課程基本信息
學(xué)科
小學(xué)科學(xué)
年級
六
學(xué)期
春季
課題
14模擬探索：到火星上去（第一課時）
教科書
書名：義務(wù)教育教科書 科學(xué) 六年級 下冊
出版社：人民教育出版社 湖北教育出版社 出版日期：2020年12月
教學(xué)目標(biāo)
【科學(xué)知識】
了解火星探測器的基本信息。
【科學(xué)探究】
1. 能利用文字與圖案或?qū)嵨?，表達(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想，為“火星探測器”設(shè)計(jì)較為合理的著陸方式。
2. 了解一項(xiàng)工程需要由多個子系統(tǒng)組成。
【科學(xué)態(tài)度】
了解我國航空航天技術(shù)的現(xiàn)狀，增強(qiáng)民族自豪感。
【科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境】
了解航空航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會的發(fā)展。
教學(xué)重點(diǎn)：
能理解一項(xiàng)工程需要由多個子系統(tǒng)組成，火星探測器由多部分裝置組成。
教學(xué)難點(diǎn)：
能利用文字與圖案或?qū)嵨?，表達(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想，為“火星探測器”設(shè)計(jì)較為合理的著陸方式。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
主要師生活動
一、
情景引入
1.提出問題
（1）談話：各位同學(xué)們，大家好。上節(jié)課我們設(shè)計(jì)和制作飛行器，你們成功了嗎？想象一下你們制作的“火箭”升空了，你們想乘坐它去探索太陽系的什么地方呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生1：老師，我想去土星，因?yàn)橥列怯袎延^、美麗的土星環(huán)。
學(xué)生2：我跟你的看法不同，土星是是一顆氣態(tài)行星，而且離地球太遠(yuǎn)了，因此，我們還是選擇去近一些的金星吧。
學(xué)生3：金星雖然是太陽系中離地球最近的行星，大小也與地球最相近，但金星的環(huán)境十分惡劣，溫度較高，還有厚厚的硫酸云，科學(xué)家發(fā)射過的探測器在金星都最多只能運(yùn)行幾十分鐘，我們很難在那里生存，所以我們還是選擇與地球環(huán)境更相似的行星吧。
教師：太陽系哪些行星與地球更為相似？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：我們可以選擇火星。
（2）過渡語：通過前一單元的學(xué)習(xí)，我們了解到火星是太陽系中環(huán)境條件與地球比較接近的行星，接下來，讓我們想辦法在火星上“著陸”，并在那里“定居”吧。
環(huán)節(jié)意圖：通過“你們想去探索太陽系的什么地方呢？”這一提問，組織學(xué)生回顧上一單元《探索宇宙》中關(guān)于太陽系的知識，讓學(xué)生利用所學(xué)知識進(jìn)行思考。
二、
探索與調(diào)查
1.回顧探索火星的歷程
（1）提問：幾千年前人類就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了火星，當(dāng)時的科技水平比較落后，人類是怎樣認(rèn)識火星的呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：很早之前人類是直接用肉眼或利用望遠(yuǎn)鏡觀測、了解火星的。
（2）講解：人類對火星的認(rèn)識歷程是怎樣的呢？這是一個歷史問題，因此我們可以利用查閱資料的方法。
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生1：通過查閱資料我了解到：古代人類是利用肉眼進(jìn)行觀測火星。因此只能觀測到火星是一顆紅色的星球。 因其亮度常有變化，而且在天空中運(yùn)動，有時從西向東，有時又從東向西，情況復(fù)雜，令人迷惑，我國古代稱其為“熒惑”。


學(xué)生2：17世紀(jì)初，人類歷史上第一次通過望遠(yuǎn)鏡觀察火星，望遠(yuǎn)鏡觀測比肉眼觀測更清晰，但當(dāng)時的設(shè)備條件有限，伽利略看到的僅是一個紅色的小點(diǎn)，并不能看清較多細(xì)節(jié)。
隨著望遠(yuǎn)鏡的逐步改善，科學(xué)家們觀察到一些明暗特征，試圖開始為火星繪制地圖。
學(xué)生3：有記載的火星地圖最早是由1659年由克里斯蒂安·惠更斯制作的火星地圖。他利用火星特征的運(yùn)動測算出了火星的旋轉(zhuǎn)周期。

學(xué)生4：1666年喬凡尼·多美尼克·卡西尼完善了惠更斯的數(shù)據(jù)，提出了“火星日”，即火星旋轉(zhuǎn)一周所用的時間，它只與現(xiàn)狀被人們接收的24小時39分相差3分鐘。而且他還發(fā)現(xiàn)了火星南極有個亮斑，這個亮斑后來被證實(shí)是火星南極的極地冰蓋。

學(xué)生5：1831年 德國天文學(xué)家貝爾和梅德勒繪制的帶網(wǎng)格的火星地圖。
學(xué)生6：1890年意大利的天文學(xué)家斯基亞帕雷利綜合了當(dāng)時觀測火星的各家說，繪制了地圖，并提出火星上有河流及峽谷的猜想。

（3）談話：（按時間順序整體的呈現(xiàn)）這組同學(xué)搜集到的資料很全面，并通過分析整理后按順序向大家很清晰的進(jìn)行了介紹，值得我們學(xué)習(xí)。通過同學(xué)們的介紹我們了解到人類認(rèn)識火星經(jīng)歷了漫長的歲月，隨著科技水平的不斷進(jìn)步，人類對火星的也越來越了解。其實(shí)認(rèn)識任何事物也都需要一定過程，我們要以發(fā)展的眼光看問題，進(jìn)而才能不斷發(fā)現(xiàn)、不斷進(jìn)步。
（4）提問：利用肉眼、望遠(yuǎn)鏡觀察，人類對火星有了一定的了解，同時也提出了不同猜想以及各種疑問。怎樣才能解決這些問題呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：用肉眼、望遠(yuǎn)鏡觀測是遠(yuǎn)距離觀察，因此想要更深入的了解的了解火星，解決發(fā)現(xiàn)的問題，需要近距離觀測，就需要利用火星探測器到火星進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查。
環(huán)節(jié)意圖：學(xué)生通過查閱資料，了解到人類認(rèn)識火星的部分歷程，在這一過程中學(xué)生可體會到人類對火星的認(rèn)識是不斷發(fā)生改變的，因而讓學(xué)生認(rèn)識到要以發(fā)展的眼光看待問題，并不斷探索。
三、
拓展與應(yīng)用
1．認(rèn)識火星探測器
談話：就像同學(xué)們所說的，隨著科技的發(fā)展，人類對火星的探索也不局限于用肉眼、望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行觀測。于是，人類開始發(fā)射“火星探測器”到火星進(jìn)行實(shí)地考察。
自上世紀(jì)60年代人類首次實(shí)現(xiàn)火星探測開始，迄今為止已經(jīng)取得了大量有價值的成果，對火星大氣層、地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造、火星表面物質(zhì)（巖石、礦物與化學(xué)元素）、火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面取得了巨大的成就。
2.了解我國的“火星探測器”
（1）講解：當(dāng)然，我國在火星探測領(lǐng)域也有一定成績。2020年7月23日中午12時41分，我國在海南文昌航天發(fā)射場，使用長征五號遙四運(yùn)載火箭將我國首顆火星探測器“天問一號”發(fā)射升空?！疤靻栆惶枴被鹦翘綔y器順利進(jìn)入預(yù)定軌道，并將完成環(huán)繞、著陸、巡視探測目標(biāo)，開展對火星全球性和綜合性的探測。
（2）追問：除此之外，同學(xué)們通過新聞還了解到哪些有關(guān)“天問一號”的消息？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生1：通過新聞我收集到天問一號的火星車模型，在火星車上，裝有4個“大翅膀”，這是太陽能電池板。除此之外，火星車還配有探測雷達(dá)、磁場探測儀和氣象測量儀，可以對火星進(jìn)行全方位的探測。
學(xué)生2：今年2月10日，也就是在農(nóng)歷臘月二十九， 19時52分，我國首次火星探測任務(wù)天問一號探測器順利進(jìn)入環(huán)火軌道，實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，環(huán)繞火星獲得成功。
（視頻）
