1.6《设计指南针》教学设计-2025-2026学年科学三年级下册教科版

《设计指南针》教学设计 （教科版2025新版小学科学三年级下册 第一单元 第六课时） 一、教材分析 本课是教科版2025新版小学科学三年级下册第一单元《辨别方向》的第六课，也是一次集大成的工程实践课《设计指南针》。教材以“郑和下西洋”这一伟大航海壮举为历史背景，揭示了指南针在古代导航中的决定性作用。本课将学生的学习视角从“认识原理”和“制作部件”，提升到“设计完整产品”的系统工程层面。通过“明确任务—制订方案—评估改进”这一完整的工程设计流程，引导学生综合运用本单元所学的关于方向、磁铁、磁化等所有知识，并融合材料学、美学和成本意识，亲手设计一个属于自己的指南针方案。这不仅是科学知识的应用与升华，更是对学生问题解决能力、创新思维和系统规划能力的全面培养。 二、学情分析 学生通过本单元前五课的循序渐进学习，已经储备了设计指南针所需的核心知识与技能：掌握了多种辨别方向的方法；理解了磁铁能指示南北的原理及地磁场概念；亲手制作并测试了小磁针；了解了磁化技术。学生对动手制作充满热情，对“像工程师一样设计产品”抱有强烈的好奇心。三年级学生具备初步的绘图表达和小组讨论能力，但独立完成一个完整的设计方案，包括考虑材料、结构、美观、成本等多重因素，对他们来说是新的挑战。他们需要教师提供清晰的设计流程支架和评价标准引导，将零散的想法系统化、具体化。 三、教学目标 （一）科学观念 知道一个完整的指南针需要包含磁针、使磁针自由旋转的装置、方向刻度盘等基本结构。 理解好的指南针设计需要兼顾指向准确性、使用便捷性、结构稳定性和外观美观性。 （二）科学思维 能基于已有知识和生活经验，参与制定评价指南针设计方案的多维标准。 能运用系统思维，综合考虑材料、结构、功能、成本等因素，设计出一个可行的指南针方案，并能用图文结合的方式表达。 能根据评价标准，对自己和他人的设计方案进行初步评估，并提出改进建议。 （三）探究实践 能与小组成员合作，经历“明确标准—构思方案—绘制草图—评估改进”的完整设计过程。 能清晰地向他人介绍自己小组的设计思路、创新点和预期效果。 能根据设计方案，有目的地搜集和准备制作材料。 （四）态度责任 感受我国古代航海科技的辉煌成就（郑和下西洋），体会科学工具对人类探索世界的重要推动作用。 在工程设计活动中体验团队合作、倾听他人意见、不断完善方案的工程实践精神。 初步建立“设计需兼顾性能、成本与美观”的产品意识，以及利用身边易得材料进行创新的环保与节俭观念。 四、教学重难点 教学重点：小组合作，制订一份图文结合、考虑周全的指南针设计方案。 教学难点：将科学原理（磁针自由旋转）转化为具体的、可行的结构设计；学会从多维度（准确、灵敏、简便、美观、成本）评估和改进设计方案。 五、教学准备 教师材料： 多媒体课件（含郑和船队航海视频/图片、各种现代与古代指南针实物图片、工程设计流程简图、优秀设计案例）。 实物投影仪。 各类指南针实物（罗盘、手机电子罗盘等）。 示范用设计草图海报。 学生材料（每组）： 大白纸或A3卡纸（用于绘制设计方案海报）。 彩笔、铅笔、尺子。 《班级记录单》（用于记录设计方案要点）。 “我的材料清单”便签纸。 环境准备：教室布置成“设计工作室”氛围，可张贴“头脑风暴”、“精益求精”等标语。 六、教学过程 （一）聚焦：从伟大航程到我的创造（5分钟） 历史震撼导入： 播放郑和庞大船队在大海上航行的视频或展示宏伟图片。 提问：“在茫茫大海上，没有现代GPS，船队依靠什么来辨别方向，确保不会迷失？”（学生齐答：指南针）。 教师强调：“是的，指南针是当时最关键的导航仪器，是我们中国人的伟大发明，它连接了中国与世界。” 发布核心挑战任务： 教师出示一个现代简易指南针，拆解其基本结构：磁针、旋转轴、刻度盘、外壳。 提出挑战：“我们已经自己制作了能指南北的磁针。现在，我们要像真正的产品设计师一样，利用身边的材料，设计一个小巧且指向准确的指南针。 你们有信心接受这个挑战吗？” 揭示课题：《设计指南针》。 （二）探索：化身指南针设计师（25分钟） 探索活动一：头脑风暴——好指南针的标准是什么？ 小组讨论：课件出示问题：“我们可以从哪些方面评价一个指南针的好坏？”学生分组讨论，将关键词写在便利贴上。 全班共创评价标准： 各小组分享观点，教师引导归类。学生可能会提到：指得准、转得快、好看、耐用、便宜、轻便等。 教师根据教材提示，与学生共同梳理并板书“自制指南针评价标准”： 功能核心：磁针旋转灵敏，指向准确（有8个方向刻度）。 制作可行性：材料易得，价格低廉。 使用体验：轻巧简便，便于携带。 美学设计：外观美观，有创意。 跨学科链接（工程与美术）：明确告诉学生，一个优秀的设计需要同时考虑功能、成本和美观，这是工程设计与工业设计的基本思想。 