《自制指南针》教学案例及评析

杨茂杏 罗文诗 李彤

教学目标

科学：知道指南针是我国古代四大发明之一，培养爱国主义情感。通过指南针了解常见的科技产品改善和方便了我们的生活。

技术：掌握“连接”技巧之一：使互相接触的两个物体能够灵活转动。能确定并标注磁针的南北极。

工程：了解工程的基本步骤：任务—设计—制作—评估—改进。初步体验完整的工程过程。

数学：借助现实的教学活动，培养辨认方向的意识，发展空间思维。

教学重、难点

1.了解工程的基本步骤：任务—设计—制作—评估—改进。

2.理解指南针的制作要点，掌握使磁针灵活转动的几种简单方法。

教学准备

缝衣针（已磁化）、小泡沫块、水、塑料壳（半球形）、玻璃片、细线、软白板、白板笔、多媒体课件、实验记录表等。

教学流程

1.确定任务

（1）谈话导入

指南针是我国古代四大发明之一，由我国传到世界各地，对古代世界贸易和交流起到了重要作用，对人类进步和发展做出了重大贡献。

（2）学习新知

世界上最早的指南针叫“司南”。“司南”为什么能指示南北方向，它有什么特点呢？请看微课介绍：

指南针是利用磁针指示方向的仪器，是我国古代四大发明之一。古人早就认识到，要使指南针准确地指示南北方向，磁针与接触面之间必须转动灵活。

两千多年前，人们把天然磁石制成球形的底，并且放在一个光滑的铜盘上，由于减小接触面积，磁石能够灵活转动，当它静止后勺柄总是指向南方，人们称它为“司南”。这是世界上最早的指南针。

现在，人们制造出了各种各样的指南针，并广泛应用在航海、旅行中。

（3）明确目标

我国古代劳动人民非常有智慧，早在九百多年前我国海船已使用指南针导航。学生制作一个指南针，为进行野外探险活动做准备。

设计意图：通过微课的学习，学生了解了指南针发展的历史，培养了他们的爱国情感和民族自豪感;在此基础上，设置野外探险活动的情境，从而产生“制作指南针”的需求和任务。

2.学习新知

（1）阅读

北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》记载了四种制作指南针的方式（如图1）。

（2）分析

物体在水面上也是能够灵活转动的，但磁针会下沉，就把磁针放在木块上，使磁针浮在水面，实现了灵活转动。这种方式被称为“水浮法”。

磁針悬挂在空中，它与空气的接触摩擦极小，能够灵活转动。这种方式被称为“悬空法”。

磁针平放在碗沿或指甲上，磁针与碗沿或指甲的接触面积小，实现了磁针的灵活转动。这两种方式被称为“尖顶法”。

这些指南针的共同特点——灵活转动，指示南北。

（3）小结

指南针利用了“磁铁能指南北”的原理，它就是能灵活转动的磁针。磁针的常见运转方式有“水浮”“悬空”“尖顶”三种。

3.模仿设计

（1）流程设计

在工程与技术领域要制作一个作品，一般要经历以下五个流程：任务—设计—制作—评估—改进。认识流程图，有利于我们掌握制作的步骤和进度。

（2）结构设计

（出示材料超市：磁针、小泡沫块、细线、水、半球形塑料壳等）学生根据结构设计图选择材料。

模仿《梦溪笔谈》中的记载，选择一种指南针类型，并设计它的结构。

学生在软白板上画设计图，充分利用白板的空间，设计图不要过小。

（3）交流

教师在黑板上张贴部分小组的设计图。

指导交流。（提供语言模板：我们设计的是     式指南针，打算用     材料。请大家提出宝贵意见。谢谢！）

设计意图：工程的关键是设计。在低年段，学生主要通过口述、图示等方式表达自己的设计与想法，并完成任务。一份完整的设计方案包括作品名称、作品结构、材料与工具、制作步骤、人员分工等，其中主要内容是流程设计和结构设计两部分。本课基于低年段学生的认知特点，指导他们模仿已有设计方案，完成简单的设计工作，并交流设计方案。

4.实施制作

（1）了解制作步骤

学生根据设计方案制作简易指南针。制作完成后，要反复测试指南针是否能指南北。（教师提前在实验室相应方位贴出“南”“北”）确认之后，在磁针上标注它的南极。

（2）提示制作要求

设计图是学生的行动指南，应放在桌子前方，它将始终指引着学生的制作过程。作品的评估标准是：灵活转动、能指南北。提示：制作过程中，要不断调试，并以这个标准来判断作品是否达标。

（3）制作与测试

学生根据设计方案，开始制作自己的指南针。做完后，反复测试指南针的效果。根据已知方位，确定指南针指示南方的部位，并在此端做一个记号。

开展比一比活动，看谁做的指南针转动得最灵活、能准确指示南北方向。

设计意图：制作是将设计图转化为实际作品的过程，按图施工、受评估标准的约束是学生要达到的行为准则。悬空式、尖顶式指南针做法较难，为避免材料种类繁多产生干扰，也可根据实际情况，对材料进行改进。

5.自我评估

评估是一件严肃的事情，要以认真、负责的态度去评估。评估标准主要是灵活转动和能指南北。

采用“自评”的方式，学生根据以上两个评估标准评价自己的作品，达到标准就在对应的括号里打“√”。

设计意图：评估有助于促进学生的反思，找出工程与技术的优、缺点。评估的内容标准要易理解、可执行，并且要提前让学生了解评估的内容标准，这个评估标准应始终约束着他们的制作过程。

6.改进作品

学生制作指南针后，教师提出新的情境：在野外探险时，可能会遇到大风天气，这会影响指南针的准确程度，该如何改进指南针呢？

（出示透明饭盒、纸袋等材料）教师提问：请大家选择材料来进行防风改进，并陈述选材的理由。如果适度考虑防风的要求，你会怎样改进自己的作品？

请学生说说本课的学习收获、制作感受、改进设想。

设计意图：改进有两种类型，可以是改正原工程项目的缺陷，也可以在现有基础上树立新目标，不断创新。本课要求学生对所制作的指南针进行“防风”设计，了解改进的基本步骤后，引导学生根据自身需求做创新性改进。

案例评析

1.关注儿童，尊重学情

《自制指南针》是二年级技术与工程领域的内容，课程标准建议教师指导学生综合所学的各方面知識，亲历解决实际问题的过程，体会工程技术人员设计和制作作品的成功与乐趣。

但是这类活动对学生动手能力的要求相对较高，小学低年段学生的动手实践能力较弱，他们不了解工程项目的基本实施步骤，对工具与材料的性能认知有限，制作时的专注度也不高，导致工程与技术类活动的效率较低。

本课基于低年段学生的认知特点，巧妙地布置要完成的任务，遵循循序渐进的教学原则，以模仿的学习方式引导学生经历“任务—设计—制作—评估—改进”的活动流程，让学生“跳一跳摘桃子”，体验动手的乐趣，有效提升低年段学生的创新意识和综合实践能力。

2.强调流程，重视设计

优秀的设计是工程成功的前提，工程组织和实施都会遵守一个非常重要的规定，那就是严格按照设计图来制作，不能随意更改设计方案。但大多学生缺少整体观念，在制作时将设计图作为一种摆设，不按设计图进行制作。本课强调流程图和结构图的意义和绘制要求，将设计图始终摆放在显眼的地方，来彰显设计图在技术与工程领域的地位和作用，使“尊重设计”的理念深深扎根在每一个学生的心里。

为了帮助学生了解制作的步骤，教师在学生的设计方案、教师的板书、多媒体课件等多处出现工程的流程图：任务—设计—制作—评估—改进。反复强调流程，有利于学生对工程形成整体的认识，并根据工程要求和进度适当调节自己的行为。

结构设计是学生制作的依据。在动手做之前，学生应当对作品的结构有清晰的认识。本课让学生用白板笔在磁性软白板上画图设计，对学生提出了三点要求：要画出整体结构，细节部分可以放大;标出所用的材料;画图不要过小，要便于其他同学观看。学生完成设计后，把磁性软白板直接贴在黑板上，全班进行交流。其他小组的同学可以提问咨询，也可以给予建设性的意见，随后各组再对原结构图进行修改。

3.依据标准，有效评估

技术与工程领域的教学经常要指导学生制作具体的作品，在制作过程中帮助学生认识现象、掌握技术，还要对自己和他人的作品进行评估、提出改进建议。很多时候由于低年段学生不理解这个环节的目的，也没有掌握评估的正确方法，使评估效果大打折扣，导致这一环节在课堂上流于形式。

教师在工程项目的前期，让学生了解评估标准，明确工程评估的目的，端正评估的态度。把评估内容和标准粘贴在设计方案中，要求学生按标准来进行设计、制作。在学生经历了动手做的体验活动后，教师根据学生的年龄特点和实际能力来组织自评，帮助他们体验评委的工作。评估的方式尽量简单高效，避免做无用功，真正发挥评估在指引方向、检测效果等方面的功能。

广东省深圳市福田区教育科学

研究院附属小学（518040）

广东省深圳市福田区百花小学（518028）？？