《跨学科主题学习 太空探索》教学设计-2026-2027学年苏科版（新教材）初中信息技术九年级全一册

《跨学科主题学习太空探索》教学设计-2026-2027学年苏科版（新教材）初中信息技术九年级全一册一、学情分析九年级学生已具备成熟的网络信息检索、数字化文档制作、简单AI工具使用能力，历史、物理、地理学科中接触过基础航天、天体运动、力学相关知识，具备跨学科融合学习基础。学生对载人航天、深空探测器、空间站等太空探索内容具备强烈民族自豪感与探究兴趣，但存在三大学习短板：一是无法系统整合多学科知识，难以建立信息技术工具与航天科学的关联；二是信息甄别能力不足，搜集太空相关资料时易混杂不实网络信息；三是缺少数字化综合创作、项目式跨学科探究经验，不擅长利用思维导图、可视化图表整合多维度航天知识。九年级学生具备独立分组探究、自主完成中长期项目任务的能力，适合设置分层探究任务，兼顾基础资料整理与高阶创新设计，依托跨学科任务培育综合数字化素养。二、教材分析本课时为全书综合跨学科主题学习，教材打破单一信息技术学科边界，融合物理、地理、语文、美术、历史多学科内容，设置六大递进式探究活动：活动1梳理中国航天发展时间线、活动2探究飞行器物理原理、活动3解析太空探测智能AI技术、活动4数字化制作航天科普作品、活动5创意设计深空探测机器人、活动6成果展示与航天精神感悟。教材配套航天史料图文、飞行器结构示意图、AI航天应用案例、数字化创作工具操作指引，明确跨学科核心任务：运用信息技术数字化工具整合多学科太空知识，探究人工智能、传感器、大数据在航天领域的落地应用。本主题承接第五单元人工智能内容，是人工智能知识的跨场景迁移拓展，落实新课标跨学科主题学习、数字化创新、信息社会责任全部要求，兼具科学探究、爱国主义德育、数字技能训练多重育人价值。三、核心素养目标（一）信息意识1.能够借助搜索引擎、权威航天平台检索太空探索资料，辨别网络不实航天信息，建立权威信息来源筛选标准。2.精准识别航天工程中大数据、人工智能、传感器技术应用场景，感知数字技术支撑深空探测的核心价值。（二）计算思维1.将太空探索探究任务拆解为资料搜集、分类整理、数据分析、创意建模、成果输出标准化流程，掌握问题分解、结构化建模思维。2.分析深空探测器感知、导航AI算法逻辑，类比无人驾驶智能车系统，建立通用智能系统模型，实现知识迁移。（三）数字化学习与创新1.熟练使用思维导图、演示文稿、简易三维建模工具完成航天主题数字化作品，整合历史、物理、地理跨学科知识。2.自主创意设计搭载AI模块的深空探测机器人，结合教材人工智能知识完成功能、结构数字化建模，实现跨学科创新实践。（四）信息社会责任1.梳理中国航天发展里程碑，感悟载人航天精神、探月探火精神，增强民族科技自信与科技报国理想。2.规范使用网络资源、生成式AI工具搜集航天资料，遵守信息版权规范，树立尊重科研成果、严谨求实的科学伦理。四、教学重难点教学重点1.研读教材六大探究活动任务，系统梳理我国太空探索发展历程，掌握航天工程中数字化、AI技术应用案例。2.运用多种数字化工具整合多学科太空知识，完成航天科普数字化作品创作。3.类比第五单元无人驾驶智能车系统，理解深空探测机器人“感知—决策—执行”通用AI运行逻辑。教学难点1.实现信息技术与物理、地理、历史、美术学科深度融合，构建完整跨学科太空知识体系。2.结合太空极端环境限制，完成具备可行性的AI深空探测机器人创意设计，平衡科学原理与数字化创新。3.甄别海量网络航天信息，规范、合规使用AI辅助工具开展探究学习，落实信息伦理要求。五、教学过程（一）航天实景导入，引出跨学科主题教师活动：播放嫦娥探月、祝融探火空间站联合运行短视频，展示教材跨学科主题首页图文导语，发起全班互动问答。

