資源簡介

哈密市第十五中學高一年級《火星基地應該是什么樣子的》教學設計
學科 地理 姓名 年級班級 高一年級 授課時間
課題 地理必修第一冊第一章 問題研究 《火星基地應該是什么樣子的》 課時數 1
學習 目標 一、知識技能目標 1.對比分析火星與地球的環境差異，歸納人類生存的基本條件 2.理解 “綠航星際” 試驗的原理及其對火星基地建設的啟示 3.掌握功能分區的設計原則，能從形態、功能、防護三方面提出方案 二、思想方法目標 1.運用 “比較分析法” 梳理行星環境特征 2.通過 “案例推理法” 遷移地球圈層知識解決外星生存問題 3.建立 “系統思維” 整合多學科知識進行基地設計 三、素養成長目標（核心素養） 區域認知：從行星尺度認識火星的環境特征 綜合思維：融合大氣、水、地質、生態等要素進行系統設計 地理實踐力：通過模擬設計提升空間規劃與問題解決能力 人地協調觀：體會人類活動與自然環境的相互作用關系
課標 教材 一、課標依據： 1.運用資料，說明地球是太陽系中一顆既普通又特殊的行星（必修 1.1） 2.結合實例，說明人類活動與地理環境的關系（必修 1.10） 二、教材分析： 本課為人教版 2020 年版必修一第一章 “問題研究”，是對 “地球的宇宙環境”“太陽對地球的影響”“地球的圈層結構” 等知識的綜合應用。通過火星基地設計，引導學生從 “生存需求 — 環境限制 — 技術解決” 的邏輯鏈，深化對人地關系的理解。
學情 分析 一、已有基礎： 1.掌握地球存在生命的條件（大氣、水、溫度、磁場等） 2.理解大氣受熱過程、水循環、地質作用等原理 3.具備簡單的地理圖表分析能力 二、學習障礙： 1.缺乏跨學科知識整合能力（如航天工程、生態循環） 2.對 “防護設計” 的科學原理理解不深入 3.空間想象能力較弱，功能區布局易脫離實際
教學過程設計
理念：學為中心、雙基生根、思維生長、素養生成、人格成長 要素：教學環節、教學內容、師生活動 七步：情境引入、問題導學、新知探究、深度學習、當堂應用、歸納總結、拓展提升（引導探學用結拓） 三段：教、學、評 四分析：課標教材、重點難點、學情基礎、教學方法 六設計：用時設計、問題設計、活動設計、評價設計、板書設計、作業設計 兩反思：學生活動反思，目標達成度反思 一核心：學生活動和集中練習時間≥15分鐘（關鍵底線）
集體備課（初次備課） 二次備課
第一步：情景引入 —— 天問著陸，激發興趣（3 分鐘） 材料：播放 2021 年天問一號登陸火星的短視頻（1 分鐘），展示火星表面荒漠、隕石坑、干涸河床圖片。 提問： 為什么人類選擇火星作為星際移民的首選目標？ 要在火星上建設基地，你認為最大的挑戰是什么？ 設計意圖：通過真實案例引發認知沖突，激活學生對火星環境的已有認知。 第二步：問題導學 —— 資料分析，明確方向（5 分鐘） 發放資料： 資料一：火星與地球的環境對比表（節選） 資料二：“綠航星際” 4 人 370 天密閉試驗示意圖（展示艙內生態循環系統） 第三步：新知探究 1—— 火星生存條件分析（10 分鐘） 問題 1：火星上是否具備人類生存的條件？ 教學活動： 小組討論：結合資料一，從 “大氣、水、溫度、輻射、土壤” 五方面對比分析。 思維導圖構建： 火星生存條件分析 ├─ 可利用條件：太陽能、礦產資源、低重力 └─ 限制條件： ├─ 大氣：缺氧、低氣壓、溫室效應弱 ├─ 水：稀缺且以固態存在 ├─ 溫度：晝夜溫差大（-133℃~27℃） ├─ 輻射：缺乏磁場和臭氧層保護 └─ 土壤：含高氯酸鹽（有毒） 問題 2：若在火星上生存，需要改造哪些環境條件？ 教學活動： 知識遷移：回顧地球生命支持系統（大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈的相互作用）。 推理歸納： 改造目標：建立密閉生態系統，模擬地球環境 關鍵措施： 大氣改造：電解 CO 制 O ，增壓控溫 水循環：融化冰蓋 + 廢水循環利用 輻射防護：地下建造或磁場屏蔽 土壤改良：中和高氯酸鹽，添加微生物 第四步：深度學習 —— 綠航星際試驗的啟示（8 分鐘） 問題 3：綠航星際試驗對火星基地的建設能提供哪些參考？ 教學活動： 案例分析： 試驗內容：4 名志愿者在 500m 密閉艙內實現氧氣、水、食物的 100% 循環 核心技術： 植物光合作用供氧 尿液 / 廢水處理系統 微生物降解廢物 LED 人工光源調控作物生長 對比推理： 第五步：活動設計 —— 火星基地功能分區（10 分鐘） 任務：假設火星基地分為登陸區、居住區、科研區、能源區，從形態、功能、防護三方面設計方案，并繪制示意圖。 教學步驟： 分組分工（4 人 / 組，每組負責 1 個功能區）： 組別 1：登陸區（對接飛船、物資裝卸） 組別 2：居住區（生活、醫療、娛樂） 組別 3：科研區（地質、大氣、生物實驗） 組別 4：能源區（太陽能、核能、儲能） 提供設計框架： 示意圖繪制： 要求：標注各功能區位置關系，用箭頭表示物質 / 能量流動（如：能源區→居住區供電） 教師提供底圖（火星表面地形圖，含隕石坑、山坡等地形） 第六步：當堂應用 —— 鞏固檢測（3 分鐘） 選擇題（投影展示）： 火星基地選擇地下建造的主要原因是（ ） A. 減少施工難度 B. 利用地熱資源 C. 屏蔽宇宙輻射 D. 降低建設成本 綠航星際試驗中最能直接解決火星基地氧氣問題的技術是（ ） A. 廢水處理 B. 植物栽培 C. 心理干預 D. 核能發電 答案：1.C 2.B 第七步：歸納總結與拓展提升（1+1 分鐘） 知識梳理： 火星基地設計邏輯鏈： 生存需求 → 環境限制 → 技術解決 → 功能分區 拓展任務： 基礎層：完成教材 P34 “活動題”（分析火星大氣成分與地球的差異） 提升層：撰寫《火星基地水循環方案設計報告》（200 字） 拓展層：用樂高或黏土制作火星基地模型（可選做）
教學板書設計：
分層作業設計： 一、A 組（基礎）： 1.對比火星與地球的大氣成分，說明改造必要性（教材 P34 活動） 2.選擇題：火星土壤改良的關鍵是（中和氯酸鹽 / 增加有機質） 二、B 組（提升）： 撰寫 200 字短文：如果我是火星基地設計師，如何解決晝夜溫差問題？ 三、C 組（拓展）： 查閱 “火星一號” 計劃，分析其設計缺陷，提出改進方案（圖文結合）
教學反思： 1. 成功點： 問題鏈設計層層遞進，從 “是否宜居” 到 “如何改造” 再到 “具體設計”，符合認知規律 活動設計兼顧科學性與趣味性，學生參與度高 2. 改進點： 部分學生對 “輻射防護” 的物理原理理解困難，需補充動畫演示 功能區拼接時易忽略地形影響，下次可增加 “地形選擇” 環節 時間分配較緊張，活動展示環節可延長 2 分鐘

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