资源简介

6.设计指南针
一、核心素养目标
依据《义务教育小学科学课程标准》要求，结合本课教学内容与三年级学生认知特点，设定以下核心素养目标，涵盖科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度：
1.科学观念：知道指南针是利用磁铁指示南北的仪器，理解磁针能自由转动是指南针指示方向的关键条件；了解磁铁“能指南北” “同极相斥、异极相吸”的基本性质，建立“科学技术源于生活并服务于生活”的朴素认知。
2.科学思维：能通过观察指南针的结构，分析其指示方向的原理，提出设计指南针的关键问题；在对比不同设计方案、测试改进指南针的过程中，学会运用比较、分析、归纳等思维方法，优化设计方案。
3.探究实践：能自主完成“制作磁针” “设计并制作指南针” “测试与改进指南针”的完整探究过程；学会选择合适的材料与工具，规范操作实验步骤，准确记录实验现象与数据；提升动手实践、合作探究与问题解决能力。
4.态度责任：感受中国古代四大发明中指南针的历史价值，激发对科学探究的好奇心与求知欲；在小组合作中培养分工协作、乐于分享的意识；树立尊重科学事实、勇于尝试改进的科学态度，增强对中华传统文化的认同感与自豪感。
二、教学重点
1.掌握制作磁针的正确方法，理解指南针指示方向的核心原理（磁针具有磁性且能自由转动）。
2.能结合材料特点，自主设计并制作出一款能准确指示南北的指南针。
3.经历“设计—制作—测试—改进”的完整工程实践过程，初步形成工程设计的基本思路。
三、教学难点
1.理解“磁针自由转动”对指南针指示方向的重要性，能根据这一要求选择合适的材料与结构设计支架。
2.在测试过程中发现指南针存在的问题（如指示不精准、转动不灵活等），并能提出合理的改进方案。
3.将磁铁的性质与指南针的设计制作有机结合，实现知识与实践的有效转化。
四、教学方法
1.情境教学法：创设“春游迷路需自制指南针辨别方向”的真实情境，激发学生的探究动机与学习兴趣。
2.探究发现法：引导学生通过自主观察、实验操作、合作讨论，主动发现磁铁的性质与指南针的工作原理。
3.工程实践法：以“设计制作指南针”为核心任务，引导学生经历完整的工程设计流程，提升实践与创新能力。
4.讲授引导法：在学生探究遇到困难时，教师进行精准讲授与引导，帮助学生突破学习难点。
5.合作学习法：通过小组分工协作，培养学生的团队合作意识与沟通交流能力。
五、教学过程
本课安排1课时，40分钟。
（一）情境导入，激发兴趣（5分钟）
1.教师展示情境：“同学们，春天到了，学校计划组织大家去郊外春游。如果在春游过程中，我们不小心迷失了方向，没有现成的指南针，该怎么办呢？”
2.学生自由发言，分享辨别方向的方法（如看太阳、看树影、看北极星等）。教师引导：“这些方法在特定天气或时间才能使用，如果遇到阴天、傍晚，就不太好用了。有没有一种能随时辨别方向的工具呢？”
3.出示指南针实物，提问：“这是什么？它有什么作用？”学生回答后，教师小结：“指南针是能准确指示南北的工具，今天我们就一起来学习设计并制作一款属于自己的指南针。”（板书课题：设计指南针）
（二）探究铺垫，掌握基础（10分钟）
1.观察指南针，分析结构
教师分发指南针实物，引导学生分组观察：“指南针由哪些部分组成？这些部分各自有什么作用？”
学生观察后分享，教师总结：指南针主要由磁针、支架、方位盘、外壳组成，核心部分是能自由转动的磁针，它能始终指向南北方向。
2.回顾磁铁性质，制作磁针
教师提问：“磁针为什么能指示南北？”引导学生回忆此前学习的磁铁性质——磁铁能指南北，有两个磁极（南极S、北极N）。
教师演示制作磁针的方法：用条形磁铁的一个磁极，从钢针的一端向另一端均匀、快速地摩擦20-30次，摩擦时保持同一方向，不来回摩擦。
学生分组操作，制作磁针。教师巡视指导，强调操作规范。完成后，引导学生用回形针检验磁针是否具有磁性（能吸引回形针即说明制作成功）。
（三）设计制作，实践探究（15分钟）
1.明确任务，小组设计
教师提出任务：“请各小组利用桌上的材料，设计并制作一款能准确指示南北、方便携带的指南针。”
出示材料清单：钢针（已制作成磁针）、透明塑料盒、吹塑纸、瓶盖、棉线、支架、双面胶、剪刀、记号笔、方位盘贴纸。
引导学生思考设计要点：“要让指南针能准确指示方向，需要解决什么问题？”（核心问题：让磁针能自由转动）
