教科版（2017秋）小学科学六年级上册第三单元《工具与技术》大单元整体教学设计

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基 本 信 息
学科 小学科学 版本 教科版
年级 六年级上册
单元名称 第3单元《工具与技术》
单元主题 工具进化论——解锁技术改变世界的密码
课时安排 8课时
一、单元主题
工具进化论——解锁技术改变世界的密码
二、单元大情景
“人类技术文明博览会”策展行动
学生化身“技术策展人”，为筹办校园“人类技术文明博览会”完成三项任务：
1.任务一：解密古代智慧（探究简单机械原理：斜面、杠杆、轮轴）
2.任务二：体验技术革新（分析复合工具剪刀、印刷术的设计与应用）
任务三：预见未来科技（探索信息传播技术的演变与社会影响）
最终目标：分组设计“工具与技术”主题展区，举办校园博览会。
三、课程标准分析
核心概念 核心概念13.工程设计与物化
学习内容 13.1 技术与工程创造了人造物
13.2 技术对生产生活的影响
13.3 科学、技术、工程相互影响与促进
学段目标 （5-6年级） ①举例说明工具提升效率的原理（如杠杆省力）；
②设计并制作简单工具模型；
③分析技术对社会发展的影响（如印刷术推动文化传播）。
四、单元教材分析
本单元包含《紧密联系的工具和技术》、《斜面》、《不简单的杠杆》、《改变运输的车轮》、《灵活巧妙的剪刀》、《推动社会发展的印刷术》和《信息的交流传播》这7课内容。
《紧密联系的工具和技术》通过生活实例（如核桃夹、螺丝刀）引导学生理解工具与技术的关系，探究工具如何提升效率。并尝试对比对比徒手操作与使用工具的效果（如夹核桃），分析工具的结构与功能匹配性（如杠杆原理在核桃夹中的应用）。
《斜面》旨在探究斜面省力原理，验证坡度与用力大小的关系（坡度越小越省力）。并尝试搭建不同坡度斜面运送重物，测量拉力数据；联系生活应用（如盘山公路、螺丝钉螺纹）。
《不简单的杠杆》核心内容为学习杠杆三要素（支点、动力点、阻力点），发现省力条件（动力臂 > 阻力臂）。用杠杆尺实验验证省力规律；分析生活中杠杆应用（如撬棍、指甲剪）。
《改变运输的车轮》旨在探究轮子的作用（减少摩擦、提高效率），对比有轮/无轮运输的用力差异。并制作小车模型测试滚动摩擦；理解轮轴原理（如方向盘是轮轴的应用）。
《灵活巧妙的剪刀》剪刀为例分析复合工具（杠杆+斜面），理解设计如何满足需求（如裁布剪刀 vs 剪纸剪刀）。并拆解剪刀结构，探究刀刃（斜面）和手柄（杠杆）的协同作用。
《推动社会发展的印刷术》以印刷术为例说明技术对社会的影响（如文化传播效率提升），体验活字印刷操作。并尝试雕刻简易活字（土豆/橡皮），对比雕版与活字印刷的效率差异。
《信息的交流传播》旨在探讨信息工具演变（从烽火到互联网），分析技术如何促进社会连接。并模拟“传声筒”实验，理解信息传递的原理与局限。
本单元以“工具优化人力”为核心，通过“认知—验证—应用—反思”的逻辑链，培养学生工程思维，并渗透“科技服务社会”的责任意识。
1.递进式知识链：
（1）基础认知（第1课）：建立工具与技术的概念。
（2）机械原理探究（第2-5课）：分项学习简单机械（斜面、杠杆、轮轴）及复合工具（剪刀）。
（3）技术与社会关联（第6-7课）：以印刷术和信息传播为例，揭示技术对文明的推动作用。
2.能力培养主线：
（1）工具使用 → 原理验证 → 设计应用 → 社会影响分析。
（2）例如：从使用核桃夹（第1课）到设计活字（第6课），体现“实践→创新→反思”的工程思维进阶。
五、教学目标
科学观念 1. 理解简单机械（斜面、杠杆、轮轴）的工作原理；
2. 解释技术如何推动社会变革（如印刷术促进知识普及）。
科学思维 通过对比实验归纳工具提升效率的规律； 2. 用结构功能观分析工具设计（如剪刀的杠杆与刀刃配合）。
探究实践 1. 设计并完成斜面省力实验、杠杆平衡测试；
2. 制作活字印刷模型，体验技术优化流程。
态度责任 1. 认识技术双刃剑效应（如信息便利性与隐私风险）；
2. 形成“技术服务于人”的价值观。
六、学情分析
1.年龄特点：六年级学生抽象思维初具，热衷动手实验，但对“技术与社会关系”缺乏系统认知。
2.认知基础：已学习“力”的作用（五年级），但未深入机械原理；熟悉智能手机，但对技术演变历程了解有限。
3.学习难点：杠杆支点动态分析（如不同类杠杆支点位置变化）；活字印刷排版逻辑。
七、活动设置
第1课 工具效能挑战赛 对比工具与徒手效率，归纳工具核心价值 实验：夹核桃计时赛（数学：数据统计）；撰写工具测评报告（语文）
第2课 斜坡工程师 验证斜面坡度与省力的关系 搭建不同坡度斜面拉重物，绘制“坡度-拉力”折线图（数学）
第3课 杠杆平衡实验室 探究杠杆省力条件 杠杆尺实验，记录动力臂/阻力臂长度比（科学+数学）
第4课 车轮运输革命 理解滚动摩擦省力原理 对比有轮/无轮小车拉重物用力大小（工程实践）
第5课 剪刀设计工坊 分析复合工具的结构功能 拆解剪刀，标注杠杆支点与斜面刀刃（美术制图）
第6课 活字印刷体验馆 理解印刷术对文化传播的作用 雕刻橡皮活字，印刷古诗（历史：对比雕版与活字效率）
第7课 信息时空隧道 分析信息技术对社会连接的影响 制作“从烽火到5G”时间轴（信息技术+社会）
八、教学方法
1.PBL项目驱动法：以“技术博览会策展”为总任务，分解为子任务（如“设计杠杆展区”“策划信息演变长廊”）。
2.实验探究法：关键实验引导设计变量：
（1）斜面实验：控制变量（同一重物、同一斜面材质），改变坡度（15°、30°、45°）。
（2）杠杆实验：固定支点，调整动力臂/阻力臂长度比（1:1、2:1、3:1）。
3.角色扮演法：模拟“古代工程师”（设计金字塔运输方案）、“现代产品经理”（优化剪刀设计）。
九、学习方法
1.合作学习：4人小组分工（操作员、记录员、汇报员、材料员），轮换角色。
2.迭代设计：针对工具优化（如车轮防滑设计），遵循“设计→测试→改进”循环。
3.迁移应用：将杠杆原理迁移至生活场景（如用撬棍抬重物时如何更省力）。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
评价类型 内容 权重
过程性评价 实验记录单（30%）+ 策展方案设计（20%） 50%
终结性评价 博览会布展成果（30%）+ 社会影响分析报告（20%） 50%
（二）分活动评价表
活动1：工具效能挑战赛（第1课《紧密联系的工具和技术》）
实验操作 完成夹核桃/拧螺丝对比实验 规范操作工具并记录时间差 创新设计变量（如不同工具类型对比）
数据分析 记录徒手与工具操作耗时 计算效率提升百分比 绘制“工具类型-效率”柱状图并分析规律
科学解释 说出“工具省力”结论 用“杠杆原理”解释核桃夹省力原因 对比不同工具原理差异（如螺丝刀vs钳子）
合作参与 听从小组分工 主动分享操作技巧 协调组员解决工具故障
活动2：斜坡工程师（第2课《斜面》）
实验设计 搭建单一坡度斜面 设计3种坡度（15°/30°/45°）对比实验 创新坡度测量法（如量角器+手机测斜仪）
数据记录 记录1组拉力数据 记录3组数据并计算平均值 建立“坡度-拉力”数学模型（如反比例关系）
结论归纳 复述“坡度小更省力” 解释斜面省力的科学原理（重力分解） 分析盘山公路S形设计的工程意义
迁移应用 列举1种斜面生活应用 设计“轮椅斜坡”方案草图 制作可调节坡度模型并测试承重
活动3：杠杆平衡实验室（第3课《不简单的杠杆》）
实验操作 组装基础杠杆尺 独立完成3组省力杠杆 设计组合杠杆（如剪刀式双杠杆）
数据记录 记录1组力臂比值 对比3组数据总结省力规律 推导公式“省力比=动力臂/阻力臂”
科学推理 识别跷跷板支点 解释指甲剪的双杠杆结构 分析塔吊臂长调节的工程原理
创新应用 列举1种杠杆工具 改进现有工具（如加长扳手柄） 设计“省力拾物夹”并测试效果
活动4：车轮运输革命（第4课《改变运输的车轮》）
模型制作 组装基础小车 制作带轮/无轮对比模型 优化车轮结构（如添加轴承减少摩擦）
对比实验 测试1种路面拉力 对比3种路面（光滑/粗糙/斜坡）数据 分析车轮直径与省力关系
原理理解 说出“滚动摩擦<滑动摩擦” 用能量转化解释省力（动能→势能） 关联历史案例（如古埃及巨石运输圆木）
工程思维 描述车轮用途 设计“行李箱万向轮”改进方案 制作越野车模型测试复杂地形
活动5：剪刀设计工坊（第5课《灵活巧妙的剪刀》）
结构分析 标注剪刀2个部件 完整标注杠杆支点+斜面刀刃 用色区分功能区域
功能解释 说明剪刀裁剪功能 对比裁布剪/剪纸剪结构差异 分析医用手术剪的精密设计原理
创新改进 提出1项改进建议 设计多功能剪刀（如带量尺） 制作“安全防夹手儿童剪”原型
模型制作 复现基础剪刀结构 模型实现开合裁剪功能 添加可更换刀片模块
活动6：活字印刷体验馆（第6课《推动社会发展的印刷术》）
操作规范 完成单字印刷 规范完成排版-上墨-拓印全流程 创新排版法（如诗句对联排版）
