辐射的望远镜,用以代替光学望远镜。在宇宙空间中,尘埃微粒并不吸收红外辐射,所以红外望远镜能辨认出来自浓厚气体云中的红外辐射,可以\看到\恒星在那里诞生。在红外望远镜中,最有成效的是安装在1983年射入轨道的一颗人造卫星的窗舷上的那架望远镜。红外天文卫星(IRAS)发现数以千计的年轻的恒星隐藏在星云深处。 天文学家发现,气团以差别很大的方式瓦解。气团的中心部分很快地往里收缩,而其外部则以较慢的速度随之收缩。气团也在缓慢地自转,但随着气团外部往里收缩,它如同慢速旋转的滑冰者将手臂收拢时开始加快旋转。其结果是,这个内部转得迅速的气团形成一个园盘,在其中心处气体被压缩得足以通过核反应而形成恒星。在这个园盘里,分布其中的气体和尘埃最终形成一系列环绕新生恒星的行星。
一旦恒星发光,它就产生一股强烈的热气体\风\沿着不同的方向从园盘的上下左右向外涌流,远离从观察者看来是隐藏着恒星的大部分原始气体云。于是,我们就能用一架普通望远镜看到这些年轻的恒星。它们照亮了来自原始星云的最后的小块气体,使它象一个亮星云那样发光。
每个围绕着一颗年轻恒星的星云在天穹上形成一些最美妙的图形。最著名的是猎户座星云,在冬季你在欧洲可以用肉眼看到它,就象一个模糊的斑痕处于巨大的猎户星座的星带之下。
恒星一生的主要时期：主序星阶段
当一颗恒星诞生时,它是一个主要由氢组成的炽热的气体球。它之所以发光是因为在其中心处进行着把氢聚变为氦的核反应。从这个意义上说,所有的新生恒星是相同的。
从恒星内核中的氢点燃到全部变成氦的整个过程，恒星都处在赫罗图的主星序上。主序星的能源主要是恒星核中的氢聚变。由于恒星中氢的含量很大，并且氢聚变为氦的反应比较平缓，所以恒星在主星序上可以停留很长时间。事实上，主序星阶段是恒星一生中最长的阶段。这就是在各类恒星中，主序星占了大多数的原因。从另一方面说，标志一颗恒星的最重要的东西是它的质量,即它所包含的物质数量。一颗恒星的质量在它诞生时就被确定,它决定着恒星的寿命和最终结局。