三年级上册（2024）23 做指南针（一）教学设计

这是一份三年级上册（2024）23 做指南针（一）教学设计，共9页。教案主要包含了基本信息，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，板书设计等内容，欢迎下载使用。
年级：三年级上册
单元：第五单元《磁铁的奥秘》
课题：《23. 做指南针（一）》
课时：2 课时
教材依据：2024 湘教版科学教材，围绕 “设计制作简易指南针” 展开，通过 “磁化缝衣针、借鉴原型设计方案、优化制作” 的工程实践流程，渗透 “原型启发” 科学思想，结合反思评价，培养学生的动手实践与创新设计能力
二、教学目标
（一）科学观念
知道制作简易指南针的核心条件：具有磁性的小磁针（如磁化后的缝衣针）、能让小磁针水平灵活转动的支撑结构（如悬挂装置、漂浮装置），理解 “原型启发” 的设计思路（借鉴《梦溪笔谈》中指南针的水浮法、缕悬法等原型，优化设计方案）。
了解指南针的发明史（中国古代四大发明之一，沈括在《梦溪笔谈》中记载四种用法）及对人类文明的影响（尤其推动航海事业发展），明确自制指南针的设计原理 —— 利用磁铁指南北的性质，通过稳定支撑让小磁针自由转动指向南北。
（二）探究实践
第一课时：学会用磁铁磁化缝衣针（掌握 “沿同一方向摩擦” 的正确方法），能通过 “吸引大头针” 验证缝衣针是否具有磁性；借鉴《梦溪笔谈》中指南针的水浮法、缕悬法、碗唇法、指甲法原型，结合现有材料（如细线、泡沫板、浅盘）设计简易指南针方案，提升磁化操作与方案设计能力。
第二课时：能对小组设计的方案进行可行性评估（如分析 “碗唇法” 易掉、“悬挂法” 灵活等优缺点），借鉴其他小组优点优化方案（如将 “水浮法” 的泡沫板改小，提升稳定性）；分工合作完成简易指南针制作，能通过 “与标准指南针对比” 确认小磁针的南极与北极，提升方案优化与动手制作能力。
（三）态度责任
养成 “规范操作、严谨评估” 的工程实践习惯，如磁化缝衣针时沿同一方向摩擦（确保磁性稳定），评估方案时客观分析优缺点（不盲目选择复杂方案）；制作过程中小心使用缝衣针（避免扎手），实验后主动整理材料，保持桌面整洁。
激发对传统科技的探索兴趣，感受 “原型启发” 在创新设计中的价值（从古代指南针用法中获取设计灵感）；在反思评价中正视制作不足（如小磁针转动不灵活），主动改进，培养 “传承传统科技、勇于创新” 的意识，理解科学技术对人类文明的推动作用。
三、教学重难点
重点：掌握用磁铁磁化缝衣针的正确方法；借鉴《梦溪笔谈》中指南针原型设计简易方案；评估方案可行性并优化；完成简易指南针制作，验证小磁针指向。
难点：磁化缝衣针时保持 “同一方向摩擦”（避免来回摩擦抵消磁性）；设计方案时平衡 “简易性” 与 “稳定性”（如悬挂法需确保细线竖直，水浮法需确保泡沫板平稳）；制作过程中解决小磁针转动不灵活的问题（如调整支撑点、减少摩擦）。
四、教学准备
（一）教师准备
实验材料（每组 1 套）：
第一课时（磁化与方案设计）：
磁化材料：缝衣针（每组 5 根，针尖磨钝处理，确保安全）、条形磁铁（每组 2 根，磁性较强）、大头针（每组 10 枚，用于验证磁性）、湿巾（磁化后清洁手部，每组 2 包）。
设计材料：《梦溪笔谈》指南针四种用法示意图（每组 1 张，标注 “水浮法：磁针浮在水面；缕悬法：磁针用细线悬挂；碗唇法：磁针放在碗边；指甲法：磁针放在指甲上”）、方案设计表（分 “设计原型”“所需材料”“方案步骤”“预计优点”“预计缺点” 五栏，每组 1 张）、彩色笔（标注设计重点，每组 1 支）、材料清单（列出可提供的材料，如细线、泡沫板、浅盘、透明胶带等，每组 1 张）。
第二课时（方案优化与制作）：
制作材料：优化后方案所需材料（如细线、泡沫板、浅盘、清水、小剪刀、透明胶带等，根据小组方案准备）、标准指南针（每组 1 个，用于校准小磁针磁极）、制作记录表（分 “优化后的方案”“制作步骤”“遇到的问题及解决方法”“制作成果（是否能指南北）” 四栏，每组 1 张）、标签纸（标注小磁针的 N 极与 S 极，每组 10 张）。
教学辅助材料：
多媒体课件：
第一课时：磁化缝衣针动画（分步骤展示 “用磁铁一极沿缝衣针同一方向摩擦 20-30 次”，标注 “避免来回摩擦，确保磁性稳定”）、《梦溪笔谈》指南针四种用法短视频（动态演示每种用法的操作与优缺点，如 “缕悬法灵活但易受风影响”）、南宋持罗盘立人陶俑图片（介绍指南针的历史文物，增强文化认知）。
第二课时：方案优化示例视频（如 “将水浮法的泡沫板从方形改圆形，减少水流影响”“给悬挂法的细线打结固定，避免晃动”）、简易指南针制作步骤示范（以 “悬挂法” 为例，展示 “固定细线→系住小磁针→调整平衡→验证指向”）。
示范材料：教师提前制作的不同方案指南针（悬挂法、水浮法各 1 个，用于展示成果）、磁化失败与成功的缝衣针对比（成功的能吸引多枚大头针，失败的几乎不吸引，用于讲解磁化注意事项）。
安全与资料材料：
安全提示卡（如 “使用缝衣针时避免针尖对着自己或同学”“剪刀剪切细线时小心手部”“磁化后将磁铁远离电子设备”）、指南针发明史资料卡（介绍指南针对航海的影响，每组 1 套）。
（二）学生准备
预习：阅读教材 “工程实践” 部分，思考 “怎样才能让缝衣针具有磁性”“哪种指南针原型更适合用简易材料制作”，提前收集家中可利用的简易材料（如小泡沫块、细棉线等，可选）。
文具：铅笔（填写方案设计表、制作记录表）、笔记本（记录磁化要点与设计思路）、橡皮擦（修改设计方案）。
五、教学过程
第一课时：磁化缝衣针，设计指南针方案
（一）情境导入：古代智慧与现代制作的 “碰撞”（5 分钟）
文物展示与提问：
出示南宋持罗盘立人陶俑图片，讲解：“这是 1996 年江西抚州出土的文物，陶俑手中的罗盘就是古代的指南针。作为中国古代四大发明之一，指南针推动了航海事业的发展 —— 今天我们就借鉴古代指南针的智慧，动手制作一个简易指南针，感受传统科技的魅力！”
任务引入：“制作指南针需要两个关键条件：一是有磁性的小磁针，二是能让小磁针灵活转动的支撑结构。今天我们先学会制作小磁针，再设计支撑方案！”
（二）探究一：磁化缝衣针，制作小磁针（15 分钟）
磁化方法讲解与示范：
教师示范正确操作：“① 取一根缝衣针，用纸巾擦拭干净，避免油污影响磁化；② 用条形磁铁的一端（如 N 极）紧贴缝衣针的一端，沿同一方向（从针尖向针尾）摩擦，摩擦速度均匀，重复 20-30 次；③ 摩擦过程中保持磁铁与缝衣针接触，不要来回摩擦（来回摩擦会抵消磁性）。”
错误操作对比：“如果来回摩擦缝衣针，磁铁的 N 极和 S 极会交替作用于缝衣针，导致磁性减弱甚至消失，大家一定要注意沿同一方向摩擦！”
学生操作与验证：