师：看完视频，大家能说出三项我国标志性太空探索工程吗？结合历史、地理知识简单说一说它们的探测目标。

生1：嫦娥系列月球探测，目标探测月球土壤、地质；祝融火星车，探测火星地表环境；天宫空间站，开展太空空间科学实验。

师：回答全面，太空探索不只是天文地理知识，大家回顾第五单元无人驾驶课程，思考：深空探测器在遥远星球自主行驶、规避障碍，用到了我们学习的什么核心技术？

生2：人工智能、各类环境传感器，和无人驾驶智能车原理相通。

师：没错，太空探索融合历史、物理、地理、美术，更离不开信息技术、人工智能作为技术支撑。今天我们开启跨学科主题学习《太空探索》，跟随教材六大探究活动，用数字化工具解锁航天背后的科技密码。设计意图：以震撼航天实景视频激发爱国情感，通过跨学科问答串联旧知与新课，建立人工智能与太空探测的知识关联，明确本节课跨学科探究主线，同时渗透爱国主义德育。（二）研读教材活动1，梳理航天发展数字化时间线教师活动：组织学生阅读教材活动1全部内容，出示《中国航天里程碑时间线绘制要求》，演示思维导图、在线时间轴工具操作方法。表2教材要求航天里程碑核心事件清单时间航天工程核心数字化/AI技术应用1970东方红一号卫星无线数据传输、地面远程测控系统2003神舟五号载人飞船飞船姿态智能调控、太空数据实时回传2013嫦娥三号玉兔月球车月球环境红外感知、自主避障人工智能程序2021天宫空间站太空智能机械臂、多传感器环境监测系统2022祝融火星车深空自主导航AI、极端环境传感采集系统师：教材要求时间线必须标注每一项工程配套数字技术，谁能结合玉兔月球车，对比无人驾驶智能车，说说二者AI系统的相同点？

生3：都搭载距离传感器，依靠程序自主规避障碍物，不需要人工远程实时操控。

师：网络搜集航天史料时，教材提示我们优先选择国家航天局官网、央视航天专题页面，大家说一说为什么不能随意采用短视频、自媒体零散资料？

生4：自媒体信息存在错误、夸大内容，权威官网资料准确严谨，保证我们探究内容真实可靠。学生以小组为单位，借助搜索引擎、权威航天平台搜集补充史料，使用思维导图工具绘制数字化航天时间线，标注跨学科知识点（物理：火箭推力原理；地理：星球天体环境；历史：航天发展时代背景）。教师巡回指导，纠正信息来源不规范、知识点割裂问题。设计意图：依托教材活动1任务开展基础信息探究，通过对比式问答打通第五单元人工智能旧知，建立信息甄别、权威检索意识，以思维导图工具落实数字化学习基础目标，实现历史、地理、信息技术初步跨学科融合。（三）探究教材活动2、3，解析航天飞行器与太空AI技术教师活动：投影教材飞行器结构示意图、祝融火星车硬件结构图，拆分跨学科知识点，开展分层师生问答。

师：教材活动2探究飞行器升空原理，物理中学过伯努利原理，火箭升空依靠什么力学原理？和飞机原理有什么区别？

生5：火箭依靠反作用力推进，飞机依靠机翼空气升力，二者动力原理完全不同。

师：火星表面存在碎石、陡坡，祝融火星车无法依靠地面人员实时操控，教材活动3提到的自主导航AI如何解决这个问题？

生6：火星车搭载摄像头、激光雷达采集地表数据，内置AI程序实时分析路况，自主规划行驶路线，和校园无人驾驶小车逻辑一致。教师系统讲解教材航天AI核心案例：空间站智能机械臂、深空卫星大数据测控、月球车环境感知系统，梳理通用智能系统模型：感知硬件采集极端太空环境数据→控制器AI运算决策→执行机构完成探测、移动动作。组织小组讨论：太空环境存在低温、辐射、无空气等限制，对比地面智能小车，太空探测机器人传感器需要做出哪些改良？各组结合物理、信息技术知识作答，教师结合教材内容补充总结。设计意图：深度融合物理力学、信息技术人工智能两大核心学科，通过类比问答实现单元知识迁移，攻克跨学科融合难点，引导学生理解数字技术在极端航天场景的改造与应用，发展计算思维。（四）教材活动4实操：制作航天主题数字化科普作品教师活动：解读教材活动4数字化创作任务，提供三类分层创作方向，配套工具操作指引：基础层航天演示文稿、提升层航天科普思维导图、拓展层简易航天器三维建模。

