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教科版三年级科学下册核心素养教学设计
教材分析
本单元以中国古代航海家郑和下西洋的历史场景为切入点，聚焦“设计与制作指南针”的核心任务。教材从明确任务、制订方案、评估改进到拓展实践，完整呈现了工程设计的流程。它不仅让学生了解指南针的科学原理，更注重培养学生的问题解决与创新实践能力，将科学知识、历史文化与工程实践深度融合，符合三年级学生“从具象到抽象、从动手到动脑”的认知发展规律。
学情分析
三年级学生已具备初步的观察与动手能力，对磁铁、方向等基础科学现象有一定认知，但尚未系统建立“磁场—指向”的科学概念。他们对动手制作充满兴趣，但在设计方案、评估改进等工程思维方面缺乏经验。本节课需要结合学生的生活经验，通过直观的实践活动，引导他们完成从“玩磁铁”到“设计工具”的思维进阶。
核心素养分析
科学观念 通过探究，学生将建立“磁铁能指示南北”的核心概念，理解指南针利用磁极相互作用实现定向的科学原理，并能区分水浮式、支撑式等不同类型指南针的结构特点。 科学思维 经历“提出问题—设计方案—评估改进”的过程，学习运用比较、分析、优化等方法解决实际问题，发展工程设计思维与逻辑推理能力。 探究实践 通过小组合作设计并制作指南针，学生将掌握“测试—反思—迭代”的实践方法，提升动手操作与团队协作能力，体会技术设计的严谨性。 态度责任 通过了解郑和下西洋的历史，感受中国古代科技的魅力，激发民族自豪感；在实践中培养耐心、细致的科学态度，以及乐于分享、勇于改进的合作精神。
教学重点
1. 理解指南针的科学原理，掌握制作指南针的基本方法。 2. 经历“设计—制作—评估—改进”的完整工程实践流程。
教学难点
1. 设计并实现让磁针灵活、稳定转动的方案。 2. 学会根据评价标准对作品进行评估与优化。
教具准备
教师用：多媒体课件（包含郑和下西洋航海视频、指南针原理动画）、不同类型的指南针成品、磁铁、钢针、泡沫板、支架等演示材料。 学生用：钢针、磁铁、泡沫块、水盆、硬纸板、铅笔、胶带、量角器等分组实验材料。
教学过程
教学环节 教师活动、学生活动以及设计意图
一、导入新课 教师活动：播放郑和下西洋的航海视频片段，提问：“在没有现代导航的年代，郑和船队靠什么在茫茫大海上辨别方向？”展示古代司南与现代指南针的图片，引出课题。 学生活动：观看视频，结合生活经验回答问题，对比观察司南与现代指南针的异同。 设计意图：以历史故事激发兴趣，建立“科技服务生活”的关联，为后续工程设计铺垫情境。 视频需求：郑和下西洋航海场景复原视频（2分钟）、司南工作原理动画（1分钟）。
二、讲授新课 （一）聚焦：明确任务（8分钟） 教师活动：呈现教材中“设计小巧且指向准确的指南针”的任务，引导学生围绕“评价标准”展开讨论，梳理出“转动灵敏、材料易得、指向精准、外观简洁”等核心指标。 学生活动：分组讨论，结合教材中的评价标准，补充完善自制指南针的评价维度。 设计意图：聚焦核心问题，让学生在任务驱动下明确设计目标，培养目标导向的思维习惯。 （二）探索：制订方案（15分钟） 教师活动：提出关键问题链：“怎样让磁针灵活转动？”“如何提升指向精准度？”引导学生分组设计方案，巡视并指导小组绘制设计图，提示标注材料与结构。 学生活动：小组合作，选择水浮式或支撑式等方案，绘制图文结合的设计图，明确所需材料与制作步骤。 设计意图：通过问题驱动探究，让学生在合作中自主建构工程设计的思路，提升创新与协作能力。 （三）研讨：评估改进（10分钟） 教师活动：组织小组展示设计方案，引导其他小组依据评价标准进行提问与建议，如“水浮式方案如何避免水流干扰？”“支撑式方案怎样减少摩擦？” 学生活动：展示方案，互评互议，记录改进建议，调整完善设计图。 设计意图：通过研讨深化对设计缺陷的认知，培养批判性思维与迭代优化的工程意识。 （四）拓展：材料准备（5分钟） 教师活动：布置拓展任务，要求学生课后根据设计方案搜集材料，提示安全与环保原则。 学生活动：记录材料清单，规划课后准备任务。 设计意图：衔接课内外学习，培养学生的规划与实践能力。
三、课堂练习 选择题 1. 指南针的核心工作原理是（ ） A. 磁铁吸引铁制品 B. 磁极间的相互作用 C. 地球引力的影响 2. 下列哪种方法能让磁针转动更灵活？（ ） A. 用手按住磁针 B. 增加磁针重量 C. 减少转轴摩擦 3. 水浮式指南针的关键材料不包括（ ） A. 钢针 B. 泡沫板 C. 铁钉 判断题 1. 用磁铁摩擦钢针可以使其获得磁性。（ ） 2. 指南针的红色指针总是指向南方。（ ） 3. 制作指南针时，磁针越重指向越精准。（ ）
四、课堂小结 今天我们跟着郑和船队的故事，认识了指南针的秘密，还一起设计了属于自己的指南针。我们知道了磁铁能指示南北，学会了用“设计—评估—改进”的方法解决问题。希望大家课后能带着自己的材料，做出既灵活又准确的指南针，下次我们一起试试！
板书设计
设计指南针 一、原理：磁铁指示南北 → 磁极相互作用 二、评价标准：转动灵敏、材料易得、指向精准、外观简洁 三、设计方案： 1. 水浮式：钢针+泡沫+水盆 2. 支撑式：钢针+支架+底座 四、流程：设计→制作→评估→改进