分组磁化缝衣针，教师巡视指导：
对摩擦方向错误的小组，及时纠正，强调 “同一方向，从一端到另一端”；
对摩擦次数不足的小组，提示 “至少摩擦 20 次，确保磁性足够强”。
磁性验证：“用磁化后的缝衣针靠近大头针，若能吸引 3-5 枚大头针，说明磁化成功；若吸引数量少或不吸引，需重新磁化。” 学生完成验证后，将成功的小磁针放在培养皿中备用。
（三）探究二：借鉴原型，设计指南针方案（10 分钟）
原型启发：
出示《梦溪笔谈》指南针四种用法示意图，讲解：“北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中记载了指南针的四种用法，每种用法都有优缺点：① 水浮法：用薄铁片做磁针，浮在水面，优点是稳定，缺点是易受水流影响；② 缕悬法：用细线悬挂磁针，优点是灵活，缺点是易受风影响；③ 碗唇法：磁针放在碗边，优点是简单，缺点是易掉、不稳定；④ 指甲法：磁针放在指甲上，优点是方便，缺点是稳定性差、易滑落。”
方案设计：
发放方案设计表与材料清单（可提供细线、泡沫板、浅盘、清水、透明胶带、小剪刀等材料），小组讨论：“结合现有材料，选择一种或两种原型进行改进，设计我们的简易指南针方案，填写设计表，重点分析‘预计优点’和‘预计缺点’。”
教师巡视指导，引导学生结合材料优化设计：
若选择水浮法：“可用小泡沫板（剪成直径 2cm 的圆形）代替薄铁片，将小磁针粘在泡沫板中心，放在盛水的浅盘中，减少水流影响。”
若选择缕悬法：“用细棉线代替丝线，在小磁针中间位置打结固定，悬挂在铅笔或支架上，确保细线竖直，减少晃动。”
方案分享：
各小组简要分享设计方案（如 “我们选择水浮法，用泡沫板粘小磁针，优点是材料易获取，缺点可能是泡沫板会倾斜”），教师记录各小组方案的关键思路，为下节课方案优化做铺垫。
（四）课堂小结与作业（5 分钟）
小结：“今天我们成功磁化了缝衣针，制作了小磁针，还借鉴古代指南针原型设计了自己的方案 —— 下节课我们要评估这些方案的可行性，优化后动手制作简易指南针！”
作业：“回家后思考自己小组的方案可能存在的问题，比如‘如何让泡沫板在水中不倾斜’‘怎样让悬挂的小磁针不晃动’，明天带来改进建议！”
第二课时：优化方案，制作简易指南针
（一）复习导入：方案 “优化升级”，动手制作指南针（5 分钟）
回顾与提问：
出示各小组上节课的设计方案，提问 “上节课我们设计了水浮法、悬挂法等方案，现在请大家思考：这些方案在实际制作中可能遇到什么问题？如何改进？今天我们就通过‘方案优化→动手制作→成果验证’，完成简易指南针的制作！”
任务引入：“今天我们有三个任务：① 评估并优化设计方案；② 分工合作制作指南针；③ 验证指南针是否能指南北，标注小磁针的磁极。”
（二）探究一：方案评估与优化（10 分钟）
方案评估：
小组讨论：“结合预习时的思考，分析自己小组方案的可行性，比如：① 水浮法：泡沫板是否太大？如何固定小磁针才能不倾斜？② 悬挂法：细线是否太粗影响灵活度？如何调整小磁针的平衡？③ 碗唇法 / 指甲法：是否容易掉？是否有改进的支撑材料？”
集体交流：各小组提出方案的问题，其他小组提供改进建议，如 “水浮法的泡沫板可以粘两根小磁针（对称放置），增加平衡”“悬挂法的细线可以在顶部打个活结，方便调整长度”。
方案优化：
小组根据交流结果修改方案设计表，确定 “优化后的方案”，教师巡视指导，确保方案简洁可行，如：
优化后的水浮法：“用直径 2cm 的圆形泡沫板，在中心位置用透明胶带固定一根磁化后的缝衣针（针身水平），将泡沫板放入盛有少量清水的浅盘中，确保泡沫板平稳漂浮。”
优化后的悬挂法：“用细棉线在小磁针中间位置打结（确保水平平衡），将细线另一端系在铅笔上，铅笔架在两个文具盒之间，调整细线长度，使小磁针悬空且能灵活转动。”
（三）探究二：分工合作，制作简易指南针（15 分钟）
分组分工：
每组 4 人，明确分工：1 人负责准备材料（如裁剪泡沫板、裁剪细线），1 人负责组装支撑结构（如粘贴小磁针、固定细线），1 人负责调试（如调整泡沫板平衡、调整细线长度），1 人负责记录制作过程（填写制作记录表），确保制作高效有序。
动手制作：
学生按优化后的方案制作，教师巡视指导，及时解决问题：
对水浮法小组：若泡沫板倾斜，提示 “调整小磁针的位置，确保重心在泡沫板中心”；若小磁针不转动，检查 “是否有杂质粘在泡沫板底部，影响漂浮”。
对悬挂法小组：若小磁针不平衡，提示 “调整细线的打结位置，确保小磁针水平”；若小磁针转动不灵活，检查 “细线是否过紧，适当放松打结处”。
成果验证：
制作完成后，用标准指南针校准：“待小磁针完全静止后，观察其指向，与标准指南针对比，确认小磁针的 N 极（指向北方）和 S 极（指向南方），用标签纸在小磁针两端标注‘N’和‘S’。”
学生记录验证结果：“若小磁针能准确指向南北，说明制作成功；若指向偏差较大，分析原因（如小磁针磁性不足，需重新磁化；支撑结构不稳定，需进一步调整）。”
（四）反思评价：总结与提升（5 分钟）
反思提问：出示教材 “反思评价”——“说一说，自制指南针的设计原理是什么？制作过程是怎样的？”（学生回答：“设计原理是利用磁铁指南北的性质，通过支撑结构让小磁针水平灵活转动；制作过程是‘磁化缝衣针→设计方案→优化方案→组装制作→验证指向’”）。
小组评价：
发放评价量规，围绕 “科学思维”“探究实践”“态度责任” 评价：
① 科学思维：是否能根据原型启发设计方案、评估方案可行性（做到 1 项得 1 分，2 项得满分）；
② 探究实践：是否能按优化后的方案完成制作（做到得 1 分，制作成功且能指南北得 2 分）；
③ 态度责任：是否了解指南针对人类的影响、乐于动手制作（做到 1 项得 1 分，2 项得满分）。
总结颁奖：“今天我们成功制作了简易指南针，从设计到优化再到制作，大家都展现了出色的动手能力！给制作成功、方案有创新的小组颁发‘实践小能手’贴！”
（五）课堂小结与作业（5 分钟）
小结：“这两节课我们借鉴古代指南针的智慧，制作了属于自己的简易指南针，不仅掌握了磁化和制作技巧，还理解了‘原型启发’的设计思路 —— 下节课我们将进一步探索指南针的更多制作方法和应用！”
作业：“① 改进自己制作的指南针，比如给水浮法的浅盘加上防风罩，给悬挂法的支架固定更稳，明天带来展示；② 查阅资料，了解沈括在《梦溪笔谈》中记载的指南针用法与我们制作的指南针有什么不同，下次课分享！”
六、板书设计
做指南针（一）
一、制作指南针的核心条件
小磁针：磁化后的缝衣针（沿同一方向摩擦磁铁，吸引大头针验证磁性）
支撑结构：确保小磁针水平灵活转动（如悬挂、漂浮）
二、原型启发：《梦溪笔谈》指南针四种用法
用法
原理
优点
缺点
水浮法
磁针浮在水面
稳定
易受水流影响