（3）講解：通過新聞我們可以實(shí)時獲取準(zhǔn)確的信息。目前各國發(fā)射使用過的火星探測器可分為環(huán)繞探測器、著陸器及巡視器（火星車），而我國“天問一號”則包含這三類功能，這將是一項(xiàng)極為困難的挑戰(zhàn)，但相信通過中國科學(xué)家、工程師等航空工作人員的不斷研究，“天問一號”一定可以完成各項(xiàng)任務(wù)，為我國、為全世界獲取更多火星的資料。
環(huán)節(jié)意圖：通過介紹我國在火星探索領(lǐng)域的介紹，讓學(xué)生了解火星探測器的基本情況，并增強(qiáng)學(xué)生民族榮譽(yù)感。
3.探究如何安全著陸
（1）談話：自1960年以來，美國、蘇聯(lián)/俄羅斯、日本、歐洲和印度先后進(jìn)行了44次火星探測項(xiàng)目，但成功和部分成功的任務(wù)僅有23次，其余很多項(xiàng)目都在著陸過程中損壞，導(dǎo)致未完成探測任務(wù)。每臺火星探測器都是相關(guān)工作人員夜以繼日付出巨大心血所研發(fā)制造的。想要利用“火星探測器”完成探測任務(wù)，需要解決很多問題，首先我們要思考如何它在火星安全著陸，同學(xué)們有什么辦法呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生1：我認(rèn)為可以參考從空中投放物資，利用降落傘來幫助“火星探測器”減速。
學(xué)生2：還可以用塑料泡沫等材料包裹“火星探測器”，從而起到保護(hù)的作用。
學(xué)生3：還可以利用反沖裝置來減速。
（2）提問：同學(xué)們你們也是這樣想的嗎？這些方法是否可行呢？我們?nèi)绾蝸砬笞C？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：可以通過實(shí)驗(yàn)的方式來測試。
（3）追問：你們想怎樣做呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生1：那我們可以做一臺“火星探測器”模型試試提出的著陸方式是否有效。
學(xué)生2：制作一臺模型太復(fù)雜了，比較費(fèi)時間，而且如果減速裝置和保護(hù)裝置沒有起到較好的作用。測試時，模型就有可能損壞，我們可以用其它東西代替。
（4）追問：你認(rèn)為可以利用什么物品來代替探測器模型來進(jìn)行測試呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：我們可以利用易碎的雞蛋來代替“火星探測器”，利用各種方式幫助雞蛋可以從空中安全著陸。
（5）談話：請同學(xué)們用畫圖及簡單文字的方式來設(shè)計(jì)方案保護(hù)雞蛋。
（會補(bǔ)充更詳細(xì)的材料、尺寸、畫圖等）
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
一組：我們組選擇利用降落傘增大雞蛋下落過程中所受的空氣阻力，從而幫助整個裝置減速。而且我們將選用傘面較大、傘繩較多的降落傘，這樣的降落傘減速效果會更好。
二組：平常生活中我們經(jīng)常會用各種填充材料包裹易碎的物品，所以我們想要用棉花、塑料泡沫和厚紙板來保護(hù)雞蛋。
三組：我們組會將雞蛋放在一個圓錐型的紙桶里，圓錐尖部朝下下落會發(fā)生變形，在變形的過程中會將沖擊力減弱，從而盡量保證雞蛋不會破碎。
四組：我們做過一個小實(shí)驗(yàn)，叫做非牛頓流體，這種物質(zhì)在外力越大時會越堅(jiān)硬，從而起到保護(hù)的作用。我們會將雞蛋放到裝有水和淀粉的密封袋中。
（6）提示語：同學(xué)們的方案能否讓雞蛋安全著陸呢？我們可以通過實(shí)踐來測試。為了實(shí)驗(yàn)更公平，我們需要注意什么？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：雞蛋的起始高度需要一致，這樣才設(shè)置出相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
（7）過渡語：條件一致才能測試出哪種方法更可行，那我們一起來試一試哪組的裝置能讓雞蛋安全著陸。
（學(xué)生測試視頻）
（8）交流： 通過測試我們發(fā)現(xiàn)有些方法非常有效的保護(hù)了下落的雞蛋，但有些組的方案在這次實(shí)驗(yàn)中沒有讓雞蛋完全安全著陸，因此還需要進(jìn)一步完善方案，請同學(xué)們說一說你們準(zhǔn)備怎樣調(diào)整自己的方案。
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
