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第三节 技术的未来 江苏省通州市石港中学 唐志浩 一、备课说明 根据我校学生的具体情况和我对课标、教材（苏教版技术与设计1）的理解，在备课过程中，我对教材案例等内容作了适当调整处理。 1、课本P19页《 “无线家庭”一天的“无线生活” 》作为课后作业。用《英国“捕获彩虹”技术有望让光线停止》这样一个新近发生的真实技术事件作为第一个案例。这个案例令人耳目一新，容易吸引学生的注意，有很多亮点，比较详细，学生容易参与。2、把阅读材料“月球城市”上升为典型案例，结合我国刚发射成功的嫦娥一号以及现在世界各国的探月工程情况，让学生在真实技术活动中体验技术的现在和未来。在这些真实案例的分析过程中，更能加深学生对技术的积极情感和理性看待技术的态度。3、增加介绍爱因斯坦的生平和发表《告后人书》的背景，可以让学生从科学家的视角理性看待技术的两面性和技术的未来。 二、教案
讲义——详 细 材 料
1、英国“捕获彩虹”技术有望让光线停止
英国“捕获彩虹”技术有望让光线停止(图)
不同波长的光线能够被特殊波导的不同位置捕获，形成彩虹。
据国外媒体报道，英国科学家近日称，他们最近设计出一种新型的人造电磁-光学材料，有望能够将光线停滞于其中。在2007年11月15日出版的《自然》杂志上，英国萨里大学的物理学家欧特温-赫斯与其同事公布了他们的这项最新成果。 将运行速度为3×108m/s的光截住绝对是一件壮举，科学家们为此已经进行了数年的研究。为了应对这个挑战，欧特温-赫斯与其同事一道设计出了一个理论方法，使用一种属性由结构而非成份决定的“超材料”将光截留住。 目前，赫斯的设计还只停留在理论阶段，要真正实现光的截留，科学家们就必须努力研发并使用纳米材质的“超材料”。尽管这样一种材料听起来有些“科幻”，但奇异的“超材料”发现都是从一些看似不可思议的理论诞生出来的。比如，负折射率材料从提出到发现仅用了短短6个月的时间。 欧特温-赫斯表示，一旦光可以被截留住，就将掀起数据流和数据储存领域的革命。根据赫斯的理论，可以通过给光子设置限速，使某些频率的数据传输减速，以便其它数据通过。这样一来，就可以提高数据处理效率，使因特网具有更大的数据容量。由于光学装置天生就具有难以置信的高带宽，因此，截留光的方法使得光子可以被储存，从而芯片上可以储存海量数据。 慢化光速无论是从理论上还是从实际应用上均是意义非凡。使光子停止，操纵光子以便把信息输入光子，然后根据需要再将光子发往某地以及某时再发。这种可能性使人们看到了新一代计算机——量子计算机的曙光，可以预见它比目前计算机的功能要强大几千倍。 此外，利用它可开发将不可见的红外线转换为肉眼可识别的可见光的技术、减少通信系统中的噪音以及研制性能更好的视频显示和夜视装置等。
2、背景：爱因斯坦（1879～1955） 德裔美国科学家 。1879 年3月14日生于德国乌耳姆镇的一个小业主家庭，自幼喜爱音乐。爱因斯坦在量子论、分子运动论、相对论等物理学的三个不同领域取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学理论的革命。 1939年，爱因斯坦获悉铀核裂变及其链式反应的发现，在匈牙利物理学家利奥·西拉德推动下，上书罗斯福总统，建议研制原子弹，以防德国占先。第二次世界大战结束前夕，美国在日本广岛和长崎两个城市上空投掷原子弹，爱因斯坦对此强烈不满。战后，他为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险，进行了不懈的斗争。 1955年4月，弥留之际的爱因斯坦签署了《罗素——爱因斯坦宣言》 ，呼吁人们团结起来，防止新的世界大战爆发。爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家，还是一位和平主义者。他目睹了两次世界大战中对人类文明的摧残，认为和平是人类的首要问题。
3、阅读：“月球城市” 中国科学院院士欧阳自远在新近出版的《院士展望二十一世纪》一书中撰文认为，人类将于2005年在月球建立装备加压舱、发电设备、生活必需品和月球表面活动车等，使月球成为一个庞大、稳固而功能齐全的“天然空间站”；2010年将建立设备齐全的永久性居住地，研究人员可在月球表面滞留几星期，以开展生命科学实验和天文观测；2015年将在月球建立小型的永久居住的月球基地；2020年将在月球兴建实验工厂、农场等，使月球的“地球村”自给自足，逐步建立“月球城市”。 21世纪，人类有可能在“月球城市 ”中建立全球性、并联式的太阳能发电厂，并且通过传输为地球提供长期、稳固的能源。同时，人类还将从月球土壤和月球岩石中提取金属、氧和其他气体资源、甚至水，利用月球上的弱重力、高真空和超纯净的条件，研制和生产地球上极难获得的新型材料等。
