苏教版（2017秋）小学科学六年级上册第四单元《探索宇宙》大单元整体教学设计

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基 本 信 息
学科 小学科学 版本 苏教版
年级 六年级上册
单元名称 第4单元《探索宇宙》
单元主题 星际探险家——从太阳系到深空的科学征程
课时安排 4课时
一、单元主题
星际探险家——从太阳系到深空的科学征程
围绕宇宙层级认知（太阳系→恒星→星系→深空探索），引导学生建立空间尺度概念，培养工程思维与科学探索精神。
二、单元大情景
“中国航天局少年宇航员训练计划”
学生化身“预备宇航员”，完成四项任务：
1.任务1 太阳系建模师（《太阳系大家族》）→ 构建太阳系模型
2.任务2 星空观测员（《观察星空》）→ 破解星座运动密码
3.任务3 火箭工程师（《冲出地球》）→ 设计反冲推进装置
4.任务4 深空策划官（《探索宇宙》）→ 论证火星移民方案
最终成果：举办“宇宙探索科技博览会”，发布《深空探索白皮书》。
三、课程标准分析
核心概念 核心概念9.宇宙中的地球； 核心概念13.工程设计与物化
学习内容 9.5 地球所处的宇宙环境； 13.3 工程是设计方案物化的结果
学段目标 （5-6年级） ①描述太阳系结构； ②用模型说明宇宙层级关系； ③分析人类探索宇宙的意义。
四、单元教材分析
本单元包括《太阳系大家族》《观察星空》《冲出地球》《探索宇宙》4课，以宇宙认知为主线构建“由近及远、由认知到实践”的知识体系。
《太阳系大家族》对应《义务教育科学课程标准（2022）》“宇宙中的地球”核心概念--学习内容9.1（地球是一颗行星）。旨在探究太阳系结构（太阳、八大行星、卫星等），通过数据对比（如行星大小、轨道位置）建立空间尺度概念。并尝试制作太阳系模型，分析行星分类（类地行星/气态巨行星）。
《观察星空》对应《义务教育科学课程标准（2022）》学习内容9.5（地球所处的宇宙环境）。核心内容为辨识四季显著星座（如北斗七星、猎户座），理解恒星视运动规律（北极星定位、星座周年变化）。并尝试使用使用星图软件模拟星空，记录星座位置变化规律。
《冲出地球》对应《义务教育科学课程标准（2022）》学习内容9.6（太空探索拓展认知）。通过梳理人类航天史（从加加林到中国空间站），分析火箭原理与技术突破（如多级推进、轨道计算）。并尝试动手设计水火箭模型，探究反冲力与飞行轨迹的关系。
《探索宇宙》对应《义务教育科学课程标准（2022）》学习内容13.3（工程是设计方案物化的结果）。核心内容为探讨深空探测意义（寻找地外生命、开发资源），反思科技伦理（如太空垃圾治理）。辩论“载人航天的必要性”，设计未来火星基地方案。
四课按“知识基础→能力进阶→价值升华”递进：
1.认知层级：
太阳系（行星尺度）→ 恒星与星座（星系尺度）→ 航天技术（工程应用）→ 宇宙探索（伦理反思）。
2.能力发展轴：
模型建构（《太阳系》）→ 观测分析（《观察星空》）→ 工程设计（《冲出地球》）→ 批判思维（《探索宇宙》）。
核心素养贯穿：
科学观念（天体规律）→ 探究实践（观测/制作）→ 态度责任（科技伦理）。
五、教学目标
科学观念 描述太阳系结构、星座运动规律； 解释火箭反冲原理
科学思维 用数据对比行星大小； 推演星座周年变化规律； 论证深空探测可行性
探究实践 制作太阳系比例模型； 使用星图软件记录数据； 设计水火箭并优化
态度责任 分析中国航天成就； 撰写《太空环保倡议书》
六、学情分析
1.认知基础
（1）已知地球公转/自转（五年级）
（2）对星座有生活认知（北斗七星传说）
2.学习难点
（2）抽象理解宇宙尺度（光年概念）
（2）火箭推进原理的力学转化
3.兴趣点
（1）中国航天视频（神舟发射）
（2）角色扮演（宇航工程师）
七、活动设置
（一）活动1：太阳系比例大师（《太阳系大家族》）
1.目标：用比例模型呈现行星大小与距离
2.达成方式：
（1）数学计算：以1:10亿比例换算行星数据（地球直径=1.2cm绿豆）
（2）跨学科：操场标记行星位置（水星距“太阳”4.3米→海王星453米）
（二）活动2：北斗导航计划（《观察星空》）
1.目标：分析北斗七星季位移规律
2.达成方式：
（1）技术融合：Stellarium软件对比春/冬同一时间北斗位置
（2）地理实践：夜间定向（用北斗找北极星）
（三）活动3：火箭推力实验室（《冲出地球》）
1.目标：探究水量对水火箭射程影响
2.达成方式：
（1）工程实验：控制变量（水量200ml/400ml/600ml），测量飞行距离
