1、人类对宇宙的新探索教学设计武汉市财贸学校高中组 章波一、主要的理论依据1.教学设计（Instructional Design 简称 ID）的理论和实践是当前教育技术学研究的热点问题之一，作为一门学科是 60 年代末在美国兴起，从教育技术学中派生出来，80年代中期传入我国。教学设计是运用教育技术去分析、研究教学问题和需求，确定解决它们的方法和途径，然后评价教学成果的这样一种系统的计划过程。整个教学活动、教学过程都受教学目标控制，教学设计必须首先确定教学目标；教学过程，是一个由“教”“学”和“学习者”组成的动态开放系统，认真对该系统各要素进行分析，才能搞好教学过程结构设计；应用优秀方法和决策技术对
2、各级设计方案进行分析、比较、评价，选择出教学设计的最佳策略，使其符合教学的需要；利用反馈信息将系统的反应输出状态与预期目标相比较，对输入进行修正，使系统输出状态与目标要求相一致，这四点便是教学设计的基本原理即目标控制原理、要素分析原理、优选决策原理、反馈评价原理。2.建构主义的学习理论认为：“每个学习者都不应等待知识的传递，而应基于自己已有的知识与所见的东西（新刺激）相互作用从而产生联系、顺应，构建自己新的知识体系，形成新的经验，并赋予经验以意义。”建构主义认为,知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助学习是获取知识的过程和其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用
3、必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。由此，可以看出建构主义学习环境的教学设计，应该：(1) 重视情景的创设；(2) 重视协作学习；(3)重视学习者参与；(4)重视丰富资源的设计等。二、对课程教学大纲的理解1.教学内容要点：（1）人类宇宙观念的发展（2）宇宙探测2.高中地理教学大纲关于本节知识要求：（1）了解人类对宇宙的认识在不断深化。（2）了解宇宙探测的意义。（3）了解宇宙探测的现状。3.学习方法与情感、态度、价值观要求：树立科学的宇宙观，培养学生热爱科学和勇于探索的精神。三、对教学内容的分析（一）通过前两课，已经把宇宙的大致轮廓和地球与宇宙的关系作了简要的说明。人类探究宇宙的历史非常悠
4、久，但本课的重点是“新探索”。人造卫星的发射，标志着人类活动范围的又一次飞跃，所以教材以原苏联发射的第一颗人造卫星为起点，介绍人类对宇宙的新探索。（二）人类对宇宙的探索，离不开航天技术的发展。航天器可以分为无人航天器和载人航天器两种。航天器从无人到有人的发展，恰好说明了人类对宇宙的探测也经历着由浅入深的变化。教材按照这个思路，分三部分介绍了宇宙探测的发展。第一，无人航天器上天后，发现了许多关于地球和宇宙的新知识。第二，载人航天器上天后，使人类更直观地了解地球的宇宙环境。教材根据需要，有针对性地选择了“火星”号探测器、“阿波罗”计划和 “天空实验室”，因为通过它们，可以了解到人类已经实现了对行星
5、、月球、太阳的逼近观测，获得了大量新的资料。第三，宇宙探测的意义。教材从两方面说明了这个问题。一是宇宙探测具有天文学的意义，使人们对一些天体，包括地球本身有了进一步了解，促进了天文科学的发展。二是宇宙探测对改变人类社会生活的意义。教材主要说明了人们利用各种卫星服务于社会生活。教材在本段内容的最后，说明了我国航天事业在世界上的地位，尤其是结合我国航天方面的最新成果“神舟 ”号载人航天试验飞船试飞成功的例子，使学生增强自豪感。为了使学生进一步了解我国宇宙探测和开发的情况，教材在这里还安排了阅读材料“中国向宇宙空间进军大事记”，把我国宇航事业发展中的几个重要事件，按照时间的顺序，排成了 “大事记”，