探索活动二：方案设计——绘制我们的蓝图（核心探究） 关键技术研讨： 聚焦核心难题：“有哪些方法可以让磁针灵活转动呢？”引导学生回顾前几课所学：悬挂法、水浮法、尖顶支撑法。讨论每种方法的优缺点（如水浮怕洒，悬挂怕风）。 追问：“如何才能让指南针指示的方向更加精准？”引导思考：刻度盘要准确标出8个方向；旋转装置摩擦要小；磁针要强磁性且平衡。 小组方案设计： 发布任务：各小组根据讨论，确定本组指南针的类型（如水浮式、支撑式、悬挂式）和设计理念。 提供《班级记录单》和海报纸，要求图文结合，绘制设计方案图，并注明： a. 指南针名称（如“彩虹水浮指南针”）。 b. 所需材料清单（越具体越好，如：小塑料盒、自制磁针、水、泡沫片、彩纸）。 c. 结构示意图（标出各部分名称和功能）。 d. 设计亮点说明（如何满足评价标准）。 教师巡回指导：关注各小组设计思路，鼓励创新使用材料（如用纽扣做旋转轴承，用瓶盖做外壳），提醒结构设计的合理性和可行性。 （三）研讨：方案发布会与评估优化（8分钟） 设计成果展示： 举办“班级指南针设计方案发布会”。请2-3个小组将设计海报贴在黑板上或用实物投影展示，并由一名代表进行1分钟介绍。 互动评估与改进： 引导其他学生作为“评审”，根据之前制定的评价标准进行提问和提出建议。例如：“你们的磁针怎么保证能自由旋转？”“外壳用什么材料，成本高吗？”“刻度盘怎么画才能准确？” 教师引导提问：“我们的设计方案能达到评价标准吗？有哪些需要改进的地方？” 设计小组记录他人的评价意见。教师总结常见改进方向，如：结构如何更稳固、如何更方便地标刻度、如何美化外观等。 方案迭代： 留出时间让各小组根据收集到的意见，在方案上进行修改和优化，形成更完善的“第2版设计方案”。 （四）拓展：为制作做好准备（5分钟） 材料准备计划： 提问：“设计图完成了，下一步该做什么？”（准备材料，动手制作）。 学生根据最终确定的设计方案，在“我的材料清单”便签纸上，详细列出所需材料、数量，并思考哪些可以从家里带来，哪些需要购买或寻找替代品。 预告与期待： 教师总结：“今天，我们完成了从0到1最关键的一步——设计。一份好的设计图是成功制作的蓝图。下节课，我们将带来材料，把图纸变成现实，亲手制作出我们设计的指南针！期待大家的作品！” （五）课堂总结与延伸（2分钟） 学生分享：用“我们小组设计的是______式指南针，最大的创新点是______。”的句式分享设计自豪感。 教师总结：从观察太阳，到利用磁铁，再到今天设计指南针，我们完成了一次完整的科学探索与工程实践之旅。设计是创造的起点，它融合了科学、技术、艺术和智慧。 延伸任务（实践准备）： 材料搜集员：根据清单，在家中和生活中安全地搜集制作指南针所需的材料，并带入下一节课。 设计微调师：回家后再仔细观察生活中的物品，思考是否有更巧妙的结构或材料可以用于改进自己的设计。 七、板书设计 设计指南针 设计任务：利用身边材料，设计小巧、准确的指南针。 1. 功能优：旋转灵，指向准（有8方向）。 2. 制作易：材料易得价廉。 3. 体验好：轻巧简便。 4. 外观美：有创意，好看。 设计流程：明确任务 → 制定标准 → 构思方案 → 绘制蓝图 → 评估改进 关键技术：如何让磁针自由旋转？（悬挂/水浮/支撑） 八、教学反思（预设） 核心素养的综合检阅：本课是对本单元核心素养培养成果的一次集中展示和升华。学生需要调动科学观念（磁、方向）、运用科学思维（系统设计、评估优化）、进行探究实践（合作设计、表达交流），并在此过程中形成正确的态度责任（文化认同、工程精神）。教学设计通过“标准制定-方案设计-评估改进”的主线，为素养整合提供了完美舞台。 “做中学”的前置与深化：本课是“做”的规划阶段，是“做中学”不可或缺的重要组成部分。它将盲目的动手变为有目的的创造，让学生深刻体会到“设计先行”的工程思想。思考的深度决定了制作的成败，这比单纯动手更有价值。 跨学科项目式学习的典范：本课天然融合了科学（物理原理）、技术（工程设计）、工程（方案制作）、数学（方向刻度）、艺术（外观设计）、历史（科技史）等多个学科，是一节典型的STEAM项目式学习起始课，充分体现了学科的综合性。 创新思维与批判性思维的培养：鼓励学生在材料、结构上进行创新，是对发散思维的训练；而依据共同标准进行方案的评估与改进，则是批判性思维和收敛思维的实践。两者结合，培养了学生完整的创新解决问题的能力。 实施要点：教师要扮演好“设计导师”的角色，在学生讨论标准时引导方向，在设计遇阻时提供灵感支架（如展示多样化的旋转结构图片），在评估时营造积极、建设性的交流氛围。要确保每个学生都能在小组中找到自己的角色和贡献点。本课的成功将为下一课时激动人心的制作活动奠定坚实的基础。 学科网（北京）股份有限公司 $