各小组结合材料特点，讨论设计方案，绘制简单的设计图，明确分工（如材料准备员、制作员、记录员、测试员）。教师巡视，对设计思路不清晰的小组进行引导。
2.动手制作，教师指导
各小组根据设计方案动手制作指南针，常见的制作类型有：
·水浮式：将磁针固定在吹塑纸上，放入装有水的塑料盒中，让其自由漂浮。
·悬挂式：用棉线将磁针悬挂在支架上，让其自由转动。
·支撑式：将磁针放在瓶盖等光滑的支架上，让其自由转动。
教师巡视过程中，重点指导：①磁针固定要牢固且不影响转动；②支架设计要保证磁针能灵活转动；③帮助学生解决制作中遇到的问题（如磁针转动不灵活、固定后磁性消失等）。
（四）测试改进，优化作品（7分钟）
1.测试指南针准确性
各小组完成制作后，进行测试：将指南针放在水平桌面上，待磁针停止转动后，观察其是否指向南北方向。用标准指南针进行对比，记录测试结果（准确/基本准确/不准确）。
2.分析问题，提出改进方案
针对测试中出现的问题（如指示不准确、转动不灵活、容易倾倒等），各小组讨论原因并提出改进方案。例如：
·转动不灵活：可能是磁针固定过紧或支架不光滑，改进方法：调整固定方式，在支架上涂抹少量润滑油（可用肥皂水替代）。
·指示不准确：可能是磁针磁性不足或受到其他磁铁干扰，改进方法：重新制作磁针增强磁性，远离其他磁铁。
各小组根据改进方案优化作品，再次进行测试，直至指南针能准确指示南北。
（五）展示交流，总结提升（3分钟）
1.各小组推选代表展示自己的指南针，介绍设计思路、制作过程、测试结果及改进方法。
2.教师引导学生互评：“你觉得哪个小组的指南针设计最合理、最实用？为什么？”
3.教师总结：“今天我们每个小组都成功设计并制作了指南针，大家不仅掌握了制作磁针的方法，还理解了指南针指示方向的原理。指南针是我国古代四大发明之一，它的发明推动了世界航海事业的发展，这是我们中华传统文化的骄傲。”
六、教材分析
《6.设计指南针》是教科版（2024）三年级下册第一单元“辨别方向”的最后一课，是在学生认识了东、南、西、北等基本方向，了解了太阳、树影等自然现象与方向的关系，以及掌握了磁铁基本性质的基础上进行的教学。
本单元以“辨别方向”为核心主题，层层递进地引导学生从利用自然现象辨别方向，过渡到利用人造工具辨别方向，体现了“从自然到科学、从生活到技术”的认知规律。本课作为单元的总结与升华课，不仅是对前序知识（磁铁性质、方向认知）的综合运用，更是引入工程设计思想的重要载体，旨在通过“设计—制作—测试—改进”的工程实践过程，培养学生的核心素养，落实科学与工程教育的融合要求。
教材内容编排遵循学生的认知特点，先通过观察指南针了解其结构与功能，再通过制作磁针、设计支架、测试改进等活动，逐步突破教学重难点，强调学生的自主探究与实践体验，符合最新教育理念中“以学生为主体、注重实践创新”的要求。同时，教材融入指南针的历史文化元素，有助于激发学生的文化自信与爱国情感，实现知识传授与价值引领的统一。
七、作业设计
结合本课学习内容与核心素养培养目标，设计分层作业，兼顾基础巩固与拓展提升，实现家校社协同育人：
1.基础作业：完善自己制作的指南针，在家长的陪同下，到户外测试指南针的准确性，记录测试结果（如在小区、公园等不同地点测试），并画出测试地点的简易方向图。
2.拓展作业：查阅资料，了解指南针的发展历史（如司南、指南鱼、罗盘等），用文字或图画的形式记录下来，下节课与同学分享。
3.创新作业：尝试用不同的材料（如泡沫、竹片、吸管等）改进自己的指南针，让它更轻便、更精准，或增加新的功能（如带有夜光功能），并撰写简单的改进说明。
八、结语板块
同学们，今天我们通过自主探究、合作实践，成功设计并制作了指南针，不仅掌握了科学知识与实践技能，更体验了工程设计的乐趣。指南针的发明是古人智慧的结晶，而今天你们的创新设计与实践，正是科学精神的传承与延续。
在生活中，还有许多像指南针一样的科学工具，等待着我们去探索、去发明。希望大家能保持对科学的好奇心与求知欲，多观察、多思考、多动手，在科学的世界里不断探索，发现更多未知的奥秘，用科学知识解决生活中的问题，成为热爱科学、勇于创新的小探索家！

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