3.7 地球的兄弟姐妹（教学设计）科学教科版三年级下册

该小学科学教学设计聚焦地球作为太阳系行星的“普通”与“特殊”，通过月球探测照片墙、天问一号视频导入，衔接前6课地球、月球认知，为第8课太阳系学习铺垫，提供“探索装备包”等结构化资料支架。 以“太阳系探险家”任务驱动，通过数据比较、合作拼图学习、比例模型制作等探究实践，培养科学思维（比较归纳、模型建构），科学论证会强化证据意识，提升学生分析与表达能力，为教师提供连贯单元教学方案。

地球的“兄弟姐妹”——太阳系八大行星阅读资料 地球的“兄弟姐妹” —— 太阳系八大行星阅读资料 从灼热的水星到冰冷的海王星 让我们一起踏上太阳系探险之旅 适用年级：小学五至六年级 你好，太阳系大家庭！ 当你仰望星空，那些闪烁的光点中，有八颗特别的星——它们不发光，却反射着太阳的光芒；它们看起来很小，其实个个都是巨大的球体。它们就是太阳系的八颗行星，也就是地球的“兄弟姐妹”。 你可能会问：行星是什么？简单来说，行星就是围绕恒星（太阳）转动、自身不发光、有一定大小的天体。在我们的太阳系里，这样的行星一共有八颗，按照离太阳从近到远的顺序，它们分别是： 水星 → 金星 → 地球 → 火星 → 木星 → 土星 → 天王星 → 海王星 天文学家把这八颗行星分为两组：水星、金星、地球、火星离太阳较近，称为“类地行星”；木星、土星、天王星、海王星离太阳较远，称为“类木行星”。两组行星有什么不同呢？继续往下读，你就知道了！ 第一组：类地行星 —— 太阳身边的“岩石四兄弟” 1. 水星：离太阳最近的“小个子” 水星是离太阳最近的行星，也是八大行星中个头最小的一个。它的直径只有4878千米，大约是地球的三分之一。如果你站在水星上，太阳看起来会比在地球上大两倍多——炙热的光芒几乎要把一切融化。 水星几乎没有大气层，就像一个“光着身子”的星球。白天，太阳直射下的温度高达430°C，比你家烤箱的最高温度还要高得多！可是一到了夜晚，温度又骤降到-180°C。为什么变化这么大？因为没有大气层的保护，热量既留不住，也挡不了。 想一想：如果水星有像地球一样厚的大气层，温度变化还会这么大吗？ 关键词：最小 | 无大气 | 昼夜温差600°C | 无卫星 2. 金星：地球的“双胞胎姐妹” 金星是离地球最近的行星，大小和地球非常接近——直径12104千米，只比地球小一点点，所以被称为地球的“双胞胎姐妹”。但这对双胞胎的“性格”完全不同！ 金星有一层非常厚的大气层，主要由二氧化碳组成，还有硫酸形成的云层。这层大气就像一条超厚的棉被，把太阳的热量死死捂住——这就是“温室效应”。结果，金星的表面温度高达465°C，比水星还热！它是太阳系中最热的行星。 更奇怪的是，金星是“倒着转”的——其他行星都是自西向东自转，金星却自东向西转。如果你在金星上看日出，太阳会从西边升起！ 想一想：金星比水星离太阳更远，为什么反而比水星还热？ 关键词：大小接近地球 | 厚大气层 | 温室效应 | 465°C | 逆向自转 | 无卫星 3. 地球：目前已知唯一的“生命家园” 地球是我们的家，也是目前已知唯一有生命存在的行星。它为什么这么特别？因为有三个条件“缺一不可”： 温度适宜：平均温度约15°C，不太冷也不太热，液态水能够存在。 有大气层：含有氧气、氮气等，既能供我们呼吸，又能挡住有害的太阳辐射。 有液态水：地球表面约71%被水覆盖，水是生命之源。 地球在太阳系中是一颗“普通”的行星——它和金星差不多大，和火星一样是岩石星球。但它又非常“特殊”，因为适宜生命存在的条件，每一个都恰到好处，这是一种多重条件的巧合。在太阳系的其他七颗行星上，目前还没有发现任何生命的踪迹。 想一想：如果地球再离太阳近一点，或者远一点，会发生什么？ 关键词：温度适宜 | 有大气层 | 有液态水 | 唯一有生命 | 1颗卫星（月球） 4. 火星：红色的“沙漠星球” 火星被称为“红色星球”，因为它的表面布满了含铁的矿物质，看起来就像生锈了一样红。火星的直径6779千米，大约是地球的一半。 火星有一层很薄的大气层，主要是二氧化碳，气压只有地球的1%——这意味着如果你站在火星上，即使不缺氧，也会因为气压太低而无法生存。