基于数字星球系统的探究活动设计---以“探究火星是否有生命存在”为例

    [日期:2013-06-15]

内蒙古呼和浩特市内蒙古师范大学(010022)崔  迪

 

       一、探究内容分析

       本活动选自中图版高中地理教材必修Ⅰ第一章P9-P10案例研究——“火星上是否有生命存在”,关于火星是否存在或曾经存在生命的争论由来已久,火星将是人类最理想的移民行星,这一信念激发人类对火星的探索。丰富的探索信息为本堂课的开展提供了可行性,各大网站火星专题开放性的资源为学生自主探究提供了可靠平台。人类探索火星不仅是寻找生命的迹象,还有更深远的意义——火星大气、地质的研究可与地球进行比较研究。设计此次学生探究活动,以学生为主体开展探究活动,培养科学探索的精神,增强其学习地理学科的兴趣。

       二、学情分析

       刚上高一的学生整理归纳分析资料的能力尚弱,所以教师应对所探究问题给予一定引导和提示。高一学生在学习完地球的宇宙环境和地球存在生命自身有利条件的知识,对地球之所以存在生命有了科学的认识,再进行探究火星是否存在生命时有良好基础,通过探究加深对这一知识点的理解与运用。但对火星这一行星可能不甚了解,需要引导学生有针对性地搜集相关资料进行主题探究。

       三、教学目标

       1. 知识和技能

       (1)通过搜集资料,了解人类对火星探索的历史及发现,及探究火星对研究地球的意义。

       (2)熟练地使用资源网站,逐步形成获取地理信息的技能。

       2. 过程与方法

       (1)通过搜集资料,探究火星上是否有存在生命的可能性,通过分析、概括的思维过程,培养判断与推理、归纳与分析的思维能力。

       (2)利用数字星球系统立体的呈现火星,加深对火星的直观感受。

       (3)以探究学习方式进行问题研究,以小组合作方式分析问题,以辩论形式论证命题,培养自主学习能力和表达能力。

       3. 情感态度和价值观

       (1)激发学习地理的兴趣和探索未知领域的好奇心。

       (2)培养科学研究的素养和态度及科学探索的精神。地球是人类唯一的家园,培养热爱地球,保护地球的情感。

       (3)培养团队合作精神。

       四、探究活动设计

       本节课的活动设计环节分为:自选小组——分发学案及布置任务——组间活动——为所选命题辩论——评价

       备注:

       1.“自选小组”、“分发学案及布置任务”在前一课时布置完成,并说明PPT与数字星球相结合演示的制作方法,教师也可提供相关素材;

       2.组间活动为学生自主活动包括角色分配、搜集整合资料、合作与交流、制作文稿&PPT,成果展示需结合数字星球进行演示;

       3.本节课主要进行小组活动成果演示,为所选命题辩论。最后教师做评价。

       【导入新课】

       白板播放美国“凤凰号”成功登录火星的VCR;数字星球立体呈现火星。通过新闻视频和数字星球结合演示,吸引学生注意力,让学生有种身临其境的感觉,便于引人课题。

       教师:凤凰号登录的就是数字星球模拟呈现在大家面前这个红彤彤星球——火星。通过视频得知,“凤凰号”火星探测器的主要使命是什么呢?

       学生:是尽力寻找火星上是否有生命存在所必需的条件

       创设问题情景:

       火星上是否有生命存在?我们接下来就来探究这个问题。

       【探究活动】

       (以学案形式提前一课时分发:活动步骤、探究思路、探究资料)

       1.活动步骤

       (1)学生自选分组,分成A、B两组,选出组长,组间自行分配任务,参看表1、2

       A组观点:火星上有生命存在。

       B组观点:火星上没有生命存在。

       表1 角色与具体工作

角 色

具 体 工 作

图文资料收集员

负责收集任务中的图片和文字资料

视频资料收集员

负责收集任务中的音频和影像资料

资料整理和编辑员

将收集的文字、图片等资料制成文稿

课件制作员

将收集的文字、图片和影像资料制成基于数字星球系统演示的PPT课件

成果展示员

负责该任务的汇报及演示

命题辩论员

每组5人,负责最终命题辩论环节

表2 小组探究活动记录表

课题名

 

班  级

 

组  长

 

组员

角 色

成 员

图文资料收集员

 

视频资料收集员

 

资料整理和编辑员

 

课件制作员

 

成果展示员

 

命题辩论员

 

 

日期

出勤人员

活动记录

 

 

 

 

 

 

           

       (2)教师给予部分资料。两组学生充分利用各种信息检索手段收集相关知识点和信息。教师可引导学生使用百度、Google等搜索平台进行信息检索搜寻丰富的信息,还应向学生推荐相关网站(详见网络资源)。根据搜集及提供的材料,寻找证据,讨论完成自己的命题,并制作完成小组的基于数字星球系统演示的Powerpoint(教师应先告知制作方法)。

       (3)课堂上各小组分别用10分钟时间进行成果演示,阐述本小组对火星上是否存在生命的论点。教师组织两组同学展开辩论(当A组或B组同学阐述观点时,另外一组同学可以向其提问,教师发挥主导作用,适当得进行引导和控制)。

       (4)教师总结。

       (5)迁移提升。

       2.探究思路

       (1)搜集资料,了解人类对火星生命的探测历史。

       (2)搜集资料,归纳火星的基本特性?

       (3)搜集资料,分析火星上是否有适宜生命生存和繁衍的温度?

       (4)搜集资料,分析火星上是否有适宜生命生存的大气?

       (5)搜集资料,探究火星上是否有水?理解水的存在与存在生命迹象的关系。

       (6)搜集资料,探究火星上是否有合成生命的元素?

       3.相关资料

       A组命题相关资料(学案中呈现)

       材料1  地球 & 火星,一对孪生兄弟?

       火星是地球的近邻,它与地球有许多相同的特征和相似的地方,好似一对孪生兄弟。表3表3 地球 & 火星

行星

质量

(地球为1)

体积

(地球为1)

自转

周期

公转

周期

赤道面与轨道面的夹角

地球

1.00

1.00

23h56m

1年

23°26′

火星

0.11

0.15

24h37m

1.9年

23°59′

       材料分析:

       (1)阅读表格,比较地球与火星相关数据,说出这对“孪生兄弟”有哪些相似地方?

       (2)你还搜集到哪些资料,补充说出这对“孪生兄弟”其他相似地方?

 

        材料2 多年来火星探测,提供了大量信息:

       1971年,NASA(美国宇航局)的Mariner(水手号)9探测器首先在火星南半球观察到了著名的“水手谷”,还发现了上千条宽窄不等的酷似干涸的自然河道,犹如巨大的水道网络。数字星球呈现如图1。

       1976年,NASA的Viking(海盗号)1和2探测器在火星的北极发现了水冰,并在火星大气中探测到N2。氮是构成蛋白质的主要成分,对植物茎叶的生长和果实的发育有重要作用。数字星球呈现如图2。

       1984年人们在南极洲的Allan Hills发现了一块来自火星重约为1.9kg的编号为ALH84001的陨石,石中含有微生物遗迹,发现其内部布满了呈球状的碳化物。数字星球呈现如图3。

       1996年,NASA的Global Surveyor(火星环球监测者)探测器最近发现了在火星上分布着大面积的磁性物质,这表明火星曾经有一个像地球一样的磁场。磁场通常表现为保护行星不受各种宇宙射线的伤害. 数字星球呈现如图4。

     

   图1火星水道网         图2火星极冠干冰      图3火星陨石          图4火星磁场

       1997年, NASA的Pathfinder携带的索杰纳号火星车登陆火星阿瑞斯平原,这是人类送往火星的第一部火星车。探测发现火星土壤富含二氧化硅,无定形二氧化硅是低等水生植物硅藻的遗体。

       2004年,NASA的“勇气”号和“机遇”号成功着陆火星。勇气号发现了可能受到过液态水侵蚀的橄榄石层;成功地在一块玄武岩类岩石上钻出一个小洞。这是人类火星探测史上的首次岩石钻孔。分析认为,该岩石在形成过程中或刚刚形成之初曾有水渗入,矿物质随水分进入岩石,形成结晶并留在岩石内部。机遇号探测发现火星平原含有丰富针铁矿,在地球上针铁矿通常地处着有水和高温的地方。

       2008年,NASA的“凤凰”号降落在火星北极区域。在着陆地点附近挖到的发亮物质是冰冻水,从而证实火星上的确存在水。这也是人类通过探测器在地球以外首次获得冰冻水样本。发现了火星略微呈碱性的土壤环境;发现了可为生命提供营养的浓缩盐;发现了碳酸钙,这是受液态水影响的标志。

       材料分析:

       (1)通过阅读以上材料,分析整理出说明火星上可能存在生命论据?

       (2)通过多角度搜集资料,补充说明火星上可能存在生命的论点,确保论点有证可依和其证的科学性和真实性,注明论据或资料出处。

       B组命题相关资料(学案中呈现)

       材料1  地球 & 火星,一对孪生兄弟?

一直以来火星都以它与地球的相似而被以为有存在外星生命的可能。但越来越多的迹象表明,火星更像是一个荒芜死寂的世界。与其相似性比,火星与地球的差异性更大。表4

表4 地球 & 火星

行星

质量

(地球为1)

体积

(地球为1)

自转

周期

公转

周期

赤道面与轨道面的夹角

地球

1.00

1.00

23h56m

1年

23°26′

火星

0.11

0.15

24h37m

1.9年

23°59′

       材料分析:

       (1)有人说地球和火星是一对孪生兄弟,你认为他们相似吗?阅读表格,比较地球与火星相关数据,说出这对“孪生兄弟”有哪些差异的地方?这些差异说明了哪些问题?

       (2)你还搜集到哪些资料,补充说出这对“孪生兄弟”其他差异的地方?说明了哪些问题?

 

       材料2  稀薄的火星大气

       表5 地球 & 火星大气特点对比

大气的特点

地球

火星

大气压力

约为1 bars

0.007 bars

大气组成

氮:78.08%
氧:20.94%

氩:0.93%
二氧化碳:0.03%
一氧化碳:0.000006%
水:0~4%

二氧化碳:95.32%
氮:2.7%
氩:1.5%
氧:0.13%
一氧化碳:0.07%
水:0.03%
其他:0.000291%

       材料分析:

       (1)通过阅读表格并查阅相关资料,描述火星的大气有何特点?分析大气对生物的存在具有哪些意义?

       (2)通过阅读表格并查阅相关资料,描述火星的水的特点?分析水对生物的存在具有哪些意义?

 

       材料3  又冷又干燥的沙漠——火星

 

       图5 太阳系中的火星

 

表6 地球 & 火星温差表

 

最低地表温度

最高地表温度

平均温度

地球

-88℃

63℃

15℃

火星

-140℃

20℃

-63℃

 

       图7火星昼夜温差

       材料分析:

       (1)依据以上系列材料,分析整理出说明火星上不存在生命论据。

       (2)多角度搜集资料,补充论点,确保论点有证可依和其证的科学性和真实性,注明资料出处。

       【教师小结】

       (数字星球显示云卷云舒的地球——人类唯一的家园。)火星上水的痕迹的发现,及火星陨石微生物遗迹、大气中的氮元素都向人类展示,火星上可能存在过生命。但截止目前,我们地球仍然是太阳系中唯一一颗适合生物生存和繁衍的行星,是我们人类唯一的家园,所以,我们应该好好的保护我们的地球。

       【迁移提升】

       提出问题:人类探究火星对研究地球有哪些意义?

       五、探究资料

       1、网络资源

       中国科学院国家天文台 http://www.bao.ac.cn

       上海网上天文台 http://www.astron.sh.cn

       北京天文馆 http://www.bjp.org.cn

       美国国家宇航局http://science.nasa.gov/

       星空天文网 http://www.cosmoscape.com

       浩瀚无限的宇宙 http://www.cpus.gov.cn/zlg/yuzhou/zlg0.htm

       地球科学 http://content.edu.tw/junior/earth/tn_gz/mainmenu.htm

       地球和天空 http://www.earthsky.com

       地理课程网 http://geo.cersp.com

       数字星球资源服务网站 http://szxq.chinaedustar.com

       2、教学资源

       数字星球系统、白板系统、中图版高中地理教科书《地理·必修1》、学案。

       六、探究活动评价

表7 探究活动评价表

类别

评价项目

评价内容

评价标准

学习活动评价

(45%)

1、 图文资料搜集与整理(15%)

内容真实全面,能体现命题论点。

□优秀 □良好 □中等 □加油

2、 视频资料搜集与整理(15%)

内容真实清晰,能体现命题论点。

□优秀 □良好 □中等 □加油

3、 文稿制作(15%)

语句流畅,内容准确,条例清晰,观点明确。

□优秀 □良好 □中等 □加油

成果展示评价

(45%)

1、 内容(15%)

丰富、全面,条例清晰,字体大小适宜,利于观看。

□优秀 □良好 □中等 □加油

2、 表现(15%)

熟练运用数字星球演示,与文字、图片、视频相结合。

□优秀 □良好 □中等 □加油

3、 陈述(15%)

吐字清晰,声音明亮,用词准确,条例清晰。

□优秀 □良好 □中等 □加油

小组合作效果评价

(10%)

1、 参与态度(5%)

分工合理,基本满足小组成员的爱好需求,参与小组活动的积极性、主动性。

□优秀 □良好 □中等 □加油

2、 合作意识(5%)

能恰当地安排小组交流、讨论、学习等时间。

□优秀 □良好 □中等 □加油

       

七、总结与反思

       1、课程目标实现方面

       这节课可搜索资源十分丰富,可谓众说纷纭,充分发挥了学生主体地位,教学过程多由学生去掌握和完成。利用了学生已有的知识经验;调动了学生学习的积极性;注重了平等交流,既可落实课程标准中知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标,又能在辩论中,提供学生接触不同的观点的信息源,大胆地提出自己的看法,培养了学生严谨的科学态度。满足了学生主动探索自然奥秘的学习需要。

       2、数字星球系统等多媒体使用方面

       数字星球系统在本课中的使用,与传统教学中PPT课件有较明显优势。提高了学生对课堂的关注度,激发学生学习自然知识的兴趣,对信息的获得更加直观,增强视觉效果。教师使用数字星球系统,可更好呈现教学内容,有效提高课堂调控性,能更好地突出教学重点,突破教学难点,提高了教学的有效性。但笔者在课堂操作过程中多为与白板同步演示,同学们观看有些应接不暇,应合理安排此部分,有指导地观看,更好地做到协调融洽,突出数字星球立体演示,形象说明的优势。

       3、探究资料方面

       分析高考文综地理试卷给了我一定的启示——阅读材料提炼有效信息,所以在本堂探究课之前,笔者准备部分资料以学案形式发给两组学生,各组分别给予了不同的探究材料,不过材料中的信息偏于中性无论点,没有太过定性的言论,需要学生进一步查找相关资料了解材料信息,分析归纳所需命题论点。并设置了材料分析环节,帮助学生分析理解材料。以此响应本节探究课的主旨就是培养学生探究精神与探究能力,探究能力主要指学生对主题进行的资料搜集、整理、分析能力。

 


 

(发表于《地理教学》,2012(18):57.)

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