资源简介

6.设计指南针
【教材简析】
本课是三年级下册《辨别方向》单元的第6课，指向课标学习内容要求3.2.5“知道磁铁同时存在两个不同的磁极，相同的磁极互相排斥，不同的磁极互相吸引”，以及13.1.1“描述简单的设计问题，包括材料、时间或成本等限制条件”。同时，它也与13.2.2和13.2.3相呼应，即“借助表格、草图、立体模型、戏剧或故事等方式说明自己的设计思路”和“根据需求和限制条件，比较多种可能的解决方案，并初步判断其合理性”。本课的核心活动是设计一个指南针。学生将通过设计指南针的活动，亲身体验从确定评价标准到设计方案，再到评估和改进方案的完整设计流程，为下节课的指南针制作打基础。
本课由四部分组成。第一部分明确任务环节，通过展示郑和下西洋时期的船只模型，引出指南针对航海的重要性，进而明确本项目的任务：利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。第二部分制订方案环节，学生讨论并确定自制指南针的评价标准，最终归纳出从准确性、便捷性、美观性等多个角度来评价指南针的设计。再以小组为单位，以图文结合的方式制订指南针设计方案。第三部分评估与改进环节，学生将依据评价标准来评估自己和他人设计图的可行性，并进行改进。第四部分拓展环节，要求学生根据设计准备相关的材料，为后续制作做好准备。
【学情分析】
通过前几节课的学习，学生已经知道磁铁具有指示南北方向的性质，并成功制作了一根小磁针。学生在生活中一般也见过指南针。然而，本课要求学生利用身边的材料，设计并制作出一个既小巧又指向准确的指南针。学生需要进行合理的设计，并根据项目评价标准，评价设计图的可行性。三年级学生难以用设计图清晰表达想法，在设计活动中，教师应组织学生进行充分研讨，并提供明确的指导，从而逐步培养他们的工程思维。
【教学目标】
1.经历设计指南针的活动，认识到工程设计需经历明确任务、确定评价标准、绘制设计图及对方案的评估与改进等流程。
2.在设计指南针的活动中，用图文结合的方式表达想法。对比评价标准，并分析归纳不同方案的优缺点，从而对设计方案进行改进。
3.在设计过程中，愿意跟同伴合作探究，乐于反思和改进，体验设计产品的成就感。
【教学重难点】
重点：在限制条件下，设计一个小巧且指向准确的指南针。
难点：依据评价标准，对指南针设计图进行评估并改进。
【教学准备】
教师：教学课件，指南针设计图空白评价表，不同类型的指南针图片。
学生：设计单，指南针设计图空白评价表，画架，点赞贴纸。
【教学过程】
明确任务（预设5分钟）
材料准备：教学课件
展示明代宝船图片，视频介绍“郑和下西洋”的伟大壮举。
提问：同学们，古代航海家在茫茫大海上是怎么辨别方向的？
谈话：指南针能准确指向南北，它是我国古代四大发明之一。
明确任务：利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。
【设计意图】通过古代航海家使用指南针辨别方向的真实情境，激发学习兴趣，聚焦本课任务。通过简洁明确的语句明确任务，为后续的设计和讨论提供目标和抓手。同时，将古代科技与现代学习相联系，渗透民族自豪感。
制订方案（预设22分钟）
讨论并确定自制指南针的评价标准
材料准备：指南针设计图空白评价表
提问：我们可以从哪些方面评价自制指南针？
小组讨论评价标准，记录关键词。
全班交流，梳理归纳出四个主要评价维度：
·功能（能否灵活转动、指向是否准确）
·材料（是否容易获取、成本高低）
·使用（使用是否方便）
·外观（是否美观）
4.制定量化指标：师生共同讨论，明确1—3分的评分细则，完成评价表。
评价维度 1分 2分 3分 得分
指南针材料 材料难寻、价格高 材料可找到、价格中等 材料易得、价格低廉
指南针功能 指示方向只有南北、磁针难以旋转 有4个方向、磁针可以旋转 有8个方向、磁针旋转灵敏
指南针使用 不轻巧简便 轻巧简便程度一般 轻巧简便
指南针外观 外观不美观 外观较美观 外观美观
【设计意图】评价标准由学生自己讨论，这能让学生充分参与到项目中。在学生自主讨论确定评价指标后，教师需要引导学生完善评价的量化标准，明晰设计和制作过程中的目标，也方便后续的评估与改进。
小组制订指南针设计方案
材料准备：设计单，不同类型的指南针图片
提问：怎么样使磁针灵活转动？需要什么材料？
小组讨论，教师巡视指导。
[说明：三年级学生缺乏工程设计经验，直接设计可能会存在困难。因此在设计之前建议充分交流讨论，提供更多的设计支架。如：提问学生在第3课“利用磁铁辨别方向”学习中是怎样让磁铁水平自由转动的？把磁铁换成更小巧的小磁针后可以怎么做]
班级研讨，教师总结三种主要方法，与学生探讨不同方法的优缺点。
①水浮式：利用浮的材料，使磁针能浮在水面上自由转动。优点是材料选取和制作简单；缺点是不稳定，易受水波影响。
②支撑式：利用支撑物撑起磁针，使得磁针可以自由转动。优点是指向准确和稳定，使用轻便；缺点是难以在日常生活中获得合适的材料，制作困难。
③悬挂式：利用绳子悬挂磁针，使其自由转动。优点是磁针转动自由；缺点是难以找到重心，绳子易缠绕，受风力影响。
[说明：为提高后续设计和制作的可行性，需要对不同方法的细节进行研讨，明确具体操作方法。如：“水浮式”中用什么材料能让磁针浮在水面上？“支撑式”中用什么材料支撑磁针？如何固定磁针？“悬挂式”中线应该系在磁针的什么位置？怎样减少风的影响]
提问：如何才能让指南针指示的方向更加精准？
[说明：引导学生思考方位盘的设计，如：如何绘制刻度、方位盘如何固定等。方位盘可以直接安装在装置底部，也可以与磁针相结合]
出示设计图纸，讲解设计要求：
① 列出所有制作需要的材料；
② 图文结合，简要说明设计理由；
③ 小组合作，完成自评。
询问学生对设计要求是否明确，并解答学生的疑惑。
发放设计记录表，小组设计，教师巡视指导。
[说明：教师要适时提醒学生，设计不要过于复杂，需考虑材料及组装的可行性。对于设计困难导致停滞不前的小组，教师给予合适的指导，帮助学生解决问题]
【设计意图】考虑到三年级学生思考缺乏系统性，在工程设计方面的基础比较薄弱，为了提高设计与制作环节的衔接性，通过结构化讨论和支架式引导，帮助学生形成可行的设计方案，培养工程设计思维。此外，不同学生的设计能力差距较大，教师应分层进行指导，对于思维开放、合作能力强的小组，鼓励其创新；对于思维局限、能力薄弱的小组，给予图片或实物以供参考。
评估与改进（预设10分钟）
材料准备：画架，点赞贴纸
1. 组内自评：各小组对照设计评价表进行打分，检查方案的合理性。
2. 全班互评：各组将设计图张贴在画架上，留一位同学进行介绍，其他同学携带“点赞贴纸”进行参观和评价。
3.全班研讨：看完别的小组设计后，你有什么感受？
[说明：可以结合如下问题展开交流：（1）这些材料容易获得吗？（2）方位盘怎么和指南针主体结合？（3）这样设计的指南针小巧方便吗？（4）指南针的指向是否准确？（5）有没有更好地修改建议]
4.优化改进：各组根据评价意见，调整设计方案。
【设计意图】工程强调迭代思维。通过小组自评、同伴互评和优化改进，提高设计的可行性，培养批判性思维，体会工程设计的完整流程。
拓展（预设3分钟）
布置任务：根据设计方案，搜集并整理制作指南针所需的材料。
[说明：教师可以根据学生的实际设计情况，提供一些通用材料，如磁铁、钢针、指南针底座贴纸等，为学生的制作活动提供支持]
【设计意图】布置材料准备任务，为下节课制作指南针做好衔接。
板书设计
6.设计指南针
明确任务 制订方案 评估与改进 制作
设计图评价表
评价维度 1分 2分 3分 得分
指南针材料 材料难寻、价格高 材料可找到、价格中等 材料易得、价格低廉
指南针功能 指示方向只有南北、磁针难以旋转 有4个方向、磁针可以旋转 有8个方向、磁针旋转灵敏
指南针使用 不轻巧简便 轻巧简便程度一般 轻巧简便
指南针外观 外观不美观 外观较美观 外观美观
【疑难解答】
1.学生无法完成设计图的绘制，应该如何帮助学生？
当学生无法完成设计图时，根据学生的实际情况，提供设计样例或实物图片，以供学生参考。同时简化设计要求，降低设计的难度，可以在设计图上提前规划指南针的大致结构，请学生在上面添加支撑结构和方位盘。引导学生从简单的草图开始，初步表达设计思路和产品结构。
2.本课内容多，如何做实设计图的评估与改进环节？
根据指南针的类别进行集中分享，如先展示“支撑式”设计，学生能快速发现共性问题，提高交流效率。采用“画廊漫步”等交流方式，给予学生自由交流和评估的机会。如课上时间不足，也可以布置任务，要求学生课上完成评估，课后进行改进。(共12张PPT)
教科版三下《辨别方向》单元
6.设计指南针
同学们，古代航海家在茫茫大海上是怎么辨别方向的？
任务：利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。
用磁铁摩擦大头针，做一枚磁针，讨论：可以让磁针指南吗？
要求：
小组讨论评价标准，记录关键词。
（一）讨论并确定自制指南针的评价标准
我们可以从哪些方面评价自制指南针？
项目 1分 2分 3分 得分
指南针材料 材料难寻、价格高 材料可找到、 价格中等 材料易得、价格低廉
指南针功能 指示方向只有南北、磁针难以旋转 有4个方向、磁针可以旋转 有8个方向、磁针旋转灵敏
指南针使用 不轻巧简便 轻巧简便程度 一般 轻巧简便
指南针外观 外观不美观 外观较美观 外观美观
（一）讨论并确定自制指南针的评价标准
思考：如何才能让指南针指示的方向更加精准？
（二）小组制订指南针设计方案
如何绘制刻度？
方位盘如何固定？
（二）小组制订指南针设计方案
① 列出所有制作需要的材料；
② 图文结合，简要说明设计理由；
③ 小组合作，完成自评。
设计要求：
你们的指南针设计方案符合各项评价标准吗？
怎样改进方案？
评价：
1.组内自评：对照设计评价表进行打分，评价方案的合理性。
2.全班互评：将小组设计图张贴在画架上，留一位主设计师介绍，其他同学携带“点赞贴纸”进行参观和评价。
任务：
根据设计方案，在家中搜集并整理制作指南针所需的材料。
谢谢观看

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