火星上的温度很低，平均-63°C，最冷可达-140°C。虽然火星两极有冰盖，地下也可能有液态水，但至今没有发现生命的证据。 火星有两颗小小的卫星——火卫一和火卫二，它们形状不规则，像两块大石头。中国的“天问一号”探测器已成功着陆火星，正在为我们揭开这颗红色星球的更多秘密！ 想一想：如果人类想在火星上建基地，最需要解决的三个问题是什么？ 关键词：红色星球 | 薄大气 | -63°C | 可能存在水 | 2颗卫星 | 天问一号 第二组：类木行星 —— 远方的“巨人四兄弟” 5. 木星：太阳系中的“大哥大” 木星是太阳系中最大的行星，直径142984千米，是地球的11倍多！如果木星是一个空壳，里面能装下1300多个地球。它是一颗气态巨行星，主要由氢和氦组成，没有固体的表面——如果降落，你会一直“沉”进去。 木星最著名的是“大红斑”——一个持续了数百年的巨大风暴，大到能装下两三个地球！想象一下，比整个地球还大的风暴在你面前旋转，那是什么场面？ 木星有非常多的卫星，目前已知超过90颗。其中四颗最大的——木卫一、木卫二、木卫三、木卫四——早在1610年就被伽利略用望远镜发现了，称为“伽利略卫星”。 想一想：木星的风暴能持续几百年，地球上最长的台风能持续多久？为什么差距这么大？ 关键词：最大行星 | 气态 | 大红斑 | 90+颗卫星 | 伽利略卫星 6. 土星：戴着“草帽”的美丽星球 土星是太阳系中最美丽的行星，因为它有一个壮观的光环系统！土星环主要由无数冰块和岩石碎片组成，在太阳光的照射下闪闪发亮，远看就像戴了一顶闪光的“草帽”。 土星的大小仅次于木星，直径120536千米，也是一颗气态巨行星。它的密度非常低——低到什么程度呢？如果能找到一个足够大的水池，土星会浮在水面上！而同样条件下，地球会沉到水底。 土星也有许多卫星，目前已确认超过140颗。其中最大的是土卫六（泰坦），它是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星，表面还有液态甲烷组成的湖泊和河流——不过那里的“水”可不是H₂O！ 想一想：土星环看起来很宽，但你知道它有多薄吗？平均厚度只有10米左右！ 关键词：壮观光环 | 气态 | 密度最低 | 140+颗卫星 | 土卫六 7. 天王星：躺着转的“冰巨星” 天王星是一颗淡蓝绿色的星球，直径51118千米，是地球的4倍。它的颜色来自大气中的甲烷——甲烷吸收了红光，反射出蓝绿色的光。 天王星最奇特的地方在于：它是“躺着”自转的！其他行星的自转轴基本是竖直的，而天王星的自转轴倾斜了约98度，几乎是平躺在轨道上滚着走。科学家猜测，这可能是在很久以前，天王星被一颗巨大的天体撞了一下，“撞歪”了。 天王星也有一圈暗淡的光环，还有27颗已知的卫星。它的表面温度约-224°C，是太阳系中最冷的行星之一。 想一想：如果地球也像天王星那样躺着转，一年四季会变成什么样？ 关键词：蓝绿色 | 躺着自转 | 冰巨星 | -224°C | 暗淡光环 | 27颗卫星 8. 海王星：最远的“蓝色风暴” 海王星是太阳系中离太阳最远的行星，也是最后一颗被发现的行星。它的直径49528千米，比天王星略小，颜色更加深邃蔚蓝。 海王星上的风速是太阳系中最快的——最高可达每小时2100千米，比地球上最强的台风还要快好几倍！科学家在海王星上也发现了一个“大暗斑”，类似木星的大红斑，也是一个巨型风暴，但后来它消失了。 海王星距离太阳约45亿千米，太阳光到达海王星需要4个多小时。也就是说，你在地球上看到的阳光是8分钟前的，而海王星上看到的是4小时前的“旧”阳光！ 想一想：海王星绕太阳一圈需要165个地球年。从它1846年被发现到现在，海王星还没有“过完一个生日”呢！ 关键词：最远行星 | 蔚蓝色 | 最快风速 | 大暗斑 | 16颗卫星 八大行星数据大比拼 下面这张表格汇总了八大行星的关键数据，仔细观察，你一定能发现许多有趣的规律！ 行星 直径 (km) 环 温度 (°C) 大气 卫星 (颗) 公转 周期 距太阳 (km) 水星 4878 0 430/-180 几乎无 0 88天 5790万 金星 12104 0 465 浓厚CO₂ 0 225天 1.08亿 地球 12756 1 15 氧气氮气 1 365天 1.50亿 火星 6779 2 -63 稀薄CO₂ 2 687天 2.28亿 木星 142984 90+ -110 氢和氦 90+ 12年 7.78亿 土星 120536 140+ -140 氢和氦 140+ 29年 14.3亿 天王星 51118 27 -224 氢和甲烷 27 84年 28.7亿 海王星 49528 16 -214 氢和甲烷 16 165年 45.0亿 结语：保护我们唯一的家园 读完这些，你是不是觉得地球特别珍贵？在太阳系的八颗行星中，只有地球拥有适宜生命存在的一切条件——适宜的温度、保护我们的大气层、孕育生命的液态水。这不是理所当然的，而是一种多重条件的巧合。 科学家们一直在寻找太阳系外的宜居星球，但到目前为止，还没有找到第二颗像地球这样的行星。所以，保护好地球，比探索其他星球更加重要。因为—— 我们只有一个地球。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《地球的“兄弟姐妹”》教学设计 一、教材与学情分析 1. 大概念统领与单元定位 本课大概念：地球是太阳系中一颗普通而又特殊的行星——它的“普通”在于遵循行星的基本规律，它的“特殊”在于具备适宜生命存在的独特条件。这一大概念承接单元主题“只有一个地球”，将地球的认知从孤立个体提升到太阳系行星系统中进行定位，帮助学生理解地球在宇宙中的位置与生命的珍贵。 本课为单元第7课，前6课学生已初步认识地球、月球、太阳的特征，本课将研究视野扩展到太阳系八颗行星，为第8课“认识太阳系”建立基础。班级记录表贯穿全单元，本课在已有记录基础上新增“行星比较”维度，体现单元学习的连贯性与累积性。 2. 学情分析 概念起点（学生已有认知）： 1. 知道太阳系有八颗行星（名称认知层面），但对具体特征了解零散、碎片化 1. 知道地球上有空气、水、适宜温度，但尚未将“生命条件”与行星特征系统关联 1. 常见前概念误区：认为“最大的行星最特别”“所有行星都可能存在生命” 1. 搜集资料能力有限，需要教师提供结构化的资料支架和阅读指导 概念终点（期望建构的认知）： 1. 基于证据比较八颗行星的异同，归纳出行星的多样性与共性特征 1. 理解地球的“普通”与“特殊”，建立“生命存在需多重条件巧合”的认知 科学思维发展点：从“罗列事实”到“基于证据的比较与归纳”，从“地球很特别”的感性认知到“地球为什么特别”的理性论证。关键思维跃迁：运用比较→分析→归纳→论证的思维路径，经历认知冲突实现思维进阶。 二、教学目标 【科学观念】 1. 知道地球是太阳系中的一颗行星，太阳系有八颗行星，它们都围绕太阳转动。 1. 理解地球具有适宜的温度、液态水和大气层等生命存在的条件，目前已知是唯一孕育生命的行星。 1. 能运用行星比较的结论，解释“为什么保护地球对人类生存至关重要”。 【科学思维】 1. 能运用比较的方法，从大小、温度、大气等多维度分析八颗行星的特征，发现行星的多样性与共性。 1. 能基于比较证据，归纳出“地球适宜生命存在是多重条件巧合”的结论。 1. 能通过制作比例模型，发现行星间真实的体积差异，引发“数据与感知”之间的认知冲突。 【探究实践】 1. 能有目的地搜集和整理行星资料，将零散信息系统化记录在行星比较表中。 1. 能根据资料制作体现行星特征的模型，并在制作过程中发现比例关系的困难与意义。 1. 能在集体论证中用证据支持观点，倾听他人意见并修正自己的认识。 【态度责任】 1. 在探究行星特征的过程中，基于证据发表观点，尊重不同意见，形成“有依据地表达”的科学态度。 1. 通过认识地球生命的唯一性，树立敬畏自然、保护地球家园的责任意识。 三、教学重难点 教学重点：基于证据比较八颗行星的特征，归纳行星的多样性与共性，发现地球的独特性。 教学难点：从“行星各有特点”的表层认知，跃迁到“地球适宜生命是多重条件巧合”的深层理解；在模型制作中真实感受行星间的巨大差异。 四、教学过程 （一）聚焦 1.唤醒记忆·回顾身份（约1分钟） 教师出示月球探测任务照片墙：嫦峨五号采样返回、玉兔号月球车痕迹等。 师：同学们还记得吗？在前节课，我们担任过“月球小研究员”研究了月球，甚至模拟研究了环形山的形成。现在，“地球与宇宙探索总部”发来新的任命消息：任命同学们升级为“太阳系探险家”！ 2.新任务发布·建立探索使命（约2分钟） （1）明确本课研究方向：这一次，我们的探索范围不再只是月球，而是整个太阳系。 （PPT画面切换为太阳系全景图，慢慢拉近） （2）引出八大行星： ①借助“天文一号”将视角转向“八大行星” 出示“天问一号”成功抵达火星的视频以及出示天问一号拍摄的火星照片，告知这是人类探索深空的一大步。但我们还远远不够了解这个太阳系大家庭。 （PPT出示“太阳系家族合影”：八颗行星排列） ②简要介绍太阳系并提出问题： 这就是我们太阳系的大家庭。中间这位是太阳爸爸。旁边这些兄弟姐妹呢，就是绕着太阳转的八颗行星。问题是——（语气放慢，制造悬念）我们对它们了解多少？它们都长什么样？——有没有哪颗像地球一样，可以让我们上去生活？ 3.明确任务·发放装备（约3分钟） （1）明确任务：（板书课题）今天我们像科学家那样，去认识太阳系这八颗行星，比较它们的相同和不同，找出——为什么地球，是目前已知唯一能让我们生存的家园。 （2）教师发放“探索装备包”：探险家手册、行星资料档案（结构化阅读材料）、比较放大镜（思维工具）。 （PPT切换至行星集结画面，配合探险感BGM，进入正式探究环节） 【设计意图】以“探险装备”包装材料、“倒计时”收拢注意力，实现从教师布置任务到学生主动出发的切换，为后续探究做好情感与思维铺垫。 （二）探索（约20分钟） 1.探究一：基于数据比大小（5分钟） （1）教师明确任务与方法：“比大小——根据直径数据从大到小排序” 师：探险家们，第一项任务来了！这八颗行星，谁大谁小？用什么科学方法来比较？ 预：可以看大小……用数据比较！ （2）学生搜索数据，有依据的排序 师：接下来让我们翻开探险家手册查找数据，并将数据填写在以下表格内： 星球 水星 金星 地球 火星 木星 土星 海王星 天王星 直径 学生活动：搜集行星直径数据。 3.交流分享 学生汇报数据以及发现 预：生：我发现木星最大，水星最小。木星的直径大约是水星的29倍！ 师：29倍是什么概念？如果做比例模型，最大的和最小的能放同一张纸条上吗？ 学生猜测，意见不一，产生悬念。快速汇总排序结果，确认正确顺序。 【设计意图】从定性观察到定量分析，用数据让学生直接感知行星大小的巨大差距。“29倍”引发认知冲击，为探究3模型活动埋下悬念。渗透用数据说话的科学态度。 2.分头侦察·档案大搜集（8分钟） （1）明确侦察维度（1分钟） 师：除了大小，还要从哪些方面了解这些行星兄弟姐妹？ 学生讨论，教师引导形成五大侦察维度：表面温度、大气成分、是否有水、卫星数量、与太阳距离等。 （2）分队侦察（4分钟） 教师提供经过筛选的行星资料阅读卡（每组2颗行星的详细资料），避免学生网络搜索的盲目性。资料卡中特别标注“关键数据”和“与地球的对比”。 组别 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组 第七组 第八组 第九组 第十组 第十一组 观察对象 地球 水星 地球 金星 地球 火星 地球 木星 地球 土星 地球 海王星 地球 天王星 地球 海王星 地球 土星 地球 火星 地球 金星 师：总部已为每个小队准备了两张“行星身份卡”。请仔细阅读，提取关键信息。记录要求：用“我发现……和地球相比……”的句式记录发现，促进比较思维。 每组选择2颗行星深入阅读，将关键信息整理在行星比较记录单中。 3.信息共享（3分钟） 师：现在各队汇报！其他队员注意补充记录。 生：我们小队研究的是金星和地球。发现：金星温度比地球高很多，金星的大小跟地球很接近。 全班拼图：教师将各队信息填入班级记录大表，形成八颗行星完整信息网。 