一、航天科技的基本概念：從“飛天”到“航天”的認知基石演講人航天科技的基本概念：從“飛天”到“航天”的認知基石01航天科技的發(fā)展歷程：從“神話”到“現(xiàn)實”的跨越之路02總結(jié)與展望：航天科技的現(xiàn)在與未來屬于每一個“追光者”03目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊航天科技的基本概念與發(fā)展課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終記得第一次帶學(xué)生觀看火箭發(fā)射直播時，教室里此起彼伏的驚嘆聲——當“長征”火箭托舉著“神舟”飛船刺破云層，孩子們眼中的光芒比屏幕里的火焰更熾熱。今天，我們就以這樣的熱情為起點，共同走進“航天科技”的世界。這節(jié)課，我們不僅要理解“航天科技是什么”，更要沿著人類探索宇宙的足跡，感受“它是如何一步步走到今天”，最后還要思考“未來的我們能為它做些什么”。讓我們從最基礎(chǔ)的概念開始，抽絲剝繭，慢慢揭開航天科技的神秘面紗。01航天科技的基本概念：從“飛天”到“航天”的認知基石1什么是航天科技？它與“航空”有何不同？當我們談?wù)摗昂教臁睍r，首先要明確一個關(guān)鍵邊界：航天（Astronautics）是指人類在大氣層外的宇宙空間（即“太空”）進行的探索、開發(fā)和利用活動；而與之常被混淆的“航空（Aeronautics）”，則是指在地球大氣層內(nèi)的飛行器活動，比如飛機、熱氣球的飛行。兩者的核心區(qū)別在于“活動區(qū)域”——一個在大氣層內(nèi)，一個在大氣層外。舉個例子：大家熟悉的C919大飛機在萬米高空巡航，屬于“航空”；而“神舟”飛船繞地球飛行、“嫦娥”探測器登陸月球，則屬于“航天”。這個區(qū)分很重要，因為它決定了人類需要突破的技術(shù)難點：大氣層內(nèi)飛行依賴空氣動力（比如飛機的機翼需要空氣產(chǎn)生升力），而太空中沒有空氣，航天器必須依靠自身攜帶的推進劑產(chǎn)生動力，這就是為什么火箭需要攜帶大量燃料的原因。1什么是航天科技？它與“航空”有何不同？1.2航天科技的“三大支柱”：航天器、運載工具與地面支持系統(tǒng)要實現(xiàn)航天活動，必須依靠三個核心要素，我把它們稱為“航天三兄弟”：1什么是航天科技？它與“航空”有何不同？2.1航天器：太空中的“移動城堡”航天器是直接執(zhí)行航天任務(wù)的載體，根據(jù)是否載人，可分為無人航天器和載人航天器。無人航天器：包括人造衛(wèi)星（如氣象衛(wèi)星、通信衛(wèi)星）、空間探測器（如“天問一號”火星探測器、“嫦娥五號”月球采樣返回器）。它們就像太空中的“眼睛”和“手”，替人類觀測宇宙、采集數(shù)據(jù)。我曾帶學(xué)生用天文望遠鏡觀察過“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星的移動軌跡，孩子們邊看邊數(shù)：“老師，它比星星動得快多了！”這就是人造衛(wèi)星在近地軌道高速運行的直觀體現(xiàn)。載人航天器：包括載人飛船（如“神舟”系列）、空間站（如中國空間站“天宮”）。它們是人類在太空的“臨時住所”甚至“永久基地”。2022年“天宮”空間站全面建成時，我和學(xué)生們一起觀看了航天員在空間站里做“水球?qū)嶒灐钡闹辈?，當王亞平老師把泡騰片放進水球，氣泡在失重環(huán)境中漂浮的畫面，讓孩子們驚呼：“原來在太空喝水這么有趣！”1什么是航天科技？它與“航空”有何不同？2.2運載工具：送航天器“上太空”的“專車”要讓航天器離開地球，必須依靠運載火箭。它就像一輛“太空專車”，通過燃燒燃料產(chǎn)生巨大推力，克服地球引力，將航天器送入預(yù)定軌道。運載火箭的結(jié)構(gòu)可以簡單分為三部分：箭體結(jié)構(gòu)：相當于“車身”，由金屬材料制成，保護內(nèi)部設(shè)備；動力系統(tǒng)：相當于“發(fā)動機”，由燃料（液氫、液氧或固體燃料）和發(fā)動機組成，提供推力；控制系統(tǒng)：相當于“司機”，通過計算機調(diào)整火箭飛行姿態(tài)，確保準確入軌。我曾參觀過火箭總裝車間，親眼見過長征五號火箭的發(fā)動機——它的噴口直徑比一個成年人還高，點火時產(chǎn)生的推力相當于幾千輛卡車同時啟動。正是這樣的“大力士”，才能把幾百噸重的航天器送入太空。1什么是航天科技？它與“航空”有何不同？2.3地面支持系統(tǒng)：太空中的“后勤保障部”航天器進入太空后，不是“孤軍奮戰(zhàn)”，而是時刻與地面保持聯(lián)系。地面支持系統(tǒng)包括：航天發(fā)射場：如中國的酒泉、西昌、文昌發(fā)射場。它們的選址很有講究——文昌發(fā)射場靠近赤道，能借助地球自轉(zhuǎn)的額外速度，節(jié)省火箭燃料；酒泉發(fā)射場位于沙漠，地廣人稀，安全性高。測控通信網(wǎng)：分布在全球的測控站和中繼衛(wèi)星（如“天鏈”系列），就像“太空快遞員”，負責(zé)接收航天器的信號、發(fā)送控制指令。2021年“天問一號”登陸火星時，我在學(xué)校組織學(xué)生觀看直播，當聽到“北京明白”的報告聲時，孩子們問：“老師，為什么能這么遠還能通信？”這就是測控通信網(wǎng)的功勞，它讓地球與火星之間3億公里的距離不再是障礙。著陸場：如四子王旗著陸場，是載人飛船返回地球的“落腳點”。這里地形平坦、視野開闊，便于搜救團隊快速找到返回艙。3航天科技的核心目標：探索、開發(fā)與利用太空為什么人類要發(fā)展航天科技？簡單來說，是為了更深入地認識宇宙、更高效地利用太空資源、更長遠地保障人類文明的延續(xù)。探索宇宙：通過月球探測、火星探測，我們能了解其他天體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、演化歷史，解答“地球從何而來”“生命是否存在于其他星球”等科學(xué)問題；開發(fā)資源：太空中有豐富的太陽能（無大氣削弱，能量更集中）、稀有元素（如月球上的氦-3，可能成為未來核聚變的燃料）；保障安全：氣象衛(wèi)星能提前預(yù)警臺風(fēng)、暴雨，導(dǎo)航衛(wèi)星能為飛機、輪船指引方向，通信衛(wèi)星讓偏遠地區(qū)也能接入互聯(lián)網(wǎng)——這些都是航天科技對我們?nèi)粘Ｉ畹闹苯佑绊?。我曾讓學(xué)生做過一個小調(diào)查：“你家哪些設(shè)備用到了航天科技？”結(jié)果孩子們發(fā)現(xiàn)，手機導(dǎo)航（北斗衛(wèi)星）、天氣預(yù)報（風(fēng)云衛(wèi)星）、甚至電視信號（通信衛(wèi)星）都與航天息息相關(guān)。這讓他們真切感受到：航天不是“遠在天邊”，而是“近在眼前”。02航天科技的發(fā)展歷程：從“神話”到“現(xiàn)實”的跨越之路航天科技的發(fā)展歷程：從“神話”到“現(xiàn)實”的跨越之路了解了航天科技的“基本工具”后，我們不妨把目光投向更深遠的歷史長河。人類對太空的向往，從遠古神話就開始了——中國有“嫦娥奔月”，西方有“伊卡洛斯飛日”，這些故事都寄托著古人對“飛天”的渴望。但真正讓夢想照進現(xiàn)實的，是近百年的科技突破。讓我們按時間線索，梳理航天科技的“成長軌跡”。1古代探索：從“萬戶飛天”到“天文觀測”中國是世界上最早開展天文觀測的國家之一。早在戰(zhàn)國時期，天文學(xué)家甘德、石申就編寫了《甘石星經(jīng)》，記錄了數(shù)百顆恒星的位置；漢代張衡發(fā)明了“渾天儀”“地動儀”，用儀器模擬天體運行；到了明代，一位叫萬戶的官員做出了更勇敢的嘗試——他坐在綁滿火藥火箭的椅子上，手持風(fēng)箏試圖飛向天空。雖然這次試驗失敗了，但他被公認為“人類航天第一人”，國際天文學(xué)聯(lián)合會甚至將月球背面的一座環(huán)形山命名為“萬戶山”。每次講到這里，我都會問學(xué)生：“萬戶的嘗試為什么會失敗？”孩子們會說：“火藥推力不夠”“沒有安全保護”。這正好引出：古代探索依靠的是勇氣和經(jīng)驗，而現(xiàn)代航天依靠的是科學(xué)和技術(shù)。2現(xiàn)代奠基：從“齊奧爾科夫斯基”到“火箭技術(shù)突破”19世紀末20世紀初，科學(xué)理論的突破為航天科技奠定了基礎(chǔ)。俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基提出了“火箭公式”，證明了通過多級火箭可以突破地球引力；美國科學(xué)家戈達德成功發(fā)射了世界上第一枚液體燃料火箭（1926年），驗證了液體燃料的可行性；德國工程師馮布勞恩在二戰(zhàn)期間研發(fā)的V-2導(dǎo)彈，雖然用于戰(zhàn)爭，但為后來的航天火箭積累了關(guān)鍵技術(shù)。這一時期的突破，就像為航天科技“搭好了骨架”。正如科學(xué)家常說的：“沒有理論指導(dǎo)的實踐是盲目的，沒有實踐驗證的理論是空洞的?！饼R奧爾科夫斯基的公式是“理論骨架”，戈達德的火箭是“實踐肌肉”，兩者結(jié)合，才讓航天科技真正“站了起來”。3太空競賽：從“斯普特尼克”到“阿波羅登月”1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號”，它只有83公斤重，卻像一顆投入平靜湖面的石子，在全球激起了巨大波瀾——人類正式進入“太空時代”。1961年，蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐“東方1號”飛船進入太空，成為“太空第一人”；1969年，美國“阿波羅11號”飛船登月，阿姆斯特朗邁出了“人類的一大步”。這一階段的“太空競賽”雖然帶有冷戰(zhàn)背景，但客觀上推動了航天技術(shù)的飛躍。我曾給學(xué)生展示過“阿波羅11號”的登月照片，孩子們指著照片問：“為什么月球上的腳印能保存這么久？”這引出了月球沒有大氣層、沒有風(fēng)的特點，也讓他們理解了：每一次太空任務(wù)，都是對未知環(huán)境的“實地考察”。4中國航天：從“兩彈一星”到“星辰大?！敝袊暮教焓聵I(yè)起步于20世紀50年代，經(jīng)過70多年的發(fā)展，已經(jīng)從“跟跑者”成長為“并跑者”，在部分領(lǐng)域甚至實現(xiàn)了“領(lǐng)跑”。讓我們用幾個關(guān)鍵節(jié)點來回顧：2.4.1起點：“兩彈一星”奠定基礎(chǔ)（1950-1970年代）1960年，中國第一枚自主研制的液體燃料火箭“T-7”發(fā)射成功；1970年，“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射，《東方紅》樂曲從太空傳回地球，中國成為第五個獨立發(fā)射衛(wèi)星的國家。我至今記得父親講過他當年在收音機前收聽“東方紅”樂曲的情景：“那聲音沙沙的，但比任何音樂都好聽，因為它是我們自己的衛(wèi)星發(fā)出來的！”4中國航天：從“兩彈一星”到“星辰大?！?.4.2突破：載人航天圓千年夢想（2000-2010年代）2003年10月15日，“神舟五號”飛船載著楊利偉進入太空，中國成為第三個獨立掌握載人航天技術(shù)的國家。當楊利偉出艙時對鏡頭說“感覺良好”，全國上下一片沸騰。2008年“神舟七號”實現(xiàn)太空行走，2011年“天宮一號”目標飛行器發(fā)射，中國開始建設(shè)自己的空間站。我的學(xué)生中有位孩子的爺爺是航天工程師，他曾帶來爺爺參與“神舟五號”研制的老照片：“爺爺說，他們當時在車間里吃泡面、睡行軍床，就為了讓火箭準時發(fā)射?！边@讓孩子們明白：航天成就的背后，是無數(shù)人默默的奉獻。4中國航天：從“兩彈一星”到“星辰大?！?.3跨越：深空探測開啟新征程（2020年至今）2020年，“天問一號”火星探測器發(fā)射，一次任務(wù)實現(xiàn)“繞、落、巡”，這在世界航天史上是首次；2021年，“嫦娥五號”從月球帶回1731克月壤，中國成為第三個實現(xiàn)月球采樣返回的國家；2022年，中國空間站“天宮”全面建成，進入長期有人駐留階段；2023年，“嫦娥六號”完成月背采樣，再次刷新人類探月記錄……每次新任務(wù)成功時，我都會在教室懸掛中國航天的“時間軸”，讓孩子們自己貼上最新的里程碑。有個孩子說：“老師，時間軸上的紅點越來越密了，中國航天跑得越來越快！”這正是中國航天“自主創(chuàng)新、跨越發(fā)展”的生動寫照。03總結(jié)與展望：航天科技的現(xiàn)在與未來屬于每一個“追光者”總結(jié)與展望：航天科技的現(xiàn)在與未來屬于每一個“追光者”回顧這節(jié)課，我們從航天科技的基本概念出發(fā)，理解了它與航空的區(qū)別、三大支柱的作用；又沿著歷史脈絡(luò)，見證了人類從“神話想象”到“太空定居”的跨越，特別是中國航天從無到有、從弱到強的奮斗歷程。現(xiàn)在，我們需要回答最初的問題：航天科技對我們意味著什么？未來的我們能為它做些什么？1航天科技：人類文明的“望遠鏡”與“助推器”航天科技不僅是一項技術(shù)，更是人類探索未知的精神象征。它像一臺“宇宙望遠鏡”，讓我們看到更遙遠的星系、更古老的宇宙；也像一個“文明助推器”，推動著材料科學(xué)（如耐高溫的航天器外殼）、信息技術(shù)（如高精度的測控系統(tǒng)）、生命科學(xué)（如太空育種）等領(lǐng)域的進步。我曾帶學(xué)生參觀過“太空育種”展覽，看到經(jīng)過太空輻射誘變的番茄比普通番茄大兩倍，孩子們驚呼：“原來航天還能讓我們吃得更好！”這就是航天科技“反哺”地球的典型案例——太空中的特殊環(huán)境（高輻射、微重力）可以培育出更優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物品種，解決糧食安全問題。1航天科技：人類文明的“望遠鏡”與“助推器”3.2未來已來：屬于你們的“航天時代”今天的小學(xué)生，將是2035年、2050年航天事業(yè)的中堅力量。中國的“探月工程四期”將建立月球科研站，“行星探測工程”將邁向木星、小行星，更遙遠的火星基地、深空移民也不再是科幻。這些目標的實現(xiàn)，需要你們現(xiàn)在埋下“科學(xué)的種子”：保持好奇心：多觀察星空，多問“為什么”（比如“為什么星星會眨眼？”“衛(wèi)星為什么不會掉下來？”）；培養(yǎng)科學(xué)思維：通過小實驗（如用氣球模擬火箭推力）、小制作（如手工組裝衛(wèi)星模型），理解科學(xué)原理；學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識：數(shù)學(xué)是“航天的語言”，物理是“航天的基石”，語文是“表達航天故事的工具”，每一門學(xué)科都很重要。1航天科技：人類文明的“