2021年新蘇教版科學(xué)六年級上冊教材分析第四單元 探索宇宙一、單元設(shè)計意圖1.本單元主題的提出從古到今，人類對神秘的宇宙充滿了好奇與敬畏，一直試圖解開宇宙的奧秘。宇宙學(xué)是自然科學(xué)的重要組成部分，自然科學(xué)中的一些重大的、基本的理論問題都離不開宇宙學(xué)的研究。現(xiàn)在，人類已經(jīng)能夠漫步太空、翱翔天宇、登臨月球、訪問火星，人類的飛天夢想逐步變成了現(xiàn)實。通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等各種人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，表明了人類生活與宇宙空間開發(fā)關(guān)系日益密切。對于兒童來說，浩瀚的宇宙具有無窮的魅力。小學(xué)六年級的學(xué)生需要糾正宇宙是虛無縹緲的錯誤認識，從宏觀視角和系統(tǒng)層面來認識宇宙的結(jié)構(gòu)。從地球是人類生存的家園到地球是宇宙空間的一個天體，學(xué)生對宇宙的認識將逐步深入和豐富。探索宇宙的奧秘是人類的永恒話題，選擇這個話題作為本單元的主題，設(shè)置一系列適合學(xué)生年齡特點的、簡便易行的活動，如觀察星體、建立星座、建構(gòu)太陽系模型等，可以滿足學(xué)生對神秘宇宙的基本認知需求，發(fā)展模型思維、空間想象等能力。此外，從人類沖出地球付出的代價，學(xué)生可以了解人類探索宇宙的艱難歷程；通過認識各類航天器，學(xué)生可以感受到人類對未知領(lǐng)域不斷求索的科學(xué)精神。2.本單元對課程標準的落實(1)本單元通過讀圖、觀察、討論、建模等一系列活動，落實課程標準高年段的課程目標。科學(xué)知識：知道太陽系及宇宙中一些星座的基本概況。科學(xué)探究：能基于所學(xué)的知識，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度提出可探究的科學(xué)問題。能基于所學(xué)的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事物的信息。能基于所學(xué)的知識，用科學(xué)語言、概念圖、統(tǒng)計圖等方式記錄整理信息，表述探究結(jié)果。科學(xué)態(tài)度：表現(xiàn)出對事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系進行科學(xué)探究的興趣。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：了解人類的好奇和社會的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會發(fā)展。(2)本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于課程標準課程內(nèi)容中“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”和“地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域”的高年段要求。13.4太陽系是人類已經(jīng)探測到的宇宙中很小的一部分，地球是太陽系中的一顆行星。知道太陽是太陽系的中心；知道太陽系中有八顆行星，描述它們在太陽系中的相對位置。知道宇宙中有無數(shù)星系，銀河系只是其中的一個。知道大熊座、獵戶座等主要星座；學(xué)習(xí)利用北極星辨認方向。了解人類對宇宙的探索歷史，關(guān)注我國及世界空間技術(shù)的最新發(fā)展。5.1有的力直接施加在物體上，有的力可以通過看不見的物質(zhì)施加在物體上。知道地球不需要接觸物體就可以對物體施加引力。3.本單元在整套教材中與其他單元的關(guān)系4.本單元次級主題的構(gòu)成及邏輯關(guān)系本單元由太陽系大家族觀察星空沖出地球探索宇宙四課組成，這四課的編排呈遞進關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生一步步對宇宙空間展開探索。四個次級主題從學(xué)生比較熟悉的恒星和太陽系的行星入手，逐步拓寬認識范圍，發(fā)展到觀察星座和探索宇宙空間，介紹人類在探索宇宙空間進程中取得的科技成果。第一課側(cè)重于認識太陽系中八大行星的大小和距離太陽的遠近，引導(dǎo)學(xué)生通過實踐操作的方式建立太陽系模型；第二課側(cè)重于觀察和描述星空，通過用肉眼觀察的方式，認識常見的星座及其特征，掌握在星空中辨識北極星的方法；第三課側(cè)重于介紹人類沖出地球的歷程，著重帶領(lǐng)學(xué)生體驗地球引力對沖出地球的阻礙，以及人類是如何逐步解決這一問題的；第四課則側(cè)重于科學(xué)史的呈現(xiàn)，介紹人類向太空發(fā)射了若干航天器，并介紹中國航天探索的歷程和“嫦娥工程”中飛行器的工作原理。這四課的內(nèi)容在邏輯上逐步擴展并環(huán)環(huán)相扣，均關(guān)注了科學(xué)史的滲透，又各具特色。第一課重點關(guān)注太陽系八大行星的數(shù)據(jù)收集和模型建立；第二課重點關(guān)注典型星座大熊座、獵戶座和典型星體北極星的認識；第三課重點關(guān)注望遠鏡的發(fā)展歷程，和學(xué)生一起實踐體驗地球引力；第四課重點關(guān)注航天器的類型和作用，以及世界航天史上重大事件。二、單元教學(xué)目標認識太陽系八大行星的基本特征，知道它們的排列順序，運用空間想象力建立太陽系模型。知道星座的由來，能夠識別常見的星座和北極星，知道太陽系、銀河系和宇宙之間的關(guān)系。了解人類探索宇宙的典型事件，能夠體會人類沖出地球所付出的巨大努力和犧牲，理解地球引力對人類探索太空的影響。認識常見航天器的類型，意識到科學(xué)技術(shù)對人類探索太空的巨大作用。三、單元活動框架四、課時建議序號課題課時11太陽系大家族112觀察星空113沖出地球114探索宇宙1總課時4五、分課分析11.太陽系大家族1.教學(xué)內(nèi)容本課教學(xué)內(nèi)容分三個部分。第一部分是概念解讀活動，主要介紹什么是太陽系，強調(diào)太陽系不僅包括太陽、八大行星、衛(wèi)星，還包括矮行星、小行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)等。大小各異的天體組合在一幅全景圖中，讓學(xué)生能夠直觀地認識太陽系大家族的構(gòu)成，通過圖文資料的閱讀，建立太陽系的科學(xué)概念。第二部分是建模活動，主要認識八大行星的大小特征和距離太陽的遠近特征，學(xué)生通過數(shù)據(jù)解讀和分析，學(xué)習(xí)搭建太陽系模型。第三部分是閱讀活動，用圖文結(jié)合的形式介紹八大行星的概況及部分行星的發(fā)現(xiàn)歷程。2.教學(xué)目標認識太陽系八大行星的基本特征，建立太陽系的科學(xué)概念。通過搭建太陽系模型，理解太陽系行星之間的關(guān)系。閱讀文本資料，體悟人類探索行星奧秘的意義。3.重點與難點重點：收集八大行星的大小和距離太陽遠近的數(shù)據(jù)信息。難點：通過建模探究八大行星的排列關(guān)系。4.教學(xué)準備教師準備：各種大小的球體各1個(彈子球、網(wǎng)球、棒球、高爾夫球、沙灘球、瑜伽球、籃球、足球，也可用差不多大小的其他球體代替)、卷尺。學(xué)生準備：彩色卡紙、剪刀、直尺、圓規(guī)。12.觀察星空1.教學(xué)內(nèi)容夜晚的星空群星閃爍、深邃而神秘，讓人產(chǎn)生無盡的遐思。本課將引導(dǎo)學(xué)生從平常地看星星到認識星座和銀河系，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和空間想象能力。本課教學(xué)內(nèi)容分三個部分。第一部分是認識星座。觀察星空，選擇幾顆明亮的星星組成個性化的星座，即建立自己的星座；知道國際天文學(xué)聯(lián)合會把星空劃分為88個星座。該部分是一個實踐體驗活動，需要在課外開展觀察活動，教師要提前謀劃部署，將課堂學(xué)習(xí)與實際觀察活動相結(jié)合。第二部分包括兩個活動。活動一，看星座找北極星。這是對典型星座大熊座和小熊座的強化認識，在認識兩個星座的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)尋找北極星。這一活動重點是在“看”中“找”，不可用“講”代替。活動二，做星座放映器，強化對星座特征的認識。第三部分是認識銀河系。從個體的恒星到幾顆恒星組成的星座，再到上千億顆恒星組成的銀河系，學(xué)生對星空的認識范圍越來越廣。2.教學(xué)目標能夠參與夜晚觀察星空活動，記錄自己觀察到的星座特征。認識大熊座和小熊座，學(xué)會尋找星空中的北極星。知道銀河系是由超過1000億顆恒星組成的，了解銀河系的概況。學(xué)會觀察銀河系，感受到環(huán)境污染對星空觀察造成的影響。3.重點與難點重點：觀察星空，認識典型星座。難點：利用北斗七星尋找北極星。4.教學(xué)準備教師材料：觀察星空記錄單、星座圖片和視頻資料。學(xué)生分組材料：紙杯、鉛筆、錐子(或鐵釘)、手電筒。13.沖出地球1.教學(xué)內(nèi)容本課主要按照時間順序描述了人類探索脫離地球束縛的歷程。