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第6课《设计指南针》教案
一、教学核心素养目标
1.科学观念目标：知道指南针的核心部件是能灵活转动的磁针，了解水浮式、支撑式指南针的基本设计原理；明确自制指南针的关键评价标准，知晓影响指南针指向精准性的因素（如旋转灵活性、干扰源）。
2.科学思维目标：能结合评价标准，分析不同指南针设计方案的优缺点，学会从“旋转灵敏、材料易得、精准性”等维度优化方案，培养工程设计中的对比分析与优化思维。
3.探究实践目标：能参与小组合作，共同制定自制指南针的设计方案；会依据评价标准反思方案不足，结合他人意见调整设计思路，提升方案设计与优化的实践能力。
4.态度责任目标：感受指南针在我国古代航海中的重要作用，增强民族自豪感；乐于参与小组合作探究，养成尊重他人意见、主动优化方案的科学习惯，激发创新设计的兴趣。二、教学重难点
1.教学重点：确定自制指南针的评价标准；能小组合作制定水浮式或支撑式指南针的设计方案，明确方案中的核心要点（材料选择、转动方式、精准性保障）。
2.教学难点：结合评价标准优化设计方案，解决“如何让磁针旋转更灵敏”“如何提升指向精准性”等关键问题；能客观分析方案不足并提出合理的改进建议。
三、教学准备
1.教师准备：水浮式、支撑式指南针实物（或模型）；自制指南针评价标准板书贴（图文结合）；班级方案记录单、小组方案设计单；泡沫塑料、小磁针、细针、底座、浅盘、清水等材料样本；郑和下西洋航海图（含指南针应用）、多媒体课件（展示两种指南针结构）。
2.学生准备：每组配备铅笔、橡皮、笔记本；预习课文中自制指南针的评价标准与设计思路；提前搜集1-2种身边易得的制作材料（如瓶盖、硬纸板、棉线等），带至课堂备用。
四、教学过程（40分钟）
（一）问题与猜想（5分钟）
1.情境导入：教师展示郑和下西洋航海图，提问：“明代郑和率领庞大船队远航，茫茫大海中没有参照物，他们靠什么辨别方向、顺利抵达目的地呢？”引导学生说出“指南针”，强调指南针在航海中的核心作用，导入课题《设计指南针》。
2.聚焦任务与问题：明确本节课核心任务——利用身边材料，设计一个小巧且指向准确的指南针。随后提出核心问题：“什么样的自制指南针才算好？我们可以从哪些方面评价它？要让指南针指向准确，关键要解决什么问题？”
3.学生猜想：鼓励学生结合已有认知大胆猜想，如“指南针要能灵活转”“材料最好好找又便宜”“要能准确指出南北”“不能太重，方便携带”等，教师暂不评判，引导学生带着猜想进入后续环节。
（二）探究与结论（18分钟）
1.探究一：确定自制指南针的评价标准（6分钟）。
教师结合学生猜想，引导小组讨论：“结合课文提示，我们从哪些维度制定评价标准才全面？”
小组分享后，教师梳理并明确统一评价标准，板书并张贴评价标准贴：①磁针旋转灵敏，表盘有8个方向；②材料易得、价格低廉；③轻巧简便；④外观美观。着重强调“旋转灵敏”“指向精准”是核心标准，因为只有磁针能自由转动，才能准确指示方向。
探究二：学习两种基础设计方案（5分钟）。
教师展示水浮式、支撑式指南针实物（或模型），结合课件讲解：“要让磁针灵活转动，常见有两种方法——水浮式靠水的浮力让磁针漂浮转动，支撑式靠细针支撑让磁针旋转。”分别介绍两种方案的核心材料：水浮式需浅盘、清水、泡沫塑料、小磁针；支撑式需底座、细针、小磁针。
提问：“这两种方案分别能满足哪些评价标准？可能存在什么问题？”引导学生初步分析：水浮式旋转灵敏但易受水流影响，支撑式指向稳定但支撑点易卡顿。
探究三：小组制定设计方案（7分钟）。
将学生分成若干小组，明确任务：每组选择一种方案（水浮式或支撑式），合作制定详细设计方案，填写小组方案设计单，内容包括“所需材料、制作步骤、保障旋转灵敏的方法、提升精准性的措施”。
教师巡视指导，重点关注：材料选择是否贴近生活、是否考虑到“减少卡顿”“避免干扰”等细节。如提醒水浮式小组：“如何避免泡沫塑料晃动影响磁针？”引导支撑式小组：“怎样让细针支撑点更光滑，减少摩擦？”各小组完成方案后，派代表上台展示，张贴在班级方案记录单上。
4.总结核心结论：两种方案的核心都是“保证磁针自由、灵敏转动”，材料选择要兼顾易得性与实用性，设计时需提前考虑可能影响精准性的问题并预设解决方案。
（三）反思与评价（5分钟）
1.小组自评与互评（3分钟）。
各小组对照评价标准，先自评方案：“我们的方案能满足哪些标准？哪些地方还不足？”再进行小组互评，针对其他小组的方案提出改进建议，如“水浮式小组可以用浅一点的盘子，减少水流晃动”“支撑式小组可以把细针磨尖一点，让磁针转得更灵活”。
教师评价与梳理（2分钟）。
教师肯定各小组方案的亮点，如“材料选择贴近生活，考虑到了携带方便”，针对普遍问题（如未设计表盘、未考虑干扰源）进行集中指导：“表盘有8个方向，才能更精准辨别方向；制作和使用时要远离磁铁、铁制品，避免干扰。”引导各小组标注出方案中需要改进的地方。
（四）应用与迁移（7分钟）
1.方案优化实践：各小组结合自评、互评意见，快速调整设计方案，补充改进措施。如原本选择水浮式的小组，补充“用平整的泡沫塑料，减少晃动”；支撑式小组补充“将细针固定牢固，避免倾斜”。教师巡视，协助有困难的小组完善方案。
2.迁移拓展：提问：“如果要设计一个能在野外使用的指南针，我们的方案还需要调整吗？”引导学生思考：野外可能有风吹、水流波动，需增加“防风、固定”功能，如将水浮式的盘子换成带盖的小盒子，支撑式的底座加重以保持稳定。
3.实践任务布置：让学生根据调整后的方案，课后搜集所需材料，下节课进行实际制作与调试，提醒学生注意材料安全性（如细针、小磁针的使用）。
（五）阅读与新知（5分钟）
1.自主阅读：让学生快速阅读课文中“郑和下西洋与指南针”“古代指南针发展”相关内容，标注关键信息，感受指南针作为我国古代四大发明之一的历史价值。
2.新知补充：教师补充讲解：“早在北宋，指南针就已应用于航海，到了明代，郑和下西洋更是将指南针的作用发挥到极致，这体现了我国古代劳动人民的智慧。古代的指南针有‘司南’‘指南鱼’等形式，和我们今天设计的方案一样，核心都是利用磁针指示方向。”
3.课堂总结：师生共同梳理本节课内容：我们确定了自制指南针的评价标准，学习了两种基础设计方案，合作制定并优化了方案，核心是保证磁针旋转灵敏、指向精准。下节课我们将根据方案动手制作，验证方案的可行性。
五、板书设计
6.设计指南针
一、核心任务
设计：小巧、指向准确的自制指南针
二、评价标准（核心：旋转灵敏、指向精准）
1.针旋转灵敏，表盘有8个方向
2.材料易得、价格低廉
3.巧简便
4.外美观
三、两种基础设计方案
1.水浮式指南针
材料：浅盘、清水、泡沫塑料、小磁针
优点：旋转灵敏；缺点：易受水流影响
2.支撑式指南针
材料：底座、细针、小磁针
优点：指向稳定；缺点：支撑点易卡顿
四、设计关键
保证磁针自由转动+远离干扰源（磁铁、铁制品）
五、历史价值
我国古代四大发明之一，助力郑和下西洋
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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