教科版科学六年级上册教材分析——第一单元 《机械与工具》
一、单元教学的意义
本单元是六年级上册第一单元，本单元尝试通过指导学生研究一些简单的机械和工具，让学生认识生活中运用的一些简单的机械原理，并通过研究这些简单的机械原理，培养学生开展比较完整的探究活动的能力。
通过本单元的教学活动，学生们可以获得以下几个方面的发展： 第一是在作为探究的科学方面：在6年级，我们应该为学生提供参与完整的和部分探究过程的机会。在完整的探究过程中，学生首先提出问题，然后设计研究方案、收集数据、构造原有问题的答案、交流探究过程和探究结果。在部分探究过程中，培养他们探究过程某些方面需要的能力和理解力。
比如在本单元中，前面安排的是让学生参与一些部分探究过程的活动。我们常用的工具重在培养学生的交流与表达能力、制定研究计划的能力；杠杆秘密重在培养学生收集数据以及利用数据进行解释的能力，等等。
在本单元的最后一课，安排学生研究“我们的自行车”，就是在尝试让学生参与一个比较完整探究过程。学生们首先选择一个自己感兴趣的关于自行车的机械问题，然后在小组里开展讨论，制定一个研究计划，小组根据制定的研究计划开展研究活动，收集证据，完成小组的研究报告，最后还要全班交流小组的研究报告。这样一个过程，让学生经历了探究的几个重要阶段，既可以让学生对机械基本原理有更深刻的认识，也可以较好的培养学生参与科学探究的能力。
在本单元中，我们还应该让学生做到：能够提出并能识别与机械有关的问题，并设法找到尽可能的答案及解决办法；利用在实验研究中收集到的数据，并进行整理，以记录和展示研究结果。
第二是在物质科学的研究领域里，根据《课标》的要求，我们指导学生“探究怎样才能使天平和杠杆保持平衡”“知道利用机械可以提高工作效率，了解一些简单机械的使用，如斜面、杠杆、齿轮、滑轮等。”
本单元遵循把科学与技术紧密结合的原则，在指导学生研究机械原理的同时，还比较重视技术层面的知识。机械是利用或产生运动，由一个或几个简单机械组成以发挥某种作用。随着研究的开展与深入，学生将对机械有更深的理解，在研究机械、设计制作机械方面有更加成熟的技能，在单元的结束部分，学生将研究到机械可以组成系统，如研究自行车的机械系统等。
通过本单元的教学活动，我们引领学生们实现：通过观察，描述在利用杠杆这种简单机械来帮助我们解决生活中的一些实际问题时，因为杠杆支点位置的不同而带来的力的变化；通过观察，描述轮和轴在一个平面运行的情况，了解轮轴的作用；通过观察，描述滑轮装置的作用，并通过使用滑轮了解机械效益的概念等。
第三是在科学技术与社会生活的联系方面：我们通过本单元的活动，力图让学生认识几种常见的利用杠杆原理的物体，并描述它们是如何省力的；能够描述在我们的生活中是如何利用、改进和组装机械的；能够描述在不同的环境中，人们是如何利用不同的机械设备和系统来满足需要的。
二、理解·思考·研讨 在本单元的研究活动中，需要我们认真去思考的问题很多，值得我们重点思考和研讨的问题有：
1． 在6年级里，我们对学生制定研究计划应该要求到什么程度？
关于制定研究计划，在本套教材中从三年级就开始了，先是口头的制定观察计划、简单的书面计划，有一定的研究主题的计划等等，到了6年级，对于制定研究计划，我们要求学
生们达到一个什么程度？对于他们提出的研究主题，要不要作一定的引导或者是限制？ 2． 在6年级里，我们应该如何引导学生通过批判性和逻辑性思维来建立证据与解释之间的关系？
对证据进行批判性的思考指的是，确定应该采用什么样的证据并对零乱的数据进行解释。特别是，学生能够评价通过简单实验所获得的数据，对这些数据进行归纳总结并且对实验中的因果关系形成一个逻辑论点。6年级的学生应该开始根据两个或多个变量之间的关系来陈述某些解释。
3． 在研究打开盖子的工具时，我们引导学生分别研究了打开油漆桶的铁片和打开饮料瓶的开瓶器，通过比较这两种工具，学生们会发现些什么？我们希望他们能发现什么？
4．在研究“杠杆的秘密”时，学生需要同时改变两个变量：一个是钩码的位置、一个是钩码的数量，在这个复杂的实验中，我们期望学生们从中发现什么规律？我们应该怎样去引导学生做这个研究？
5．在研究大小不同的轮和轴的时候，我们应该给予学生一些什么帮助？这个研究的目的是什么？
6．研究了起重机以后再次让学生做“小个子战胜大力士”的游戏，想想这一次的游戏会出现什么结构？学生们根据这个结构会怎样思考？我们怎样引导学生根据观察到的现象思考它后面包含的科学原理？
7．研究我们的自行车是本单元的高潮，也是一个比较开放的研究内容，学生们在这里能经历一个比较完整的探究过程。在学生经历这个比较完整的探究过程中，老师应该做些什么？比如怎样组织学生的研究活动、怎样引导学生研究跟主题相关的内容，等等。