人類對于沖出地球去探索太空一直充滿想象，勇于實踐，如今人類已經(jīng)實現(xiàn)了夢想。2013年6月20日，我國航天員王亞平進行了中國首次太空授課，演示了質(zhì)量測量、單擺運動、陀螺運動、制作水膜與水球等實驗并作了講解，讓地球上的人們直觀感受到了太空失重環(huán)境的神奇。本課教學(xué)內(nèi)容分三個部分。第一部分是了解人類探索太空的觀測工具的發(fā)展歷程，主要介紹了伽利略望遠鏡、哈勃空間望遠鏡、射電望遠鏡。特別是中國貴州的FAST，需要向?qū)W生做詳細介紹。第二部分是人類沖出地球夢想的實現(xiàn)歷程。從中國古代的萬戶到中國古代的火箭，再到現(xiàn)代火箭，人類終于可以借助科技的力量沖出地球，實現(xiàn)在太空自由翱翔的夢想。這部分還讓學(xué)生思考沖出地球的困難有哪些。第三部分是體驗地球引力實驗。一是將沙袋、小球、羽毛拋向空中，觀察三者運動路程的共同特征；二是觀察紙火箭飛行高度與橡皮筋彈力大小的關(guān)系，并引出炮彈的速度達到第一宇宙速度，就會繞地球飛行的知識。2.教學(xué)目標了解太空觀測工具的發(fā)展歷程，體驗技術(shù)對航天工程的重要性。知道人類沖出地球的探索歷程，簡單了解火箭的工作原理。通過體驗地球引力的活動，認識物體沖出地球需要一定的速度。3.重點與難點重點：認識人類沖出地球的歷程。難點：了解物體沖出地球需要足夠大的速度。4.教學(xué)準備教師材料：相關(guān)視頻和圖片。學(xué)生分組材料：沙袋、小球、羽毛；紙火箭、橡皮筋、紙筒。14.探索宇宙1.教學(xué)內(nèi)容本課按照學(xué)生認知的邏輯順序安排了四個活動。活動一，認識各種類型的航天器，它們是實現(xiàn)人類探索太空夢想的工具，拓寬學(xué)生對航天工程的認識。活動二，通過查閱資料，了解中國的航天之旅，感受我國航天事業(yè)取得的偉大成就，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情感。活動三，了解嫦娥工程飛行器的工作原理，進一步激發(fā)學(xué)生對我國自主航天工程成果的自豪感。活動四，認識人類探索宇宙的重大意義，組織學(xué)生討論人類付出巨大代價探索太空是否值得的問題，這是對學(xué)生進行科學(xué)價值觀和世界觀教育的好契機。此外拓展介紹了人類向太空發(fā)送地球信息的相關(guān)內(nèi)容，進一步開闊學(xué)生的視野，激發(fā)好奇心。2.教學(xué)目標認識不同類型的航天器的特征和用途。了解中國航天事業(yè)發(fā)展歷程，感受我國航天事業(yè)取得的偉大成就。了解嫦娥工程飛行器的工作原理。通過閱讀航天失事資料，認識到探索宇宙的巨大風(fēng)險及其給人類帶來的價值。3.重點與難點重點：了解人類探索宇宙取得的成就。難點：了解嫦娥工程飛行器的工作原理。4.教學(xué)準備教師材料：各類航天器的視頻、圖片資料。學(xué)生分組材料：我國航天事業(yè)成就宣傳資料。六、參考資料太陽系太陽系由太陽、八大行星、衛(wèi)星、矮行星、小行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)等組成。太陽是太陽系的中心天體，其質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99.86%，由此而產(chǎn)生的引力約束著其他天體繞它運行。八大行星按照質(zhì)量和表面物態(tài)，分為類地行星和類木行星兩類。類地行星包括水星、金星、地球、火星，它們的特征類似于地球，如質(zhì)量小、體積小、平均密度大、巖態(tài)表面、自轉(zhuǎn)慢、衛(wèi)星少；類木行星包括木星、土星、天王星、海王星，它們的特征類似于木星，如質(zhì)量大、體積大、平均密度小、氣態(tài)表面、自轉(zhuǎn)快、衛(wèi)星多。太陽是太陽系中唯一能自身發(fā)光的天體，它發(fā)出的光和熱，照亮并溫暖著整個太陽系。銀河系銀河系是太陽所在的星系，由恒星、星團、星際物質(zhì)以及暗物質(zhì)聚集而成。銀河系可見物質(zhì)的質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的1400億倍。銀河系屬于棒旋星系，具有巨大的盤面結(jié)構(gòu)，擁有四條清晰明確的旋臂。太陽位于銀河系的一條旋臂獵戶臂的內(nèi)側(cè)，至銀河系中心的距離大約是2.6萬光年。銀河系的主要結(jié)構(gòu)成分有核球、銀盤、銀暈和暗暈。銀盤是可見物質(zhì)的主要集聚區(qū)，呈扁平圓盤狀。銀盤中心隆起的近似于球形的部分叫作核球，在核球區(qū)域恒星高度密集。