Урок астрономии с использованием англ. языка

План интегрированного урока «Жизнь на Энцеладе»

Введение: По данным автоматического космического зонда Cassini, на одном из покрытых льдом спутников Сатурна — Энцелад — могут существовать океаны горячей воды. Что, если в этих океанах существует инопланетная жизнь?

Планируемые результаты урока + по языкам:

Личностные результаты:

-        сформирование познавательных интересов на основе развития интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

-        убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижения науки;

-        самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

-        мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно-ориентированного подхода;

-        формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

Метапредметные результаты:

-        овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности;

-        понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями;

-        формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию, анализировать и перерабатывать ее в соответствии с поставленными задачами;

-        развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника.

Предметными результатами курса являются:

-        понимание физических терминов, умение проводить наблюдения физических явлений; измерять физические величины;

-        понимание и способность объяснять изучаемые физические явления; умение пользоваться;

-        владение экспериментальными методами исследования зависимостей величин друг от друга; понимание смысла основных физических законов.

Оборудование и материалы: пластиковый сосуд с водой и льдом, два вареных яйца, гейзер

Ход урока:

1 слайд: Приветствие, раскрытие темы урока.

2 слайд:

Перед нами спутник Сатурна – Энцелад. Энцелад отражает больше солнечного света, чем какое-либо другое тело Солнечной системы. Как вы думаете с чем это связано?

Обсуждение всем классом: ученики обсуждают возможные причины видимой яркости Энцелада. Ученики могут выдвигать несколько гипотез свечения. Затем ученики деляться в течение нескольких минут своими гипотезами. В результате дискуссии выдвигается ответ. Почле чего учитель либо соглашается, либо опровергает гипотезу учеников, сообщив истинное мнение ученых.

3 слайд:

Ледяная поверхность Энцелада отражает 99% солнечного света, попадающего на нее. В этом и есть причина его кажущейся яркости.

Какова температура плавления льда? Может ли на спутнике скрываться вода в жидкой форме?

(температура плавления льда – 0 С. Может, если температура внутри спутника будет 0 с и больше)

4 слайд:

Зарождение жизни на земле. Напомните, как зародилась жизнь? В воде.

Большинство ученых сходятся во мнение, что все началось с формирования аминокислот, которые лежат в основе белков живого организма. Многие аминокислоты образуются после химической реакции. Идеальные условия для формирования аминокислот является водная среда, которая способствует формирования углеводорода. Считается, что самая благополучная водная среда – это морская вода, богатая своим химическим составом.

Однако, на сегодняшний день существует еще одна теория, что жизнь зародилась не в океане, а в недрах гейзеров минеральных источников. В 2011 году японский ученый Тадаси Сугавара сумел создать живую клетку в горячей минерализованной воде. Примитивные бактериологические образования – строматолиты и сейчас образуются в естественных условиях в гейзерах Гренландии и Исландии.

В любом случае после зарождения аминокислот, под действием радиоактивного фона, электромагнитных излучений и сложных химических реакций спустя многомиллионнов лет появились простейшие организмы в воде.

Слайд 5:

И так, перед нами стоят вопросы, на которые мы должны сегодня ответить:

1.      Есть ли жидкая вода под ледяным слоем?

После показа видео материала на англ. Языке «Репортаж о новейших находках на Энцеладе, в конце которого подчеркивается, что необходимы дальнейшие миссии для выявления возможной жизни на этом спутнике Сатурна»

2.      Возможно ли в океане Энцелада зарождение жизни, т.е. есть ли в ней элементарные организмы?

Слайд 6:

После изучения данных, которые были переданы Cassini, ученые пришли к выводу, что:

1.      В недрах спутника Энцелад существует океан с соленной водой.

2.      Наличие воды в жидком агрегатном состояние дает нам возможность предполагать, что на спутнике возможна жизнь. Конечно, не в том понимание, как бы нам хотелось.  Примером того могут послужить исследования, проводимые в озерах Антарктиды.  Озера этого материка покрыты многокилометровым слоем льда. Но ученые в них нашли особенные формы жизни - экстремофилы, которые способны существовать и размножаться в экстремальных условиях. 

Слайд 7:

Познакомьтесь с Экстремофи́лами (от лат. extremus — экстремальный и греч. φιλία — любовь) — совокупное название для живых существ (в том числе бактерий и микроорганизмов), способных жить и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды (экстремально высокие или низкие значения температуры, давления, кислотности, кислорода и т. п.). Особо известный вид экстремофилов – тихоходки, которые имеют пол, могут выдерживать экстремальыне условия. Доза в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок (убийственная доза для человека 500 рентген). Могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа. Питаются тихоходки жидкостями растений и водорослей, на которых обитают

Слайд 8:

Перед вами 10 карточек. Вам необходимо ознакомиться с фактами, которые выдвигают ученые и разобраться – можно ли на их основании утверждать, что в недрах спутника Энцелад существует океан?

Задание приведены в приложение 1. В ходе ознакомления с фактами учащиеся заполняют таблицу, приведенную в приложение 2

Обсуждение в малых группах: Далее учащиеся перемещаются по классу по 2-3 человека и обсуждают представленные материалы. Необходимо обратить внимание учеников, что они должны: сосредоточиться на вопросе: Это сильные или слабые доказательства теории существования горячей воды на Энцеладе?

Факты за существование океана 1,2, 5, 7, 8

Факты против существования океана 3, 4, 6, 9

Слайд 9:

Показ видео материала «Видео НАСА для старшеклассников об элементах жизни на Энцеладе». Учащиеся после просмотра выдвигают гипотезы о жизни на Энцеладе. Обсуждают стоит ли отправлять космический корабль на спутник. Записывают свои вывода на бумаге.

