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

三年级下册科学第一单元《辨别方向》 第6课《设计作指南针》教学设计 一、设计依据 本课依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》设计，紧扣技术与工程实践领域核心素养，聚焦“设计与制作”实践展开教学。以核心素养为导向，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四维目标，通过任务驱动、方案研讨、评价设计、交流优化等活动，引导学生经历完整的工程设计流程，理解指南针的设计原理，掌握工程设计的基本方法，培养学生的创新思维、工程实践能力与合作探究精神。 二、教材分析 本课是教科版小学科学三年级下册第一单元《辨别方向》的第6课，是单元的工程设计课，也是从“认识指南针原理”到“制作指南针”的关键过渡课。教材以“利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针”为核心任务，通过“明确任务—制订评价标准—设计方案—评估改进”四个递进式环节，引导学生在讨论中确定指南针的评价标准，设计水浮式、支撑式等不同类型的指南针方案，通过交流评估优化设计，为下节课的制作实践奠定基础。 教材内容编排逻辑清晰：从古代航海指南针的应用引入，到明确设计任务，再到评价标准研讨、方案设计与评估改进，层层递进，将科学原理与工程设计结合，渗透“工程设计需要明确目标、确定标准、设计方案、评估改进”的思想，同时引导学生结合生活材料创新设计，培养学生的创新思维与工程意识。 三、学情分析 三年级学生已具备以下基础： 1.知识基础：前几课已经学习了磁铁的指向性、磁极间的相互作用、磁化现象，亲手制作了小磁针，对指南针的核心原理有了清晰的认识，为设计指南针奠定了知识基础。 2.能力基础：具备初步的小组合作、讨论交流与简单方案设计能力，能在教师引导下参与研讨活动，但对工程设计的完整流程（明确任务—确定标准—设计方案—评估改进）缺乏系统认识，对评价标准的制定、方案的可行性分析能力仍需引导。 3.认知特点：以具象思维为主，对“设计指南针”的创新任务兴趣浓厚，能提出多样的设计想法，但容易忽略方案的可行性（如材料易得性、制作难度）与科学性，需要教师通过引导性提问和同伴互评，帮助其完善设计方案。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1.知道指南针的核心原理是磁铁的指向性，了解水浮式、支撑式等不同类型指南针的设计思路。 2.理解指南针设计的关键要求：磁针能灵活转动、指向准确、材料易得、轻巧简便。 3.了解古代指南针在航海中的应用，体会指南针的发明对人类文明的影响。 （二）科学思维目标 1.通过研讨指南针的评价标准，培养辩证分析、归纳提炼的逻辑思维能力。 2.能根据评价标准设计指南针方案，分析方案的可行性与不足，初步形成基于标准的工程设计思维。 3.能通过交流评估，对方案进行优化改进，培养反思、优化的批判性思维能力。 （三）探究实践目标 1.能在教师指导下，通过小组讨论，确定自制指南针的评价标准，掌握工程评价的基本方法。 2.能小组合作，设计水浮式、支撑式等不同类型的指南针方案，完成图文结合的设计记录，提升工程设计与表达能力。 3.能通过同伴互评，分析方案的优缺点并提出改进建议，提升交流评估与方案优化的能力。 （四）态度责任目标 1.感受古代航海家使用指南针导航的智慧，体会指南针在人类航海事业中的重要作用，激发民族自豪感与对科学技术的热爱。 2.在方案设计与交流活动中养成主动合作、认真倾听、反思改进的良好习惯，培养严谨的工程设计态度与创新意识。 3.了解指南针的发明与应用，体会科学技术源于生活、服务于生活，增强用科学知识解决实际问题的意识。 五、教学重难点 教学重点：明确指南针的设计任务，研讨并确定评价标准，设计出可行的指南针方案。 教学难点：结合评价标准，设计出材料易得、指向准确、能灵活转动的指南针方案，并通过交流评估优化方案。 六、教学准备 （一）教师准备 多媒体课件（含郑和下西洋航海视频、不同类型指南针图片/结构示意图）、评价标准研讨记录单、设计方案模板、古代指南针资料卡、实物投影设备。 （二）学生准备 每组一套设计材料：设计方案记录单、彩笔、直尺、草稿纸。 七、教学过程 （一）情境导入，明确任务（5分钟） 师：同学们，上课！请大家坐端正，眼睛看老师。 生：老师好！ 师：同学们好，请坐。大家看大屏幕，这是明代航海家郑和率领的船队，他们曾率领200多艘船组成的船队，赴周边国家进行文化交流，而船上的指南针，在航海中发挥了重要的作用。大家想一想，指南针为什么能帮助船队导航？ 生：因为指南针能准确指示南北方向！ 师：没错！指南针是我国古代的四大发明之一，它的发明推动了世界航海事业的发展。上节课我们制作了小磁针，这节课，我们就来当小小工程师，利用身边的材料，设计一个小巧且指向准确的指南针。（板书课题：设计指南针） 师：请大家看课本第17页的“明确任务”，全班一起读一遍。 生（齐读）：利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。 师：这就是我们今天的核心设计任务。大家想一想，一个好的指南针，需要满足哪些要求呢？我们先一起来讨论一下。 （二）研讨交流，制订评价标准（12分钟） 师：要设计指南针，首先我们要知道，什么样的指南针才是好的指南针？请大家看课本第18页的问题：“我们可以从哪些方面评价指南针的好坏呢？”大家小组讨论一下，从不同的角度说一说。 （学生小组讨论，教师巡视指导，引导学生从性能、材料、结构、外观等方面思考） 师：时间到！哪个小组先来分享你们的想法？ 生1：指南针要指得准，能正确指示方向！ 师：这是指南针最核心的性能要求，非常重要！还有吗？ 生2：指南针要灵活，磁针能自由转动！ 师：对！如果磁针被卡住了，就没法准确指示方向了，这也是关键要求。 生3：制作材料要容易找到，价格便宜！ 师：说得很好！工程设计要考虑材料的易得性和成本，这样才容易制作。 生4：指南针要小巧轻便，方便携带！ 师：没错！小巧轻便也是很重要的要求，这样才能方便我们在不同场景使用。 生5：指南针要好看，外观美观！ 师：外观美观能让我们的作品更精致，也是一个加分项。 师：大家的想法都很有道理！我们把这些要求整理一下，就成了自制指南针的评价标准。大家看课本上的评价标准，我们一起读一读： 生（齐读）：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…… 师：这些就是我们设计指南针的评价标准，也是我们设计时需要满足的要求。大家再想一想，还有没有其他需要补充的标准？ 生：指南针要稳定，不容易坏！ 师：对！结构稳定、不易损坏也是很重要的要求，我们可以把它补充到评价标准里。 师：现在，我们明确了评价标准，接下来，我们就要根据这些标准，设计我们的指南针方案了。 （三）小组合作，设计指南针方案（15分钟） 师：请大家看课本第19页的“制订方案”环节，我们需要小组合作，制订指南针的设计方案。大家先想一想，有哪些方法可以让磁针灵活转动呢？需要什么材料？ 生1：可以像水浮式指南针一样，把磁针放在泡沫上，浮在水面上！ 生2：可以用顶针把磁针顶起来，让它能自由转动！ 师：这两种都是很好的方法，我们可以把它们分为两类：水浮式和支撑式。大家可以选择一种类型，也可以创新其他方法，来设计你们的指南针。 师：请大家小组讨论，确定你们的指南针类型，想一想： 1. 你们的指南针叫什么类型？ 2. 制作需要用到哪些材料？ 3. 指南针的结构是怎样的？怎么让磁针灵活转动？ 4. 怎样让指南针指示的方向更加精准？ 讨论好之后，把你们的设计方案记录在设计单上，画出设计图，标明材料和结构。 （学生小组合作，设计指南针方案，填写设计单，教师巡视指导： 引导学生选择合适的转动方式，如水浮式、支撑式； 帮助学生分析材料的易得性，如泡沫球、塑料碗、回形针、顶针等； 指导学生画出清晰的设计图，标明磁针、转动装置、方位盘等结构； 引导学生思考如何提高指向准确性，如增加方位盘、固定磁针等） 师：时间到！大部分小组已经完成了设计方案，我们请几个小组来分享一下他们的设计。 生1：我们设计的是水浮式指南针，材料有小磁针、泡沫塑料片、塑料碗、圆纸。我们把磁针穿在泡沫片上，放在装水的碗里，碗里的圆纸上标了8个方向，这样磁针就能浮在水面上自由转动了！ 师：这个方案符合我们的评价标准吗？大家来评一评。 生：符合！材料很容易找到，磁针能灵活转动，也标了8个方向！ 生2：我们设计的是支撑式指南针，材料有小磁针、回形针、底座。我们把回形针掰直，做成一个顶针，把磁针放在顶针上，磁针就能自由转动了，底座上还标了方向！ 师：这个设计很有创意！用回形针做顶针，材料很常见，也能让磁针灵活转动。大家觉得这个方案有什么需要改进的地方吗？ 生：可以把顶针做得更尖一点，这样磁针转起来更灵活！ 师：这个建议很好，能让指南针的转动更灵敏。 （四）交流评估，优化设计方案（8分钟） 师：请大家看课本第19页的“评估与改进”环节，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？请大家小组之间互相交流，给其他小组的方案提出改进建议。 （学生小组间互相交流设计方案，提出改进建议，教师巡视指导： 引导学生对照评价标准，分析方案的优缺点； 鼓励学生提出具体的改进建议，如材料替换、结构调整、细节优化等； 帮助学生完善设计方案，如补充材料、修改设计图、优化结构等） 师：时间到！哪个小组来说说，你们收到了哪些改进建议？你们打算怎么调整方案？ 生1：我们的水浮式指南针，同学建议我们用更轻的泡沫片，这样磁针转起来更灵活，我们打算换成泡沫球！ 生2：我们的支撑式指南针，同学建议我们把方位盘做得更大一点，标清楚8个方向，这样读数更方便，我们打算把圆纸做得大一些！ 生3：还有同学建议我们给磁针涂上不同的颜色，区分南北极，这样使用的时候更方便，我们打算在磁针的两端涂上红、蓝两种颜色！ 师：大家都能认真听取别人的建议，优化自己的设计方案，这就是工程设计中很重要的评估改进环节。现在，请大家根据收到的建议，修改完善你们的设计方案。 （学生修改完善设计方案，教师巡视指导） （五）拓展延伸，准备制作材料（3分钟） 师：请大家看课本第19页的“拓展”环节，根据我们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。下节课，我们就要根据今天的设计方案，制作我们的指南针了，请大家课后根据设计方案，准备好需要的材料，下节课带来。 师：大家可以想一想，还有哪些身边的材料可以用来制作指南针？比如瓶盖、吸管、回形针、牙签等，都可以利用起来，让你们的指南针更有创意！ （六）课堂总结（2分钟） 师：今天这节课，我们经历了工程设计的完整流程：明确任务—制订评价标准—设计方案—交流评估—优化改进，设计出了符合要求的指南针方案。大家都表现得非常棒，提出了很多有创意的设计。指南针的发明，是古人智慧的结晶，而我们今天的设计，也是在继承和创新。下节课，我们就用今天的设计方案，来制作我们的指南针，看看哪个小组的指南针制作得最成功！ 师：今天的科学课就上到这里，请大家整理好设计单，下课！ 生：老师再见！ 八、全课小结 本节课，我们以“设计指南针”为核心任务，经历了“明确任务—研讨评价标准—设计方案—交流评估—优化改进”的完整工程设计流程，确定了自制指南针的评价标准，设计了水浮式、支撑式等不同类型的指南针方案，并通过同伴互评优化了设计。整节课，学生不仅掌握了指南针的设计思路与工程设计的基本方法，更在研讨、设计、交流中培养了辩证分析、创新思维、合作探究与反思改进的能力，体会到了工程设计的严谨性与创新乐趣，同时也感受到了古代指南针的发明价值与科技的进步。 九、板书设计 设计指南针 1. 设计任务：设计小巧、指向准确的指南针 2. 评价标准： 性能：磁针灵活、指向准确（标8个方向） 材料：易得、价廉 结构：轻巧简便、稳定耐用 外观：美观精致 3. 设计思路： 水浮式：磁针+漂浮物+水+方位盘 支撑式：磁针+顶针+底座+方位盘 4. 关键：让磁针能自由转动 十、教学反思 本节课以工程设计为核心，围绕“设计指南针”的任务，设计了情境导入、研讨评价标准、设计方案、交流评估、拓展延伸等多个环节，较好地落实了新课标提出的核心素养目标。 （一）亮点 1. 教学过程完整呈现了工程设计的流程，从明确任务到确定标准、设计方案、评估改进，层层递进，让学生经历了完整的工程设计过程，有效培养了学生的辩证分析、创新思维与合作探究能力，同时通过同伴互评，培养了学生的反思改进意识与严谨的工程设计态度。 2. 注重科学与历史、生活的联系，通过郑和下西洋的航海资料，让学生体会到指南针的历史价值与重要作用，同时引导学生利用身边的材料设计方案，体会工程设计的实用性与创新性，激发了学生的探究兴趣与民族自豪感。 3. 关注学生的主体性与个体差异，通过小组合作、同伴互评，让每个学生都能参与到设计与研讨中，同时通过教师引导，帮助学生完善设计方案，提升了方案的可行性与科学性。 （二）不足与改进方向 1. 部分学生的设计方案创新性不足，大多集中在水浮式和支撑式，后续可以补充更多不同类型指南针的图片，如悬挂式、磁力悬浮式，启发学生的创新思维。 2. 对评价标准的研讨不够深入，部分学生对“指向准确”“灵活转动”的理解不够具体，后续可以通过对比实验，让学生直观感受不同设计对指南针效果的影响，深化对评价标准的理解。 3. 方案交流评估的时间较紧张，部分小组没有充分分享和改进方案，后续可以优化时间分配，增加小组交流的时间，让每个学生都能充分表达自己的想法，完善设计方案。 总体而言，本节课较好地达成了教学目标，学生在工程设计与交流研讨中建构了科学概念，培养了科学素养与工程设计能力。后续教学中，将继续优化工程设计活动，关注学生的创新思维培养，为下节课的制作实践做好铺垫。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $