6.设计指南针 课件-2025-2026学年三年级科学下册教科版

该小学科学课件围绕“设计指南针”核心，从郑和下西洋指南针应用切入，结合司南、指南鱼等历史发展，引导学生明确设计任务，构建“历史背景-原理认知-实践设计”的学习支架。 其亮点在于以评价标准（性能、材料、便捷性等）培养科学思维，通过水浮、悬挂、支撑等多方法实践深化探究实践，评估改进环节促进创新能力。学生在动手与思维结合中提升核心素养，教师可依托清晰目标和实操步骤提高教学效果。

今天我们也来化身小小工程师，设计一款属于自己的指南针。设计指南针是一项有趣的工程任务。首先我们要明确任务并确定评价标准。我们的任务是利用身边易得的材料，设计一款小巧简便、能准确指示方向的指南针。如何评价一款指南针的好坏呢？我们可以从它的功能、材料、轻便性、美观性等方面考量。一款好的指南针，其磁针应该能够灵敏旋转，表盘上需要清晰标注八个方向，制作材料应容易获取，价格低廉。指南针整体应轻巧简便，方便携带使用，最好具有美观的外表。明确任务并制定好评价标准后，让我们进入工程的第二步，选择合适的材料。所有指南针的核心部件都离不开两样，一是能指示南北的磁针，二是标注了方向的卡纸表盘，这是保证指南针功能的基础材料。在此基础上，我们要根据指南针类型选择对应的材料。如果要设计水浮式指南针，就需要搭配能让磁针漂浮的泡沫塑料小球、盛装水的塑料小碗和水。如果设计支撑式指南针，要选择能让磁针灵活转动的支架和转轴。设计悬挂式指南针则需要结实轻便的细线、小木棍以及长尾夹。选好材料后进入第三步，制定详细的设计方案。根据我们确定的指南针类型和所选材料，采用图文结合的方式绘制设计图。绘图时，我们可以先画出指南针的整体结构，比如水浮式指南针要画出小碗、水、泡沫、小球、磁针、表盘等基本部件，再用文字标注各部件名称，明确表盘上的八个方向位置。还可以备注关键制作要点，比如磁针要固定在泡沫中心，让设计图清晰易懂，能直接作为制作依据。设计方案完成后，还需要进行第四步评估与改进。对照之前确定的评价标准，想一想我们设计的指南针符合标准吗？还有没有可以优化的地方呢？例如，水浮式指南针中的泡沫小球能稳定漂浮吗？是否需要调整磁针的固定位置？支撑式指南针的支架够不够稳固，是否需要更换更粗的木棍？和小组同学共同讨论改进你们的设计方案。今天我们一起制定了指南，真的设计方案，完整经历了明确任务、选择材料、制定方案、评价改进的设计流程。下节课它将作为我们的施工蓝图，引导我们进行指南针的制作。 教科版三年级下册 6. 设计指南针 01 核心素养 02 探究新知 03 课堂练习 04 课堂总结 05 板书设计 教学环节 核心素养 科学观念 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 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 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 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。 教学目标 教学目标 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。 我国明代航海家、外交家郑和率领200多艘船组成的船队，赴周边国家进行文化交流，船上的指南针发挥了重要作用。 新知讲解 新知讲解 在明代郑和下西洋的壮阔航程中，茫茫大海上没有固定的路标，日月星辰也会被云雾遮蔽。此时，指南针就像船队的“眼睛”，无论白天黑夜、风雨阴晴都能稳定指向南北，让船队精准抵达目的地。早在战国时期，人们就发现磁石能吸铁并指示南北，制成了最原始的“司南”；到了宋代，工匠们掌握了人工磁化技术，将铁片制成“指南鱼”，漂浮在水面上指引方向；后来，人们又改进为更轻便的磁针，配合刻度盘形成了早期的指南针。 水 罗 盘 新知讲解 利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。 一是材料的选择，要充分利用身边的材料，最好是较常见的材料； 二是任务的目标，小巧指向准备，这就要求制作的指南针不宜过大，要轻便且准确。 小磁针 新知讲解 讨论并确定自制指南针的评价标准。 新知讲解 新知讲解 (1)我们可以从哪些方面评价指南针的好坏呢？ ①性能方面：磁针旋转要灵敏，能精准地指向南北，表盘最好有8个方向，这样指向清晰。 ②材料与成本：制作材料需易获取、价格低,比如用缝衣针、泡沫片这类常见物品，既省钱又好找。 ③使用便捷性：需轻巧简便，方便携带和操作。 ④外观颜值：外观美观会更讨人喜欢。 新知讲解 新知讲解 (2)制作的材料和价格需要考虑吗? ①材料方面：合适的材料是制作出性能良好的指南针的基础。用于制作磁针的材料需要具备一定的磁性，同时要容易被磁化且磁性保持较好；支撑磁针旋转的装置的材料应轻便、光滑，以减少摩擦力，保证磁针旋转灵敏。 ②价格方面：在保证材料性能的前提下，应尽量选择价格低廉、容易获取的材料，以降低制作成本。 新知讲解 2.小组制订指南针设计方案。 (1)有哪些方法可以让磁针灵活转动呢？需要什么材料? ①水浮法。利用水的浮力，使磁针漂浮在水面上，减少摩擦力，从而实现灵活转动。 所需材料：磁针(比如磁化后的缝衣针)、盛水容器(比如塑料小碗)、轻质漂浮物(比如塑料泡沫小球)。 新知讲解 ②悬挂法。通过悬挂磁针，使其在重力和磁场的作用下自由转动，减少与其他物体接触的摩擦力。 所需材料：磁针、细线(比如棉线、尼龙线)、支架(比如铅笔、筷子、铁架台)。 ③支撑法。利用支点支撑磁针,使磁针能够绕支点自由转动，减少摩擦力。 所需材料：磁针、针尖状支撑物(比如大头针、缝衣针)、底座(比如泡沫塑料块、木块)。 新知讲解 (2)如何才能让指南针指示的方向更加精准? ①增强磁针的磁性。可以用磁铁的一极沿着一个方向多次摩擦磁针，每次摩擦都要从磁针的一端开始，到另一端结束，重复多次。 ②减少摩擦力。水浮法选择表面光滑的容器和轻质的漂浮物，以减少水的阻力；悬挂法选择细而柔软的细线，减少细线对磁针转动的阻力；支撑法确保支撑物的针尖光滑，减少磁针与针尖之间的摩擦力。 ③消除干扰。避免周围有铁、磁性物质对磁针产生干扰。 新知讲解 (3)记录我们小组的设计方案。 第一组水浮式指南针设计方案 所需的材料：磁化后的缝衣针1根、塑料碗1个、泡沫塑料小球1个、水适量。 设计图(图文结合)：把磁针从泡沫球中穿过，轻轻放入水中。 新知讲解 设计指南针 新知讲解 1.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? (1)指南针设计方案虽然能达到我们的基本评价标准，但仍有不足。 ①指向准确性。比如，水浮式可能因水面晃动(比如风吹、手碰)导致指向偏差；支撑式若针尖不够光滑，可能阻碍磁针转动，影响准确性。 ②转动灵活性。比如水浮式泡沫塑料小球若重心不稳，可能倾斜并卡住磁针。 新知讲解 新知讲解 ③其他方面。比如材料与成本、制作工艺与美观度等，也有需要改进的地方。 (2)改进建议。选用更深的容器(比如深底透明塑料盒)减少水面晃动，提高水浮式指南针的指向准确性；将支架固定在平稳的底座(比如书本)上；避免晃动；增强悬挂式指南针的转动灵活性；提升美观度等。 新知讲解 2.根据他人的评价意见，调整设计方案。 (1)针对“磁针易消磁”的反馈：增加磁化次数(比如摩擦30次以上)，或用强磁铁替代普通磁铁进行磁化。 (2)针对“受环境干扰”的反馈：使用指南针时远离书包(比如铁拉链、磁铁扣)、铁质课桌等，选择空旷场地操作。 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。 1.水浮式指南针：准备磁化后的缝衣针1根、直径约15厘米的塑料碗1个、直径约2厘米的泡沫塑料小球1个、适量的水。 新知讲解 2.支撑式指南针：准备磁化后的缝衣针2根、钢针2根、铜针(或一端磨尖的铜丝)、卡片纸、胶水、橡皮泥或硬泡沫塑料。 新知讲解 1.[填空]影响磁化效果的因素包括摩擦部位、________和________。 2.[填空]制作指南针时，让磁针灵活转动的方法有________、________和支撑法。 3.[填空]水浮式指南针利用水的________减少摩擦力，使磁针灵活转动。 4.[判断]摩擦次数越多，针获得的磁性越强。( ) 5.[判断]指南针的指针总是指向正南或正北方向。( ) 6.[判断]支撑式指南针的针尖越光滑，磁针转动越灵活。( ） 7.[判断]制作指南针时，应远离冰箱、铁制桌椅等物体。( ） 摩擦次数 摩擦方向 水浮法 悬挂法 浮力 √ × √ √ 课堂练习 8.[选择]制作指南针，关键点之一是( )。 A.美观 B.磁针能否自由转动 C.要有外壳 9.[选择]制作水浮式指南针时需要的材料有下面的( )。 A.铅笔 B.木片 C.钢针 10.[选择]制作简易指南针时，我们不需要考虑的问题是( )。 A.磁针 B.让磁针能水平灵活转动 C.做方位盘 11.[选择]制作简易指南针时，下面的材料中，( )是必需的。 A.木钉 B.磁铁 C.铜线 C B C B 课堂练习 课堂总结 本课从明代郑和下西洋中指南针的重要作用引入，探究指南针的原理及制作方法。通过了解磁铁特性、制作磁针、设计并制作指南针等活动，认识到地球是一个巨大的磁体，磁铁具有指示南北的性质，建立对磁现象及工程设计的认知。 板书设计 THANK YOU $水罗盘同学们，你们知道在茫茫大海上，古代的航海家们是如何辨别方向的吗？今天我们就来认识一下明代航海家郑和下西洋时使用的重要侧向工具水罗盘。水罗盘是指在成帧器中装水，将针浮于水面上用于指南的罗盘，是宋元明时期航海中使用的重要测向工具。水罗盘通常由磁针及一个中间可以盛水、四周标有方向的铜盘或木盘组成。使用水罗盘时，磁针浮在水上自由旋转，静止时两端分别指向南北，再结合外圈标记的24个方位即可知道方向，若算上相邻两字组合而成的凤甄风味水罗盘可进一步指示48个方向，分辨方向的精确度可达到7.5度。正和团队使用水罗盘，配合清新版集成工具、侧身工具远渡重洋，为中国古代航海技术的发展做出了重要贡献。