教科版三年级科学下册 教学设计 6.设计指南针

《设计指南针》教学设计
【教材简析】
本课作为单元的第6 课，对应课程标准 3~4 年级学习内容“3.2 电磁相互作用 ”的第五点“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 工程需要定义和界定 ”的第一点“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 工程的关键是设计 ”的第二点和第三点相呼应，即“借助表格、草图、实物模型、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 ”。学生在前面几课学习了磁铁“可以指示南北方向 ”的性质，研究了磁铁之间的相互作用，也学会制作了小磁针，接下来的第6 和第 7 课将围绕设计与制作指南针展开，这既是对之前所学知识和技能的归纳和总结，又是进一步培养科学素养，发展对工程设计的认识、理解和应用的需要。活动从“利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针 ”的任务开始，学生通过小组分工协作，利用已有经验、知识和技能去设计制作，体验在真实情境下不断发现问题、改进作品的过程。在较长时间的科学实践活动中，教师要指导学生认识、体验设计的过程，意识到设计要先于制作，设计要从实际的用途或需要解决的问题出发，讨论、选取并改进最优的方案。
本课有四个板块，分别为明确任务、制订方案、评估与改进、拓展。在情境图中，通过展示郑和船队的模型，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。所有项目活动都围绕这一核心任务展开。在制订方案环节，学生研讨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。统一的评价标准为后续的制作和测试提供了明确的方向。在评估与改进板块，学生将依据这些评价标准来评估自己的设计方案的可行性，并进行必要的改进。最后的拓展板块则要求学生根据设计方案准备相关的材料，为实际制作做好准备。
【学生分析】
通过前几课的学习，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。然而，如何巧妙地利用身边的材料，设计并制作出一个既小巧
又指向准确的指南针呢？在磁针上添加支撑结构和方位盘是学生可以想到的初步设计方案。在过去的科学学习经历中，学生参与的探究活动大多由教师设计和提供材料，很少有自选材料、自主设计的机会。尽管学生已经具备初步的动手能力，但对于完整的工程活动尤其是设计过程仍显生疏。因此，本课的重点在于培养学生在限制条件下进行设计的能力，根据项目目标评价设计方案的可行性并提出改进意见，从而逐步培养他们的工程思维。
【教学目标】
科学观念目标
认识到设计指南针需经历明确评价标准、选择合适材料、绘制设计图及评价改进的工程流程。
科学思维目标
1.在设计指南针时，能创造性地运用材料，制订设计方案。
2.在对比多个设计方案后，能分析归纳自己的设计方案的优点，提出改进建议。
探究实践目标
针对评价标准选择合适的材料，用画图方式表达想法，优化并改进设计。态度责任目标
对设计指南针的活动感兴趣，愿意与同学合作，初步表达自己的设计意图和方法。
【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：依据评估标准，对指南针设计方案进行评价并改进。
【教学准备】
学生：记录单。
教师：教学课件。
【教学过程】
一、明确任务
1.导入：（出示郑和宝船图）我国明代航海家、外交家郑和率领 200 多艘船组成的船队，去东南亚和印度洋沿岸的国家进行访问和文化交流。船队在茫茫大
海中航行时，要依靠什么来辨别方向呢？
预设：指南针。
2.提问：指南针是我国古代四大发明之一，指南针是利用了磁铁的什么性质制成的？
预设：能指示南北方向。
3. 出示任务：在上节课，我们自制了小磁针，今天我们的任务是利用小磁针以及身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。
设计意图：从郑和船队远航的故事，引到船队在海上航行需要辨别方向的工具，出示本节课的任务——设计指南针。
二、制订方案
活动 1 ：讨论并确定自制指南针的评价标准
1.提问：设计之前我们要先明确评价标准，我们可以从哪些方面评价指南针的好坏呢？
小组讨论 3 分钟。
学生交流，教师适当概括想法。（注意提醒学生制作材料和价格也需要考虑）
2.小结：（出示指南针设计方案评价表）大家都很有想法，我们可以从四个方面（项目）对指南针设计方案进行评价，指南针的材料、外观、功能、指南针使用。
指南针设计方案评价表
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
指南针外观 外观不美观 外观较美观 外观美观
指南针功能 指示方向只有南北、磁针难以旋转 有 4 个指示方向、磁针可以旋转 有 8 个指示方 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
设计意图：在设计前要先明确评价的标准，评价指南针设计方案的好坏，学生容易想到指南针的外观要美观，要牢固，方便携带，指向准确，但是材料的成
本与是否易得学生不容易想到，通过出示评价表可以让学生清晰了解评价的内容。活动 2 ：小组制订指南针设计方案
1.提问：明确了评价标准，我们开始设计指南针。有哪些方法可以让磁针灵活旋转呢？（板贴磁针，请学生画一画。）
预设：把它悬挂起来、把它放在水里、把它支撑起来等。
2.提问：磁针能够准确指示的方向是南和北，如何设计指南针，才能让其指示的方向更加精准呢？磁针指示南北的同时，有什么办法同时准确知道其余方向吗？
预设：可以在一张纸上写上其他方向，置于磁针下方。
3.小结：这就需要一个方位盘，帮助我们根据小磁针的指向判断其余方向。
4.过渡：明确了评价要求，接下来我们就要设计了。请大家以小组为单位选择一种指南针进行设计，大家在设计前可以先交流一下想法再绘制设计图。交流后完成设计方案。绘制要求：图文结合，注意细节，时间 12 分钟。
小组设计 12 分钟。
设计意图：小组选择自己想设计的指南针类型，可以在支撑式、水浮式和悬挂式中选择一种进行设计。设计方案中的设计图要求图文结合，这样可以更加科学、直观表达设计。
三、评估与改进
1.绘制完成后，在支撑式、悬挂式、水浮式设计方案中各派 1～2 个小组上台投影展示，全班交流、评价设计方案。带领学生讨论 2 个问题：①我们的指南针设计方案能实现我们确定的评价标准吗？②有哪些需要改进的地方？
2.各小组根据他人评价意见，调整实际方案。
3.提示学生回家准备制作指南针所需要的材料。
设计意图：学生在经历小组设计后，展示设计方案并进行说明，其他小组进行评价与提出修改建议，各小组再根据建议修改方案，有利于后续的制作顺利开展。
四、拓展
1.根据制定的自制指南针设计方案，搜集并整理制作指南针所需的材料。
设计意图：提醒学生根据设计的方案， 自备材料用于下节课的制作。
【相关练习】
1.在方位盘上标出（ ）方向可以使指南针更精确地指示方位。
A.南、北
B.东、南、西、北
C.东、南、西、北、东南、东北、西南、西北
答案：C
2.（多选题）支撑式指南针的底座可以选用什么材料？ ( )
A.铁制品 B.塑料 C.木头 D.橡皮 E.超轻黏土答案：BCDE
3.在选择制作材料时，我们需要考虑以下哪个因素？ ( )
A.材料是否易得 B.材料的价格 C. 以上两个都要考虑答案：C
【板书设计】
【相关表单】
课堂学习评价单
评价维度 评价内容 能做到的打“√ ”
我会倾听 专注聆听，理解同伴发言，尊重他人意见
我会观察 观察指南针设计图上的优缺点
我会记录 对小组同学的设计想法进行及时准确记录
我会表达 清晰表述，能为其他组的设计提出合理建议