小学教科版（2024）7.制作指南针学案

这是一份小学教科版（2024）7.制作指南针学案，共5页。
（一）教学目标
科学观念目标
●理解制作指南针是一个包括设计、制作、评估及反复改进的过程。
科学思维目标
●比较不同作品的优缺点，分析影响指南针指示准确性的因素。
探究实践目标
●根据设计图，利用材料制作指南针，并对作品进行优化和改进。
态度责任目标
●对制作指南针的活动感兴趣，理解测试和评价产品对不断改进产品的重要性。
（二）教学内容分析
本课作为单元的第7课，对应课程标准3~4年级学习内容“3.2 电磁相互作用”的第五点“知道磁铁同时存在两个不同的磁极，相同的磁极互相排斥，不同的磁极互相吸引”，以及“12.1 技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造”的第二点“举例说出工具在生产和生活中的应用，知道使用工具可以更加便利、快捷和精确；学会使用常见的工具制作简单作品；拆装简单产品，了解产品的构造和特点”。同时，它也与“13.2 工程的关键是设计”的第三点“根据需求和限制条件，比较多种可能的解决方案，并初步判断其合理性”，“13.3 工程是设计方案物化的结果”的第五点“知道制作过程应遵循一定的顺序，制作简单的实物模型；尝试发现实物模型的不足，改进并展示”相对应。在上一课中，引导学生设计了指南针，本课根据需求和限制条件比较多种设计方案的合理性，让学生知道制作过程应遵循一定的顺序，制作简单的实物模型，尝试发现模型的不足之处并进行改进。
本课有四个板块，分别为明确任务、制作与测试、展示与评估、交流。在情境图中，通过展示我国海船上使用的水浮式指南针复原模型，来揭示指南针的用处，进而明确本项目的任务:按照设计方案，制作能够正确指示方向的指南针，所有项目活动都围绕这一核心任务展开。在制作与测试环节，引导学生合理分工，选择合适的实验材料和工具进行制作。在展示与评估环节，学生展示指南针作品并对作品进行评估。在交流环节，引导学生回顾制作过程中的问题及解决策略，对比不同指南针的优缺点。
学生已经具备一定的动手实践能力，但缺乏从设计图到成品转化的经验，因此本课特别强调按照设计图纸来进行制作的重要性，并通过一系列实践活动帮助他们掌握这一技能。此外，还将重点培养学生使用评价表对最终成果进行客观公正的评估，并据此提出改进意见的能力。
（三）教学重难点
重点:依据设计图，选择合适的材料动手制作指南针。
难点:依据评价标准，对指南针进行合理评估。
（四）教材解读
本课情境:情境图展示了水浮式指南针复原模型（中国国家博物馆藏品）及其结构示意图。该指南针是将磁针横向穿过数段灯芯草，然后放在盛水的碗中。灯芯草很轻，能够使磁针浮在水面上。静止时，磁针两端分别指示南北。沈括提出的指南针的4种放置方法中，水浮法指南针最具实用价值。因为碗中的水具有保持水平的特性，只要不是倾覆或急剧地震荡，磁针就能继续使用，所以这种水浮式指南针被用于海船导航。公元1099—1102年，进出广州港的中国海船早已使用这种指南针。
明确任务:按照设计图，制作能够正确指示方向的指南针。教材展示了水浮式指南针设计方案的示例。这里的任务有两点需要明确:（1）按照设计方案来制作。制作不能天马行空，应按照设计方案来制作。若在制作的过程中，遇到不合理的地方影响成品制作，应修改设计方案后再进行制作。（2）指南针要能正确指示方向。在前一课中，指南针有多项指标，本课的任务对“正确指向”再次提出了要求。指南针作为指向工具，其指向的准确性非常重要。在后续的评估活动中，也将对这个方面进行重点评估。
制作与测试:教材展示了制作水浮式指南针的部分材料，供学生参考。能让小磁针浮在水上的材料有很多，如泡沫塑料球、木块、吹塑纸等。为水浮式指南针增加方位盘的方法主要有两种:一种是直接在泡沫塑料等材料上标方位，另一种则是增加一张圆纸片作为方位盘。对于不同的方位盘，指南针的使用方法是不同的:若使用第一种方位盘，在使用指南针时直接读出方位盘上所标注的方向即可。若使用第二种方位盘，则需要等指南针稳定后，将方位盘上的南北与指南针所指示的方向对齐，再读出其他方位（这也与我们现代指南针的使用方法类似）。
图中展示的材料仅作参考，教师可以根据实际情况对材料进行增减，部分材料也可由学生自行准备。
在组间评价前，先进行组内测试，修正一些明显的问题，传达制作过程中要自我反思的理念。
展示与评估:小组介绍自己的指南针作品，各组依据评价表对作品进行评价。评价表的内容由两个方面组成，一是对指南针进行评价，包括外观、性能、材料。二是对学生进行评价，主要从制作过程中参与活动的积极性角度考量。评价表包含了自我评价和他人评价，更加客观公正。此外，改进建议一栏为个性化评价及后续迭代改进提供了可能。
图片展示了制作完成的指南针示例，这是一个水浮式指南针，与前面的设计图示例基本一致，包含了8个方位。
交流1:在现实中，产品制作就是不断产生问题、解决问题的过程。只有正视自己遇到的问题，反思和提炼解决方法，才能更快、更好地解决更多问题。在交流的过程中，可能会出现这样的情况:学生遇到的问题是相似的，但不同的组解决问题的方法是不同的。这将促进学生的思维发展，面对开放性问题时，寻求更多的解决方案。
交流2:只有经历过设计、制作、评价的工程流程，学生对三种不同类型的指南针的优缺点才会有更加深刻地体会。比较分析的过程发展了他们思辨的思维方式。
（五）教学准备
学生:磁针、指南针、水、评价表、自制指南针的相关材料及工具。
教师:教学课件。
（六）课堂教学实施建议
1.明确任务
教师展示学生上一课的设计方案，明确本课的任务:按照设计方案，制作能够正确指示方向的指南针。
2.制作与测试
组织学生清点小组内有哪些材料，并请学生分小组讨论，进行合理分工。学生利用材料和工具制作指南针。在制作的过程中，教师巡视，提供必要的帮助或解答。制作环节也包含了学生组内测试修改。教师可以为每个组提供一个指南针，方便学生进行方向对照，或者在教室明显的位置张贴方向标志。
3.展示与评估
在制作结束后，请学生展示并介绍自己组的指南针作品。由于学生制作的指南针类型不同，建议按照类别进行展示。展示方法可以多样，例如让学生展示作品实物并介绍，教师拍摄作品照片并请学生介绍，或者将作品摆放在相应的展区，学生参观游览等。教师可以结合实际情况灵活安排展示方式，并组织学生从指南针作品的外观、性能、材料及学生的制作过程四个方面进行自评和他评。当然，教师也可以根据实际情况增减评价内容，但要与上一课学生讨论的评价标准相一致。考虑到课堂时间，在评估环节后没有安排改进活动，这个内容教师可以安排在课后，请学生利用课余时间改进指南针。
4.交流
教师组织学生回顾项目过程，交流在制作过程中遇到的问题及解决方案。这个环节要给予学生充分的交流机会和时间，让学生深度反思项目流程，提炼解决方案，培养学生反思及解决问题的能力。
在对制作过程反思结束后，教师组织学生交流研讨指南针本身:“你们做的三类指南针，它们各自有哪些优缺点？”这三类指南针优缺点各不相同，例如水浮式指南针制作方便，材料易得，但是水面受风吹影响容易晃动，在辨向的过程中，磁针也很容易碰到杯壁，影响准确性。悬挂式指南针制作比较麻烦，磁针较难平衡，受风的影响较大，携带较为不方便。若增加一个抗风的外壳，它的指示则较为准确。支撑式指南针的支撑结构对于材料的要求较高，不合适的材料将影响它的准确性。支撑式指南针不需要用水，受风的影响较小，携带较为方便。
（七）教学评价建议
指南针评价表参考教材的示范内容，使用时可以增减评价维度。
自我评价从“我会倾听、我会观察、我会记录、我会表达”几个维度对自己的学习情况进行评价，如表所示。
表“制作指南针”自我评价
评价维度
评价内容
能做到的打“√”
我会倾听
专注聆听，理解同伴发言，尊重他人意见
我会观察
根据设计方案，制作指南针，在这个过程中认真观察
我会记录
对制作指南针时出现的问题进行及时记录，并提出合理建议
我会表达
清晰表述，分享个人观点，交流学习心得