1、第第四四单元单元 探索宇宙探索宇宙 一、一、单元设计意图单元设计意图 1.1.本单元主题的提出本单元主题的提出 从古到今，人类对神秘的宇宙充满了好奇与敬畏，一直试图解开宇宙的奥秘。宇宙学是自 然科学的重要组成部分，自然科学中的一些重大的、基本的理论问题都离不开宇宙学的研究。 现在，人类已经能够漫步太空、翱翔天宇、登临月球、访问火星，人类的飞天梦想逐步变成了 现实。通信卫星、导航卫星、气象卫星等各种人造地球卫星的发射，表明了人类生活与宇宙空 间开发关系日益密切。 对于儿童来说， 浩瀚的宇宙具有无穷的魅力。小学六年级的学生需要纠正宇宙是虚无缥缈 的错误认识，从宏观视角和系统层面来认识宇宙的结构。从
2、地球是人类生存的家园到地球是宇 宙空间的一个天体，学生对宇宙的认识将逐步深入和丰富。 探索宇宙的奥秘是人类的永恒话题，选择这个话题作为本单元的主题，设置一系列适合学 生年龄特点的、简便易行的活动，如观察星体、建立星座、建构太阳系模型等，可以满足学生 对神秘宇宙的基本认知需求，发展模型思维、空间想象等能力。此外，从人类冲出地球付出的 代价，学生可以了解人类探索宇宙的艰难历程；通过认识各类航天器，学生可以感受到人类对 未知领域不断求索的科学精神。 2.2.本单元对课程标准的落实本单元对课程标准的落实 (1)本单元通过读图、观察、讨论、建模等一系列活动，落实课程标准高年段的课程 目标。 科学知识：
3、知道太阳系及宇宙中一些星座的基本概况。 科学探究： 能基于所学的知识， 从事物的结构、 功能、 变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。 能基于所学的知识， 通过观察、 实验、 查阅资料、 调查、 案例分析等方式获取事物的信息。 能基于所学的知识，用科学语言、概念图、统计图等方式记录整理信息，表述探究结果。 科学态度： 表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。 科学、技术、社会与环境： 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力， 技术的发展和应用影响着社会发展。 (2)本单元学习内容基于课程标准课程内容中“物质科学领域”和“地球与宇宙科学 领域”的高年段要求。 13
4、.4 太阳系是人类已经探测到的宇宙中很小的一部分，地球是太阳系中的一颗行星。 知道太阳是太阳系的中心；知道太阳系中有八颗行星，描述它们在太阳系中的相对位置。 知道宇宙中有无数星系，银河系只是其中的一个。 知道大熊座、猎户座等主要星座；学习利用北极星辨认方向。 了解人类对宇宙的探索历史，关注我国及世界空间技术的最新发展。 5.1 有的力直接施加在物体上，有的力可以通过看不见的物质施加在物体上。 知道地球不需要接触物体就可以对物体施加引力。 3.3.本单元在整套教材中与其他单元的关系本单元在整套教材中与其他单元的关系 4.4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元由太
5、阳系大家族 观察星空 冲出地球 探索宇宙四课组成，这四课的编 排呈递进关系，引导学生一步步对宇宙空间展开探索。 四个次级主题从学生比较熟悉的恒星和太阳系的行星入手，逐步拓宽认识范围， 发展到观 察星座和探索宇宙空间， 介绍人类在探索宇宙空间进程中取得的科技成果。第一课侧重于认识 太阳系中八大行星的大小和距离太阳的远近，引导学生通过实践操作的方式建立太阳系模型； 第二课侧重于观察和描述星空，通过用肉眼观察的方式，认识常见的星座及其特征，掌握在星 空中辨识北极星的方法； 第三课侧重于介绍人类冲出地球的历程， 着重带领学生体验地球引力 对冲出地球的阻碍，以及人类是如何逐步解决这一问题的；第四课则侧重
6、于科学史的呈现，介 绍人类向太空发射了若干航天器，并介绍中国航天探索的历程和“嫦娥工程”中飞行器的工作 原理。 这四课的内容在逻辑上逐步扩展并环环相扣，均关注了科学史的渗透，又各具特色。第一 课重点关注太阳系八大行星的数据收集和模型建立；第二课重点关注典型星座大熊座、猎户座 和典型星体北极星的认识； 第三课重点关注望远镜的发展历程， 和学生一起实践体验地球引力； 第四课重点关注航天器的类型和作用，以及世界航天史上重大事件。 二二、单元教学目标单元教学目标 认识太阳系八大行星的基本特征， 知道它们的排列顺序， 运用空间想象力建立太阳系模型。 知道星座的由来， 能够识别常见的星座和北极星， 知道太
7、阳系、 银河系和宇宙之间的关系。 了解人类探索宇宙的典型事件， 能够体会人类冲出地球所付出的巨大努力和牺牲， 理解地 球引力对人类探索太空的影响。 认识常见航天器的类型，意识到科学技术对人类探索太空的巨大作用。 三三、单元活动框架单元活动框架 四四、课时建议课时建议 序号序号 课题课题 课时课时 11 太阳系大家族 1 12 观察星空 1 13 冲出地球 1 14 探索宇宙 1 总课时 4 五、分课分析五、分课分析 11.11.太阳系大家族太阳系大家族 1.教学内容 本课教学内容分三个部分。第一部分是概念解读活动，主要介绍什么是太阳系，强调太阳 系不仅包括太阳、八大行星、卫星，还包括矮行星、小
8、行星、彗星、流星体和行星际物质等。 大小各异的天体组合在一幅全景图中，让学生能够直观地认识太阳系大家族的构成， 通过图文 资料的阅读，建立太阳系的科学概念。第二部分是建模活动，主要认识八大行星的大小特征和 距离太阳的远近特征， 学生通过数据解读和分析， 学习搭建太阳系模型。 第三部分是阅读活动， 用图文结合的形式介绍八大行星的概况及部分行星的发现历程。 2.教学目标 认识太阳系八大行星的基本特征，建立太阳系的科学概念。 通过搭建太阳系模型，理解太阳系行星之间的关系。 阅读文本资料，体悟人类探索行星奥秘的意义。 3.重点与难点 重点：收集八大行星的大小和距离太阳远近的数据信息。 难点：通过建模探
9、究八大行星的排列关系。 4.教学准备 教师准备：各种大小的球体各 1 个(弹子球、网球、棒球、高尔夫球、沙滩球、瑜伽球、 篮球、足球，也可用差不多大小的其他球体代替)、卷尺。 学生准备：彩色卡纸、剪刀、直尺、圆规。 12.12.观察星空观察星空 1.教学内容 夜晚的星空群星闪烁、深邃而神秘，让人产生无尽的遐思。本课将引导学生从平常地看星 星到认识星座和银河系，培养学生的观察能力和空间想象能力。本课教学内容分三个部分。 第一部分是认识星座。观察星空，选择几颗明亮的星星组成个性化的星座，即建立自己的 星座；知道国际天文学联合会把星空划分为 88 个星座。该部分是一个实践体验活动，需要在 课外开展观
10、察活动，教师要提前谋划部署，将课堂学习与实际观察活动相结合。 第二部分包括两个活动。活动一，看星座找北极星。这是对典型星座大熊座和小熊座的强 化认识，在认识两个星座的基础上，学习寻找北极星。这一活动重点是在“看”中“找”，不 可用“讲”代替。活动二，做星座放映器，强化对星座特征的认识。 第三部分是认识银河系。从个体的恒星到几颗恒星组成的星座，再到上千亿颗恒星组成的 银河系，学生对星空的认识范围越来越广。 2.教学目标 能够参与夜晚观察星空活动，记录自己观察到的星座特征。 认识大熊座和小熊座，学会寻找星空中的北极星。 知道银河系是由超过 1000 亿颗恒星组成的，了解银河系的概况。 学会观察银河
11、系，感受到环境污染对星空观察造成的影响。 3.重点与难点 重点：观察星空，认识典型星座。 难点：利用北斗七星寻找北极星。 4.教学准备 教师材料：观察星空记录单、星座图片和视频资料。 学生分组材料：纸杯、铅笔、锥子(或铁钉)、手电筒。 13.13.冲出地球冲出地球 1.教学内容 本课主要按照时间顺序描述了人类探索脱离地球束缚的历程。 人类对于冲出地球去探索太 空一直充满想象，勇于实践，如今人类已经实现了梦想。2013 年 6 月 20 日，我国航天员王亚 平进行了中国首次太空授课，演示了质量测量、单摆运动、陀螺运动、制作水膜与水球等实验 并作了讲解，让地球上的人们直观感受到了太空失重环境的神奇
12、。本课教学内容分三个部分。 第一部分是了解人类探索太空的观测工具的发展历程，主要介绍了伽利略望远镜、哈勃空 间望远镜、射电望远镜。特别是中国贵州的 FAST，需要向学生做详细介绍。 第二部分是人类冲出地球梦想的实现历程。从中国古代的万户到中国古代的火箭，再到现 代火箭，人类终于可以借助科技的力量冲出地球，实现在太空自由翱翔的梦想。这部分还让学 生思考冲出地球的困难有哪些。 第三部分是体验地球引力实验。一是将沙袋、小球、羽毛抛向空中，观察三者运动路程的 共同特征； 二是观察纸火箭飞行高度与橡皮筋弹力大小的关系，并引出炮弹的速度达到第一宇 宙速度，就会绕地球飞行的知识。 2.教学目标 了解太空观测
13、工具的发展历程，体验技术对航天工程的重要性。 知道人类冲出地球的探索历程，简单了解火箭的工作原理。 通过体验地球引力的活动，认识物体冲出地球需要一定的速度。 3.重点与难点 重点：认识人类冲出地球的历程。 难点：了解物体冲出地球需要足够大的速度。 4.教学准备 教师材料：相关视频和图片。 学生分组材料：沙袋、小球、羽毛；纸火箭、橡皮筋、纸筒。 14.14.探索宇宙探索宇宙 1.教学内容 本课按照学生认知的逻辑顺序安排了四个活动。活动一，认识各种类型的航天器，它们是 实现人类探索太空梦想的工具，拓宽学生对航天工程的认识。活动二，通过查阅资料，了解中 国的航天之旅，感受我国航天事业取得的伟大成就，
14、激发学生的爱国主义情感。活动三，了解 嫦娥工程飞行器的工作原理，进一步激发学生对我国自主航天工程成果的自豪感。活动四，认 识人类探索宇宙的重大意义，组织学生讨论人类付出巨大代价探索太空是否值得的问题， 这是 对学生进行科学价值观和世界观教育的好契机。 此外拓展介绍了人类向太空发送地球信息的相 关内容，进一步开阔学生的视野，激发好奇心。 2.教学目标 认识不同类型的航天器的特征和用途。 了解中国航天事业发展历程，感受我国航天事业取得的伟大成就。 了解嫦娥工程飞行器的工作原理。 通过阅读航天失事资料，认识到探索宇宙的巨大风险及其给人类带来的价值。 3.重点与难点 重点：了解人类探索宇宙取得的成就。
15、 难点：了解嫦娥工程飞行器的工作原理。 4.教学准备 教师材料：各类航天器的视频、图片资料。 学生分组材料：我国航天事业成就宣传资料。 六六、参考资料参考资料 太阳系太阳系 太阳系由太阳、八大行星、卫星、矮行星、小行星、彗星、流星体和行星际物质等组成。 太阳是太阳系的中心天体，其质量占太阳系总质量的 99.86%，由此而产生的引力约束着其他 天体绕它运行。八大行星按照质量和表面物态，分为类地行星和类木行星两类。类地行星包括 水星、金星、地球、火星，它们的特征类似于地球，如质量小、体积小、平均密度大、岩态表 面、自转慢、卫星少；类木行星包括木星、土星、天王星、海王星，它们的特征类似于木星， 如质
16、量大、体积大、平均密度小、气态表面、自转快、卫星多。太阳是太阳系中唯一能自身发 光的天体，它发出的光和热，照亮并温暖着整个太阳系。 银河系银河系 银河系是太阳所在的星系，由恒星、星团、星际物质以及暗物质聚集而成。银河系可见物 质的质量约为太阳质量的 1400 亿倍。 银河系属于棒旋星系，具有巨大的盘面结构，拥有四条清晰明确的旋臂。太阳位于银河系 的一条旋臂猎户臂的内侧，至银河系中心的距离大约是 2.6 万光年。 银河系的主要结构成分有核球、银盘、银晕和暗晕。银盘是可见物质的主要集聚区，呈扁 平圆盘状。银盘中心隆起的近似于球形的部分叫作核球，在核球区域恒星高度密集。核球中心 有一个很小的致密区，
17、叫作银核。银盘外面是一个范围更大、近于球形的区域，其中物质密度 比银盘中低得多，叫作银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布也大致呈球形。 中国天眼中国天眼(FAST)(FAST) FAST 是位于中国贵州黔南布依族苗族自治州的 500 米口径球面射电望远镜的英文缩写， 被誉为 “中国天眼” 。 它由我国天文学家南仁东于 1994 年提出构想， 从预研到建成历时 22 年， 于 2016 年 9 月启用。它是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权，世界 最大单口径、 最灵敏的射电望远镜。 FAST 可用于从宇宙起源到星际物质结构的探讨， 脉冲星、 地外生命的搜索，深空探测的地面跟踪与
18、遥控等。 截至 2019 年 8 月 28 日，FAST 已发现 132 颗优质的脉冲星候选体，其中有 93 颗已被确认 为新发现的脉冲星。为什么要找脉冲星?脉冲星会不断地发出脉冲信号，这种信号非常稳定， 找到以后就可以应用于深空探测、星际旅行，可以起到导航作用。科学家曾经举例说：如果你 要走到火星，或者走出太阳系，甚至走出银河系，根本无法用地球上的 GPS 去导航，但如果能 知道宇宙中很多脉冲星的位置，就可以通过它们来定位、导航。 飞行器飞行器 飞行器是能在大气层内或大气层外空间(太空)飞行的机器或装置的总称。 飞行器包括航空 器、航天器、火箭和导弹。 在大气层内飞行， 依靠空气的静浮力或与
19、空气相对运动产生的气动力升空飞行的称为航空 器，如气球、飞艇、飞机等。在太空飞行，在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然 后依靠惯性做与天体类似的轨道运动的称为航天器， 如人造地球卫星、 载人飞船、 空间探测器、 航天飞机等。火箭是以火箭发动机为动力装置的飞行器，可以在大气层内，也可以在大气层外 飞行， 如探空火箭、 运载火箭等。 导弹是装有战斗部、 飞行轨迹可控的飞行器， 如弹道导弹等。 中国航天事业大事记中国航天事业大事记 1970 年 4 月 24 日，中国第一颗人造卫星东方红 1 号发射成功。 1975 年 11 月 26 日，中国第一颗返回式卫星发射成功。 1984 年 4 月
20、 8 日，长征 3 号火箭成功发射东方红 2 号并定点成功。 1999 年 11 月 20 日， 长征 2 号 F 运载火箭将我国第一艘无人试验飞船神舟 1 号发射升空。 2003 年 10 月 15 日，中国第一艘载人飞船神舟 5 号搭载中国第一名航天员杨利伟进入太 空。 2005 年 4 月 12 日，神舟 6 号飞船搭载航天员费俊龙、聂海胜升空，中国载人航天实现了 两人多天参与空间科学研究。 2007 年 10 月 24 日，嫦娥 1 号探月卫星发射升空，中国首次月球探测工程圆满成功。 2008 年 9 月 25 日，神舟 7 号飞船搭载航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏升空。9 月 27 日
21、， 翟志刚成功进行空间出舱活动。 2010 年 10 月 1 日，嫦娥 2 号探月卫星成功发射。 2013 年 12 月 14 日，嫦娥 3 号探测器实现月面软着陆。 2011 年 9 月 29 日，天宫 1 号空间实验室发射升空。 2012 年 6 月 16 日，神舟 9 号飞船搭载航天员景海鹏、刘旺、刘洋升空，神舟 9 号飞船与 天宫 1 号目标飞行器交会对接。 2013 年 6 月 11 日，神舟 10 号飞船搭载航天员聂海胜、张晓光、王亚平升空。2016 年 9 月中旬，天宫 2 号空间实验室发射成功。 2017 年 4 月中旬，天舟 1 号货运飞船发射成功。 嫦娥工程嫦娥工程 200
22、4 年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程” 。嫦娥工程规划为“绕、落、 回”三期。 “绕”是指研制和发射中国第一颗月球探测卫星，对月球进行全球性、整体性与综合性探 测，以获取月球的三维立体图像等； “落”是指发射月球软着陆器，试验月球软着陆和月球车 巡视勘察，就地对月球进行探测，并开展月基天文观测等； “回”是指向月球发射软着陆器和 小型采样返回舱，采集关键性月球样品返回地球。 自 2013 年 12 月 14 日月面软着陆以来，我国嫦娥 3 号月球探测器创造了全世界在月工作 最长纪录。其拍摄的照片是人类时隔 40 多年再度获得的最清晰月面照片，其中包含大量科学 信息，照片和数据向全球免费开放共享。
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