人类对宇宙的新探索教学设计
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、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”,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。
〔动态过程演示:以北半球为例〕引起气压带、风带季节性移动的主要原因,是由于地球公转导致太阳直射点的南北往返移动。具体来说,就北半球而言,在夏季,随太阳直射点北移而北移,冬季南移。
〔讲授〕4.海陆分布对大气环流的影响
〔导入〕由生活现象:盛夏中午,在沙滩或游泳池边,光脚在下水前后感觉一样吗?为什么?
〔总结〕下水前在沙滩上光脚感觉热乎乎的,下水后感觉却很温和。因为在同样日照条件下陆地吸热快,故积累的热量多,而海洋吸热慢,积累的热量就少。我们就把陆地与海洋在获得热量方面的这种差异称之为“海陆热力性质差异”。
〔学生读图2.16与图2.17观察后回答〕
①南、北半球一月和七月图上副热带高压带与副极地低压带的分布有何不同?
②为什么南北半球气压带分布存在差异?
〔总结〕①南半球两个气压带基本都沿纬线方向呈带状分布,特别是在30°S以南地区。而北半球气压带断裂成块状,尤其是亚洲与太平洋地区,气压带被分割为一个个范围很大的高压区和低压区;
②造成差异的主要原因是由于海陆热力性质决定的。北半球陆地面积大且海陆相间分布,由于海陆热力性质差异导致冬夏间海陆气温对比与季节变化,进而影响海陆冬夏气压中心的季节变化,从而破坏了气压带与风带的带状分布规律,在同纬度海洋与陆地之间形成高低压相间分布,完整的气压带断裂成块状;南半球由于海洋面积占绝对优势,故地表性质单一,气压带基本呈带状分布。
〔演示1月和7月海平面等压线分布图,北半球为例〕
〔拓展:课后自学完成小论文〕“副热带高压与我国的降水与旱涝”
〔过渡〕以上我们了解了三圈环流与气压带、风带的分布状况;除三圈环流外,季风环流也是大气环流重要组成部分,像黄土高坡歌中唱到“不管是西北风,还是东南风……”就是指我国东部的季风,下面咱们就学习季风环流。
二、季风环流〔板书〕
〔学生思考〕①季风的概念?
②季风主要分布在世界哪些地区?风向在海陆间如何变化?
③为什么亚洲东部的季风最显着?
〔分析讲解〕亚洲东部的季风环流最为显着,主要是它地处世界最大陆-亚欧大陆与世界最大洋-太平洋之间,海陆热力性质差异极大,冬季,东亚盛行来自蒙古-西伯利亚高压前缘的偏北风,从内陆吹向海洋,低温干燥,风力强劲;夏季,东亚盛行来自太平洋副热带高压西北部的偏南风,从海洋吹向陆地,高温湿润。
〔学生读图思考〕我国西南地区及南亚季风是怎样形成的?
冬季,由于赤道低压移到赤道以南,南亚受冬季形成于亚欧大陆的亚洲高压影响,吹东北季风,因冬季风远离源地,故势力较弱;夏季,由于太阳直射点北移,气压带、风带随之北移,赤道低压与形成于亚欧大陆的印度低压连成一体,南半球东南信风越过赤道,在地转偏向力影响下右偏形成西南季风,由海洋吹向陆地,会带来大量水汽并形成丰沛降水。可见南亚季风是海陆热力性质差异与气压带、风带的季节性移动共同影响下形成的。
〔总结〕
亚洲东部季风 我国西南与南亚一带
相同点 成因都涉及海陆热力性质差异;
风向都是夏季由海洋吹
(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
(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Ⅰ〗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γ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Ⅱ〗
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600~800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观测发现,目前在太空中有比苹果大的航天器碎片大约有7000~8000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。