（2）数据可视化：绘制“水量-射程”折线图
（四）活动4：火星移民听证会（《探索宇宙》）
1.目标：论证火星基地可行性
2.达成方式：
（1）角色辩论：正方（资源开发）VS 反方（伦理风险）
（2）艺术融合：绘制《未来火星城》概念图
八、教学方法
1.PBL项目驱动
任务卡推进：发布“火箭优化挑战卡”（要求射程≥20米）
2.争议性问题设计
辩论议题：“是否应投入万亿资金探索火星？”
3.跨学科融合
（1）数学：计算行星轨道比例
（2）语文：撰写《宇航员日记》
九、学习方法
1.合作探究
4人小组分工：数据员（计算比例）、建造师（模型组装）、测试员（火箭发射）、汇报官（成果展示）
2.批判性反思
填写《探索伦理反思表》：“太空采矿是否破坏宇宙生态？”
3.迁移应用
将反冲原理迁移解释“乌贼喷水前进”
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
类型 内容（占比）
过程性评价（60%） 实验记录单（30%）+模型作品（20%）+辩论表现（10%）
终结性评价（40%） 《深空探索白皮书》（30%）+单元测验（10%）
（二）分活动评价表
活动1：太阳系比例大师（《太阳系大家族》）
科学观念 标注太阳和3颗行星名称 正确分类行星（类地/气态） 解释行星特征（如金星高温原因）
探究实践 完成模型组装 按比例标注行星大小 添加矮行星带并说明科学意义
科学思维 复述太阳系结构 对比行星数据（如地球与木星直径比） 分析“宜居带”与地球生命的关系
活动2：北斗导航计划（《观察星空》）
科学观念 识别北斗七星形状 用北斗找到北极星 解释四季斗柄指向变化（“斗柄东指，天下皆春”）
探究实践 用星图软件记录1次星座位置 绘制春/冬北斗位置对比图 制作北斗七星运动延时动画
科学思维 描述星座视运动现象 归纳恒星日运动规律 论证地球公转与星座周年变化关联
活动3：火箭推力实验室（《冲出地球》）
科学观念 说明火箭反冲原理 解释多级火箭分离优势 分析中国空间站轨道维持技术
探究实践 安全发射水火箭1次 测试3组水量记录射程数据 优化喷嘴设计提升射程20%
态度责任 列举1项中国航天成就 对比中美火箭回收技术差异 撰写《可重复火箭的环保意义》短文
活动4：火星移民听证会（《探索宇宙》）
科学思维 提出1条火星基地必要性理由 论证3项技术挑战（辐射/水源） 用数据支持移民可行性（如火星土壤种植实验）
探究实践 绘制基地基础功能分区 设计闭环生命支持系统草图 制作3D模型演示能源循环
态度责任 知道太空垃圾危害 设计“太空清洁卫星”概念图 起草《深空探索伦理公约》并组织班级签署
十一、作业设计
活动1：太阳系比例大师
基础作业 绘制太阳系结构图 ★：标注行星名称
★★：补充行星分类标签
★★★：添加轨道倾角数据
提升作业 计算地球与火星模型距离（比例1:10亿） ★：列出计算公式
★★：正确计算结果
★★★：分析实际距离与模型误差原因
拓展作业 设计“柯伊伯带探测”科幻海报 ★：创意构图
★★：融入矮行星科学特征
★★★：提出探测器设计方案
活动2：北斗导航计划
基础作业 记录一周北斗七星位置变化 ★：记录3天位置
★★：绘制轨迹示意图
★★★：分析位移角度与季节关系
提升作业 制作“北极星导航仪”模型（纸盘+指针） ★：模型指示方向
★★：标注方位角刻度
★★★：添加星座定位说明
拓展作业 撰写《古诗词中的北斗》研究报告 ★：引用2首含北斗的诗
★★：分析天文意象与文化关联
★★★：对比古今观星技术演变
活动3：火箭推力实验室
基础作业 列出火箭发射的3个安全事项 ★：写出基础条款（如远离人群）
★★：说明科学原理（如气压风险）
★★★：设计安全演练方案
提升作业 分析水量与射程数据，推导最优公式 ★：记录3组数据
★★：绘制散点图拟合曲线
★★★：用y=kx+b解释变量关系
拓展作业 设计“可回收火箭”原型（乐高/纸模） ★：完成箭体分离结构
★★：模拟垂直着陆
★★★：加入传感器控制程序说明
活动4：火星移民听证会
基础作业 列举火星基地必备的3大系统 ★：写出系统名称（如制氧）
★★：说明功能原理
★★★：分析技术瓶颈（如低温电解水效率）
提升作业 撰写《致未来火星居民的一封信》 ★：表达移民愿景
★★：结合科学事实（如火星日长）
★★★：提出文明存续伦理建议
拓展作业 制作“太空垃圾清理网”动态模型 ★：展示捕获机制
★★：标注材料特性（记忆合金）
★★★：计算轨道拦截成功率
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