人教鄂教版科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)教案《到火星上去（第二課時(shí)）》教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息

學(xué)科小學(xué)科學(xué)年級(jí)六學(xué)期春季

課題14模擬探索：到火星上去（第二課時(shí)）

書名：義務(wù)教育教科書科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)

教科書

出版社：人民教育出版社湖北教育出版社

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)劃二

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。

【科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)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(huì)的發(fā)展.

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?，表達(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”。

教學(xué)過程

教學(xué)壞節(jié)主要帥生活動(dòng)

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(cè)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？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：通過之前的學(xué)習(xí)我了解到，火星是太陽(yáng)系中綜合條件與地球

一、情景導(dǎo)入最相似的星球，因此我認(rèn)為可以直接到火星上居住。

學(xué)生2：我和你的觀點(diǎn)有些不同，目前來(lái)看，火星確實(shí)是太陽(yáng)系中除

了地球最適合我們生存的星球。但通過一些資料我了解到，火星與地球

還是存在很多不同之處，因此我認(rèn)為我們?nèi)祟愐约暗厍蛏系母鞣N生物，

都不能直接在火星上生存，還需要做一些準(zhǔn)備。

環(huán)節(jié)意圖:承上啟下,勾連第一課時(shí)內(nèi)容,并引導(dǎo)學(xué)生探究新任務(wù)。

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？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1:我想知道火星表面的平均溫度是多少？這樣我可以決定帶什

么季節(jié)的衣服。如果與地球差別很大還需要準(zhǔn)備特制的服裝。

學(xué)生2：我想知道火星火氣狀況是怎樣的？與地球有什么區(qū)別。

學(xué)生3：我們離不開水，火星上有水嗎？

學(xué)生4：火星上有動(dòng)植物嗎？火星上有足夠的食物嗎？

追問：這些問題可以通過什么方法解決呢？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生：可以利用查閱書籍、網(wǎng)絡(luò)等淡料的方法解決。

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。

探究與實(shí)踐

地球火星

自轉(zhuǎn)

公轉(zhuǎn)

結(jié)構(gòu)

........

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：地球與火星自轉(zhuǎn)軸有明顯傾斜，亦有明顯的四季變化，地球

公轉(zhuǎn)一圈約為365天，火星公轉(zhuǎn)一圈約為687天。地球自轉(zhuǎn)周期為23小

時(shí)56分4秒，火星自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)37分，也就是說火星上的一天和

地球的上一天是差不多的。

學(xué)生2：地球與火星結(jié)構(gòu)相似，都分為殼、幔、核。并且都有兩極。

學(xué)生3：地球和火星一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷。

過渡語(yǔ)：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。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：火星比地球小一些，半徑為地球的53%,體積為地球的15%,

質(zhì)量為地球的11%,表面重力為地球的3跳。地球表面上的平均溫度大約

是14℃,火星冬季最低溫度為零下125C,夏季最高22C,平均氣溫

-63℃0

學(xué)生2：地球上的水約占地球表面積的71船火星的空氣中、土壤及

地下有水，在火星兩極也發(fā)現(xiàn)有冰蓋。

學(xué)生學(xué)地球上空氣主要由78%的氮?dú)狻?1%氧氣、0.94%的稀有氣體,

0.03%的二氧化碳，0.03%的其他物質(zhì)組成的混合物。

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)?

1.6%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?；?/p>

星土壤中含有大量的鐵銹，硫含最為地球的100倍，鉀含量?jī)H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？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：火星上的溫差較大，人類及地球上的各種生物可能會(huì)不適應(yīng)。

學(xué)生2：火星表面沒有穩(wěn)定的、大量的水，水是生命之源，沒有可以

飲用的水人類將無(wú)法生存。

學(xué)生3：通過對(duì)比火星與地球的大氣組成，我發(fā)現(xiàn)有很大差別，最重

要的火星上沒有氧氣，動(dòng)植物生存離不開氧氣。

學(xué)生4：火星上也沒有物資，沒有食物，我們需要食物為我們提供能

量。

引導(dǎo)語(yǔ)：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。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1:關(guān)于溫差這一問題，我認(rèn)為人類可以先選在洞穴中生活，因

為洞穴中有一定保溫作用，就像陜北的窯洞一樣住起來(lái)冬暖夏涼，而在

在洞穴內(nèi)還可以減少輻射對(duì)我們的傷害。與此同時(shí)，在地表可以利用3D

打印技術(shù)選擇火星上現(xiàn)有的適宜的材料建造各種適合地球生物生存的建

筑物。目前已經(jīng)有很多機(jī)構(gòu)在地球上利用人工智能和31）打印技術(shù)設(shè)計(jì)、

制造出適合在火星搭建建筑物。

衣著方面，如果是在建筑物內(nèi)則可穿普通的衣物，如果需要外出就

需要穿特制的宇航服了，宇航服需配有氧氣瓶，有較強(qiáng)的保暖功能，而

且能都抵擋輻射。

學(xué)生2：我想解決火星上沒有水這一問題，我構(gòu)想了三種設(shè)備可以在

火星上收靈水。首先火星的大氣中有水蒸氣，可以利用抽濕機(jī)收集空氣

中的水。第二種設(shè)備是用來(lái)提取地下和土壤中水，火星的地表類似地球

上的凍土地帶，當(dāng)溫度升高時(shí)水會(huì)涌出，因此這一設(shè)備的功能就是給地

表加熱，同時(shí)收集水。第三種方法可用于應(yīng)急，是將從地球上帶來(lái)的燃

料燃燒，這樣也會(huì)產(chǎn)生水。

這些三種方法的出水晟都不高，獲取到的水也比較有限，因此想要

大范圍、大量的獲取水就需要對(duì)火星的大環(huán)境進(jìn)行改變，通過查閱資料

我了解到有些科學(xué)家提出用太空鏡給火星加熱，有些科學(xué)家提出可以利

用小行星撞擊來(lái)改變火星大環(huán)境……。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生3：火星上沒有氧氣，但有二氧化碳，通過查閱資料，我了解到

二氧化碳在一定條件卜可以分解為氧氣和一氧化碳，在讓這些氣體通過

特殊的過濾器，這樣就可以得到氧氣。除此之外，我們了解到絕大多數(shù)

植物在白天收到陽(yáng)光的照射，會(huì)吸收二氧化碳并釋放氧氣，因此可以種

植很多植物來(lái)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。

學(xué)生4：我認(rèn)為兩位同學(xué)提出的方法在一定條件下是可行的，但根據(jù)

目前一些科學(xué)家的研究，我了解到火星上基本沒有液態(tài)水是因?yàn)榛鹦巧?/p>

沒有磁場(chǎng)，引力也比地球上小的多，如昊不解決這一問題，那發(fā)現(xiàn)或制

造出再多水和空氣都會(huì)逐漸“逃離火星”。以目前的技術(shù)水平只能改變火

星局部地區(qū)的磁場(chǎng)，在火星上建立空間站，空間站內(nèi)有可以改變磁場(chǎng)的

設(shè)備。

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(lái)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(lái)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？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生：上學(xué)期我們學(xué)習(xí)過植物工廠，我了解到植物生長(zhǎng)需要光、空

氣、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。首先我認(rèn)為植物需要種植到相對(duì)密封的環(huán)境下。X

星上雖然可以被太陽(yáng)光照，光照強(qiáng)度較差，因此，可以利用LED燈補(bǔ)充

紅光和藍(lán)紫光來(lái)保證植物生長(zhǎng)時(shí)所需的兌能。水可以參考同學(xué)們剛剛提

出的方法。植物生長(zhǎng)需要二氧化碳和氧氣，火星上有足夠的二氧化碳，

因此只需解決氧氣的問題。植物白天進(jìn)行光合作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧氣，但植

物生長(zhǎng)前期氧氣含量可能會(huì)不足，因此還需要人為補(bǔ)充氧氣。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

就需要改善火星上的土壤，可以利用人類和動(dòng)物的排泄物作為肥料，補(bǔ)

充火星土壤中的有機(jī)物和微生物，同時(shí)適當(dāng)添加植物所需的各種礦物質(zhì)。

改善土壤需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此還可以在水中直接加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，

利用無(wú)土栽培的技術(shù)種植各種植物。解決了光、水、空氣和營(yíng)養(yǎng)的問題

理論上就可以在火星上種植物，這樣就基本解決食物問題了。

4.制定火星定居計(jì)劃

引導(dǎo)語(yǔ)：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(lái)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(yǔ)：讓我們來(lái)看看同學(xué)們的設(shè)F-圖，聽聽他們的設(shè)計(jì)思路吧。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

一組：這是我們組的設(shè)計(jì)方案，我們認(rèn)為想要在火星定居主要需要

解決溫度、氧氣、食物這幾個(gè)問題，因此我設(shè)置了氧倉(cāng)、蓄水池、植物

大棚和堡壘式的住宅和工作區(qū)。由于火星環(huán)境惡劣，不容易在地表活動(dòng),

因此這些建筑物之間都有管道。除此之外，我們還設(shè)置了風(fēng)力發(fā)電裝置

為各種設(shè)備提供電力。

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。

一組：這是我們組利用沙盤呈現(xiàn)的火星定居方案。最左側(cè)是運(yùn)送往

返人員和物資的火箭，旁邊放置了較為豐富的燃料。沙盤的中間是一個(gè)

密封罩，模擬在火星上種植農(nóng)作物的“大棚”，里面的土壤已經(jīng)用有機(jī)物

進(jìn)行了改善，可以種植土豆等植物?！按笈铩表敳颗溆蠰ED燈為植物進(jìn)行

科學(xué)補(bǔ)光?！按笈铩庇覀?cè)的建筑物有兩個(gè)功能，一是適量抽取植物產(chǎn)生的

氧氣，—是從凍層解凍井抽取水。沙盤中的最右側(cè)的建筑物是用來(lái)模擬

人類居住的建筑，它會(huì)將其它裝備產(chǎn)生的水、氧氣利用管道輸送到人類

生活的區(qū)域?；鹦巧线€有安置各種功能的機(jī)器人，有的可以進(jìn)行勘測(cè)，

有的可以搭建各種設(shè)備……。以上提到的設(shè)備都需要電才能運(yùn)作，火星

上經(jīng)常會(huì)有風(fēng)暴天氣，會(huì)產(chǎn)生豐富的風(fēng)能，因此我選擇利用風(fēng)能發(fā)電。

過渡語(yǔ)：我們?cè)賮?lái)聽聽其他組的想法吧。

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)。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

