资源简介

问题研究 火星基地应该是什么样子》
教学设计
　　教学目标：
初步了解我国航天发射基地，分析航天发射基地的选址条件，增强综合分析能力。
了解火星表面的自然状况，探究人类定居火星的条件与风险，增强科学精神和创新意识，提升地理实践力。
应用“地球的宇宙环境”等所学知识，结合“知识拓展”提供的资料，加深对“行星地球的特殊性”理解，增强环境保护意识，强化人地协调观。
通过“设计”火星基地，提高查找、收集、分析资料的能力，增强合作意识，激发想象力，提升地理实践力。
　　课时安排：
　　1课时
　　教学过程：
【导入】播放中国首个火星探测器“天问一号”《用好奇抵达远方》宣传片，讲述中国航天探索的历程，使学生身临其境，引发对深空探索的思考，激起学生探索发现的好奇心。
师：同学们，你们仰望星空的时候是否对无边无际的宇宙充满好奇？好奇心是人类探索未知世界的最可贵的精神，我们先来观看一个关于好奇心的宣传片，看人类的好奇会带领我们抵达哪里。（播放宣传片）
看到我们国家航天探索历程是否心潮澎湃，也是否激发出你自身探索宇宙的好奇心，保持这份好奇心，我们一同来探索火星，探索未知宇宙！
中国首个火星探测器于2020年7月23日12时41分，由长征五号运载火箭搭载，海南文昌航天发射场点火升空 。7个月后探测器将飞抵火星，经过2至3个月的环绕飞行后着陆火星表面，开展探测任务。任务将开展对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，实现我国在深空探测领域的技术跨越。
展示中国四大航天发射基地位置图
【思考并讨论】航天发射基地的选址条件有哪些？
因素 原因
天气 晴天多、阴雨天少，风速小，湿度低，有利于发射和跟踪
纬度 纬度低，地球自转线速度大，可以节省燃料和成本
地势 地势越高，地球自转线速度越大
地形 地形平坦开阔，有利于对航天器进行跟踪
海陆位置 大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性高，海上人类活动少，安全性高
交通 内外交通便利，有利于大型航天装备的运输
安全 处于国防安全考虑，有的建设与人迹罕至的山区、沙漠地区
【转承】为什么要建造火星基地？
在太阳系中，火星被认为是除地球外最适合人类居住的星球。从20世纪60年代开始，人类向火星发射探测器，开启了火星探测之旅。
科学家设想在火星上建立人类定居点。假设技术能够解决目前所有的难题，可以顺利将人送到火星，那么就必须建造一个火星基地。
【思考】如何在火星建造基地？建造火星基地需要满足哪些条件？
　　【讨论】讨论“建立一个火星基地需要满足哪些条件”问题的研究思路
　　A阅读收集资料，了解火星表面的自然状况。
　　b分析火星基地应具备的基本的生命保障条件。
　　C阅读收集资料，了解人类目前在生物圈研究领域的成就。
　　d分析火星基地的基本功能，绘制构想图
　　一、收集资料，了解火星表面的自然状况。
【教师】收集课本资料1火星资料及网络资料
材料一：火星（Mars）是太阳系八大行星之一，是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星。（火星的宇宙环境）
直径约为地球的53%，质量为地球的11%，表面重力约为地球的2/5。自转轴倾角、自转周期均与地球相近，平均火星日为24小时39分35.244秒，公转一周约为地球公转时间的两倍。（火星的体积、质量与运动特性）
火星橘红色外表是地表的赤铁矿（氧化铁）。我国古书上称火星为“荧惑星”，古罗马称之为“战神玛尔斯星”。（火星土壤）
材料二：火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石、陨石遍布且没有稳定的液态水体（2015年9月28日，美国宇航局公布火星上有少量的水）。（火星水）
二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷。（火星大气与温度）
沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。（火星大气）
火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。（火星水与温度）
　　【学生】略。
　　【活动】指导学生结合课本资料1对所收集的资料进行整理。可按如下步骤进行。
　　1.回顾“行星地球的特殊性”，列举地球上存在高级智慧生命的条件。
　　2.从“火星在太阳系中的位置”、“火星体积与质量”、“火星大气”、“火星水”、“火星土壤”等维度对火星资料进行归类。
　　3.从四大圈层的角度，对火星与地球的自然状况做出对比。
　　二、分析人类在火星生存的条件
　　【教师】分组研究并讨论。
　　第一组分析火星适宜人类生存的条件。
　　第二组分析火星不适宜人类生存的条件。
　　共同探讨如何“改造”火星，使得人类可以在火星生存。提示学生可以从整体上改造火星，而非仅仅建设“火星基地”。可以适当介绍“外星环境地球化”等火星改造计划。
　　【学生】展示成果
　　【小结】适宜的条件，如火星也是围绕太阳运行、绕轴自转的行星，火星到太阳的距离与地球接近，宇宙环境安全，有大气层，有大量的水等。
　　不适宜的条件：
　　大气：火星的大气层极薄，这就意味着航天器在火星表面下降的过程中，空气阻力在减速上不会起到多大作用，这也意味着火星上缺乏供人类呼吸的氧气。
　　温度：火星上的平均气温华氏零下52度，冬天两极的温度，更是低到华氏零下225度，所以火星大部分地区都是四季严寒的状态。
　　液态水：严寒的气温无法存在液态水。
　　恶劣的环境：火星上还经常有非常严重的超级大沙尘暴，大风也不是人类能直接抵抗的。火星上没有食物来源，还需要承受住强烈的宇宙射线。
　　【过渡】尽管目前人类要在火星上无法生存，但随着技术的进步，也并非不能实现。如何改造火星不利人类生存的条件以及是否可行，看我国对这一问题的研究。
　　三、阅读资料2“绿航星际”
　　【提问】1.“绿航星际”实验平台为什么要在封闭环境进行？
　　2.“绿航星际”实验平台在模拟什么？
　　3.“绿航星际实验对火星基地的建设能提供哪些参考？
【讲解】火星表面环境恶劣，人类很难生存，或许可以尝试在密闭的人造环境张生存。封闭环境内的大气、水和食物的循环再生，恰好就是在模拟地球表层大气圈、水圈、生物圈。如火星并不具备人类生存的条件，可以尝试制造人造可循环的封闭环境，“绿航星际”基于生态学原理实现封闭环境内的大气、水和食物的循环再生，建立适合人类长期驻留的生命和健康保障体系，减少地面物资补给需求，为人类走向火星打开了新局面。
展示学生手工制作的火星基地模型。（地理实践力）
　　四、分工设计
　　假设火星基地分为登陆区、居住区、科研区、能源区等几个站区。选择你感兴趣的一个站区，从形态、功能、防护等方面提出一个设计方案。最后画示意图，把不同站区对接起来，形成一个完整的火星基地。
　　要求：课堂分组，讨论并记录小组可能面临的问题；课下分小组搜集资料，请教老师、专家等形成完成任务要求，并形成设计方案；课堂成果展示。

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