【大单元·任务式】7.4.1 跨学科实践：指南针（第一课时） 课时教学设计-2026-2027学年教科版物理九年级上学期

该初中物理教学设计聚焦指南针的进化史、科学原理及跨学科应用，通过展示四大发明示意图提问导入，引导学生追溯司南到水罗盘的发展脉络，结合《武经总要》《梦溪笔谈》解析人工磁化原理，为磁与电学习奠定基础。 此资料以跨学科实践为特色，融合物理与历史知识，通过文献分析培养科学思维，自制指南针活动落实科学探究，借助动画短片和虚拟实验室突破难点，增强学生文化自信与实践能力，助力教师高效开展素养导向的教学。

【大单元整体教学】物理学教科版（2024）9年级上册 第7章 磁与电 课题 7.4.1 跨学科实践：指南针（第一课时） 课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课 1.教学内容分析 本课时聚焦指南针的进化史、科学原理及跨学科应用，融合物理与历史学科知识。内容涵盖从春秋 “司南” 到宋代指南针鱼、水罗盘的发展历程，解析《武经总要》《梦溪笔谈》中人工磁化方法（淬火、磁石摩针）的物理本质，同时阐述指南针在航海、军事等领域的应用及对世界文明的影响。是物理 “磁现象” 知识与历史 “古代科技发展” 的跨学科实践载体，为后续磁与电学习奠定历史与实践基础。 2.学情分析 九年级学生具备初步磁现象认知（如磁体、磁极），但对古代指南针的发展历程、人工磁化技术的历史背景了解较浅。学生有一定信息收集与分析能力，对跨学科探究有兴趣，但将历史文献描述与物理磁化原理关联的思维能力需引导。动手实践能力尚可，对 “自制指南针” 类活动参与度较高。 3.学习目标确定与教学重难点 课标摘要： （二）运动和相互作用 2.4电和磁 2.4.2通过实验，认识磁场。知道地磁场。 课标分析： 从课标看，落实“通过实验了解物质的磁性和磁化现象”的要求，强调跨学科实践，培养“从生活/技术/社会中收集分析信息”的能力及“认识科学技术对人类社会发展影响” 的科学态度。从历史学科维度，契合 “通过多种途径获取历史信息、理解历史史实” 的要求，实现物理与历史学科素养的融合。 学习目标： 1.物理观念：理解磁性、磁化概念，明确指南针依托地磁场工作的原理。 2.科学思维：通过分析指南针进化史的史料，培养基于证据的推理能力，理解技术发展的阶段性逻辑。 3.科学探究：能模仿古代方法设计并制作简易指南针，体验人工磁化的实践过程。 4.科学态度与责任：认识指南针对航海及世界文明的影响，增强文化自信与科学史研究意识。 重点： 1.指南针的进化历程（司南、指南针鱼、水罗盘的发展脉络）。 2.人工磁化的方法（淬火、磁石摩针）及其物理原理。 3.指南针在航海等领域的应用价值与历史意义。 难点： 1.理解古代文献（《武经总要》《梦溪笔谈》）中人工磁化描述与物理磁化原理的对应关系。 2.从跨学科视角（物理+历史）分析科技发展的逻辑与社会价值。 4.教学评价 评价维度 具体内容 学科知识评价 概念理解：考查对磁性、磁化、地磁场及指南针进化阶段的认知 知识应用：考查运用知识解释古代指南针原理、分析其历史影响的能力 小组合作评价 小组讨论：观察参与度、交流表现 合作任务：评估分工协作、成果创新性及成员贡献 实验评价 项目规划：考量探究计划制定、资源安排合理性 项目实施：观察操作规范、应变与沟通能力 项目成果：评价研究报告的分析深度、结论合理性 技术应用评价 实验操作：评价自制指南针时的器材使用、操作流程及态度 实验观察与分析：考查现象记录及对磁化、地磁场原理的推理能力 5.学习活动设计 教师活动 学生活动 设计意图/学习评价 任务一：激趣导入 展示四大发明指南针示意图，提问 ：哪项发明能阴天辨向？古人如何改进它？点明本课主题。 学生观看图示，结合经验回答，带着“进化过程”“指南原理” 的疑问进入新课。 唤醒文化认知，将古代科技具象化，用问题驱动学习，激发探究兴趣，铺垫科学态度素养。 