师：教材要求科普作品必须融合至少两门其他学科知识，哪位同学说一说，如果选择制作祝融火星车科普PPT，可以融合哪些学科内容？

生7：地理：火星地表地貌；物理：火星车动力能源；美术：航天器结构插画；信息技术：AI自主导航技术。

师：创作过程中我们可以使用生成式AI辅助梳理文字素材，教材明确提出AI使用规范，大家说一说使用AI工具搜集航天资料需要遵守哪些要求？

生8：不能直接复制AI生成完整内容，需要核对权威航天资料修改校正，标注AI辅助创作来源，尊重科研版权。学生自主选择创作方向，小组协作完成数字化作品，教师巡回指导三维建模、演示文稿排版操作，引导学生将AI、传感器知识点作为作品核心板块，杜绝单纯堆砌图片文字、缺少技术解读的浅层创作。完成初稿后，小组内部依据教材评价标准自查修改。设计意图：落实数字化学习与创新核心素养，分层任务适配不同能力学生，通过AI工具使用问答强化信息社会责任，推动多学科知识可视化整合，完成跨学科知识具象化输出。（五）教材活动5创意拓展：设计深空探测AI机器人教师活动：展示教材深空机器人创意设计模板，模板包含结构草图、搭载传感器、AI核心功能、太空环境适配改良四大板块，组织小组创意设计研讨。

师：深空探测机器人需要登陆小行星，小行星表面凹凸不平、温差极大，结合我们学习的无人驾驶智能车硬件，哪些传感器需要改良？增加什么新功能？

生9：超声波传感器无法适应真空环境，更换激光测距传感器；增加温度传感模块监测极端温差，AI程序增加陡坡自动制动功能。

师：教材鼓励我们加入创新探测功能，大家可以结合地理天体知识，设计哪些科学探测任务？

生10：采集小行星矿物样本、监测宇宙辐射、自动拍摄天体高清影像并回传数据。各组完成机器人数字化草图绘制、功能方案撰写，将第五单元人工智能系统知识迁移至太空场景，兼顾科学合理性与创新创意，教师针对脱离太空环境现实条件、AI逻辑不合理的方案引导小组迭代修改。设计意图：依托教材创意任务实现高阶创新实践，打通信息技术、物理、地理跨学科壁垒，锻炼学生建模、系统设计计算思维，完成人工智能知识跨场景迁移应用，突破本节课教学难点。（六）教材活动6成果展示与航天精神感悟教师活动：依据教材跨学科评价量表，从资料真实性、多学科融合度、数字化作品完整度、AI技术理解、创意设计五大维度组织小组成果路演，各组依次展示航天时间线、科普作品、深空机器人设计方案。

师：完成系列太空探究任务后，结合我国几代航天人的科研历程，大家说一说数字技术、人工智能对航天事业发展起到了怎样的支撑作用？

各组学生自由发言，教师总结升华：从人工地面测控到AI自主深空探测，信息技术持续拓展人类探索宇宙的边界，航天人攻坚克难、自主创新的精神值得我们学习，鼓励学生立足数字科技树立科技报国理想。设计意图：完整闭环教材六大探究活动，通过成果展示复盘整节课跨学科知识点，依托问答落实信息社会责任德育目标，升华航天精神育人内涵。六、课堂结语本节课我们完整完成教材六大太空探索跨学科探究活动，借助数字化工具梳理了中国航天完整发展脉络，打通物理、地理、历史、美术