一、单元概述
人类的文明是从工具的产生和使用开始的，在我们的生活中到处都可能见到机械和工具，我们也经常使用各种各样的机械和工具，这些机械和工具凝聚人类的聪明智慧。用开瓶器开汽水瓶，用螺丝刀拧螺丝，用镊子取细小的物体，用老虎钳剪铁丝，用卷笔刀削铅笔……机械和工具使我们的生活发生了巨大的变化，它们不但为我们节省了时间和精力，完成了很多我们力所不及的工作，而且随着社会的进步，人们利用机械原理发明了更多的工具，推动着社会不断地向前发展。同时人们在设计和制作机械、工具的过程中，随着智慧和经验的积累，还会使我们变得越来越聪明。
因此，本单元的教学内容从了解和研究我们身边的机械和工具入手，其中既有学生们熟悉的镊子和小刀，又有不太常用的滑轮和令他们惊奇的“大力士”起重机……引领学生去发现和思考：这些机械和工具在人们的生活中是如何使用它们的？它们到底能发挥怎样的作用？是怎样发挥作用的？我们怎样使用才能更好地发挥它们的作用？这些工具又蕴涵怎样的机械原理？……这些既是本单元要讨论和研究的探究问题，也是学生们所要经历的科学认识和探索的过程。
正是基于“让学生亲历科学认识和探索”的理念，本单元安排了循序渐进的八个教学内容。
说一说我们曾经使用的一些工具，我们是怎样使用这些工具的？这些工具可以帮助我们完成哪些事情？本单元的第一课“我们常用的工具”就是这样开始的。学生从说说常用的熟悉的工具到尝试用工具将一颗铁钉和一颗螺丝钉从木头里取出，感受用不同工具来做这件事情的差异，思考从差异背后发现感兴趣的问题，产生了认识和研究工具的冲动。然后，同学合作、师生合作制订一个研究计划，鼓励学生课后进一步完善研究计划，解决了我们应该怎样研究的问题，为机械和工具的深入研究奠定基础。
在前一课感性认识和初步探究的基础上，“打开盖子的工具”一课，在打开油漆桶和打开一瓶饮料的活动中，让学生认识两种不同类型的杠杆，也归纳了它们的共同特征。接着，期望学生们能根据活动的现象和结果，以及联系生活中的杠杆，发现和提出新的问题。这一课使学生对事物的认识经历了从工具到机械的飞跃，机械不再是高深、复杂的形象，而是我们身边的现实。这一课使学生在研究方法上经历了化繁为简的变化，把生活中纷繁的现象以简单的图示来抽象概括。
前面的所有活动为探索和发现杠杆的秘密开启了大门，在接下来的一课“杠杆的研究”，就是承接以前的探究活动，并用杠杆尺做研究材料，采用实验的方法，让学生经历不同状态下杠杆尺的调试活动，通过观察、记录及对实验数据的分析来发现杠杆省力的原理。学生在研究中要像科学家一样收集实验数据、对数据进行分门别类、分析数据中有所发现的探究过程。
接着，引领学生们从粗柄的螺丝刀能更容易起出螺丝钉的事实中去发现螺丝刀柄的秘密，了解轮轴的结构，进而去研究“螺丝刀里的科学”，知道螺丝刀是一种轮轴。通过轮和轴上作用力的差异比较，小个子战胜大力士的游戏，在大小不同的轮和轴上挂上重物的研究，发现了轮轴的原理，并可以用画图分析法标出各个力点，发现原来轮轴也是一种杠杆。明白轮轴的工作原理后，再找一找，会发现生活中有很多地方都应用了轮轴，轮轴给我们的生活带来很大方便。
再接下来，学生们要从做一个模拟升旗的装置开始研究“动滑轮和定滑轮”，这是学生并不熟悉的机械，使学生通过一系列的模拟实验来进一步认识定滑轮和动滑轮的工作特性，了解定滑轮和动滑轮的作用，同时尝试用杠杆的原理来解释它们的作用。
这一组活动后还设计了让学生参观建筑工地的起重机或观看起重机的录像，这是为了研究滑轮组，学生模拟滑轮组的工作，并再次做“小个子战胜大力士”的游戏，从中明白起重机力大无穷的原因，发现滑轮组的作用和原理。
山路要弯弯地盘旋上山中隐藏着斜面这种机械，同样在实验室的环境里展开模拟斜面工作的研究活动，探究斜面的工作原理。再让学生们找一找生活中的应用斜面的事例，同时自己解释使用斜面的原因。