任务二：追溯指南针的进化史 1.追溯指南针的进化史 按 “战国→唐代→北宋” 时间线，展示司南、水罗盘、指南鱼图及沈括纪念邮票，引导对比 “改进点”，补充《鬼谷子》《论衡》文献记载，梳理进化脉络。 2.人工磁化技术 解读《武经总要》（淬火制指南鱼）、《梦溪笔谈》（磁石摩针）记载，演示 “磁石摩擦缝衣针” 实验，提问 “两种方法的简便性与材料要求差异”。 3.磁山文化与指南针原料 展示磁山文化遗址素材图片，提问 “磁铁矿对司南发明的作用”，总结 “自然资源支撑科技发展”。 4.指南针的应用与影响 梳理指南针在航海、测量等领域的应用，聚焦《萍洲可谈》航海记载与郑和下西洋案例，讲解 “经阿拉伯传入欧洲推动大航海时代”。 学生观察图片对比结构差异（如水罗盘浮水装置），分组绘制进化时间线，记录文献与司南的关联。 学生关注文献中 “加热”“同一方向摩擦” 等关键词，观察磁化前后针吸引小磁针的现象，讨论对比两种方法。 学生了解遗址磁铁矿资源，讨论 “资源与科技的关系”，记录“磁山文化→磁铁矿→司南”逻辑链。 学生举例说明指南针的生活应用，阅读文献标注关键信息，讨论 “指南针对东西方交流的影响”。 帮助建立 “技术发展阶段性逻辑”，融合物理与历史，培养从素材中提取信息的能力，落实科学思维。 将抽象磁化原理具象化，通过实验验证强化认知，培养基于证据的推理能力，落实物理观念与科学探究。 拓展科技发展的背景认知，培养辩证思维，进一步增强对古代科技智慧的认同。 链接科技与生活，用史料佐证历史影响，培养全球视野，深化科学态度与责任素养。 任务三：自制指南针 任务布置：① 明确器材，展示沈括记载的4种使用方法图（放碗边沿、穿灯芯草浮水、放指甲上、蚕丝线悬挂），推荐穿灯芯草浮水法（操作简便、稳定性高）。 ② 强调操作规范：磁石摩擦缝衣针需沿同一方向（10 次以上），避免退磁；穿灯芯草时要居中，防止针倾斜。 巡视指导。 展示交流：组织“自制指南针作品展”，让学生介绍制作步骤、观察到的指向现象、遇到的问题及解决方法。 学生分组准备器材，按“磁化（磁石同一方向摩擦缝衣针）→穿灯芯草→轻放水面→观察指向”步骤操作。 学生填写《自制指南针实践记录表》，记录摩擦次数、指向稳定性、问题（如针倾斜）、解决措施（如调整灯芯草位置）。 学生展示作品，互评改进建议，如“用透明碗更易观察指向，下次可更换”。 动手实践是跨学科课的核心，通过模仿古代方法制作指南针，深化对 “磁化 + 地磁场” 原理的理解，落实“科学探究”素养、实验操作与分析能力。 填写记录表培养 “实验记录习惯”，互评环节提升合作与表达能力。 解决“磁化不充分”“针倾斜” 等问题，培养学生 “应变能力”，体会 “古人制作指南工具的智慧”。 6.板书设计 7.特色学习资源分析、技术手段应用说明 （1）特色学习资源：司南、指南针鱼的历史图片（图 7-4-1、7-4-3）、沈括纪念邮票（图 7-4-2）等直观素材，以及《鬼谷子》《论衡》等文献节选，为跨学科学习提供历史与物理双重支撑；郑和下西洋航海图（复制品）、古代罗盘实物（或模型），增强历史场景感；现代与古代指南针对比视频，凸显技术演进逻辑。 （2）技术手段应用：播放指南针进化史动画短片，动态展示司南到水罗盘的演变；用 PPT 呈现文献原文与白话解读，辅助史料理解；借助虚拟实验室模拟 “铁片淬火磁化”“磁石摩针” 过程，直观呈现磁化原理，突破时空限制；通过实物投影仪展示学生自制指南针作品，便于课堂交流与评价。 8.教学反思与改进 本节教学中，通过跨学科实践整合物理与历史知识，学生对指南针发展历程兴趣浓厚，自制指南针活动参与度高。但在引导学生关联历史文献与物理原理时，部分学生仍显吃力，后续需优化史料解读的引导方式（如提前准备关键词注释卡）。技术手段若能更紧密结合动手实践（如虚拟实验与实物制作的衔接），可进一步提升学习效果。此外，对指南针在世界文明交流中的影响可进一步拓展，增强学生的全球视野与科学责任意识。 学科网（北京）股份有限公司 $