2021年新蘇教版科學六年級上冊教材分析第四單元 探索宇宙一、單元設計意圖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。宇宙學是自然科學的重要組成部分，自然科學中的一些重大的、基本的理論問題都離不開宇宙學的研究。現在，人類已經能夠漫步太空、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實。通信衛星、導航衛星、氣象衛星等各種人造地球衛星的發射，表明了人類生活與宇宙空間開發關系日益密切。對于兒童來說，浩瀚的宇宙具有無窮的魅力。小學六年級的學生需要糾正宇宙是虛無縹緲的錯誤認識，從宏觀視角和系統層面來認識宇宙的結構。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，設置一系列適合學生年齡特點的、簡便易行的活動，如觀察星體、建立星座、建構太陽系模型等，可以滿足學生對神秘宇宙的基本認知需求，發展模型思維、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，學生可以感受到人類對未知領域不斷求索的科學精神。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。科學知識：知道太陽系及宇宙中一些星座的基本概況。科學探究：能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題。能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。能基于所學的知識，用科學語言、概念圖、統計圖等方式記錄整理信息，表述探究結果。科學態度：表現出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行科學探究的興趣。科學、技術、社會與環境：了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。(2)本單元學習內容基于課程標準課程內容中“物質科學領域”和“地球與宇宙科學領域”的高年段要求。13.4太陽系是人類已經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；學習利用北極星辨認方向。了解人類對宇宙的探索歷史，關注我國及世界空間技術的最新發展。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系4.本單元次級主題的構成及邏輯關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系，引導學生一步步對宇宙空間展開探索。四個次級主題從學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，引導學生通過實踐操作的方式建立太陽系模型；第二課側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；第三課側重于介紹人類沖出地球的歷程，著重帶領學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；第四課則側重于科學史的呈現，介紹人類向太空發射了若干航天器，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。這四課的內容在邏輯上逐步擴展并環環相扣，均關注了科學史的滲透，又各具特色。第一課重點關注太陽系八大行星的數據收集和模型建立；第二課重點關注典型星座大熊座、獵戶座和典型星體北極星的認識；第三課重點關注望遠鏡的發展歷程，和學生一起實踐體驗地球引力；第四課重點關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，意識到科學技術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.教學內容本課教學內容分三個部分。第一部分是概念解讀活動，主要介紹什么是太陽系，強調太陽系不僅包括太陽、八大行星、衛星，還包括矮行星、小行星、彗星、流星體和行星際物質等。大小各異的天體組合在一幅全景圖中，讓學生能夠直觀地認識太陽系大家族的構成，通過圖文資料的閱讀，建立太陽系的科學概念。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，學生通過數據解讀和分析，學習搭建太陽系模型。第三部分是閱讀活動，用圖文結合的形式介紹八大行星的概況及部分行星的發現歷程。2.教學目標認識太陽系八大行星的基本特征，建立太陽系的科學概念。通過搭建太陽系模型，理解太陽系行星之間的關系。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據信息。難點：通過建模探究八大行星的排列關系。4.教學準備教師準備：各種大小的球體各1個(彈子球、網球、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。學生準備：彩色卡紙、剪刀、直尺、圓規。12.觀察星空1.教學內容夜晚的星空群星閃爍、深邃而神秘，讓人產生無盡的遐思。本課將引導學生從平常地看星星到認識星座和銀河系，培養學生的觀察能力和空間想象能力。本課教學內容分三個部分。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；知道國際天文學聯合會把星空劃分為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，將課堂學習與實際觀察活動相結合。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上，學習尋找北極星。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，學生對星空的認識范圍越來越廣。2.教學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。學會觀察銀河系，感受到環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.教學準備教師材料：觀察星空記錄單、星座圖片和視頻資料。學生分組材料：紙杯、鉛筆、錐子(或鐵釘)、手電筒。13.沖出地球1.教學內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，如今人類已經實現了夢想。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境的神奇。本課教學內容分三個部分。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，需要向學生做詳細介紹。第二部分是人類沖出地球夢想的實現歷程。從中國古代的萬戶到中國古代的火箭，再到現代火箭，人類終于可以借助科技的力量沖出地球，實現在太空自由翱翔的夢想。這部分還讓學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.教學目標了解太空觀測工具的發展歷程，體驗技術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.教學準備教師材料：相關視頻和圖片。學生分組材料：沙袋、小球、羽毛；紙火箭、橡皮筋、紙筒。14.探索宇宙1.教學內容本課按照學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，它們是實現人類探索太空夢想的工具，拓寬學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，感受我國航天事業取得的偉大成就，激發學生的愛國主義情感。活動三，了解嫦娥工程飛行器的工作原理，進一步激發學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，這是對學生進行科學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送地球信息的相關內容，進一步開闊學生的視野，激發好奇心。2.教學目標認識不同類型的航天器的特征和用途。了解中國航天事業發展歷程，感受我國航天事業取得的偉大成就。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.教學準備教師材料：各類航天器的視頻、圖片資料。學生分組材料：我國航天事業成就宣傳資料。六、參考資料太陽系太陽系由太陽、八大行星、衛星、矮行星、小行星、彗星、流星體和行星際物質等組成。太陽是太陽系的中心天體，其質量占太陽系總質量的99.86%，由此而產生的引力約束著其他天體繞它運行。八大行星按照質量和表面物態，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，如質量小、體積小、平均密度大、巖態表面、自轉慢、衛星少；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，如質量大、體積大、平均密度小、氣態表面、自轉快、衛星多。太陽是太陽系中唯一能自身發光的天體，它發出的光和熱，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、星際物質以及暗物質聚集而成。銀河系可見物質的質量約為太陽質量的1400億倍。銀河系屬于棒旋星系，具有巨大的盤面結構，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側，至銀河系中心的距離大約是2.6萬光年。銀河系的主要結構成分有核球、銀盤、銀暈和暗暈。銀盤是可見物質的主要集聚區，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，在核球區域恒星高度密集。核球中心有一個很小的致密區，叫作銀核。銀盤外面是一個范圍更大、近于球形的區域，其中物質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”。它由我國天文學家南仁東于1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，于2016年9月啟用。它是由中國科學院國家天文臺主導建設，具有我國自主知識產權，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結構的探討，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，FAST已發現132顆優質的脈沖星候選體，其中有93顆已被確認為新發現的脈沖星。為什么要找脈沖星?脈沖星會不斷地發出脈沖信號，這種信號非常穩定，找到以后就可以應用于深空探測、星際旅行，可以起到導航作用。科學家曾經舉例說：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、導航。飛行器飛行器是能在大氣層內或大氣層外空間(太空)飛行的機器或裝置的總稱。飛行器包括航空器、航天器、火箭和導彈。在大氣層內飛行，依靠空氣的靜浮力或與空氣相對運動產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，如人造地球衛星、載人飛船、空間探測器、航天飛機等。火箭是以火箭發動機為動力裝置的飛行器，可以在大氣層內，也可以在大氣層外飛行，如探空火箭、運載火箭等。導彈是裝有戰斗部、飛行軌跡可控的飛行器，如彈道導彈等。中國航天事業大事記1970年4月24日，中國第一顆人造衛星東方紅1號發射成功。1975年11月26日，中國第一顆返回式衛星發射成功。1984年4月8日，長征3號火箭成功發射東方紅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，中國載人航天實現了兩人多天參與空間科學研究。2007年10月24日，嫦娥1號探月衛星發射升空，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號探月衛星成功發射。2013年12月14日，嫦娥3號探測器實現月面軟著陸。2011年9月29日，天宮1號空間實驗室發射升空。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號空間實驗室發射成功。2017年4月中旬，天舟1號貨運飛船發射成功。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”。嫦娥工程規劃為“繞、落、回”三期。“繞”是指研制和發射中國第一顆月球探測衛星，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”是指向月球發射軟著陸器和小型采樣返回艙，采集關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，其中包含大量科學信息，照片和數據向全球免費開放共享