【设计意图】甄选学习素材而非放任自流，提供结构化资料支架。用“发现—对比”句式促进比较思维。拼图式合作学习，每队只负责2颗降低阅读负担，信息共享让每个学生都成为专家。 3.动手建模（7分钟） 任务三：建模型——用纸条制作行星大小比例模型 （1）教师介绍材料：老师为同学们准备了8种不同颜色的纸片，如果我们用它们剪成圆形代表八颗行星，显然远远不够，我们该怎么办？ 预设：缩小、（教师追问：能随便缩小吗）按照同比例缩小 （2） 教师提供数据 水星 金星 地球 火星 木星 土星 海王星 天王星 缩小后直径 1 厘米 2.5 厘米 2.6 厘米 1.4 厘米 29 厘米 24 厘米 10.5 厘米 10 厘米 介绍要求：利用圆规先画直径不同的圆，表示以上的行星。再用剪刀将它们减下来，按照距离地球的远近进行排列。 （三）研讨——集体论证，建构共识（约10分钟） 论证1：地球凭什么独一无二——基于证据的论证 ▶ 科学论证会：用证据说话，证明地球是目前已知唯一宜居的行星。 第一步：找共同点——比较（2分钟） 师：回到比较记录表，先看共同点——八颗行星有什么是一样的？ 生：都绕太阳转、都是球体、都不会自己发光…… 教师板书归纳：共性——都是行星，围绕太阳公转。 第二步：找差异——分析（2分钟） 师：再看不同——在温度、大气、水这三个方面，其他行星和地球有什么不同？ 生：水星430°C，无大气；金星465°C，二氧化碳硫酸云；火星-140~20°C，稀薄二氧化碳；木星土星气态-110°C以下…… 教师在班级记录表上逐步标注，突出对比。 第三步：归纳规律——归纳（2分钟） 师：（追问1）假设金星温度降到20°C，但没有大气层，人能住吗？ 生：不能！没有氧气喝。 师：（追问2）假设火星有大气层，但温度-100°C，人呢？ 生：也不行！会冻死。 师：（追问3）如果有一颗星球有温度、有大气、有水，但缺了其中任何一个——结论是什么？ 生：适合生命居住的条件——温度适宜、有大气层、有液态水——缺一不可！ 教师板书核心结论：温度适宜 + 有大气层 + 有液态水 = 生命家园（多重条件巧合） 第四步：论证表达——论证（2分钟） 师：现在请你们担任科学家的角色——用你们的证据，向全班证明为什么地球是目前已知唯一能住人的星球。 学生发言结构：“我们的证据是……所以我们的结论是……” 同伴互评：“你同意他的观点吗？你有不同的证据吗？” 【设计意图】通过比较、分析、归纳、论证的递进式追问，帮助学生从“知”到“懂”到“能说清楚”。同伴互评培养倾听和理性反驳的素养，让论证会真正活起来。 论证2：模型展示·回望震撼（2分钟） 各组展示完成的纸条比例模型。全班评析：哪个小组的模型最接近真实比例？你是怎么做到的？ 师：做完模型，再看回我们的聚焦问题——你觉得地球的兄弟姐妹们怎么样？ 生：地球真的很小……没有一颗和地球一样…… 师：地球真的很普通，只是八颗行星中不大不小的一颗；它又真的很特别，是目前已知唯一能住人的。所以——保护好这个独一无二的家园，比探索其他星球更重要。 【设计意图】模型与论证呼应，从理性认知回到感性震撼，升华保护地球的责任意识。 （四）拓展——新情境迁移，评价反思（约2分钟） 新情境应用：出示火星基地设计图。 师：如果人类想在火星上建立生存基地，需要解决哪些问题？请用今天学到的行星比较知识来说明。 生：火星温度太低需要保暖、大气太稀薄需要密封、没有液态水需要找水或造水…… 课后任务：选择一颗最感兴趣的行星，制作“行星小档案”（需包含与地球的对比分析），作为下一课制作太阳系海报的素材。 【设计意图】从“理解地球独特性”到“设计火星基地需解决的问题”，完成概念建构的“最后一公里”。课后任务体现单元学习的连贯性。 七、板书设计 板书以思维导图形式呈现，随教学进程逐步生成： 地球的“兄弟姐妹” 共性——都围绕太阳转动、都是球体、都不发光 差异——大小、温度、大气、水、卫星 结论： 地球：普通又特殊——温度适宜 + 有大气层 + 有液态水 = 生命家园 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $