第14課模擬探索：到火星上去（第一課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：科學(xué)知識(shí)：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)嵨铮磉_(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(gè)子系統(tǒng)組成。教學(xué)重點(diǎn)：能理解一項(xiàng)工程需要由多個(gè)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)嵨铮磉_(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：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?cè)O(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？教師：太陽系哪些行星與地球更為相似？（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。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(shí)的科技水平比較落后，人類是怎樣認(rèn)識(shí)火星的呢？（2）講解：人類對(duì)火星的認(rèn)識(shí)歷程是怎樣的呢？這是一個(gè)歷史問題，因此我們可以利用查閱資料的方法。（3）談話：（按時(shí)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(shí)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(duì)火星的也越來越了解。其實(shí)認(rèn)識(shí)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(duì)火星有了一定的了解，同時(shí)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？三、拓展與應(yīng)用1認(rèn)識(shí)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(duì)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(jià)值的成果，對(duì)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(shí)41分，我國在海南文昌航天發(fā)射場，使用長征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭將我國首顆火星探測器“天問一號(hào)”發(fā)射升空。“天問一號(hào)”火星探測器順利進(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(duì)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(hào)”的消息？（3）講解：通過新聞我們可以實(shí)時(shí)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(hào)”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(hào)”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。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(tái)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？（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？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？（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？（5）談話：請(qǐng)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(huì)補(bǔ)充更詳細(xì)的材料、尺寸、畫圖等）（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(qǐng)同學(xué)們說一說你們準(zhǔn)備怎樣調(diào)整自己的方案。（9）小結(jié)：同學(xué)們?cè)诮涣鞯倪^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(shí)，科學(xué)家會(huì)分析原因，找出問題，從而將方案不斷完善。科學(xué)家在實(shí)際發(fā)射前也會(huì)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(duì)“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(gè)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？（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(gè)位置能行嗎？（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。火星離地球最近也都5500萬公里，我們?cè)鯓荧@取這些信息呢？5.關(guān)聯(lián)第二課時(shí)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(shí)，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(duì)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(qǐng)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。