跨学科主题学习 太空探索 +活动5 畅想并设计空间探测器+教学设计2025-2026学年苏科版初中信息科技九年级全一册

该初中信息科技教学设计聚焦“天问二号”探测器任务与AI应用，通过播放任务视频结合《天问》文化导入，引导学生分析技术局限，搭建“现有技术-问题分析-优化创新”的学习支架，衔接“天问X号”创意设计。 此资料以跨学科主题学习为特色，采用任务驱动与工程设计法，小组协作拆解设计为需求分析、AI赋能等流程（计算思维），融入自主可控技术与“天问”精神（信息社会责任），使用AI绘图工具优化方案（数字化学习）。助力学生提升创新设计与团队协作能力，为教师提供结构化跨学科教学资源。

课时编号 020 备课时间 上课时间 课　　题 跨学科主题学习 活动5 畅想并设计空间探测器 教学目标 信息意识 1.了解 “天问二号” 探测器的任务与 AI 核心应用，感知 AI、自主可控技术对深空探测的支撑作用，增强对我国航天科技的自信与民族自豪感。 2.能识别现有探测器的技术局限性，提升对航天技术迭代、AI 赋能的信息敏感度与问题分析能力。 计算思维 1.能将探测器设计拆解为需求分析→技术拆解→AI 赋能→方案优化的工程化流程，建立 “问题 - 技术 - 创新” 的系统思维，培养问题拆解、工程设计的计算思维。 2.能分析 AI 在 “天问二号” 中的应用与局限性，针对性优化设计，建立技术迭代的逻辑思维，提升因果分析与创新设计能力。 数字化学习与创新 1.以小组为单位，搜集 “天问二号” 资料，完成 “天问 X 号” 探测器的创意设计（含功能、结构、AI 应用），提升信息检索、跨学科整合、创意设计与数字化表达的能力。 2.能结合 AI 技术、自主可控技术，优化探测器设计方案，培养创新思维与数字化实践能力。 信息社会责任 1.感悟中华民族 “求真探源” 的航天精神与 “天问” 文化传承，树立科技报国、为深空探测事业贡献力量的理想信念，增强社会责任感。 2.培养团队协作、严谨求实的科学态度，理解技术创新对人类探索宇宙的意义，落实价值引领。 教学重点 1.了解 “天问二号” 探测器的任务、AI 应用，分析其技术局限性。 2.完成 “天问 X 号” 空间探测器的创意设计，明确功能、结构、AI 应用与技术创新点。 3.传承 “天问” 探源求真的航天精神，融合自主可控技术。 教学难点 1.针对性分析 “天问二号” AI 应用的局限性，提出可落地的优化方案，融入 AI 与自主可控技术。 2.完成兼具科学性与创新性的探测器设计，平衡技术可行性与创意性。 教学方法 教法：情境教学法、任务驱动法、小组合作探究法、案例分析法、工程设计法 学法：自主探究法、合作学习法、案例分析法、创意设计法 教学准备 硬件：多媒体教室、学生电脑、投影设备、设计图纸 / 手绘工具 软件：PPT 课件、“天问二号” 任务与 AI 应用视频、探测器设计案例、AI 绘图 / 设计工具 素材：“天问二号” 探测器资料、AI 在深空探测中的应用案例、探测器设计模板、“天问” 文化背景资料 分组：4-5 人一组，设组长、资料员、设计师、记录员、发言人 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、情境导入，解读 “天问” 精神（5 分钟） 1.播放 “天问二号” 探测器任务视频，展示图 I-10 “天问二号” 实拍图，结合屈原《天问》名句，解读：“‘天问’是中华民族对真理的追求，‘天问二号’承载着探源求真的使命，人工智能是它完成‘绕、落、巡’任务的核心支撑。” 2.引出本节课任务：分析 “天问二号” 的 AI 应用与局限性，小组合作，创意设计自己的 “天问 X 号” 空间探测器。 3.强调核心：设计需立足现有技术，融入 AI 创新，传承 “天问” 精神。 1.观看视频，了解 “天问二号” 任务与 “天问” 文化，激发民族自豪感与探索兴趣。 2.明确本节课任务，进入设计状态。 3. 分享自己对深空探测的理解，为设计积累灵感。 1.以 “天问” 文化与航天成就为切入点，渗透家国情怀，落实信息社会责任。 2.明确设计任务，激发创新思维，落实信息意识。 二、案例分析：“天问二号” 的 AI 应用与局限（12 分钟） 1.讲解 “天问二号” 核心信息： 任务：完成 “绕、落、巡” 三大深空探测任务 AI 核心应用：AI 自主导航、AI 避障、AI 图像识别、AI 任务规划，支撑探测器在深空环境下自主运行 2. 