核球中心有一個很小的致密區(qū)，叫作銀核。銀盤外面是一個范圍更大、近于球形的區(qū)域，其中物質(zhì)密度比銀盤中低得多，叫作銀暈。銀暈外面還有銀冕，它的物質(zhì)分布也大致呈球形。中國天眼(FAST)FAST是位于中國貴州黔南布依族苗族自治州的500米口徑球面射電望遠鏡的英文縮寫，被譽為“中國天眼”。它由我國天文學(xué)家南仁東于1994年提出構(gòu)想，從預(yù)研到建成歷時22年，于2016年9月啟用。它是由中國科學(xué)院國家天文臺主導(dǎo)建設(shè)，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。FAST可用于從宇宙起源到星際物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探討，脈沖星、地外生命的搜索，深空探測的地面跟蹤與遙控等。截至2019年8月28日，F(xiàn)AST已發(fā)現(xiàn)132顆優(yōu)質(zhì)的脈沖星候選體，其中有93顆已被確認為新發(fā)現(xiàn)的脈沖星。為什么要找脈沖星?脈沖星會不斷地發(fā)出脈沖信號，這種信號非常穩(wěn)定，找到以后就可以應(yīng)用于深空探測、星際旅行，可以起到導(dǎo)航作用。科學(xué)家曾經(jīng)舉例說：如果你要走到火星，或者走出太陽系，甚至走出銀河系，根本無法用地球上的GPS去導(dǎo)航，但如果能知道宇宙中很多脈沖星的位置，就可以通過它們來定位、導(dǎo)航。飛行器飛行器是能在大氣層內(nèi)或大氣層外空間(太空)飛行的機器或裝置的總稱。飛行器包括航空器、航天器、火箭和導(dǎo)彈。在大氣層內(nèi)飛行，依靠空氣的靜浮力或與空氣相對運動產(chǎn)生的氣動力升空飛行的稱為航空器，如氣球、飛艇、飛機等。在太空飛行，在運載火箭的推動下獲得必要的速度進入太空，然后依靠慣性做與天體類似的軌道運動的稱為航天器，如人造地球衛(wèi)星、載人飛船、空間探測器、航天飛機等。火箭是以火箭發(fā)動機為動力裝置的飛行器，可以在大氣層內(nèi)，也可以在大氣層外飛行，如探空火箭、運載火箭等。導(dǎo)彈是裝有戰(zhàn)斗部、飛行軌跡可控的飛行器，如彈道導(dǎo)彈等。中國航天事業(yè)大事記1970年4月24日，中國第一顆人造衛(wèi)星東方紅1號發(fā)射成功。1975年11月26日，中國第一顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功。1984年4月8日，長征3號火箭成功發(fā)射東方紅2號并定點成功。1999年11月20日，長征2號F運載火箭將我國第一艘無人試驗飛船神舟1號發(fā)射升空。2003年10月15日，中國第一艘載人飛船神舟5號搭載中國第一名航天員楊利偉進入太空。2005年4月12日，神舟6號飛船搭載航天員費俊龍、聶海勝升空，中國載人航天實現(xiàn)了兩人多天參與空間科學(xué)研究。2007年10月24日，嫦娥1號探月衛(wèi)星發(fā)射升空，中國首次月球探測工程圓滿成功。2008年9月25日，神舟7號飛船搭載航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬升空。9月27日，翟志剛成功進行空間出艙活動。2010年10月1日，嫦娥2號探月衛(wèi)星成功發(fā)射。2013年12月14日，嫦娥3號探測器實現(xiàn)月面軟著陸。2011年9月29日，天宮1號空間實驗室發(fā)射升空。2012年6月16日，神舟9號飛船搭載航天員景海鵬、劉旺、劉洋升空，神舟9號飛船與天宮1號目標飛行器交會對接。2013年6月11日，神舟10號飛船搭載航天員聶海勝、張曉光、王亞平升空。2016年9月中旬，天宮2號空間實驗室發(fā)射成功。2017年4月中旬，天舟1號貨運飛船發(fā)射成功。嫦娥工程2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。嫦娥工程規(guī)劃為“繞、落、回”三期。“繞”是指研制和發(fā)射中國第一顆月球探測衛(wèi)星，對月球進行全球性、整體性與綜合性探測，以獲取月球的三維立體圖像等；“落”是指發(fā)射月球軟著陸器，試驗月球軟著陸和月球車巡視勘察，就地對月球進行探測，并開展月基天文觀測等；“回”是指向月球發(fā)射軟著陸器和小型采樣返回艙，采集關(guān)鍵性月球樣品返回地球。自2013年12月14日月面軟著陸以來，我國嫦娥3號月球探測器創(chuàng)造了全世界在月工作最長紀錄。其拍攝的照片是人類時隔40多年再度獲得的最清晰月面照片，其中包含大量科學(xué)信息，照片和數(shù)據(jù)向全球免費開放共享