《問(wèn)題研究火星基地應(yīng)該是什么樣子》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容與課標(biāo)要求表1課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求與解讀分析內(nèi)容要求《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》強(qiáng)調(diào)地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，在“火星基地應(yīng)該是什么樣子”這一問(wèn)題研究中，旨在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用地理知識(shí)，分析火星環(huán)境特點(diǎn)，探究人類生存條件，培養(yǎng)綜合思維、區(qū)域認(rèn)知、人地協(xié)調(diào)觀和地理實(shí)踐力。通過(guò)研究火星基地，學(xué)生能將地球環(huán)境與火星環(huán)境進(jìn)行對(duì)比，理解地球的獨(dú)特性，增強(qiáng)保護(hù)地球的意識(shí)。同時(shí)，該問(wèn)題研究符合高中地理課程中“認(rèn)識(shí)宇宙環(huán)境對(duì)人類活動(dòng)的影響”的要求，有助于學(xué)生形成科學(xué)的宇宙觀和世界觀，提升解決實(shí)際地理問(wèn)題的能力。二、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重難點(diǎn)人地協(xié)調(diào)觀：引導(dǎo)學(xué)生思考火星環(huán)境改造與人類生存的關(guān)系，認(rèn)識(shí)到人類活動(dòng)對(duì)地理環(huán)境的影響，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。綜合思維：分析火星的自然環(huán)境要素，如大氣、溫度、水資源等，綜合評(píng)估其對(duì)人類生存的影響，提出合理的改造方案。區(qū)域認(rèn)知：將火星視為一個(gè)特定的區(qū)域，研究其區(qū)域特征，如地形地貌、氣候條件等，為火星基地選址和建設(shè)提供依據(jù)。地理實(shí)踐力：通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)、資料收集與分析等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和問(wèn)題解決能力。重難點(diǎn)重點(diǎn)：火星的自然環(huán)境特點(diǎn)及其對(duì)人類生存的影響；火星基地選址和建設(shè)的合理方案。難點(diǎn)：如何綜合運(yùn)用地理知識(shí)，提出切實(shí)可行的火星基地建設(shè)方案；如何引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人地協(xié)調(diào)觀，認(rèn)識(shí)到火星探索的長(zhǎng)期性和艱巨性。三、教學(xué)過(guò)程一、情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣教師播放NASA發(fā)布的火星表面高清影像，展示火星赤道地區(qū)納米布沙丘的360度全景圖、夏普山的地貌特征以及火星極地干冰冰蓋的動(dòng)態(tài)變化。引導(dǎo)學(xué)生觀察火星地表特征，提問(wèn)：“火星表面與地球有何顯著差異？如果人類要在火星建立基地，需要解決哪些問(wèn)題？”通過(guò)直觀影像與問(wèn)題引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生探究欲望，自然引入課題。二、知識(shí)鋪墊，構(gòu)建框架火星自然環(huán)境特征分析氣候條件：教師展示火星氣候數(shù)據(jù)圖表，引導(dǎo)學(xué)生分析火星晝夜溫差大的原因。結(jié)合火星大氣稀薄（大氣密度僅為地球的1%）、地表反射率高等因素，解釋火星夏季白天溫度可達(dá)21℃，夜晚驟降至73℃的極端溫差現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)比地球氣候形成機(jī)制，深化學(xué)生對(duì)行星氣候影響因素的理解。地形地貌：利用火星地形模型，指導(dǎo)學(xué)生識(shí)別火星主要地形單元，如火山地形（奧林匹斯山）、峽谷地形（水手號(hào)峽谷）、沙丘地貌等。結(jié)合火星探測(cè)數(shù)據(jù)，分析火星地形形成的地質(zhì)作用（如火山噴發(fā)、風(fēng)力侵蝕），培養(yǎng)學(xué)生空間認(rèn)知能力。水資源分布：教師介紹火星水資源探測(cè)成果，如好奇號(hào)火星車在土壤中檢測(cè)到2%的水分含量、中緯度地區(qū)地表下埋藏大量水冰等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示（如加熱火星土壤樣本提取水分），直觀展示火星水資源開發(fā)潛力，引導(dǎo)學(xué)生思考水資源利用方案?；鹦腔剡x址的地理?xiàng)l件區(qū)域認(rèn)知訓(xùn)練：將學(xué)生分組，每組負(fù)責(zé)一個(gè)火星候選區(qū)域（如赤道地區(qū)、中緯度地區(qū)、極地地區(qū)），從氣候適宜性、地形平坦度、水資源可獲取性、輻射防護(hù)條件等維度分析選址優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。例如，赤道地區(qū)光照充足但晝夜溫差大，中緯度地區(qū)水資源豐富但地形復(fù)雜，極地地區(qū)水冰資源豐富但溫度極低。通過(guò)小組討論與匯報(bào)，培養(yǎng)學(xué)生區(qū)域綜合分析能力。綜合思維培養(yǎng)：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用SWOT分析法，對(duì)各候選區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。