4、中国探月计划 一、阶段 中国探月工程首席科学家、中国科学院院士欧阳自远介绍“嫦娥一号”是我国发射的最远距离的卫星，距地球的平均距离是38万公里，而在这之前，我国发射的最远距离的卫星离地面4万公里。 经过10年的酝酿，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。 1） 第一期绕月工程在2007年10月24日发射探月卫星“嫦娥一号”，对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。 2） 第二期工程时间定为2007年至2010年，目标是研制和发射航天器，以软着陆的方式降落在月球上进行探测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。 3） 第三期工程时间定在2011至2020年，目标是月面巡视勘察与采样返回。其中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车，对着陆区进行巡视勘察。后期即2015年以后，研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等，采集关键性样品返回地球，对着陆区进行考察，为下一步载人登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。此段工程的结束将使我国航天技术迈上一个新的台阶。 二、目标 绕月探测工程将完成以下四大科学目标： 一、获取月球表面三维立体影像，精细划分月球表面的基本构造和地貌单元，进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究，为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据，并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。 二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布，绘制各元素的全月球分布图，月球岩石、矿物和地质学专题图等，发现各元素在月表的富集区，评估月球矿产资源的开发利用前景等。 三、探测月壤厚度，即利用微波辐射技术，获取月球表面月壤的厚度数据，从而得到月球表面年龄及其分布，并在此基础上，估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等。 四、探测地球至月球的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里，处于地球磁场空间的远磁尾区域，卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体，研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用。
5、世界其他国家的探月工程情况 （1）美国重返月球 1972年12月，美国的“阿波罗”17号飞船对月球进行了最后一次考察，此后登月竞赛的狂热便骤然降温。耗资巨大的“阿波罗”计划完成后，月球探测陷入低迷状态。直到1994年，美国宇航局(NASA)发射了“克莱门汀号”环月探测器，除了测绘月球地貌，还对月面元素的分布与含量进行探测，并发现在月球南极可能存在水。1998年1月，美国又发射了“月球勘探者”，它同样发现在月球两极的盆地底部可能蕴涵固态水。由于水的存在意味着人类在月球上生存的基本条件已经具备，伴随这一发现而来的是美国重返月球计划。 2004年1月，美国总统布什发表讲话，提议最早2015年，最晚不超过2020年让美国宇航员重返月球，并开始在月球建立科研基地，为下一步将人送上火星甚至更远星球做准备。布什不忘提及，月球上的资源丰富，其土壤含有各种元素，这可以被用于制造飞船燃料和维持人类的地外生存。 2006年12月，美国宇航局公布了“全球探索战略”和“月球基地计划”的初步构想。将于2014年开始实施的“月球探索战略”列举了月球探索的各种理由，其中包括需要维持人类在月球的生存，该战略同时要求促进国际合作及为探索火星和其他星球做准备。 在2007年3月发布的探索战略框架计划书中，美国宇航局指出，月球不仅是我们最近的“天然空间站”，还是人类探索火星以及更远宇宙的理想前哨。在月球表面的极端环境下，运输工具、维持生命所需的居住系统和高级机器人技术都能得到实战检验，这将为日后人类登陆更遥远天体提供丰富的经验。 2008年10月，美国宇航局将用同一枚运载火箭同时发射两颗月球探测卫星———“月球勘察轨道飞行器”和“月球弧坑观测与测向卫星”。它们将前往月球的两极寻找适合建造月球基地的位置。 完成初步观测后，美国宇航局还将在2010年派遣类似火星漫步者的机器人，在初步选定的位置着陆，实地进行勘测。通过勘测两极，科学家需要确定月球上的氢元素储备，是否可以从月球土壤中提取生命所需的氧，以及陨石坑里的水。2016年之前，还将有多个无人驾驶月球探测飞船连续升空，其目的都是为宇航员重返月球打基础。 美国宇航局计划，如果所有的前期准备工作就绪，在2020年开始月球基地的建造工作。 首先派遣一支由4人组成的小队登月，每次任务一周左右，直到维持生命所需的基本设施安装齐全。整个初级建造阶段持续4年，到2024年将建成一个具有基本功能的基地，让科学家轮换驻扎在月球。每次的时间可长达6个月。到2027年，宇航员就能乘坐带有氧气舱的月球车离开基地，前往月球表面更远的地方探险。
（2）俄罗斯要载人登月
（3）日本月亮女神
（4）印度有争议中的探月计划
（5）欧洲欲在月球建基因库 |
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