6、学生可以一目了然。（三）人类对宇宙探索的目的之一是开发宇宙的资源。宇宙中有哪些资源，利用、开发的前景怎样，这是本课要讲的两个问题。对宇宙空间资源，教材举了两个例子来说明人类对于空间资源的利用。第一个例子说明了人类利用相对于地面的高位置资源，发射了卫星；第二个例子说明了人类利用宇宙空间的真空、失重等条件，进行科学实验。对太阳能资源，教材选了一幅“空间太阳能发电站设想”图，目的在于提高学生的兴趣。既然是设想图，只要求学生大体了解科学家们的思路，不要过细地分析此图。要把这种设想变为现实恐怕还要经过长期的努力。对矿产资源，教材主要介绍了月球上的情况，因为月球是迄今为止人类惟一登临的除地球以外的天体，对
7、月球上的矿产资源了解相对较多。教材在这段内容的最后，提出了一个十分重要的问题，即空间资源开发的国际合作问题。（四）开发宇宙带来的一个重要问题就是宇宙环境的保护。空间垃圾的问题已经越来越多地引起了科学家的关注。教材在这一段中讲了两个问题：一是空间垃圾是怎样产生的，以及它们的危害；二是科学家们考虑的清除空间垃圾的一些办法。教材中有两幅照片，展示了坠落到地面的空间垃圾，对学生进行环境保护的教育。四、学生情况分析本年级学生纪律比较严明，思想很端正，尊师爱友，学风好。对于地理这一学科，学生仅在初中接触过，时隔初三一年，导致学生的地理基础知识比较薄弱。学生主动学习的意识较弱。五、教学目标的确定（一）知识与
8、技能知识目标1.让学生了解人类探测宇宙、开发宇宙和保护宇宙已经取得的成果，明确人类对宇宙的认识在不断深化，理解宇宙探测的意义。2.培养学生利用资料、图像分析说明问题的能力。3.培养学生辩正思维能力，正确认识宇宙探测、开发和宇宙环境保护等方面的辩正关系。（二）过程与方法学生在教师的引导下，通过教师提供的资料、数据、图像，自己阅读文字和分析图表数据以及小组讨论、交流看法等学习活动，去学习知识、达成目标。（三）情感态度与价值观（1）认识地球是我们惟一的家园。（2）培养学生热爱祖国、热爱科学和不怕艰辛、勇于探索的精神。（四）教学重点（1）人类对宇宙的认识在不断深化。（2）宇宙空间资源。（五）教学难点（
9、1）宇宙空间资源。（2）宇宙探测的意义。六、教学策略本节课联系生活实际，教学中强调图表、数据的运用，通过设计问题情景，引导学生思考问题，调动每一位学生的参与意识和学习积极性。通过录像、图片等多媒体素材来创设情景，引导学生参与，重视协作学习；并且开展小组讨论，让学生在合作与交流中构建宇宙探索、宇宙资源开发和宇宙环境保护的正确观念。七、教学过程（设计）情境创设视频播放神五升空（转承)提问：为什么要探测宇宙？一、要弄清楚 这个问题，首先 让我们从现代宇宙探测的轨迹中去寻找。学生活动请同学们读书和地图册，回答以下问题：（1）人类对宇宙的新探索开始于什么时代？Powerpoint 展示“东方号”人造卫星
10、图片回答：1957 年 10 月，前苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上太空，开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。（2）我们人类使用的探索工具有哪些？Powerpoint 展示“旅行者二号”宇宙飞船、“阿波罗 ”登月舱、人类登陆月球、“阿尔法”太空站、“发现号”航天飞机和哈勃太空望远镜的图片回答：人造地球卫星、载人飞船、航天站、航天飞机、太空望远镜。（3）人类从太空观测、研究地球和整个宇宙获得了哪些实际利益？回答：军事侦察、空间通信、气象观测、导航、资源调查等等。（4）我国第一颗人造地球卫星、第一颗返回式卫星以及第一颗地球静止轨道卫星分别是哪一年升空的？叫什么名字？Powerpoint
