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开启探索海洋的一扇门

中小学生研学旅行，是研究性学习和旅行体验相结合的校外教育活动，是学校教育和校外教育衔接的创新形式，是教育教学的重要内容。是综合实践育人的有效途径。

研学旅行在旅行活动中将秉持教育性、实践性、安全性的基本原则。服务第一，教育为本，悦心悦志，帮助实现中小学生的多元能力培养与综合性素养的提升与成长。培养掌握知识的方法与研究能力的同时也培养独立学习与独立生活的能力，为亲子关系的互动交流创造了丰富有趣的场景。

上周我们探索了浩瀚的星辰瀚海，宇宙的边缘，太阳系之外的世界。触摸感知了那充满神秘力量的天文世界。

数千年以来，上天遁地，潜入深海，始终是人类科学探险清单上不变的主题。人们对深海世界的了解依旧存在许多许多的空白。高压、漆黑和极端的温度对海底的勘探任务提出了艰巨的挑战。但人类从未放弃过对海洋的不断探索，而探索深海世界一直满足着人类的好奇心和对未知领域的渴望。

深海勘探是一项极具挑战性的活动，需要先进的设备、庞大的预算、勇敢和有经验的科研人员以及国家和国际各级政府的许可。今天我们将以此为主题，一探深海探测的奥秘。

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11位研小侠在爸爸妈妈的陪伴下，在位于上海临港的深渊极客研学教育基地集合签到，参加以“深海探测”为主题的研究学习活动。研小侠们将独立动手完成载人深潜器：液压机械臂的模型组装制作及延展科学知识课堂学习。同时也将了解学习人类探险深海的历史故事，了解先人探险家科学家们的勇气、智慧与激情。

① 好奇：激发孩子们对于海洋科学及海洋探险的好奇心与探索欲。

② 科学：学习海洋探险科学的知识、原理、探测装置及科学家精神。

③ 实践：独立完成科学模型实践，培养自主学习的意识和习惯。

④ 创新：通过学习深海探测历史及知识，激发工程师一般的奇思妙想及创新欲望。

① 深海探险简史趣味课堂

纵观“蛟龙”号、“深海勇士”号、“着陆器”取得的海洋最深处样本等我国在海洋领域取得的重大成果，实际上也离不开前人的探索。在“深海探险简史”趣味课堂上，我们的研学导师从历史与人物两个维度介绍探海英雄们的传奇故事，讲述人类深潜历史，介绍当代深潜技术的状况与展望未来，带领大家感受深海探索精神，收获深海科学智慧。

山有多高？海有多深？

如果问，世界最高的山峰在哪里？我们都会回答，那一定是喜马拉雅山脉的主峰珠穆朗玛峰。那如果问，海洋有多深？。。。今天，在课堂上，老师告诉我们答案是：海洋的最深处在位于太平洋的马里亚纳海沟，它有一个响亮的名字：“挑战者深渊”。最深位置为11000米。

该深度的压力是海平面压力的1100倍。如果把世界最高的珠穆朗玛峰放在沟底，峰顶将不能露出水面。知道了海的最深处，我们一起跟随老师的指引，来看看我们的先驱是如何探险深海世界的。

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公元前的探索

好奇心自古便有，在一副17世纪印度的绘画作品中，描绘了公元前4世纪马其顿国王亚历山大大帝（公元前356-323）在古城提尔附近被放入玻璃制的潜水钟里潜入了地中海（据说当时的潜水钟的潜水深度只有20米）。历史学家认为，亚历山大大帝曾经在战争中使用过潜水钟。这是有史记载的第一个潜水钟。

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1930年
20世纪，深海黑暗中的第一束光。
1930年，人类第一次踏足海洋世界。

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海洋探险的先驱美国海洋生物学家威廉·毕比（William Beebe）和美国探险家奥蒂斯·巴顿（Otis Barton）进入深海潜水球中，首次试潜至距离海平面245米。这是历史上第一次真正意义上的载人深海探险。而为此次深海探险保驾护航的正是三位女性科学家，（我们在历史照片中能看到女性科学家的身影）也正是因为她们的成功运作，才让这次水下科学考察取得了前所未有的成功。

1932年，贝比和巴顿再一次合作，乘坐深海潜水球，在大西洋百慕大海域下潜至距海平面923米处。这是他们在一起创造的最深潜水纪录。

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传奇探险家家族 （Les Piccards）
“爬最高的山，穿越最辽阔的太空，开启探照灯照亮最黑暗的地方，这才是生命的意义。”
— （瑞士）奥古斯特·皮卡德
接下来，让我们一起来探究一下关于瑞士皮卡德家族的传奇故事。从他们的故事里，除了唏嘘与惊叹之外，或许能唤起我们对探险对深海的激情、好奇与勇气！

祖：奥古斯特·皮卡德（August Piccard）
奥古斯特·皮卡德（August Piccard），瑞士物理学家、发明家、探险家，密封压力舱原理的发明者，座右铭：“生活等于挑战和探险。”

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1927年索尔维会议合影

1884年１月皮卡德出生在瑞士的巴塞尔（钟表名都），毕业于瑞士苏黎世大学，机械工程专业。在他２０岁的时候就已成为比利时布鲁塞尔大学的教授。当时盛行吊篮式升空气球，但这种气球无法克服高空严寒和空气稀薄对飞行员生命的威胁，升空高度受到影响。皮卡德设计出了一种铝制的密封舱，解决了这两个问题。1913年，29岁的皮卡德乘坐自己设计的气球，垂直上升到了1６ 000米的高空，到达了平流层，安全飞行16小时，飞越德国和法国的上空。创纪录的飞行，使皮卡德成为世界高空探险的第一人。

1933年，49岁的皮卡德在美国芝加哥认识了正在从事深海探险工作的美国海洋生物学家威廉·毕比（William Beebe）。毕比描述的深海瑰丽景象，深深吸引了皮卡德。1937年，57岁的皮卡德完成了最后一次气球升空探险后，就转向深海世界的探险。

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丁丁历险记向日葵教授的原型人物

皮卡德是一位知识渊博、精通机械的科学家，又是一位勇敢顽强、不畏艰险的探险家。他先前发明的飞上万米高空的气球舱体设计同样也适用于潜水。在他的努力下，解决了深海探险的三大难题：一是水中呼吸；二是压力；三是深潜器的上浮问题。

深潜器上浮问题的历史创新：带缆潜水球到无缆油包的创新改进。
为了对抗深海中更大的压力，皮卡德将原先的铝制舱体改为了钢铁材质。并且设计了一个巨大的浮箱，里面装满了提供浮力的汽油，足有1万加仑。

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解释深潜器上浮问题

1948年64岁的皮卡德乘坐自己设计的深潜器下潜到了25米深处，并安全返回。1950年，他又研制出一个深潜器，命名为FNRS-3号。他带着儿子雅克·皮卡德（Jacques Piccard）乘坐该深潜器，成功地下潜到米的深度，这远超过之前毕比创造的下潜深度。

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皮卡德父子

父：雅克·皮卡德（Jacques Piccard）
瑞士著名深海探险家及发明家。
主要的贡献是对于研究洋流的深海探险器的发明改进。

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皮卡德和美国海军军官唐·沃尔什

1960年1月23日，雅克和美国海军军官唐·沃尔什乘坐一艘名叫“特里斯特号”的深海潜水器前往南太平洋最深处的马里亚纳海沟探险，足足花了5小时抵达了海平面以下近11公里处（10916米）的地方。在深潜器触底的那一刻，雅克惊喜地喊道：“C’est la vie ! ” ( 法语：这就是人生呐！）

这是人类有史以来曾经抵达的海底最深之处，从那以后，再没有人打破过雅克创下的世界记录，去过比他到达之处还要更深的地方。 

雅克在近11公里深的海底看到了许多前所未见的深海鱼类和虾类。他谈论那次深海探险经历时记忆犹新地说：“那趟旅行最有趣的发现是那些从潜水器舷窗外游过的鱼类，我们震惊地发现在那么深的海底，竟然还生活着一些相当高级的海洋生命。” 

自从1960年的那次成功的深海探险之后，他陆续设计制造出了4艘“中深度”水下潜艇，其中包括一艘166吨重的旅游潜艇。在1964年的瑞士国家展览会期间，他曾用这艘潜艇先后搭载33000名游客到日内瓦湖60米深处的湖底进行水下遨游。70多岁时，他仍然开着潜艇载着瑞士的中学生到湖底旅行。 在自己的80岁生日上还说：“在我去世前我还有许多事情要做。”他继续设计着深海潜水器。

孙：伯特兰·皮卡德（Bertrand Piccard）

“探险是我们科学家们最喜欢的一种运动，我不仅秉承了父辈冒险的传统，也遗传了母亲做医生的基因。探求人的内心与探求自然一样令人着迷。”（伯特兰同时是一位出色的医生，在儿童与成人心理疗法的研究中颇有建树。）

1999年3月1日，在伯兰特生日这天，他和英国探险家布莱恩·琼斯乘坐“百年灵3号”从阿尔卑斯山脚下的代堡出发。不间断飞行19天21小时47分钟后，降落在埃及。他们飞越了45755公里，无论从时间和距离上都创下了新的世界纪录。事实上，确切地说，是7项世界纪录。这次飞行被认为是20世纪最后一次伟大冒险。

有一位作家曾这样总结他们祖孙三代，“这3个人最疯狂的梦想是变成鱼或变成鸟。不过，很了不起的是，他们最终梦想成真。” 他们说过，冒险并不是为了刺激，而是纯粹只为科学研究！

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1964年

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阿尔文号是一个外形可爱、直径6英尺的钛金属圆形舱，搭载科学家们深入海洋之下数英里。1964年阿尔文号打捞过一枚坠落在1000多米深的海底的氢弹。1977年，在将近2500米深处的加拉帕哥斯(Galapagos) 断裂带首次发现了海底热液和其中的生物群落。1985年，它再度建功立业，成功地参与了沉睡海底73年的“泰坦尼克号”沉船的搜寻和考察任务，让世界为之轰动。

1985年

法国研发出6000米级载人深潜器“鹦鹉螺号” ，多次赴泰坦尼克号失事海域打捞文物。

2012年 - 2019年

2012年，美国好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆兼探险家独自乘坐“深海挑战者”号深潜器，完成了对太平洋马里亚纳海沟底部的考察之旅。成为人类历史上继皮卡德之后的第二次探访。

2019年，历史再次被改写，私募投资人Victor Vescovo驾驶Limiting Factor（限制因子号）深潜器下潜至挑战者深渊10928米处，刷新这一海的最深处的下潜纪录。

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彩虹鱼：中国万米级载人深渊器项目
导师为我们介绍并讲解深渊流动实验室的组成与功能；了解彩虹鱼自助研发的装备特性与用途；

万米级载人深渊器“彩虹鱼”号的研制是整个项目的核心。按照曾担任过“蛟龙”号副总设计师的崔维成教授的说法，与最深抵达7000多米的“蛟龙”号相比，最深抵达11000米的“彩虹鱼”号在外形设计、制造材料、设备抗压能力等方面，均需升级换代，提升各项性能。

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我们来到冷库，老师打开冰箱，为我们展示讲述海沟。

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液压机械臂是载人深潜器的重要部件，其液压传动是以有压力的液体作为传递动力的工作介质，相比于用空气做介质，其输出稳定、且推力更大。通过独立完成实验，研小侠们可以了解什么是机械结构，了解电机驱动机与液压驱动机的不同原理与优劣，理解机械臂的运动轨迹与原理，收获科学机械制作思维方式。

机械臂是我们人类探索未知世界的有效工具，同时也广泛应用于工业制造，它们能够帮助我们完成深海探索的许多危险复杂的工作。在研学导师指导下，完成液压机械臂的拼装，在头脑中构筑关于载人深潜器的客观认识。