教学反思
成功之处 1. 以历史情境导入有效激发了学生的学习兴趣，增强了文化自信。 2. 小组合作设计环节充分调动了学生的主动性，多数小组能完成兼具科学性与创新性的方案。 3. 评价标准的制定与研讨环节，较好地培养了学生的工程思维与批判性思维。 不足之处 1. 部分小组在方案设计时对“减少摩擦”的细节考虑不足，导致后续改进时间紧张。 2. 课堂时间分配较紧，部分学生未能充分表达对方案的质疑与建议。 教学建议 1. 课前可增加“磁铁与摩擦”的预实验，帮助学生提前理解影响磁针转动的关键因素。 2. 优化时间管理，预留更多时间用于小组间的互评与深度研讨，或拆分“设计”与“制作”为两课时，确保探究的充分性。
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1.6《设计指南针》
（教科版）三年级
下
1.6《设计指南针》
播放郑和下西洋的航海视频片段，“在没有现代导航的年代，郑和船队靠什么在茫茫大海上辨别方向？”
新知导入
在没有现代导航的年代，郑和船队在茫茫大海上辨别方向，主要依靠指南针、天文观测和地文导航。船上使用水罗盘，让磁针在水中自由转动指向南北；同时观测日月星辰的位置，判断航向；还会根据海水颜色、洋流、岛屿和鸟类等自然现象来辅助导航。这些方法结合在一起，使船队能够在万里航程中保持正确方向，完成七下西洋的壮举。
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。
探究新知
可以用一根针、一块磁铁、一个小泡沫球和一碗水来制作小巧又准确的指南针。先用磁铁的一极朝同一方向摩擦钢针几十次，让钢针磁化；再把磁化后的钢针轻轻插在泡沫球上，让它水平漂浮在水面上；最后把碗放在平稳处，远离铁制品。钢针会在地磁场作用下转动，最终稳定指向南北方向，一个简易指南针就做好了。
1.讨论并确定自制指南针的评价标准。
自制指南针的评价标准
磁针旋转灵敏，表盘有8个方向。
制作材料易得、价格低廉。
轻巧简便。
外观美观。
……
2.小组制订指南针设计方案。
·有哪些方法可以让磁针灵活转动呢？需要什么材料？
·如何才能让指南针指示的方向更加精准？
·记录我们小组的设计方案。
我们的指南针设计方案能达到我们确定的评价标准吗？有哪
些需要改进的地方 根据他人的评价意见，调整设计方案。
我们的指南针基本能达到指向准确、材料易得、制作简单的要求，但也有不足：泡沫球在水面容易晃动，影响稳定性；钢针插入位置若不居中，会导致倾斜；靠近铁制品时指向会受干扰。需要改进的地方包括：让钢针更水平、固定更牢固；使用更稳定的漂浮材料；增加保护罩减少外界干扰；在制作时确保摩擦方向一致，提高磁化效果。
根据他人评价调整设计方案
根据同学建议，我们将钢针改为更细更轻的绣花针，减少重量；把泡沫球换成更平稳的小圆木片，提高漂浮稳定性；将针的插入位置调整到中心，使指针保持水平；在容器外侧贴上 “南北” 参考线，方便观察；制作时增加摩擦次数，并保持单向磁化，使磁性更强。改进后，指南针指向更稳定，也更便于操作。
3.磁化后的针头和针尾分别是哪一极？可以怎样判断？
磁化后的针头和针尾会分别成为 N 极和 S 极，但具体哪端是哪极需要判断。可以用已知磁极的磁铁来测试：若针头被磁铁的 N 极吸引，则针头是 S 极；若被排斥，则针头是 N 极。也可以把磁针悬挂起来，指向北方的一端是 N 极，指向南方的一端是 S 极。
根据制订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。
制作指南针需要的材料包括：一根钢针或绣花针，用于磁化后作为指针；一块小磁铁，用来给钢针磁化；一个轻质漂浮物，如泡沫球、小木片或瓶盖；一碗清水，让指针能自由转动；还可以准备记号笔，用于标记南北方向；若需要固定，可准备透明胶带或橡皮泥。这些材料安全、易找，适合课堂或家庭制作。
课堂练习
选择题
1. 指南针的核心工作原理是（ ）
A. 磁铁吸引铁制品 B. 磁极间的相互作用 C. 地球引力的影响
2. 下列哪种方法能让磁针转动更灵活？（ ）
A. 用手按住磁针 B. 增加磁针重量 C. 减少转轴摩擦
3. 水浮式指南针的关键材料不包括（ ）
A. 钢针 B. 泡沫板 C. 铁钉
B
C
C
判断题
1. 用磁铁摩擦钢针可以使其获得磁性。（ ）
2. 指南针的红色指针总是指向南方。（ ）
3. 制作指南针时，磁针越重指向越精准。（ ）
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课堂总结
今天我们跟着郑和船队的故事，认识了指南针的秘密，还一起设计了属于自己的指南针。我们知道了磁铁能指示南北，学会了用“设计—评估—改进”的方法解决问题。希望大家课后能带着自己的材料，做出既灵活又准确的指南针，下次我们一起试试！
板书设计
1.5 制作小磁针
一、磁化：无磁性物体→获得磁性
二、制作方法：用磁铁磁极单向摩擦钢针
三、影响因素：
摩擦次数：次数越多，磁性越强
摩擦方向：单向摩擦＞来回摩擦
磁铁部位：磁极＞中间
四、性质：能指示南北，有N、S两极
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