11、 展示“东方红”1 号、风云一号、风云二号和东方红 2 号等中国航天器图片，并列出答案：1970 年东方红 1 号，1975 年返回式卫星，1984 年东方红 2 号试验通信卫星）教师设问：那么人类对宇宙的新探索到底取得哪些成果呢？情境创设：观看课件图片：地球磁场最遥远的 X 射线流木星表面图片，回忆阿波罗宇宙飞船和人类登月，启发同学们动脑筋回答。教师总结：从 20 世纪 60 年代至今，人类对宇宙空间的观测、探索主要取得了以下几方面的成果：(1)发现在地球上大气层外存在磁层；(2)发现宇宙空间存在着大量的 X 射线和 射线；(3)测量了许多行星表面的物理特性和化学成分；(4)在没有大气干扰的
12、情况下，人类完成了对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测。二、从上述研究中，我们可以发现有许多宇宙资源值得我们去进行开发。学生活动请同学们分组讨论，太空探索可以为人类开发宇宙资源，提供哪几个选项？（回答）其中最主要的包括：1.空间资源（1）轨道资源：Powerpoint 展示“人造卫星轨道”图片，补充：美俄中日韩等国家已经在太空展开了一场争夺卫星 “地盘”的空中大战，各国开始了空中“圈地运动”。如每隔几度就申报一颗卫星轨道，360 度的整个轨道位置上，几乎是座无虚席。（2）高真空、强辐射和失重的实验资源Powerpoint 展示 “太空黄瓜”图片，在太空进行农作物育种实验，是中国在农业领域进行
13、的一次高新技术革命。实验证明，在太空遨游的蔬菜种子返回地面后经过培育，其产量和营养含量都要超过普通蔬菜的数倍，具有很高的经济价值。（3）全球定位和通讯资源Powerpoint 展示 “伽利略计划”图片，空间资源开发的趋向是走上国际合作之路，目前世界上正在运营的全球定位系统（GPS）24 颗卫星，由美国研发并控制。总投资约 35 亿欧元，伽利略系统 30 颗导航卫星和地面设备将在 2008 年部署完成，该系统确定地面目标位置的误差仅为 1 米，而 GPS 提供的非军用信号的误差达 10 米。届时美国 GPS 在卫星导航市场上的独家垄断地位将不复存在。2004 年 10 月 9 日，中欧伽利略计划
14、技术合作协议在北京正式签署，中国将投入 2 亿欧元巨资参与伽利略计划，这也是中国目前最大的对外科技合作项目。当前，我国利用卫星网络传输电视节目是 47 套。2.太空太阳能资源：Powerpoint 展示“太空发电厂”图片，太空发电厂由两部分组成：太空部分 太阳能发电卫星，地面部分接收电站。用火箭将太阳能发电卫星发射到空间轨道上，发电卫星在太空将太阳能转化成电能，通过微波传送到地面接收电站，再向用户供电。3.矿产资源：Powerpoint 展示月球上人类的脚印图片：月岩中含有地球上没有的氦3，这是核聚变反应堆理想的燃料。不少小行星富含矿体。（转承）地球上资源开发往往伴随着环境的破坏，在太空中，情
15、况有什么不同吗？情境创设 Powerpoint 展示地球外层空间布满太空垃圾图片。三、请同学 们进 一步阅读课文及 1.17 图，太空资源开发相伴的有什么样的问题？“保护宇宙环境”的问题！太空垃圾是如何产生的？(学生思考、回答，教师总结)(1)工作寿命终止的航天器；(2)因意外或有意爆炸产生的碎片；(3)航天员扔出飞船舱外的垃圾。目前，太空垃圾大约以每年 10%的速度增加，而且体积越来越大。人类已经向太空发射了 5000 多个各类航天器，这些航天器仍然在轨道上工作的约有600800 个，2000 多个丧失功能已经变成太空垃圾在轨道上遨游，还有 2000 多个已经解体不知去向。人们通过先进的仪器
16、观测发现，目前在太空中有比苹果大的航天器碎片大约有 70008000 个，小的碎片约有 3500 万个，共计大约 3000 吨太空垃圾在日夜不停地绕地球飞行。情境创设 Powerpoint 展示地球外层空间中美太空垃圾相撞图片。太空垃圾处理方式：（1）将停止工作的卫星推进到其他轨道上去。（ 2）用航天飞机把损坏的卫星带回地球。学生回答完毕，教师对答案加工。学生活动完成以下问题：1.下列所给的自然资源为地球上短缺的自然资源的是( )A.3He B.56Fe C.4He D.65Zn2.从 1969 年至 1972 年，美国的登月采集月球岩和月壤的飞船名称( )A.“火星 ”号 B.“阿波罗”16
17、 号 C.“哥伦比亚号 D.“神舟”号3.标志着中国是世界上第五个能发射地球静止轨道卫星的国家的卫星名称是( )A.“东方红 10 号 B.“神舟”号 C.“东方红 2 号 D.“长征”1 号4.下列关于太空垃圾的叙述，正确的是( )A.寿命终止的航天器也可成为太空垃圾B.目前，太空垃圾大约每年以 50%的速度增加C.清除太空垃圾的重要途径是让其在太空中燃烧D.宇宙空间辽阔，对航天器的威胁不大5.下列有关中国向宇宙空间进军的大事，按先后顺序排列正确的是( )A.第一颗返回型人造卫星发射成功第一枚探空火箭发射成功“东方红”1 号发射成功 “神舟”号载人飞船试验成功B.“神舟 ”号载人飞船试验成功
18、“东方红”1 号发射成功第一枚探空火箭发射成功 第一颗返回型人造卫星发射成功C.第一枚探空火箭发射成功“东方红”1 号发射成功第一颗返回型人造卫星发射成功 “神舟”号载人飞船试验成功D.“东方红 ”1 号发射成功 第一枚探空火箭发射成功第一颗返回型人造卫星发射成功 “神舟”号载人飞船试验成功6.能为无线通讯服务的地球轨道卫星是指：( )A.在地球赤道上空围绕地球运动的人造卫星B.在地球公转轨道上空围绕地球运动的人造卫星C.在地球南北两极上空围绕地球运动的人造卫星D.分布在地球不同地点上空，但都以每小时 15 度的角速度围绕地球运动的人造卫星答案：1.A 2.B 3.C 4.A 5.C 6.D提
19、高与拓展 据说“阿波罗”11 号登月是美国人在内华达州沙漠中拍摄的。主要理由有： 1、月球上无大气，星条旗怎么会飘扬？2、为什么登月的照片上看不到星辰？你如何考虑？情境创设最后：播放“神五”着陆和杨利伟拍摄的太空录像，让学生重温 2003年 10 月 16 日的历史时刻，涌起爱国主义和探索宇宙的激情！八、板书设计：（略）参考资料：何克抗建构主义学习环境下的教学设计人民教育出版社：http:/ 将宣布“ 机遇”号火星探索的重大发现新浪科技讯 美国宇航局官员表示，来自加州帕萨迪纳喷气推动实验室的火星科学家正飞往华盛顿，他们将在美国宇航局周二(3 月 2 日)美国东部时间下午 2 时(北京时间 3
20、月 3 日凌晨3 时)举行的记者会做出“ 重大”宣布，但宇航局官员没有透露“重大”发现的内容。人们广泛猜测，美国宇航局科学家将要宣布他们在火星上发现的证据表明火星曾是一个潮湿温暖的星球，可能适于微生物的生存。 喷气推动实验室的发言人古伊-韦伯斯特表示：“我不能确认他们将说些什么，这是由 机遇号火星车做出的重大 发现。 ” 但是最近几天，科学家公开表示了他们在“机遇”号火星车的行进路线上发现粗糙灰赤铁矿的兴奋，而且预言这将有助于理解岩床如何组成以及是否有水参与了岩床的形成过程。 负责“机遇” 号和“ 勇气”号火星车探索的科学家与工程人员自这两辆火星车 1 月份在火星表面着陆后就一直在加州的帕萨迪
