《自制指南針》教學案例及評析

楊茂杏 羅文詩 李彤

教學目標

科學：知道指南針是我國古代四大發明之一，培養愛國主義情感。通過指南針了解常見的科技產品改善和方便了我們的生活。

技術：掌握“連接”技巧之一：使互相接觸的兩個物體能夠靈活轉動。能確定并標注磁針的南北極。

工程：了解工程的基本步驟：任務—設計—制作—評估—改進。初步體驗完整的工程過程。

數學：借助現實的教學活動，培養辨認方向的意識，發展空間思維。

教學重、難點

1.了解工程的基本步驟：任務—設計—制作—評估—改進。

2.理解指南針的制作要點，掌握使磁針靈活轉動的幾種簡單方法。

教學準備

縫衣針（已磁化）、小泡沫塊、水、塑料殼（半球形）、玻璃片、細線、軟白板、白板筆、多媒體課件、實驗記錄表等。

教學流程

1.確定任務

（1）談話導入

指南針是我國古代四大發明之一，由我國傳到世界各地，對古代世界貿易和交流起到了重要作用，對人類進步和發展做出了重大貢獻。

（2）學習新知

世界上最早的指南針叫“司南”。“司南”為什么能指示南北方向，它有什么特點呢？請看微課介紹：

指南針是利用磁針指示方向的儀器，是我國古代四大發明之一。古人早就認識到，要使指南針準確地指示南北方向，磁針與接觸面之間必須轉動靈活。

兩千多年前，人們把天然磁石制成球形的底，并且放在一個光滑的銅盤上，由于減小接觸面積，磁石能夠靈活轉動，當它靜止后勺柄總是指向南方，人們稱它為“司南”。這是世界上最早的指南針。

現在，人們制造出了各種各樣的指南針，并廣泛應用在航海、旅行中。

（3）明確目標

我國古代勞動人民非常有智慧，早在九百多年前我國海船已使用指南針導航。學生制作一個指南針，為進行野外探險活動做準備。

設計意圖：通過微課的學習，學生了解了指南針發展的歷史，培養了他們的愛國情感和民族自豪感;在此基礎上，設置野外探險活動的情境，從而產生“制作指南針”的需求和任務。

2.學習新知

（1）閱讀

北宋科學家沈括在《夢溪筆談》記載了四種制作指南針的方式（如圖1）。

（2）分析

物體在水面上也是能夠靈活轉動的，但磁針會下沉，就把磁針放在木塊上，使磁針浮在水面，實現了靈活轉動。這種方式被稱為“水浮法”。

磁針懸掛在空中，它與空氣的接觸摩擦極小，能夠靈活轉動。這種方式被稱為“懸空法”。

磁針平放在碗沿或指甲上，磁針與碗沿或指甲的接觸面積小，實現了磁針的靈活轉動。這兩種方式被稱為“尖頂法”。

這些指南針的共同特點——靈活轉動，指示南北。

（3）小結

指南針利用了“磁鐵能指南北”的原理，它就是能靈活轉動的磁針。磁針的常見運轉方式有“水浮”“懸空”“尖頂”三種。

3.模仿設計

（1）流程設計

在工程與技術領域要制作一個作品，一般要經歷以下五個流程：任務—設計—制作—評估—改進。認識流程圖，有利于我們掌握制作的步驟和進度。

（2）結構設計

（出示材料超市：磁針、小泡沫塊、細線、水、半球形塑料殼等）學生根據結構設計圖選擇材料。

模仿《夢溪筆談》中的記載，選擇一種指南針類型，并設計它的結構。

學生在軟白板上畫設計圖，充分利用白板的空間，設計圖不要過小。

（3）交流

教師在黑板上張貼部分小組的設計圖。

指導交流。（提供語言模板：我們設計的是? ? ?式指南針，打算用? ? ?材料。請大家提出寶貴意見。謝謝！）

設計意圖：工程的關鍵是設計。在低年段，學生主要通過口述、圖示等方式表達自己的設計與想法，并完成任務。一份完整的設計方案包括作品名稱、作品結構、材料與工具、制作步驟、人員分工等，其中主要內容是流程設計和結構設計兩部分。本課基于低年段學生的認知特點，指導他們模仿已有設計方案，完成簡單的設計工作，并交流設計方案。

4.實施制作

（1）了解制作步驟

學生根據設計方案制作簡易指南針。制作完成后，要反復測試指南針是否能指南北。（教師提前在實驗室相應方位貼出“南”“北”）確認之后，在磁針上標注它的南極。

（2）提示制作要求

設計圖是學生的行動指南，應放在桌子前方，它將始終指引著學生的制作過程。作品的評估標準是：靈活轉動、能指南北。提示：制作過程中，要不斷調試，并以這個標準來判斷作品是否達標。

（3）制作與測試

學生根據設計方案，開始制作自己的指南針。做完后，反復測試指南針的效果。根據已知方位，確定指南針指示南方的部位，并在此端做一個記號。

開展比一比活動，看誰做的指南針轉動得最靈活、能準確指示南北方向。

設計意圖：制作是將設計圖轉化為實際作品的過程，按圖施工、受評估標準的約束是學生要達到的行為準則。懸空式、尖頂式指南針做法較難，為避免材料種類繁多產生干擾，也可根據實際情況，對材料進行改進。

5.自我評估

評估是一件嚴肅的事情，要以認真、負責的態度去評估。評估標準主要是靈活轉動和能指南北。

采用“自評”的方式，學生根據以上兩個評估標準評價自己的作品，達到標準就在對應的括號里打“√”。

設計意圖：評估有助于促進學生的反思，找出工程與技術的優、缺點。評估的內容標準要易理解、可執行，并且要提前讓學生了解評估的內容標準，這個評估標準應始終約束著他們的制作過程。

6.改進作品

學生制作指南針后，教師提出新的情境：在野外探險時，可能會遇到大風天氣，這會影響指南針的準確程度，該如何改進指南針呢？

（出示透明飯盒、紙袋等材料）教師提問：請大家選擇材料來進行防風改進，并陳述選材的理由。如果適度考慮防風的要求，你會怎樣改進自己的作品？

請學生說說本課的學習收獲、制作感受、改進設想。

設計意圖：改進有兩種類型，可以是改正原工程項目的缺陷，也可以在現有基礎上樹立新目標，不斷創新。本課要求學生對所制作的指南針進行“防風”設計，了解改進的基本步驟后，引導學生根據自身需求做創新性改進。

案例評析

1.關注兒童，尊重學情

《自制指南針》是二年級技術與工程領域的內容，課程標準建議教師指導學生綜合所學的各方面知識，親歷解決實際問題的過程，體會工程技術人員設計和制作作品的成功與樂趣。

但是這類活動對學生動手能力的要求相對較高，小學低年段學生的動手實踐能力較弱，他們不了解工程項目的基本實施步驟，對工具與材料的性能認知有限，制作時的專注度也不高，導致工程與技術類活動的效率較低。

本課基于低年段學生的認知特點，巧妙地布置要完成的任務，遵循循序漸進的教學原則，以模仿的學習方式引導學生經歷“任務—設計—制作—評估—改進”的活動流程，讓學生“跳一跳摘桃子”，體驗動手的樂趣，有效提升低年段學生的創新意識和綜合實踐能力。

2.強調流程，重視設計

優秀的設計是工程成功的前提，工程組織和實施都會遵守一個非常重要的規定，那就是嚴格按照設計圖來制作，不能隨意更改設計方案。但大多學生缺少整體觀念，在制作時將設計圖作為一種擺設，不按設計圖進行制作。本課強調流程圖和結構圖的意義和繪制要求，將設計圖始終擺放在顯眼的地方，來彰顯設計圖在技術與工程領域的地位和作用，使“尊重設計”的理念深深扎根在每一個學生的心里。

為了幫助學生了解制作的步驟，教師在學生的設計方案、教師的板書、多媒體課件等多處出現工程的流程圖：任務—設計—制作—評估—改進。反復強調流程，有利于學生對工程形成整體的認識，并根據工程要求和進度適當調節自己的行為。

結構設計是學生制作的依據。在動手做之前，學生應當對作品的結構有清晰的認識。本課讓學生用白板筆在磁性軟白板上畫圖設計，對學生提出了三點要求：要畫出整體結構，細節部分可以放大;標出所用的材料;畫圖不要過小，要便于其他同學觀看。學生完成設計后，把磁性軟白板直接貼在黑板上，全班進行交流。其他小組的同學可以提問咨詢，也可以給予建設性的意見，隨后各組再對原結構圖進行修改。

3.依據標準，有效評估

技術與工程領域的教學經常要指導學生制作具體的作品，在制作過程中幫助學生認識現象、掌握技術，還要對自己和他人的作品進行評估、提出改進建議。很多時候由于低年段學生不理解這個環節的目的，也沒有掌握評估的正確方法，使評估效果大打折扣，導致這一環節在課堂上流于形式。

教師在工程項目的前期，讓學生了解評估標準，明確工程評估的目的，端正評估的態度。把評估內容和標準粘貼在設計方案中，要求學生按標準來進行設計、制作。在學生經歷了動手做的體驗活動后，教師根據學生的年齡特點和實際能力來組織自評，幫助他們體驗評委的工作。評估的方式盡量簡單高效，避免做無用功，真正發揮評估在指引方向、檢測效果等方面的功能。

廣東省深圳市福田區教育科學

研究院附屬小學（518040）

廣東省深圳市福田區百花小學（518028）？？