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第一章 问题研究 火星基地应该是什么样子教学设计
教学目标：
1.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。
2.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，强化环境保护意识。
3.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。
课时安排：1 课时
教学过程：
【导入】直接导入。
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，开启火星探测之旅。人类能否在火星生存以及怎样才可能在火星生存？
【讨论】讨论建立一个火星基地需要满足哪些条件”问题的研究思路收集资料，了解火星表面的自然状况。
分析火星基地应具备的基本的生命保障条件。
收集资料，了解人类目前在生物圈研究领域的成就。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
【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.以“好奇号”火星探测的相关报道为例，对火星资料的来源及其科学性做出评价。
4.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。第三组讨论是否适宜的判断依据是什么。
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：火星上赤道地区的气温与地球南极接近，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。
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。
问题讨论：
1．火星是地球的近邻，表面大气稀薄，大气成分以 CO2 为主，昼夜长短接近地球，而昼夜温差却超过 100 ℃。几十年来人类对火星的探测一直没有停止过，
北京时间 2018 年 11 月 27 日火星探测器“洞察号”在火星着陆，它携带的主要仪器有地震测量仪、热流和物理性质探测仪等。下图为太阳系示意图。读图，完成问题。
火星在图中的位置可以描述为( C )
A．是银河系中的一颗恒星 B．位于小行星带中
C．是太阳系中的一颗行星 D．与金星、木星相邻
当某颗行星恰好运行至地球与太阳之间时，地球上就会看到有一个黑点从太阳圆面通过，这种现象称为凌日。该现象发生的最低一级天体系统是( D )
A．地月系 B．河外星系 C．银河系 D．太阳系
北京时间 2018 年 2 月 7 日 4 时 45 分，美国“重型猎鹰”火箭首飞成功，火箭上搭载了一辆特斯拉跑车。这辆跑车最终目的地将是火星轨道。下图为特斯拉汽车进入太空轨道示意图。据此回答问题。
3．火星与地球同属于( D )
A．巨行星 B．远日行星
C．小行星 D．类地行星
4．火星质量为地球的 0.11 倍，体积为地球的 0.15 倍，火星上大气十分稀薄，其北极发现水呈冰冻状态，原因最可能是( B )
A．火星北极引力大 B．火星北极温度低
C．火星大气气压高 D．火星大气水汽含量大

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