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带着以下几个问题，开始延展课堂的学习。

当液压机械臂针筒管内只有空气和液压机械臂管内装满水，推动操作端的针筒会有怎样不同的反应？液压型的机械臂和电动型的机械臂在源动力运动方式上有何不同，这是为什么？为什么大型的挖掘机或者吊车会用液压机械臂，而不用电动机械臂？在拼装湾液压机械臂之后，我们的研学导师带领大家进行深入研讨，通过尝试固定操作端针筒活塞的位置，运动相应执行端对应的关节，找寻不破坏机械臂却能活动关节的最佳方式。完成试验后的探究总结往往会比实验本身带来更多帮助。

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这个可不是抓娃娃机器哦。。。

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“荣耀时刻”，参加研学的小伙伴们在研学导师的带领下完成所有考核，为每位获得导师认可的小伙伴颁发荣誉证书，纪念成长与自我挑战。并且在研学护照上盖上记载学习成就的荣誉小戳戳哦！

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《海底两万里》
作者: 儒尔•凡尔纳 (Jules Verne) 
出版社: 译林出版社
译者: 沈国华 / 钱培鑫 / 曹德明 
豆瓣读书链接
https://book.douban.com/subject/4881634/

《深海探险简史》
作者: [美]罗伯特·D.巴德拉 
出版社: 上海科学技术出版社
原作名: THE ETERNAL DARKNESS A Personal History of Deep-Sea Exploration
译者: 罗瑞龙 等 
豆瓣读书链接
https://book.douban.com/subject/30144089/

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《海洋》（Océans）
导演: 雅克·贝汉 / 雅克·克鲁奥德
类型: 纪录片
剧情：海洋是什么？这部电影告诉你答案。这是一部以环保为主题，令人心旷神怡、叹为观止的生态学纪录片。本片聚焦于覆盖着地球表面的四分之三的“蓝色领土”。导演深入探索这个幽深而富饶的神秘世界、完整地呈现海洋的壮美辽阔。真实的动物世界的冒险远比动画片中的故事来的精彩，接下来银幕展开——巨大的水母群、露脊鲸、大白鲨、企鹅等。毫不吝啬在镜头前展示他们旺盛的生命力，让人叹为观止。
豆瓣电影链接：
https://movie.douban.com/subject/3443389/

《深海挑战》（Deepsea Challenger）
导演: 约翰·布鲁诺 / 雷蒙德·昆特 / 安德鲁·韦特
主演: 詹姆斯·卡梅隆 / 弗兰克·洛蒂托 / 拉克兰·伍兹 / 保罗·亨利
类型: 纪录片 / 冒险
剧情：电影记录了詹姆斯·卡梅隆驾驶单人深潜器“深海挑战者”号成功下潜至世界海洋的最深处――马里亚纳海沟的全过程。卡梅隆下潜的深度是35756英尺（约合10898米）——是全世界海洋无可比拟的深度极限。在这部纪录电影中，也讲述了研发深潜器背后的故事。在万米海底，卡梅隆停留了六个小时，用高清3D摄影机拍摄下来，而他为这次下潜热身的其他十几次潜水也将被剪进这部90分钟的3D纪录片里。
豆瓣电影链接：
https://movie.douban.com/subject/20270795/

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皮卡德家族祖孙三代最疯狂的梦想是变成鱼或变成鸟。不过，最了不起的地方在于，他们最终都梦想成真。“ 冒险并不是为了刺激，而是纯粹只为科学研究！” 这句话不仅是皮卡德家族的家训，也道出了科学探险，探险科学所需的，必不可少的野心、智慧、勇气、坚韧、激情！

科学与探险似一对孪生兄弟，人类对科学永无止境的探知离不开勇敢无畏的探险精神，而探险宇宙洪荒深海世界，亦离不开科学家坚持不懈、日复一日的努力钻研。两者互为表里，在人类远离蒙昧不断拓宽已知的道路上，扮演了指路明灯般的角色。

祝福聪明可爱的研小侠们，在“深海探测”主题研学课堂结束之后，能踩着先驱的脚步，站在那些不断刷新世界纪录的科学家叔叔阿姨们的肩膀上，永远对我们生活的世界保持一份好奇、一腔勇气。去探索自己的未知，去探索人生的未知，无论是深海世界亦或别的什么世界。

总之，生命不息，探索不止！