历史关联 说出活字印刷发明者（毕昇） 对比雕版/活字效率差异（时间/成本） 分析印刷术对欧洲文艺复兴的影响
效率分析 记录1次印刷耗时 统计10次印刷平均用时 设计“快速换字模块”提升效率30%
社会影响 列举1种印刷品（书籍） 制作《知识传播史》时间轴（竹简→电子书） 撰写“技术革新与文化民主化”短评
活动7：信息时空隧道（第7课《信息的交流传播》）
信息整理 列举3种信息工具 制作“工具演变图谱”并标注年代 添加技术突破节点（如贝尔发明电话）
演变分析 描述传声筒实验现象 用声波原理解释信息传递限制 对比5G与4G技术的关键差异
影响评价 说出1项技术便利性 辩证分析社交媒体利弊 设计“负责任使用技术”校园公约
创新展望 想象1种未来信息工具 设计“全息投影通讯器”概念图 制作VR模拟场景演示技术愿景
十一、作业设计
活动1：工具效能挑战赛（第1课）
基础作业 列举3种日常工具并描述其功能（如锤子钉钉子） ★：列举1种工具
★★：列举3种工具+简单功能
★★★：列举3种工具+标注结构名称
提升作业 拍摄“徒手vs工具”对比视频（如拧螺丝），分析效率差异 ★：视频展示操作
★★：视频含计时数据对比
★★★：视频含原理解说（如杠杆省力）
拓展作业 设计“未来多功能工具”概念图（至少融合2种工具功能） ★：画出基础草图
★★：标注核心功能
★★★：用废旧材料制作原型并演示
活动2：斜坡工程师（第2课）
基础作业 绘制斜面示意图，标注坡度、拉力方向 ★：画出斜面无标注
★★：标注坡度与拉力方向
★★★：补充省力原理文字说明
提升作业 测试3种坡度（15°/30°/45°）下拉力数据，绘制折线图 ★：记录1组数据
★★：记录3组数据+绘制折线图
★★★：分析“坡度越小越省力”规律
拓展作业 设计“登山缆车省力轨道”模型（解决陡坡问题） ★：设计草图
★★：标注坡度变化点
★★★：用纸板制作可调节坡度模型
活动3：杠杆平衡实验室（第3课）
基础作业 画出杠杆三要素示意图（支点、动力点、阻力点） ★：标注1个要素
★★：标注3个要素
★★★：用跷跷板实例说明要素位置
提升作业 用筷子+橡皮泥制作简易杠杆，测试省力条件 ★：完成杠杆组装
★★：验证“动力臂>阻力臂省力”
★★★：测量省力比例（如2:1省力50%）
拓展作业 改进“费力杠杆”（如镊子），设计省力方案 ★：提出1点改进
★★：绘制改进设计图
★★★：制作原型并测试效果
活动4：车轮运输革命（第4课）
基础作业 列举3种带轮工具（如推车、行李箱） ★：列举1种
★★：列举3种
★★★：说明轮子作用（如减少摩擦）
提升作业 对比有轮/无轮小车拉重物（500g）的拉力差异 ★：记录1组数据
★★：记录3组数据+计算平均值
★★★：分析滚动摩擦优势
拓展作业 设计“月球探测车车轮”（适应沙地环境） ★：画出车轮草图
★★：说明防陷设计（如宽齿纹）
★★★：用黏土制作模型并测试
活动5：剪刀设计工坊（第5课）
基础作业 标注剪刀结构图（刀刃、支点、手柄） ★：标注1个部件
★★：标注3个部件
★★★：用箭头标注力传递路径
提升作业 对比裁布剪/剪纸剪的结构差异（刀刃长度、手柄弧度） ★：描述1处差异
★★：对比3处差异
★★★：分析差异与功能的关联
拓展作业 设计“残疾人单手操作剪刀”方案 ★：提出基础构想
★★：绘制设计图（如加装固定夹）
★★★：制作模型并录制使用视频
活动6：活字印刷体验馆（第6课）
基础作业 制作活字印刷流程卡片（排版→上墨→拓印） ★：完成3张卡片
★★：卡片含图文说明
★★★：添加历史背景（如毕昇发明）
提升作业 雕刻橡皮活字印刷古诗，统计单字印刷平均用时 ★：完成印刷
★★：记录5次印刷时间
★★★：计算效率（字/分钟）
拓展作业 撰写《从雕版到3D打印》技术变革报告 ★：简述2种技术
★★：对比技术效率差异
★★★：论证技术对社会的影响
活动7：信息时空隧道（第7课）
基础作业 制作“信息工具演变”时间轴（烽火→手机） ★：列出3个工具
★★：标注发明年代
★★★：添加关键突破（如贝尔发明电话）
提升作业 用纸杯+棉线制作传声筒，测试不同距离传声效果 ★：完成制作
★★：记录3组距离-音量数据
★★★：分析声波衰减规律
拓展作业 设计“2050年信息工具”海报（含科学原理） ★：画出未来工具草图
★★：说明功能（如全息通话）
★★★：论证技术可行性（如量子通信）
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