组织小组讨论，分析局限性： 问题 1：AI 在深空极端环境（辐射、微流星、通信延迟）下的可靠性局限 问题 2：AI 自主决策的伦理与安全局限 问题 3：现有 AI 算法、算力在深空长航程任务中的性能局限 3.补充优化方向：融入更先进的 AI 大模型、自主可控的算力体系、多传感器融合 AI、地空协同 AI 等。 4.发放探测器设计模板，明确设计要求：功能、结构、AI 应用、技术创新点、文化传承。 1. 学习 “天问二号” 的任务与 AI 应用，理解 AI 对深空探测的支撑作用。 2. 小组讨论，分析现有技术的局限性，提出优化方向。 3.明确设计要求与模板，梳理设计思路。 1.以案例为基础，培养问题分析与技术迭代思维，落实计算思维。 2.建立 “现有技术 - 局限 - 优化” 的逻辑，为创意设计铺垫，落实信息意识。 3.明确设计要求，保障设计的科学性与落地性。 三、小组实践：创意设计 “天问 X 号”（20 分钟） 1.布置小组设计任务，分模块指导：模块 1：需求与功能设计 明确探测目标（如小行星探测、火星采样、深空星际探测等），设计核心功能（采样、探测、通信、生存等）模块 2：AI 与技术设计 融入 AI 应用（如 AI 自主导航、AI 故障诊断、AI 科学数据处理、AI 地空协同），针对 “天问二号” 的局限提出优化方案 融入自主可控技术（自主可控 AI 算法、国产算力、自主可控传感器） 模块 3：结构与外观设计 设计探测器结构、外观，绘制设计图（手绘 / AI 绘图），标注核心部件 模块 4：文化与精神传承 融入 “天问” 文化元素，体现中华民族探源求真的精神 2.巡视指导各小组设计，解决技术问题，引导学生平衡创意与科学性，优化设计方案。 3.组织小组阶段性分享，邀请2组展示设计思路，教师点评优化。 1.小组分工协作，完成 “天问 X 号” 的全流程设计：明确目标→功能设计→AI 与技术优化→结构绘制→文化融入。 2.针对性优化 AI 应用，解决 “天问二号” 的局限性，融入自主可控技术。 3.绘制设计图，完善设计方案，准备最终展示。 4.参与阶段性分享，学习优秀设计，优化本组方案。 1.以创意设计为核心，培养工程思维、创新思维与团队协作能力，落实计算思维与数字化学习与创新。 2.融合多学科知识（航天、AI、设计、文化），落实跨学科主题学习要求。 3.阶段性分享促进思维碰撞，优化设计质量。 四、总结提升与成果梳理（6 分钟） 1.总结本节课核心： 传承 “天问” 探源求真的航天精神，是探测器设计的灵魂 AI 与自主可控技术，是深空探测的核心支撑 设计的核心：立足现有技术，解决现有局限，创新探索未来 2.组织小组梳理最终设计方案，完善设计说明，为项目成果展示做准备。3.升华主题：深空探测是人类对未知的探索，“天问 X 号” 承载着青年一代的航天理想与科技担当。 1.跟随教师总结，完善本组设计方案与设计说明。 2.感悟航天精神与青年担当，升华家国情怀。 3.梳理最终成果，准备后续展示。 1.系统梳理知识，强化核心素养，落实信息社会责任。 2.升华主题，传承航天精神，实现价值引领。 五、作业布置（2 分钟） 1.布置课后任务： 小组任务：完善 “天问 X 号” 设计方案，制作设计汇报 PPT/海报，为项目成果展示做准备 个人任务：撰写设计心得，谈谈本次设计的收获，以及对我国深空探测事业的展望 2.强调下节课任务：太空探索项目成果展示与评价。 1.记录课后任务，明确后续要求。 2.完善设计方案与汇报材料，准备展示。 1.延伸学习，巩固设计成果，为项目最终展示铺垫。 2.培养总结反思能力，落实数字化学习与创新。 板书设计 活动 5 畅想并设计空间探测器 一、核心标杆：“天问二号” 探测器 1.任务：绕、落、巡 深空探测 2.AI 核心应用：自主导航、避障、图像识别、任务规划 3.局限性：极端环境可靠性、AI 决策、算力性能等 二、“天问 X 号” 设计核心 1.功能目标：明确探测任务，设计核心功能（采样、探测、通信、生存） 2.AI 与技术：优化 AI 应用，融入自主可控技术（算法、算力、传感器） 3.结构外观：绘制设计图，标注核心部件 4.文化传承：融入 “天问” 精神，体现探源求真的追求 三、核心精神：“天问” 探源求真 中华民族对真理的追求，科技报国，探索未知 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $