資源簡介

問題研究 火星基地應該是什么樣子》
教學設計
　　教學目標：
初步了解我國航天發射基地，分析航天發射基地的選址條件，增強綜合分析能力。
了解火星表面的自然狀況，探究人類定居火星的條件與風險，增強科學精神和創新意識，提升地理實踐力。
應用“地球的宇宙環境”等所學知識，結合“知識拓展”提供的資料，加深對“行星地球的特殊性”理解，增強環境保護意識，強化人地協調觀。
通過“設計”火星基地，提高查找、收集、分析資料的能力，增強合作意識，激發想象力，提升地理實踐力。
　　課時安排：
　　1課時
　　教學過程：
【導入】播放中國首個火星探測器“天問一號”《用好奇抵達遠方》宣傳片，講述中國航天探索的歷程，使學生身臨其境，引發對深空探索的思考，激起學生探索發現的好奇心。
師：同學們，你們仰望星空的時候是否對無邊無際的宇宙充滿好奇？好奇心是人類探索未知世界的最可貴的精神，我們先來觀看一個關于好奇心的宣傳片，看人類的好奇會帶領我們抵達哪里。（播放宣傳片）
看到我們國家航天探索歷程是否心潮澎湃，也是否激發出你自身探索宇宙的好奇心，保持這份好奇心，我們一同來探索火星，探索未知宇宙！
中國首個火星探測器于2020年7月23日12時41分，由長征五號運載火箭搭載，海南文昌航天發射場點火升空 。7個月后探測器將飛抵火星，經過2至3個月的環繞飛行后著陸火星表面，開展探測任務。任務將開展對火星的表面形貌、土壤特性、物質成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學探測，實現我國在深空探測領域的技術跨越。
展示中國四大航天發射基地位置圖
【思考并討論】航天發射基地的選址條件有哪些？
因素 原因
天氣 晴天多、陰雨天少，風速小，濕度低，有利于發射和跟蹤
緯度 緯度低，地球自轉線速度大，可以節省燃料和成本
地勢 地勢越高，地球自轉線速度越大
地形 地形平坦開闊，有利于對航天器進行跟蹤
海陸位置 大陸內部氣象條件好，隱蔽性強，人煙稀少，安全性高，海上人類活動少，安全性高
交通 內外交通便利，有利于大型航天裝備的運輸
安全 處于國防安全考慮，有的建設與人跡罕至的山區、沙漠地區
【轉承】為什么要建造火星基地？
在太陽系中，火星被認為是除地球外最適合人類居住的星球。從20世紀60年代開始，人類向火星發射探測器，開啟了火星探測之旅。
科學家設想在火星上建立人類定居點。假設技術能夠解決目前所有的難題，可以順利將人送到火星，那么就必須建造一個火星基地。
【思考】如何在火星建造基地？建造火星基地需要滿足哪些條件？
　　【討論】討論“建立一個火星基地需要滿足哪些條件”問題的研究思路
　　A閱讀收集資料，了解火星表面的自然狀況。
　　b分析火星基地應具備的基本的生命保障條件。
　　C閱讀收集資料，了解人類目前在生物圈研究領域的成就。
　　d分析火星基地的基本功能，繪制構想圖
　　一、收集資料，了解火星表面的自然狀況。
【教師】收集課本資料1火星資料及網絡資料
材料一：火星（Mars）是太陽系八大行星之一，是太陽系由內往外數的第四顆行星，屬于類地行星。（火星的宇宙環境）
直徑約為地球的53%，質量為地球的11%，表面重力約為地球的2/5。自轉軸傾角、自轉周期均與地球相近，平均火星日為24小時39分35.244秒，公轉一周約為地球公轉時間的兩倍。（火星的體積、質量與運動特性）
火星橘紅色外表是地表的赤鐵礦（氧化鐵）。我國古書上稱火星為“熒惑星”，古羅馬稱之為“戰神瑪爾斯星”。（火星土壤）
材料二：火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石、隕石遍布且沒有穩定的液態水體（2015年9月28日，美國宇航局公布火星上有少量的水）。（火星水）
二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷。（火星大氣與溫度）
沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。（火星大氣）
火星兩極皆有水冰與干冰組成的極冠會隨著季節消長。（火星水與溫度）
　　【學生】略。
　　【活動】指導學生結合課本資料1對所收集的資料進行整理。可按如下步驟進行。
　　1.回顧“行星地球的特殊性”，列舉地球上存在高級智慧生命的條件。
　　2.從“火星在太陽系中的位置”、“火星體積與質量”、“火星大氣”、“火星水”、“火星土壤”等維度對火星資料進行歸類。
　　3.從四大圈層的角度，對火星與地球的自然狀況做出對比。
　　二、分析人類在火星生存的條件
　　【教師】分組研究并討論。
　　第一組分析火星適宜人類生存的條件。
　　第二組分析火星不適宜人類生存的條件。
　　共同探討如何“改造”火星，使得人類可以在火星生存。提示學生可以從整體上改造火星，而非僅僅建設“火星基地”。可以適當介紹“外星環境地球化”等火星改造計劃。
　　【學生】展示成果
　　【小結】適宜的條件，如火星也是圍繞太陽運行、繞軸自轉的行星，火星到太陽的距離與地球接近，宇宙環境安全，有大氣層，有大量的水等。
　　不適宜的條件：
　　大氣：火星的大氣層極薄，這就意味著航天器在火星表面下降的過程中，空氣阻力在減速上不會起到多大作用，這也意味著火星上缺乏供人類呼吸的氧氣。
　　溫度：火星上的平均氣溫華氏零下52度，冬天兩極的溫度，更是低到華氏零下225度，所以火星大部分地區都是四季嚴寒的狀態。
　　液態水：嚴寒的氣溫無法存在液態水。
　　惡劣的環境：火星上還經常有非常嚴重的超級大沙塵暴，大風也不是人類能直接抵抗的。火星上沒有食物來源，還需要承受住強烈的宇宙射線。
　　【過渡】盡管目前人類要在火星上無法生存，但隨著技術的進步，也并非不能實現。如何改造火星不利人類生存的條件以及是否可行，看我國對這一問題的研究。
　　三、閱讀資料2“綠航星際”
　　【提問】1.“綠航星際”實驗平臺為什么要在封閉環境進行？
　　2.“綠航星際”實驗平臺在模擬什么？
　　3.“綠航星際實驗對火星基地的建設能提供哪些參考？
【講解】火星表面環境惡劣，人類很難生存，或許可以嘗試在密閉的人造環境張生存。封閉環境內的大氣、水和食物的循環再生，恰好就是在模擬地球表層大氣圈、水圈、生物圈。如火星并不具備人類生存的條件，可以嘗試制造人造可循環的封閉環境，“綠航星際”基于生態學原理實現封閉環境內的大氣、水和食物的循環再生，建立適合人類長期駐留的生命和健康保障體系，減少地面物資補給需求，為人類走向火星打開了新局面。
展示學生手工制作的火星基地模型。（地理實踐力）
　　四、分工設計
　　假設火星基地分為登陸區、居住區、科研區、能源區等幾個站區。選擇你感興趣的一個站區，從形態、功能、防護等方面提出一個設計方案。最后畫示意圖，把不同站區對接起來，形成一個完整的火星基地。
　　要求：課堂分組，討論并記錄小組可能面臨的問題；課下分小組搜集資料，請教老師、專家等形成完成任務要求，并形成設計方案；課堂成果展示。

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