二組：這是我們組的火星農(nóng)場(chǎng)規(guī)劃圖，它由信號(hào)塔、種植區(qū)、養(yǎng)殖

區(qū)、火箭發(fā)射區(qū)、核反應(yīng)堆、發(fā)電站、監(jiān)控室組成。

引導(dǎo)語(yǔ)：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。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

二組：人類生存離不開氧氣、水和食物，因此我們規(guī)劃了這一火星

農(nóng)場(chǎng)來(lái)保障在火星定居人類的基本需求。農(nóng)場(chǎng)使用火星地下凍土層的地

下水，加入適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)便可以成為元土栽培的營(yíng)養(yǎng)液，供給植物。

農(nóng)場(chǎng)中有控制的溫度和濕度的設(shè)備，還配備了用來(lái)補(bǔ)充光能的LED燈。

電力來(lái)源有兩種，白天主要通過太陽(yáng)能電池板，同時(shí)垂直風(fēng)力發(fā)甩機(jī)乜

可以有效的補(bǔ)充電力的消耗，因?yàn)榛鹦潜砻鏇]有植被保護(hù)，風(fēng)沙比較大,

垂直軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以有效的利用來(lái)自各個(gè)方向的風(fēng)力，并且發(fā)電機(jī)

組很穩(wěn)定的在地下，而且這種風(fēng)力發(fā)電裝置占地空間較小；蛋殼型的穿

梭機(jī)可以利用空間引力進(jìn)行快速的穿梭，往返地球和火星，運(yùn)送必須的

物資。由于火星上溫差較大，輻射較為嚴(yán)重，因此我將我們居住的場(chǎng)所

安排到地下，這樣會(huì)較為適宜。

引導(dǎo)語(yǔ)：聽了這兩組的介紹，相信對(duì)大家有很多啟發(fā)，假如讓你住

在這樣的火星基地，你愿意嗎？針對(duì)這兩個(gè)方案，請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：第一組同學(xué)搭建的火星定居方案設(shè)備較為全面，基本能保障

人類生存的需求，但火箭著落和發(fā)射過程中可以會(huì)產(chǎn)生噪音，因此我建

議將火箭發(fā)射的位置進(jìn)行調(diào)整，遠(yuǎn)離生活區(qū)。

學(xué)生2：我想給一組提一些建議，火星上沙塵很多，空氣質(zhì)量也不好，

因此我認(rèn)為可以多種樹，多做綠化。

學(xué)生3：我認(rèn)為一組的火星定居計(jì)劃人類活動(dòng)的區(qū)域較小，感覺生活

在那里會(huì)很無(wú)聊，因此我認(rèn)為可以增加一些娛樂場(chǎng)所。

學(xué)生4：第二組同學(xué)搭建的火星農(nóng)場(chǎng)很精致，不過我認(rèn)為植物產(chǎn)生的

氧氣可能在短時(shí)間內(nèi)不足以滿足人類生存所需，因此我建議增加制氧裝

置。

學(xué)生5：我想給二組同學(xué)提一個(gè)建議，人類居住在地下確實(shí)可以有助

于抵擋輻射，但如果出現(xiàn)火災(zāi)等緊急情況，就不太容易逃脫，因此我建

議增加避難場(chǎng)所，或者進(jìn)行逃生通道。

追問：聽完同學(xué)們的評(píng)價(jià)，你們準(zhǔn)備怎樣改善呢？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

一組：根據(jù)同學(xué)提出的建議，我們會(huì)調(diào)整各建筑物之間的布局，如

將火箭發(fā)射區(qū)安排在較遠(yuǎn)的位置，使得居住環(huán)境更加適宜，從而減少噪

音等問題。但大范圍進(jìn)行綠化這一建議，因?yàn)榛鹦黔h(huán)境不能滿足植物生

長(zhǎng)的各種希求，改造環(huán)境也并非一朝一夕就能完成，我們暫時(shí)沒辦法解

決。但相信經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的火星改造，終有一天能夠擴(kuò)大綠化面積。

二組：我們組接受同學(xué)們提出的建議，后續(xù)我們會(huì)增加制氧裝置和

逃生設(shè)備以備不時(shí)之需。

提示：同學(xué)們也可以枳極與其他同學(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。

環(huán)節(jié)意圖:讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力,利用所學(xué)知識(shí)或收集到

的資料解決問題,激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

談話：同學(xué)們提出了很多精彩的構(gòu)想，接下來(lái)，我們來(lái)看看科學(xué)家

們對(duì)于火星定居都有哪些設(shè)想。（視頻）

過渡語(yǔ)：接下來(lái)，我們一起回顧本單元進(jìn)行過哪些探究。