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哈密市第十五中学高一年级《火星基地应该是什么样子的》教学设计
学科 地理 姓名 年级班级 高一年级 授课时间
课题 地理必修第一册第一章 问题研究 《火星基地应该是什么样子的》 课时数 1
学习 目标 一、知识技能目标 1.对比分析火星与地球的环境差异，归纳人类生存的基本条件 2.理解 “绿航星际” 试验的原理及其对火星基地建设的启示 3.掌握功能分区的设计原则，能从形态、功能、防护三方面提出方案 二、思想方法目标 1.运用 “比较分析法” 梳理行星环境特征 2.通过 “案例推理法” 迁移地球圈层知识解决外星生存问题 3.建立 “系统思维” 整合多学科知识进行基地设计 三、素养成长目标（核心素养） 区域认知：从行星尺度认识火星的环境特征 综合思维：融合大气、水、地质、生态等要素进行系统设计 地理实践力：通过模拟设计提升空间规划与问题解决能力 人地协调观：体会人类活动与自然环境的相互作用关系
课标 教材 一、课标依据： 1.运用资料，说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星（必修 1.1） 2.结合实例，说明人类活动与地理环境的关系（必修 1.10） 二、教材分析： 本课为人教版 2020 年版必修一第一章 “问题研究”，是对 “地球的宇宙环境”“太阳对地球的影响”“地球的圈层结构” 等知识的综合应用。通过火星基地设计，引导学生从 “生存需求 — 环境限制 — 技术解决” 的逻辑链，深化对人地关系的理解。
学情 分析 一、已有基础： 1.掌握地球存在生命的条件（大气、水、温度、磁场等） 2.理解大气受热过程、水循环、地质作用等原理 3.具备简单的地理图表分析能力 二、学习障碍： 1.缺乏跨学科知识整合能力（如航天工程、生态循环） 2.对 “防护设计” 的科学原理理解不深入 3.空间想象能力较弱，功能区布局易脱离实际
教学过程设计
理念：学为中心、双基生根、思维生长、素养生成、人格成长 要素：教学环节、教学内容、师生活动 七步：情境引入、问题导学、新知探究、深度学习、当堂应用、归纳总结、拓展提升（引导探学用结拓） 三段：教、学、评 四分析：课标教材、重点难点、学情基础、教学方法 六设计：用时设计、问题设计、活动设计、评价设计、板书设计、作业设计 两反思：学生活动反思，目标达成度反思 一核心：学生活动和集中练习时间≥15分钟（关键底线）
集体备课（初次备课） 二次备课
第一步：情景引入 —— 天问着陆，激发兴趣（3 分钟） 材料：播放 2021 年天问一号登陆火星的短视频（1 分钟），展示火星表面荒漠、陨石坑、干涸河床图片。 提问： 为什么人类选择火星作为星际移民的首选目标？ 要在火星上建设基地，你认为最大的挑战是什么？ 设计意图：通过真实案例引发认知冲突，激活学生对火星环境的已有认知。 第二步：问题导学 —— 资料分析，明确方向（5 分钟） 发放资料： 资料一：火星与地球的环境对比表（节选） 资料二：“绿航星际” 4 人 370 天密闭试验示意图（展示舱内生态循环系统） 第三步：新知探究 1—— 火星生存条件分析（10 分钟） 问题 1：火星上是否具备人类生存的条件？ 教学活动： 小组讨论：结合资料一，从 “大气、水、温度、辐射、土壤” 五方面对比分析。 思维导图构建： 火星生存条件分析 ├─ 可利用条件：太阳能、矿产资源、低重力 └─ 限制条件： ├─ 大气：缺氧、低气压、温室效应弱 ├─ 水：稀缺且以固态存在 ├─ 温度：昼夜温差大（-133℃~27℃） ├─ 辐射：缺乏磁场和臭氧层保护 └─ 土壤：含高氯酸盐（有毒） 问题 2：若在火星上生存，需要改造哪些环境条件？ 教学活动： 知识迁移：回顾地球生命支持系统（大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的相互作用）。 推理归纳： 改造目标：建立密闭生态系统，模拟地球环境 关键措施： 大气改造：电解 CO 制 O ，增压控温 水循环：融化冰盖 + 废水循环利用 辐射防护：地下建造或磁场屏蔽 土壤改良：中和高氯酸盐，添加微生物 第四步：深度学习 —— 绿航星际试验的启示（8 分钟） 问题 3：绿航星际试验对火星基地的建设能提供哪些参考？ 教学活动： 案例分析： 试验内容：4 名志愿者在 500m 密闭舱内实现氧气、水、食物的 100% 循环 核心技术： 植物光合作用供氧 尿液 / 废水处理系统 微生物降解废物 LED 人工光源调控作物生长 对比推理： 第五步：活动设计 —— 火星基地功能分区（10 分钟） 任务：假设火星基地分为登陆区、居住区、科研区、能源区，从形态、功能、防护三方面设计方案，并绘制示意图。 教学步骤： 分组分工（4 人 / 组，每组负责 1 个功能区）： 组别 1：登陆区（对接飞船、物资装卸） 组别 2：居住区（生活、医疗、娱乐） 组别 3：科研区（地质、大气、生物实验） 组别 4：能源区（太阳能、核能、储能） 提供设计框架： 示意图绘制： 要求：标注各功能区位置关系，用箭头表示物质 / 能量流动（如：能源区→居住区供电） 教师提供底图（火星表面地形图，含陨石坑、山坡等地形） 第六步：当堂应用 —— 巩固检测（3 分钟） 选择题（投影展示）： 火星基地选择地下建造的主要原因是（ ） A. 减少施工难度 B. 利用地热资源 C. 屏蔽宇宙辐射 D. 降低建设成本 绿航星际试验中最能直接解决火星基地氧气问题的技术是（ ） A. 废水处理 B. 植物栽培 C. 心理干预 D. 核能发电 答案：1.C 2.B 第七步：归纳总结与拓展提升（1+1 分钟） 知识梳理： 火星基地设计逻辑链： 生存需求 → 环境限制 → 技术解决 → 功能分区 拓展任务： 基础层：完成教材 P34 “活动题”（分析火星大气成分与地球的差异） 提升层：撰写《火星基地水循环方案设计报告》（200 字） 拓展层：用乐高或黏土制作火星基地模型（可选做）
教学板书设计：
分层作业设计： 一、A 组（基础）： 1.对比火星与地球的大气成分，说明改造必要性（教材 P34 活动） 2.选择题：火星土壤改良的关键是（中和氯酸盐 / 增加有机质） 二、B 组（提升）： 撰写 200 字短文：如果我是火星基地设计师，如何解决昼夜温差问题？ 三、C 组（拓展）： 查阅 “火星一号” 计划，分析其设计缺陷，提出改进方案（图文结合）
教学反思： 1. 成功点： 问题链设计层层递进，从 “是否宜居” 到 “如何改造” 再到 “具体设计”，符合认知规律 活动设计兼顾科学性与趣味性，学生参与度高 2. 改进点： 部分学生对 “辐射防护” 的物理原理理解困难，需补充动画演示 功能区拼接时易忽略地形影响，下次可增加 “地形选择” 环节 时间分配较紧张，活动展示环节可延长 2 分钟

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