最后一个活动是以“我的自行车”作为研究对象，在这一活动里将由学生们自选关于自行车的机械问题。以研究学习小组为单位，制订研究计划，课余开展研究活动，并把研究成果绘制成一份研究小报在班级展示。
本单元由以上8个生活化的主题活动组成，期望学生能真正地动起手来，在实践中去体验、发现机械和工具的作用及其应用。在教学过程中要重视器材的准备，给学生提供充分实践的机会，切忌变成图板式的原理分析。因此，在进行本单元的教学过程中，树立开放的教学观念。作为科学课程学习主体的小学生，教师必须尊重学生的意愿，以开放的观念和心态，为他们营造一个宽松、和谐、民主、融洽的学习环境，引领他们到生活中去学科学用科学。
二、单元目标
（一）教学目标
引导学生从生活中熟悉的工具中，了解常用工具的特点、使用方法和作用，知道利用机械可以提高工作效率，并抽象出杠杆、轮轴、滑轮、斜面等简单机械结构；通过对杠杆、轮轴、滑轮、斜面等简单机械省力和费力、省时和费时、力的方向的研究，在科学探究、数据整理、原理分析的基础上揭示简单机械的工作原理；激励学生从实践中发掘有价值的科学问题，能合作设计简单、科学、完整的研究计划，并在研究计划的指导下开展科学探究活动。
（二）评价目标
1、教师预设的评价准则
表现等级评分准则杰出表现达到标准尚待改善
探究精神 主动提问，积极地探究遇到的问题。积极地解决遇到的问题。遇到问题时，只要求老师提供答案，没有尝试自己找寻答案。
实验技巧、仪器操作、实验工作纸完全掌握所有实验技巧。掌握大部分实验技巧。未能掌握实验技巧。
能正确地运用所有仪器。能正确地运用大部分仪器。未能正确地运用仪器。
在没有老师的协助下，设计一个简单的研究计划在老师的协助下，设计一个简单的研究计划未能完成设计一个简单的研究计划的工作。
参与程度、协作能力极为投入。投入。不够投入。
能和组员充分合作。能和组员合作。和组员合作不足。
懂得尊重及聆听组员意见。大部分时间都会尊重及聆听组员意见。尊重及聆听组员意见的情况一般。
实验安全、时间管理注意到实验的危险地方，顾及自己及别人的安全，并建议新增安全措施，加强实验的安全性。注意到实验的危险地方，顾及自己及别人的安全。忽略实验的安全性。
能在指定规定时间前完成探究活动。时间刚刚足够完成探究活动。在指定时间内未能完成探究活动。
2、学生填写的研究日志
研究名称：姓名：
研究目的：我在研究中的表现
JKL
我的工作：o观察 o记录 o量度 o收拾仪器、场地清洁
我在活动中做得最好的地方：
我在活动中学习到的知识／技能：
我在实验中最大收获是：
我尚未解决的问题是：
如何令自己的表现更好，请提出改善的方法：（三）具体目标：
科学探究：
尝试在实践中解决指定的科学问题，并发现更多的问题。能根据想研究的关于常用工具的问题分小组独立制定一个比较完整的研究计划。
在实践活动中能发现问题，并做出自己的分析解释。
能够通过实验观察记录，学习使用图示法简化问题。能够从众多看似杂乱的数据中，通过分析整理，发现科学规律。
对相关实验进行对比分析，突出主要变量，发现研究中的科学原理。
能够对想研究的问题进行有目的有计划的研究。能够写出与别人进行交流的研究报告。能与同学进行合作研究，能用文字和图画展示交流研究成果。
情感态度和价值观：
能够持续认真地参与探究活动，进行细致的观察。
在科学研究活动中乐于与同学合作，积极参与实验、分析和调查活动。
能积极参与科学实验和游戏活动并与同学友好地合作研究。乐于用学到的科学知识改善生活。
科学知识：
能够和同学们一起交流自己了解的常用工具的特点、使用方法和作用，并从别人发言中了解更多的常用工具。
认识杠杆这种简单的机械，知道杠杆上有三个点：重点、支点和力点。会做杠杆尺的探索性实验，了解杠杆的工作原理。
通过实验，认识到使用螺丝刀比较省力。能够知道合理使用轮轴也可省力。
通过实验，认识定滑轮和动滑轮的作用。认识滑轮组的作用。能够解释起重机能吊起重物的原理。
能用科学实验的证据来说明斜面的省力原理。能制订一个研究计划来研究斜面。
能够发现自行车上应用的机械原理。
三、教学建议
（一）《机械和工具》单元教学建议：
1、要使学生更投入参与科学探究活动，最理想的方法是由学生自定探究问题，但鉴于学生缺乏这种经验或能力，教师须做出适当的引导，帮助他们找出想探究的问题。最容易刺激学生思考的方法就是利用与日常生活有关的例子。学生很多时都会对一些日常生活的自然现象感到疑惑，或者习惯了一些常见的现象但不知道其中原因，这一切都是推动进行科学探究的原动力。
2、学生需要从分析和归纳实验所得数据的关系中，做出结论，判断是否能解决提出的问题，并比较与预测是否相符，以澄清或巩固已有的科学概念。学生整合实验结论或思考观察结果时，可能会提出一些有趣的问题。提问是科学探究的原动力，没有探究问题，就不需要探究实验，因此教师应鼓励学生积极发问。如果学生发现了问题，而不知道如何解决，他们可能会失去好奇心，也就是失去探究精神。透过全班讨论，一方面可增加学生思考问题的机会，培养探究精神；另一方面，可培养学生之间的讨论气氛，令他们积极学习。
3、在评价学生的学习表现时，教师可注意学生在“探究精神”、“探究能力”的表现。学生给予教师的反馈亦同样重要，以帮助教师修订日后研究内容的深入程度和教学安排，亦可了解学生进行科学探究时所遇到的困难，以帮助他们解决。
（二）《机械和工具》单元课时教学建议
1、第一课《我们常用的工具》教学建议
（1）小学六年级的学生在生活和学习的教程中已经认识了不少的工具，有些工具可能十分熟悉甚至经常使用。但是，他们可能不知道这些工具的工作原理，甚至不能科学合理地使用这些工具，也不曾有意识地去研究这些工具，因为选择这些学生熟悉、常用的工具作为这一单元学习的开端，可以引起学生的兴趣，调动他们的原有生活经验。
（2）面对身边种类繁多的工具，应该怎样来研究呢？建议选取典型的有一定结构的材料供学生研究。教材向学生提出的问题是，要想将一颗铁钉和一颗螺丝钉从木头里拔出来，选择什么工具会更加方便、省力？在研究过程中先试一试用各种工具分别来做这件事，看看有什么不同的感受？有没有发现值得研究的问题。然后，选择一个自己感兴趣的问题，制订一个研究计划：包括想研究的问题，对这个问题的猜测，研究的方法和需要准备的材料。这项活动的目的主要是让学生学会提出问题和学习科学研究的程序。
2、第二课《打开盖子的工具》教学建议
（1）教材上选择打开油漆桶和打开一瓶饮料这两个活动是精心选择的，这两个活动只包含杠杆这一种机械原理，并且恰好是省力杠杆的两种形式，希望通过这两个有结构的活动，学生对杠杆的三个点会有一个比较清楚的认识，形成杠杆的概念。
（2）学生动手尝试打开油漆桶。在活动过程中，引导学生特别注意观察盖子及工具各部分位置的变化，然后让学生画一幅草图来表示这一过程，使学生的思维由具体的工具，抽象为杠杆这一简单的机械。“打开一瓶饮料”的探究是在上前的活动基础上展开的，因此可以更为开放一些，鼓励学生自主研究开瓶器的特点和工作原理，能画出分析的草图。
（3）实验研究后，必须进行比较研究。比较打开油漆桶的铁片和打开饮料瓶的开瓶器的异同，得出两种不同的省力杠杆，加深对杠杆的理解。
3、第三课《杠杆的研究》教学建议
（1）学生认识了杠杆的省力作用，这时学生可能会提出心中的疑问：杠杆为什么能省力？所有的杠杆都能省力吗？这是本课的中心研究问题。教师要引导学生围绕探究问题，设计和制订研究计划。
（2）杠杆尺是本课的研究材料，研究前必须使学生能很好的认识到杠杆尺对本课研究的用途，以及了解杠杆尺的使用方法。
（3）杠杆的研究可以从杠杆的平衡入手，也可从杠杆是否省力入手。但重点是研究杠杆的省力原理，这是以后学习其它机械工作原理的基础。
4、第四课《螺丝刀里的科学》教学建议
（1）轮轴有很明显的省力作用，这是为什么呢？这是本课研究的重点。要让学生提出各种假设，选择有价值的假设设计一个研究计划，然后通过对比实验发现轮轴的秘密。
（2）研究时可以考虑使用测力计，能用数据更好地说明问题，测量也是一种重要的科学研究方法。
（3）教师演示的螺丝刀最好是组合型的，把粗柄和细杆拆分开来便于学生更好地理解轮和轴的概念。
5、第五课《动滑轮和定滑轮》教学建议
（1）定滑轮的研究和动滑轮的研究是有层次性的，定滑轮的研究以教师引入，动滑轮的研究强调学生自学的探究，要让学生自主制订一个研究计划。
（2）对“如果说滑轮也是一种杠杆，能找到它的三个点的位置吗？”的问题，建议学生用图示法来解释。
6、第六课《起重机》教学建议
（1）参观建筑工地的主要目的是让学生发现起重机上有许多定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。要让学生分清滑轮组中，哪些是定滑轮，哪些是动滑轮？从而搞清滑轮组的组成。
（2）探究活动的中心问题是滑轮组有什么作用？（滑轮组能省力吗？怎样的滑轮组更省力？）要引导学生提出假设，并合作设计探究的方案。
7、第七课《在斜坡上》教学建议
（1）课文探究的中心问题是：斜面有什么作用？（斜面能省力吗？怎样的斜面更省力？）
（2）因为学生前面已经研究了许多简单机械，所以本课应更开放些，重点放在让学生制订合理研究计划，展开科学的研究过程。
8、第八课《我的自行车》教学建议
（1）自行车的研究是一项长期的观察活动，需要提前进行。在学习第七课“斜面”以前就可以开始。
（2）本课可以自己安排教学时间，用3课时完成本课的学习。第一课时观察自行车上应用了哪些简单机械原理。第二课时重点研究自己感兴趣的机械问题，成立研究小组，制订研究计划。第三课时研究成果的展示、交流、评价。
四、课时安排
本单元共有8个一级标题，一般的，每个标题安排1个课时的时间进行教学。考虑到《我的自行车》是一项长期的观察活动，可以动态地安排教学时间。教师们在教学过程中，可根据实际情况适当增加课时数。
主要内容和课时建议一览表
一级标题二级标题主要活动内容课时建议及计划
我们常用的工具说说常用的工具说一说我们曾经使用过哪些工具
我们是怎样使用这些工具的
试用工具选择什么工具会更加方便省力
发现了哪些我们可以研究的问题
选择感兴趣的问题，制订一个研究计划
打开盖子的工具打开油漆桶打开一个油漆桶
画一幅草图来表示这一过程
打开一瓶饮料用开瓶器打开一瓶饮料
画一幅草图标出杠杆的三个点
杠杆的研究杠杆能省力吗杠杆尺的观察
记录杠杆尺在不同时候的状态
改变钩码的位置和数量，记录杠杆尺的状态
对经常用的杠杆工具分类
螺丝刀里的科学螺丝刀刀柄的秘密观察螺丝刀的构造
钩码挂在螺丝刀的刀杆上和刀柄上的对比实验
“小个子战胜大力士”的游戏
轮轴的研究一组大小不同的轮和轴的轮轴是否省力的研究
两组轮不相同（或轴不相同）的轮轴是否省力的对比研究
动滑轮和定滑轮旗杆顶部的轮子做一个模拟升旗的装置
定滑轮能不能省力
会移动的轮子制订一个研究计划：动滑轮能否省力
按照计划制订的步骤进行研究
起重机参观建筑工地发现起重机上有滑轮组
滑轮组的作用组装滑轮组
用测力计研究滑轮组的作用
小个子战胜大力士游戏组织
改变绳子绕的圈数
记录分析实验结论
在斜坡上斜面有什么作用研究不同的物体在同一斜面上的提升情况
研究同一物体在不同坡度斜面上提升情况
找一找在身边的斜面
我的自行车发现自行车上简单机械原理的应用
重点研究自己感兴趣的机械问题
研究成果的展示、交流、评价