Индивидуальное письменное задание: Доказывают ли имеющиеся материалы факт существования горячей жидкой воды на Энцеладе? Возможно ли существование жизни на спутнике? Сообщите ученикам, что они должны написать свои «за» и «против».

Варианты спорных вопросов:

- Температура таяния льда на спутнике может отличаться от температуры таяния льда на земле за счет изменения давления.

- Действительно ли водород есть в самих гейзерах из-за существования океана?

- Гейзеры возникают за счет таяния льда вызванных трением при тектоническом смещение.

- Наличие солей, соответствующих соленной воде, в самих гейзерах, а не анализ частиц после химического взаимодействия с обшивкой космического зонда.

- Чем будут питаться тихоходки?

- Может проще отдать деньги на поиск лекарств против рака/СПИДА или потратить на благотворительность?

Слайд 10: Спасибо вам за интересные гипотезы и выводы. До встречи.

Приложение 1.

Задания к слайду 8:

1.      Гравитационная аномалия за счет более плотного вещества на юге спутника, которая свидетельствует о более высокой плотности вещества, находящегося тут. Проведите эксперимент – бросьте лед в воду. Что вы наблюдаете? Почему плавает лед? Какие выводы можно сделать?

Ответ: Лед плавает, т.к. обладает меньшей плотностью, чем вода. Следовательно, более плотное вещество возможно вода в жидкой форме.)

2.       Проведите эксперимент: какое яйцо может стоять вертикально: сваренное всмятку или вкрутую? За счет чего это происходит? Либрация (от лат. lībrātiō — «раскачивание») — медленное колебание (действительное или кажущееся) спутника, наблюдаемое с поверхности тела, вокруг которого он вращается.

Ответ: Вкрутую. Следовательно, либрация спутника может наблюдаться за счет того, что внутри его может быть вода.)

3.      Наличие молекул водорода свидетельствует о жидком состояние воды? Возможно ли получить водород при химической реакции без воды?

Ответ: Да, возможно. В недрах Энцелада, вероятнее всего, происходит химическая реакция между определенными типами минералов и результатом этих реакций является производство водорода, который был обнаружен Cassini.

4.      Однако, пока точно неясно, попали ли в инструменты молекулы водорода от Энцелада или же от самого космического аппарата. Когда ледяные зерна врезаются в аппаратуру, они разбиваются, как насекомые об лобовое стекло автомобиля.  Они сталкиваются так быстро, что образуют крошечные кратеры, выбивая обломки из корпуса «Cassini». Эти удары направляют титан с обшивки в инструменты космического аппарата, который крадет кислород из ледяной воды, освобождая молекулы водорода.

5.      Астрономы изучили, что выбросы с «тигровых полос» - гейзеры осуществляются со скоростью 300-500 м/с на высоту до 1600 км. Что может послужить причиной? Проведите опыт

Ответ: Причина гейзеров в данном случае может быть давление, которое создается под слоем льда и выталкивает воду на поверхность.

6.      Cassini обнаружил на этом маленьком спутнике фонтаны из водяного пара, частиц льда и органических компонентов, прорывающихся сквозь трещины, сейчас известные под названием «тигровые полосы». Многие исследователи предположили, что фонтаны можно считать доказательством наличия подземного большого океана. Действительно, струи гейзеров можно объяснить существованием рядом с поверхностью «карманов» с жидкой водой. Однако у этой теории есть слабое звено. Где в таком случае соль, которая должна присутствовать в океане, задаются вопросом ученые.

В ходе первых облетов инструменты Cassini обнаружили углерод, водород, азот и различные гидрокарбонаты в газовых фонтанах. Однако при исследовании газов, не были найдены соли, которые обычно присутствуют в океанической воде.

7.      В трещинах спутника Сатурна температура составляет минус 85 градусов Цельсия, что выше температуры поверхности Энцелада. Температура его следующих слоев может составлять около -45 °С и с ростом глубины достигать 0…+1 °С Наличие тепла на Энцеладе ученые объясняют воздействием Сатурна, который изменяет форму спутника, когда тот двигается по орбите. Достаточно ли существующим деформациям выделяется тепла для того, чтобы растопить лед?

Ответ: Достаточно в связи с тем, что лед плавится при температуре 0 С.

8.      В 2009 году анализатор космической пыли на борту Cassini все-таки обнаружил недостающую соль, но в неожиданном месте. Как вы думаете – где они были обнаружены?

Ответ: После изучения химического строения ледяных частиц, которые выбрасываются с парами, были обнаружены соли.

9.      Переданные Cassini в 2005 году снимки гейзеров, бьющих из «тигровых полос» на высоту 250 км, дали повод говорить о возможном наличии под ледяной корой Энцелада полноценного океана жидкой воды. Однако сами по себе гейзеры не являются доказательством наличия жидкой воды, а указывают в первую очередь на наличие тектонических сил (к примеру, гравитационных сил) Могут ли тектонические силы приводить к образованию водяных паров?

Ответ: Могут, за счет сил трения может выделяться большое количество теплоты, которое приводит к таянию льда.

10.  Хотя ледяной спутник должен быть необычно холодным для существования на нем воды в жидком виде, присутствие аммиака в материале Энцелада может действовать на подобие атмосферы Земли.

Ответ: Может. За счет этого увеличивается температура поверхности, защищает от УФ-излучения.

Факты за существование океана 1,2, 5, 7, 8

Факты против существования океана 3, 4, 6, 9

Приложение 2

Факты, подтверждающие наличие океана в недрах спутника Энцелада	Факты, опровергающие наличие океана в недрах спутника Энцелада

Выводы: