六年級(jí)【科學(xué)（人教鄂教版）】模擬探索到火星上去（第二課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)

栗程根本信息

學(xué)科學(xué)?？茖W(xué)班級(jí)學(xué)期春季

課題14模擬探究：到火星上去（其次課時(shí)）

書名：義務(wù)教育教科書科學(xué)六班級(jí)下冊(cè)

教科書

出版社：人民教育出版社湖北教育出版社出版日期：2020年12月

教學(xué)人員

姓名單位

授課老師李冷儀北京市西城區(qū)師范學(xué)校附屬學(xué)校

指導(dǎo)老師金娜北京市西城區(qū)教育研修學(xué)院

李穎北京市西城區(qū)師范學(xué)校附屬學(xué)校

孫宏北京學(xué)校廣內(nèi)分校

教學(xué)目標(biāo)

【科學(xué)學(xué)問】

了解火星與地球根本條件的區(qū)分。

【科學(xué)探究】

1.能依據(jù)所學(xué)學(xué)問利用文字與圖案或?qū)嵨?，表達(dá)自己的想法，設(shè)計(jì)較為合理的“火

星定居方案”。

2.了解一項(xiàng)工程需要由多個(gè)子系統(tǒng)組成，照實(shí)現(xiàn)“火星定居方案”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，從不同視角提出討論思路。

【科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境】

了解航空航天技術(shù)的開展和應(yīng)用影響著社會(huì)的開展。

教學(xué)重點(diǎn)：

依據(jù)所學(xué)學(xué)問制定“火星定居方案”。

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)意與設(shè)想，從多方面制定有理有據(jù)的“火

星定居方案”。

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(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”勝利

在火星上“著陸"了，那我們可以搭載直接到火星上居住嗎？

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

一、情景導(dǎo)入

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

最相像的星球，因此我認(rèn)為可以直接到火星上居住。

同學(xué)2：我和你的觀點(diǎn)有些不同，目前來看，火星的確是太陽系中除

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

還是存在許多不同之處，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，還需要做一些預(yù)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)同學(xué)探究新任務(wù)。

提問：通過之前的學(xué)習(xí)我們r(jià)解到雖然火星與地球有一些相像和許

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)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)1：我想知道火星外表的平均溫度是多少？這樣我可以打算帶什

么季節(jié)的衣服。假設(shè)與地球差異很大還需要預(yù)備特制的服裝。

同學(xué)2：我想知道火星大氣狀況是怎樣的？與地球有什么區(qū)分。

同學(xué)3：我們離不開水，火星上有水嗎？

同學(xué)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)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)：可以利用查閱書籍、網(wǎng)絡(luò)等資料的方法解決。

探究與實(shí)踐

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。

地球火星

自轉(zhuǎn)

公轉(zhuǎn)

結(jié)構(gòu)

....

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)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。

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

同學(xué)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：通過調(diào)查我們了解到火星與地球有這么多的相像之處，這

些也印證了同學(xué)們提出的火星與地球很相像的說法。但火星與地球也有

所不同，讓我們連續(xù)比照火星與地球。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)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%,外表重力為地球的38虬地球外表上的平均溫度大約

是14℃,火星冬季最低溫度為零下125℃,夏季最高22℃,平均氣溫63℃。

同學(xué)2：地球上的水約占地球外表積的71%,火星的空氣中、土壤及

地下有水，在火星兩極也發(fā)覺有冰蓋。

同學(xué)3：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。

火星外表平均氣壓約為地球的0.6機(jī)有95%的二氧化碳，3%的氮?dú)猓?/p>

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)出許多火星與地球的區(qū)分，

除此之外，火星與地球還有許多不同之處。比方：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，硫含量為地球的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：通過比照火星與地球，我們發(fā)覺火星與地球的環(huán)境存在一些

不同，請(qǐng)你說說我們?cè)诨鹦巧嫌龅侥男﹩栴}？

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)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)。

同學(xué)2：火星外表沒有穩(wěn)定的、大量的水，水是生命之源，沒有可以

飲用的水人類將無法生存。

同學(xué)3：通過比照火星與地球的大氣組成，我發(fā)覺有很大差異，最重

要的火星上沒有氧氣，動(dòng)植物生存離不開氧氣。

同學(xué)4：火星上也沒有物資，沒有食物，我們需要食物為我們供應(yīng)能

量。

引導(dǎo)語：通過比照火星與地球，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)你最感愛好的問題試著提出解決方案。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)1:關(guān)于溫差這一問題，我認(rèn)為人類可以先選在地窖中生活，由

于地窖中有肯定保溫作用，就像陜北的窯洞一樣住起來冬曖夏涼，而在

在地窖內(nèi)還可以削減輻射對(duì)我們的損害。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)有的相宜的材料建筑各種適合地球生物生存的建

筑物。目前已經(jīng)有許多機(jī)構(gòu)在地球上利用人工智能和3D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，假設(shè)是在建筑物內(nèi)那么可穿一般的衣物，假設(shè)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，

而且能都抵抗輻射。

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

火星上收集水。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。其次種設(shè)備是用來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)溫度上升時(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，是將從地球上帶來的燃

料燃燒，這樣也會(huì)產(chǎn)生水。

這些三種方法的出水量都不高，獵取到的水也比擬有限，因此想要

大范圍、大量的獵取水就需要對(duì)火星的大環(huán)境進(jìn)行轉(zhuǎn)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

用小行星撞擊來轉(zhuǎn)變火星大環(huán)境……。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)3：火星上沒有氧氣，但有二氧化碳，通過查閱資料?，我了解到

二氧化碳在肯定條件下可以分解為氧氣和一氧化碳，在讓這些氣體通過

特別的過濾器，這樣就可以得到氧氣。除此之外，我們了解到絕大多數(shù)

植物在白天收到陽光的照耀，會(huì)汲取二氧化碳并釋放氧氣，因此可以種

植許多植物來將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。

同學(xué)4：我認(rèn)為兩位同學(xué)提出的方法在肯定條件下是可行的，但依據(jù)

目前一些科學(xué)家的討論，我了解到火星上根本沒有液態(tài)水是由于火星上

沒有磁場(chǎng)，引力也比地球上小的多，假設(shè)不解決這一問題，那發(fā)覺或制

造出再多水和空氣都會(huì)漸漸“逃離火星”。以目前的技術(shù)水平只能轉(zhuǎn)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)有可以轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)

的設(shè)備。

提問：同學(xué)們提出的方法都有肯定的可操作性，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)宇宙的不斷探究、科技的不斷

開展，信任在將來我們能夠漸漸實(shí)現(xiàn)各自的想法，把不行能變成可能。

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

有什么方法可以解決呢？

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

同學(xué)：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、養(yǎng)分物質(zhì)。首先我認(rèn)為植物需要種植到相對(duì)密封的環(huán)境下?；?/p>

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

紅光和藍(lán)紫光來保證植物生長(zhǎng)時(shí)所需的光能。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)缺乏，因此還需要人為補(bǔ)充氧氣。養(yǎng)分物質(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參加養(yǎng)分物質(zhì)，

利用無土栽培的技術(shù)種植各種植物。解決了光、水、空氣和養(yǎng)分的問題

理論上就可以在火星上種植物，這樣就根本解決食物問題了。

4.制定火星定居方案

引導(dǎo)語：我們通過分析、比照火星與地球的環(huán)境，發(fā)覺了許多火星

與地球的不同之處，隨后同學(xué)們依據(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)學(xué)問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)一份火星定居方案。

（同學(xué)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。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

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、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，不簡(jiǎn)單在地表活動(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)備供應(yīng)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、

留意平安。

（同學(xué)參考設(shè)計(jì)圖擺沙盤視頻）

溝通：請(qǐng)第一組同學(xué)為大家具體介紹他們的方案。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

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)送來

回人員和物資的，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。“大棚”右側(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，二是從凍層解凍并抽取水。沙盤中的最右側(cè)的建筑物是用來模擬人

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

常常會(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：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)。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

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)、放射區(qū)、核反響堆、發(fā)電站、監(jiān)控室組成。

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。

（同學(xué)制作模型視頻）

溝通：請(qǐng)這組同學(xué)為我們具體介紹他們的想法。

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

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)來保障在火星定居人類的根本需求。農(nóng)場(chǎng)使用火星地下凍土層的地

下水，參加適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分物質(zhì)便可以成為無土栽培的養(yǎng)分液，供應(yīng)植物。

農(nóng)場(chǎng)中有掌握的溫度和濕度的設(shè)備，還配備了用來補(bǔ)充光能的LED燈。

電力來源有兩種，白天主要通過太陽能電池板，同時(shí)垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)也

可以有效的補(bǔ)充電力的消耗，由于火星外表沒有植被愛護(hù)，風(fēng)沙比擬大,

垂直軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以有效的利用來自各個(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??；蛋殼型的穿

梭機(jī)可以利用空間引力進(jìn)行快速的穿梭，來回地球和火星，運(yùn)送必需的

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

支配到地下，這樣會(huì)較為相宜。

引導(dǎo)語：聽了這兩組的介紹，信任對(duì)大家有許多啟發(fā)，假設(shè)讓你住

在這樣的火星基地，你情愿嗎？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)同學(xué)答復(fù)】

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

人類生存的需求，但著落和放射過程中可以會(huì)產(chǎn)生噪音，因此我建議將

放射的位置進(jìn)行調(diào)整，遠(yuǎn)離生活區(qū)。

同學(xué)2：我想給一組提一些建議，火星上沙塵許多，空氣質(zhì)量也不好，

因此我認(rèn)為可以多種樹，多做綠化。

同學(xué)3：我認(rèn)為一組的火星定居方案人類活動(dòng)的區(qū)域較小，感覺生活

在那里會(huì)很無聊，因此我認(rèn)為可以增加一些消遣場(chǎng)所。

同學(xué)4：其次組同學(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)缺乏以滿意人類生存所需，因此我建議增加制氧裝

置。

同學(xué)5：我想給二組同學(xué)提一個(gè)建議，人類居住在地下的確可以有助

于抵抗輻射，但假設(shè)消失火災(zāi)等緊急狀況，就不太簡(jiǎn)單逃脫，因此我建

議增加避難場(chǎng)所，或者進(jìn)行逃命通道。

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

【預(yù)設(shè)同學(xué)答復(fù)】

一組：依據(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

將放射區(qū)支配在較遠(yuǎn)的位置，使得居住環(huán)境更加相宜，從而削減噪音等

問題。但大范圍進(jìn)行綠化這一建議，由于火星環(huán)境不能滿意植物生長(zhǎng)的

各種需求，改造環(huán)境也并非一朝一夕就能完成，我們臨時(shí)沒方法解決。

但信任經(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

逃命設(shè)備以備不時(shí)之需。

提示：同學(xué)們也可以樂觀與其他同學(xué)進(jìn)行溝通，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“火星定居方案"這一工程，首先需要了解人類在

火星居住有哪些需求，然后依據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)方案后就可以

進(jìn)行模擬建筑，最終讓使用者進(jìn)行評(píng)估，提出新的問題、新的需