一組：我們組是利用降落傘來保護(hù)雞蛋，雖然有一定減速作用，但由于雞蛋十分脆弱，落地后就碎了。因此我們想在保留降落傘的基礎(chǔ)上，借鑒其他組的方案，用一倒錐形的容器包裹雞蛋，減緩在落地時地面對雞蛋的沖擊力。
二組：只用塑料薄膜包裹雞蛋保護(hù)效果一般，因此我們想將塑料薄膜替換成氣泡膜，這種材料的減震效果會更好，從而達(dá)到讓雞蛋安全著陸的作用。
三組：其他組的方案對我們有很大的啟發(fā)。塑料袋接觸地面時有可能會破損，因此我們準(zhǔn)備將整個裝置放到一個大小適中的快遞盒中。
（9）小結(jié)：同學(xué)們在交流的過程中相互學(xué)習(xí)、取長補(bǔ)短，將自己的方案進(jìn)行改進(jìn)，相信經(jīng)過大家不斷的完善，最終一定可以讓雞蛋安全著陸。當(dāng)實(shí)驗(yàn)失敗時，科學(xué)家會分析原因，找出問題，從而將方案不斷完善?？茖W(xué)家在實(shí)際發(fā)射前也會做無數(shù)次的模擬實(shí)驗(yàn)，以保障提高最終的成功率。同學(xué)們通過設(shè)計(jì)雞蛋安全落地裝置對“火星探測器”安全著陸問題進(jìn)行了探究，我們來看看科學(xué)家實(shí)際是怎樣解決這些問題的。（“火星探測器”著陸方式介紹視頻）
4.分析火星探測器
（1）提問：除了以上提到的減速、緩沖方法，大家還可以發(fā)揮創(chuàng)造力，想出其他切實(shí)可行的著陸方法。著陸問題其實(shí)只是“火星探測器”中的一個問題，當(dāng)“火星探測器”安全到達(dá)火星后將開展哪些工作呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：“火星探測器”到火星上的目的就是收集火星上的信息，比如有沒有水、大氣成分、土壤成分等。因此“火星探測器”上就需要配備相應(yīng)的檢測裝置。
（2）追問：想要了解哪些信息就裝配相關(guān)的裝置，這些裝置想要工作運(yùn)行就需要能量，因此我們還需要考慮選擇怎樣的能源裝置。而且火星很大，“火星探測器”只停留在一個位置能行嗎？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：我覺得不行，因此還需要結(jié)合火星的地理環(huán)境設(shè)計(jì)行駛裝置。
（3）追問：有了合適的行駛裝置“火星探測器”的探測范圍就能夠有效增大，收集到更全面的信息?；鹦请x地球最近也都5500萬公里，我們怎樣獲取這些信息呢？
【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】
學(xué)生：可以利用通訊裝置將信息及時傳送回地球。
（4）小結(jié)：“火星探測器“的設(shè)計(jì)是一個非常困難的任務(wù)，剛剛與同學(xué)們將這一復(fù)雜的問題分解成多個較為單一的問題，將這檢測裝置、能源裝置、行駛裝置、通訊裝置等一系列問題逐一解決后，再進(jìn)行匯總，最終我們就可以完成“火星探測器”的設(shè)計(jì)這一復(fù)雜問題。請同學(xué)們課下利用課上所學(xué)的方法進(jìn)行探究，試著設(shè)計(jì)“火星探測器”的其它裝置。
環(huán)節(jié)意圖：鼓勵學(xué)生發(fā)揮自身創(chuàng)造能力，并引導(dǎo)學(xué)生相互交流、相互完善、相互進(jìn)步。
5.關(guān)聯(lián)第二課時
談話：通過這節(jié)課發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的很多想法與科學(xué)家不謀而合，所以大家要相信自己，并且通過學(xué)習(xí)增加知識，爭取在不久的未來為我國航空航天技術(shù)領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己的力量。
發(fā)射“火星探測器”是為了對火星進(jìn)行實(shí)地考察，了解火星的基本情況，為到“火星定居”收集信息做準(zhǔn)備。請同學(xué)們課下搜集火星的相關(guān)信息，為我們下節(jié)課制定“火星定居計(jì)劃”做準(zhǔn)備。今天的科學(xué)探究就到這里。
環(huán)節(jié)意圖：激發(fā)學(xué)生探究、實(shí)踐的興趣，鼓勵學(xué)生課下繼續(xù)探究，并逐漸養(yǎng)成主動探究的習(xí)慣。
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14 模擬探索:到火星上去

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