板書設(shè)計(jì)第14課模擬探索：到火星上去（第二課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：科學(xué)知識(shí)：了解火星與地球基本條件的區(qū)別。科學(xué)探究：1.能根據(jù)所學(xué)知識(shí)利用文字與圖案或?qū)嵨铮磉_(dá)自己的想法，設(shè)計(jì)較為合理的“火星定居計(jì)劃”。2.了解一項(xiàng)工程需要由多個(gè)子系統(tǒng)組成，如實(shí)現(xiàn)“火星定居計(jì)劃”需要考慮供氧、供水、供暖、食物補(bǔ)給系統(tǒng)等。科學(xué)態(tài)度：能大膽質(zhì)疑，從不同視角提出研究思路。教學(xué)重點(diǎn)：根據(jù)所學(xué)知識(shí)制定“火星定居計(jì)劃”。教學(xué)難點(diǎn)：能利用文字與圖案或?qū)嵨铮磉_(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想，從多方面制定有理有據(jù)的“火星定居計(jì)劃”。一、情景導(dǎo)入1.聯(lián)系上節(jié)課內(nèi)容，提出新問題提問：各位同學(xué)們，大家好。上節(jié)課我們利用“火星探測器”成功在火星上“著陸”了，那我們可以搭載火箭直接到火星上居住嗎？二、探究與實(shí)踐1.提出問題提問：通過之前的學(xué)習(xí)我們了解到雖然火星與地球有一些相似和很多不同，因此想要在火星上“定居”我們首先需要進(jìn)一步了解火星，關(guān)于火星，你們最想要了解什么問題？追問：這些問題可以通過什么方法解決呢？學(xué)生：可以利用查閱書籍、網(wǎng)絡(luò)等資料的方法解決。2.對(duì)比火星與地球談話：請(qǐng)同學(xué)們利用查閱資料的方法將收集到的信息填寫在表格中。過渡語：通過調(diào)查我們了解到火星與地球有這么多的相似之處，這些也印證了同學(xué)們提出的火星與地球很相似的說法。但火星與地球也有所不同，讓我們繼續(xù)對(duì)比火星與地球。火星表面平均氣壓約為地球的0.6%。有95%的二氧化碳，3%的氮?dú)猓?.6%氫氣，很少的氧氣、水汽、一氧化碳等。小結(jié)：同學(xué)們收集的信息很豐富，總結(jié)出很多火星與地球的區(qū)別，除此之外，火星與地球還有很多不同之處。比如：地球與火星的土壤存在明顯的不同。地球的土壤是由砂、黏土、腐殖質(zhì)、水和空氣組成。火星土壤中含有大量的鐵銹，硫含量為地球的100倍，鉀含量僅為地球的五分之一,沒有腐殖質(zhì)。3.確定問題，探究解決方案談話：通過對(duì)比火星與地球，我們發(fā)現(xiàn)火星與地球的環(huán)境存在一些不同，請(qǐng)你說說我們?cè)诨鹦巧仙顣?huì)遇到哪些問題？引導(dǎo)語：通過對(duì)比火星與地球，同學(xué)們提出了各種問題，想要在火星上定居就要解決這些問題，想想哪些方法可以使火星的環(huán)境變得和地球一樣適合我們居住。選擇一個(gè)你最感興趣的問題試著提出解決方案。提問：同學(xué)們提出的方法都有一定的可操作性，當(dāng)然也有一些想法聽起來天馬行空很難實(shí)現(xiàn)，但隨著我們對(duì)宇宙的不斷探索、科技的不斷發(fā)展，相信在未來我們能夠慢慢實(shí)現(xiàn)各自的想法，把不可能變成可能。剛剛大家提出了解決溫度、水、空氣問題的方法，食物這一問題同學(xué)們有什么辦法可以解決呢？4制定火星定居計(jì)劃引導(dǎo)語：我們通過分析、對(duì)比火星與地球的環(huán)境，發(fā)現(xiàn)了很多火星與地球的不同之處，隨后同學(xué)們根據(jù)這些客觀的不同條件提出相應(yīng)的實(shí)際問題，之后大家利用所學(xué)知識(shí)和收集到的各種信息提出了較為合理的解決方案。了解想要在火星定居有哪些需求后，接下來請(qǐng)同學(xué)們以組為單位設(shè)計(jì)一份火星定居計(jì)劃。（學(xué)生畫草圖視頻）過渡語：讓我們來看看同學(xué)們的設(shè)計(jì)圖，聽聽他們的設(shè)計(jì)思路吧。提示：組內(nèi)確定方案后，就可以進(jìn)行搭建了，從而使我們的設(shè)計(jì)表達(dá)更加直觀、形象。在搭建過程中會(huì)用到各種工具，請(qǐng)同學(xué)們正確操作、注意安全。（學(xué)生參考設(shè)計(jì)圖擺沙盤視頻）交流：請(qǐng)第一組同學(xué)為大家詳細(xì)介紹他們的方案。過渡語：我們?cè)賮砺犅犉渌M的想法吧。談話：針對(duì)這一組用沙盤呈現(xiàn)的火星定居方案，請(qǐng)其他同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。引導(dǎo)語：除了利用沙盤搭建，我們還可以自制模型進(jìn)行搭建。（學(xué)生制作模型視頻）交流：請(qǐng)這組同學(xué)為我們?cè)敿?xì)介紹他們的想法。追問：聽完同學(xué)們的評(píng)價(jià)，你們準(zhǔn)備怎樣改善呢？提示：同學(xué)們也可以積極與其他同學(xué)進(jìn)行交流，聽取他人有益的建議，進(jìn)而完善自己的方案。小結(jié)：想要完成“火星定居計(jì)劃”這一工程，首先需要了解人類在火星居住有哪些需求，然后根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)方案后就可以進(jìn)行模擬建造，最后讓使用者進(jìn)行評(píng)估，提出新的問題、新的需求，再進(jìn)行完善不斷循環(huán)這四個(gè)環(huán)節(jié)，就可以不斷優(yōu)化工程了。談話：同學(xué)們提出了很多精彩的構(gòu)想，接下來，我們來看看科學(xué)家們對(duì)于火星定居都有哪些設(shè)想。（視頻）三、單元總結(jié)過渡語：接下來，我們一起回顧本單元進(jìn)行過哪些探究。講解：在解決各種問題過程中，我們需要靈活運(yùn)用到科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的相關(guān)技能，進(jìn)而才能完成各項(xiàng)任務(wù)。小結(jié)：通過這一單元的學(xué)習(xí)我們對(duì)宇宙進(jìn)行了初步的探索，暢想了奇妙的太空旅行。希望同學(xué)們?cè)谡n下可以繼續(xù)探究，更深入的了解宇宙的無窮奧秘。今天的科學(xué)課就上到這里！板書設(shè)計(jì)