21、纳对外宣布探索进展情况。但韦伯斯特表示，重大发现一般都在美国宇航局位于华盛顿的总部内宣布。 计划出席这次重要宣布的包括首席火星车科学家斯蒂夫-斯奎耶斯、地质学家约翰- 格罗特津格、首席航天探索科学家本顿-克拉克和项目科学家乔伊-克里斯普与吉姆-加文。 “机遇”号 1 月 24 日在“ 机遇 ”号 1 月 24 日在火星靠近赤道附近的一个小坑内着陆，在此后的 36 个火星日内，它一直在研究这个火星坑的岩床。科学家一直疑惑这一岩床的分层是由于风力、火山熔岩还是水而形成。 火星岩石或土壤形成的证据将支持科学家的理论，即在火星 46 亿年的前半段时间，火星广泛的表面曾经象现在地球一样由海洋覆盖，那里火
22、星上甚至有雨和雪，可能还会有生命。 目前“机遇” 号和“ 勇气”号火星车正位于火星的另一面，它们设计将在火星上工作 90 天的时间。中国月球探测首席科学家欧阳自远谈中国探月行动贵州都市报 http:/ 2004 年 09 月 07 日 14:57 欧阳自远-中国月球探测首席科学家、天体化学与地球化学家，1991 年当选为中国科学院院士(学部委员)。他是我国第一位系统研究陨石的学者，最早开展比较行星学研究的专家，我国天体化学学科的开创者。他系统地开展了各类地外物质(陨石、宇宙尘、月岩)、比较行星学、天体化学与地球化学的研究。现任中国科学院地球化学研究所研究员，贵州省科协主席。 一轮明月挂在夜空，
23、给人带来无穷的遐想-吴刚还在不停地伐那棵怎么也伐不倒的桂花树吗?寂寞的嫦娥、捣药的玉兔还在月宫里吗?记得小时候画过一幅画，梳着羊角辫的我坐在月亮上荡秋千，心里暗自期盼着什么时候也能到月球上看一看令人欣喜的是，这一切不再是遥不可及的梦。记者日前采访了中国月球探测首席科学家、中国科学院院士欧阳自远，真切地感受到我国探测月球的脚步声越来越近- 科学家眼中的月球 欧阳院士说，月球是地球惟一的天然卫星，自古以来，人们就对月球寄予了很多充满诗意的遐想，人们总是希望知道这月球到底是什么，月球上有人吗? 以前，人们只能靠肉眼观测来寄托自己的一种想象。直到 16 世纪望远镜发明以后，人们发现月球上有环形山。真正
24、对月球的了解是在上世纪五十年代以后，1959 年至1972 年，成功地发射了 45 个对月球的各种探测器。前苏联的“月球号”拍摄了月球另一面的照片，把月球的整个面貌展现在人们面前。1969 年，阿波罗 11 号实现了人类的梦想，第一次踏上了月球，人们才了解到月球的真实面貌。 月球的平均直径为 3475 千米，相当于地球直径的 27%;月球的表面积为 3800 万平方公里，只有地球表面积的 1/14;月球的质量约为地球质量的 1/81，体积只有地球体积的 1/49。月球没有磁场，重力只相当于地球的 1/6。月球的表面没有空气，没有大气层，基本上是超高真空状态，也没有一滴水。月球表面照着太阳的地方
25、气温高达 100 多度，没有照着太阳的地方则为零下 100 多度。 为什么要研究月球 欧阳院士说，我们生活在地球上，总希望知道地球的从前和地球的未来，地球的发展将是什么样。既然月球是最靠近地球的一个天体，我们当然要研究它，把它和地球进行对比。 我们拿火星、金星、水星等来和地球作对比，这门学问称作比较行星学。研究比较行星学必须要研究月球的形成、月球的演化，来对比地球的形成、地球的演化。我们研究月球的一个原因是通过研究月球来了解我们的摇篮地球是怎样形成和演化的。第二个原因是我们生活在地球上，地球为我们提供了充分的资源、能源、环境，我们现在依靠着这些发展着的高度的文明。但是地球上的资源总有一天会枯竭的，那么月球有没有可能在某些方面给予地球以支撑、以帮助来解决人类的这种困境?人们希望通过研究月球，为自己将来的发展寻找出路。
