《太阳系大家族》研究课例

常州市武进区淹城实验小学  吴银娟

《太阳系大家族》是小学高年级 STEM 课程的典型范例，以 “构建太阳系行星位置模型” 为核心任务，融合科学认知、数据处理与工程实践，体现跨学科教育的综合性与实践性。本课以 “建模” 为载体，将抽象的宇宙科学转化为可操作的实践活动，既落实了 “认识太阳系” 的知识目标，又通过工程设计培养了学生的问题解决能力与跨学科思维，同时借助科技前沿案例激发探索精神，符合小学高年级学生 “具象认知为主、逐步向抽象思维过渡” 的认知特点，是一节兼具科学性、趣味性与教育性的 STEM 课程范例。

STEM 说明：科学、技术、工程（建模与数据处理）

教学年级：小学六年级

教学时长：40分钟

教学过程

情境导入

谈话：周末，老师去了趟天文馆，被一个现场制作吸引了，我们一起来看看吧。

视频：太阳系大家族模型制作。

同学们，天文馆的体验区大家在做什么呢？（八大行星）是的，他们在制作太阳系大家族的模型，你想不想来做一个？（想）那就需要对太阳系的相关知识非常了解才可以呢。今天我们就一起来探索神秘的太阳系大家族。

二、提出任务

1.问题：可以借助哪些科学数据和方法来精准排列太阳系八大行星的位置？

2.（PPT 任务发布）：设计并优化太阳系行星位置模型。

A.模型需要呈现哪些天体及相互关系？

B.如何将庞大的天体距离数据转化为可操作的模型尺寸？

C.怎样判断模型的准确性和合理性？

3.学生分组讨论，汇报交流对行星排列的初步认知。

【设计意图：通过情境引出建模任务，明确科学目标与工程挑战。】

月亮。

三、科学探究

1.提问：设计行星位置模型需要了解哪些科学知识？（太阳系构成、恒星 / 行星 / 卫星概念、天体距离数据）

2.资料学习：学生分组阅读资料卡，提炼关键信息（如太阳为恒星，八大行星绕太阳运转，卫星绕行星运转）。

3.实验验证：通过 “你说我猜” 游戏（以 “我的特点是______，猜猜我是谁” 描述天体特征），巩固天体分类概念。

4.提问：通过以上学习，你对太阳系的结构有了哪些新发现？

【设计意图：通过资料分析与互动活动，建立太阳系天体分类的科学认知。】

四、第一次设计与制作

1.选择材料和工具：

材料：纸带（50 格等距）、行星贴纸、记录单

工具：PPT、数据表格

2.设计与记录：

你打算如何排列八大行星的位置？请在记录单上画出初步排列示意图。

3.学生分组：先讨论排列思路，再在黑板上尝试粘贴行星贴纸（由近及远）。

【设计意图：通过初步建模暴露认知差异，激发对数据精准性的需求。】

五、制作方法参考（PPT 展示）

1.数据处理：将实际距离按比例缩小（如 1 格 = 1 亿千米），计算各行星对应纸带格数。

2.模型搭建：根据计算结果在纸带上粘贴行星贴纸，并标注缩小后的数据。

3.初步调试：对比黑板数据，检查行星顺序与间距比例是否合理。

4.完善模型：统一数据处理标准，修正误差。

【设计意图：提供工程化解决方案参考，鼓励学生在实践中优化设计思路。】

六、测试并改进

1.提问：如何评价行星位置模型的准确性？

学生分组利用纸带模型对比真实数据，汇报误差分析（如木星与土星间距是否过近）。

2.谈话：如果模型存在误差，如何改进设计？（调整缩放比例、细化数据处理）

3.学生分组：进行第二次建模（基于数据优化），并汇报改进思路。

【设计意图：通过测试与迭代，培养工程思维与问题解决能力。】

七、拓展延伸

谈话：人类如何探索太阳系？（播放 “天问一号” 探测火星视频，介绍航天科技应用）

课后查阅八大行星真实体积数据，尝试在模型中增加 “大小比例” 维度。

思考：为什么模型中通常简化行星的公转轨道形状？

【设计意图：链接科学技术前沿，拓展模型应用维度，激发持续探索兴趣。】

【板书】        

太阳系大家族

恒星       行星      卫星

太阳   水星  金星  地球  火星  木星  土星  天王星  海王星