例如，針對(duì)中緯度地區(qū)，優(yōu)勢(shì)為水資源豐富、地形相對(duì)平坦；劣勢(shì)為晝夜溫差大、沙塵暴頻繁；機(jī)會(huì)為可利用水冰資源開展生態(tài)實(shí)驗(yàn)；威脅為沙塵對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重。通過(guò)結(jié)構(gòu)化分析，培養(yǎng)學(xué)生全面、動(dòng)態(tài)的地理思維品質(zhì)。三、實(shí)踐探究，深化理解受控生態(tài)生保系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理講解：教師介紹受控生態(tài)生保系統(tǒng)（CELSS）的組成與功能，包括乘員艙（提供生活空間）、生物艙（種植植物、養(yǎng)殖動(dòng)物）、生保艙（空氣凈化、水循環(huán)）、資源艙（能源供應(yīng)、廢物處理）等模塊。通過(guò)動(dòng)畫演示系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)過(guò)程（如植物光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，動(dòng)物呼吸作用消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳，水循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水凈化與再利用），幫助學(xué)生理解系統(tǒng)自維持原理。模型制作：學(xué)生分組設(shè)計(jì)火星基地受控生態(tài)生保系統(tǒng)模型，要求模型包含至少三個(gè)功能模塊，并標(biāo)注物質(zhì)循環(huán)路徑。例如，一組學(xué)生設(shè)計(jì)以藻類光合作用為核心的微型生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)LED燈模擬光照、氣泵循環(huán)氣體、過(guò)濾器凈化水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)氧氣自給與廢水再生。通過(guò)模型制作，鍛煉學(xué)生地理工具使用能力與實(shí)踐創(chuàng)新能力。極端環(huán)境改造技術(shù)探究輻射防護(hù)：教師介紹火星表面輻射環(huán)境特征（如太陽(yáng)粒子爆發(fā)、宇宙射線輻射強(qiáng)度是地球的數(shù)倍），引導(dǎo)學(xué)生探討防護(hù)措施。例如，采用加厚艙壁材料（如聚乙烯復(fù)合材料）、制造等離子場(chǎng)屏蔽輻射、選拔輻射敏感度低的航天員等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示（如用蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量不同材料屏蔽輻射效果），直觀展示技術(shù)可行性。沙塵防護(hù)：針對(duì)火星沙塵暴問(wèn)題，學(xué)生分組設(shè)計(jì)沙塵防護(hù)方案。例如，一組學(xué)生提出采用可折疊充氣艙體，沙塵暴來(lái)臨時(shí)收縮艙體并覆蓋防塵罩；另一組學(xué)生建議利用火星土壤燒制防塵磚，構(gòu)建地下或半地下基地。通過(guò)方案分享與評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。四、總結(jié)拓展，提升素養(yǎng)知識(shí)總結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧火星自然環(huán)境特征、基地選址條件、受控生態(tài)生保系統(tǒng)原理等核心知識(shí)，構(gòu)建知識(shí)框架。通過(guò)思維導(dǎo)圖繪制活動(dòng)，幫助學(xué)生梳理知識(shí)點(diǎn)間邏輯關(guān)系，強(qiáng)化記憶。素養(yǎng)提升：結(jié)合火星基地設(shè)計(jì)活動(dòng)，教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生在人地協(xié)調(diào)觀（如資源節(jié)約利用、生態(tài)保護(hù)意識(shí)）、綜合思維（如多要素分析、系統(tǒng)思維）、區(qū)域認(rèn)知（如因地制宜設(shè)計(jì)）、地理實(shí)踐力（如模型制作、實(shí)驗(yàn)探究）等方面的表現(xiàn)，提出改進(jìn)建議。例如，針對(duì)部分學(xué)生忽視沙塵對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)人地協(xié)調(diào)觀中“尊重自然規(guī)律”的重要性；針對(duì)小組討論中分工不明確的問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作策略。拓展延伸：布置課后探究任務(wù)，要求學(xué)生查閱資料，分析中國(guó)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在火星探測(cè)中的技術(shù)突破（如著陸技術(shù)、巡視器設(shè)計(jì)），撰寫研究報(bào)告。通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與科學(xué)探究精神，深化對(duì)地理學(xué)科價(jià)值的認(rèn)識(shí)。教學(xué)反思本節(jié)課以火星基地設(shè)計(jì)為載體，通過(guò)情境導(dǎo)入、知識(shí)鋪墊、實(shí)踐探究、總結(jié)拓展等環(huán)節(jié)，有效落實(shí)了地理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)生在分析火星環(huán)境、設(shè)計(jì)基地方案、解決極端環(huán)境問(wèn)題的過(guò)程中，綜