三、活动分析
在开展本单元教学活动时，我们一定还会产生新的问题，可能产生的最大问题是后面的几种简单机械都应用杠杆原理来解释他们的工作原理，这是不是有点偏难？其实这要看我们在教学中如何处理这类问题，我们以只把它当作一种应用而并非是一种探究，问题就会变得简单许多。
教学中可能还会碰到新问题，我们首先应该研究教学活动这样设计的意图，根据我们活动的设计意图来确定开展教学活动的指向，避免教学目标的偏移。
讲述“我们常用的工具”，实际上是学生在对客观存在的机械和工具进行评价，要注意引导学生联系生活实际，不仅要考虑到它们的性能，而且还要考虑到其他标准，如它们的实用性、安全性、可靠性等等。建议引导学生联系自己的生活经验，可以利用图表、文字、口述等方式进行交流。在交流对常用机械工具试用工具等活动中，关键是可能会发现为什么螺丝刀可以很方面的起出螺丝钉，而用钉锤虽然不能很方便地起螺丝钉却能很轻松的拔除铁钉？这其中有什么秘密呢？我得去研究一下。因而就有了根据在试用工具中产生的问题制定一个研究计划的活动。这个问题来自于前面的活动，也会对后面的研究活动产生影响，因此教学中，要注意引导学生提出的问题一定要有研究的价值，要能够在以后的时间里方便开展研究活动。
在继续下来几课里，我们指导学生分别研究杠杆、轮轴、滑轮和斜面。
在研究“打开盖子的工具”的过程中，我们期望学生通过研究打开油漆桶盖子的铁片和打开饮料瓶的开瓶器，比较分析，发现它们的共同点和不同点。相同点是这两种工具都是当作简单机械——杠杆使用的，它们都能够帮助我们比较容易地打开盖子——都能省力！我们从它们上面都能容易的找到杠杆的三个点：支点、重点、力点。通过仔细观察，我们还能够发现，这两种工具也是有不同点的，他们作为杠杆的三个点的位置是不相同的。打开油漆桶盖子的铁片，支点是在重点和力点之间的；打开饮料瓶的开瓶器的支点是在开瓶器的末端，也就是在力点和重点的另一端的。引导学生经历深入分析就很容易产生新的问题：为什么不
同的杠杆都能省力呢？是不是所有的杠杆都省力呢？如果不是这样，那么符合什么条件的杠杆才能省力呢？因此而引出了下一研究主题——杠杆的秘密。
研究“杠杆的秘密”，我们放弃了以前经典的做杠杆尺平衡的实验。我们先让学生经历一个简单的将杠杆尺调节平衡的活动后，更重要的是引导学生研究杠杆尺两边的变化，从杠杆尺两边的变化中去寻找科学的规律，去发现杠杆的秘密。
第一次是让学生在规定好了左边挂钩码的情况下，通过调节右边的钩码来研究杠杆尺的状况。我们期望学生在这一活动能够发现，通过调节杠杆尺右边的钩码数量和位置，既可以让杠杆尺达到平衡状态，也可以让杠杆尺处于非平衡状态，为开展下一活动打下基础。
第二次研究是让学生任意改变杠杆尺左右两边的情况，学生们有了第一次研究的基础，他们知道当杠杆尺左右两边的情况不一样时，杠杆尺可能会处于几种不同的状态。如果他们能够通过动手操作收集到足够多的数据，我们可以引导学生对收集到的数据进行整理分析，不管我们将哪一边的钩码看作是重物，将另一边的钩码看作是使用的力，那么，在这一大堆的原始数据中，我们都不难看出，那些需要用超过重物的力才能将重物撬起来的情况没有什么值得惊奇和研究的，值得研究的是那些用比重物的力小而能够将重物撬起来或者是平衡状态的情况，我们可以研究这些情况有什么共同点，从中我们可以发现什么规律。我们期望学生们通过研究能够发现杠杆的工作原理。
从第1课研究我们常用的工具引发的关于螺丝刀的问题，我们将在第4课里继续研究。螺丝刀的刀柄和刀杆有什么秘密？这中间有什么科学原理？我们可以通过指导学生经历观察螺丝刀、螺丝刀吊起钩码、玩小个子战胜大力士的游戏等活动，了解螺丝刀里隐藏的秘密；通过经历研究“螺丝刀为什么能省力”的活动了解轮轴省力的科学原理。
动滑轮、定滑轮和起重机的研究，让学生经历一系列的探究活动，了解动滑轮、定滑轮的作用和工作原理，再一次体验到机械带给人们的方便不仅仅是省力。在教材中还安排了让同学们“小个子战胜大力士”的游戏，游戏中，小个子同学可以轻松的把两个“大力士”拉动，甚至可以把两个“大力士”拉到一起去！当绕在棍子上的绳子的圈数越多，小个子玩起来就会越省力，利用滑轮组可以提高工作的效率。由此而明白在起重机上来回地绕了那么多的绳子，实际上是利用了很多组滑轮组来工作，这样可以更加的省力。
在知道学生进行自主探究“我们的自行车”的过程中，我们应该思考如何给予学生合理的引导。包括从他们的选题、制定研究计划、收集研究的原理数据、整理分析、交流汇报等。虽然看似是学生自主的参与探究的完整过程，其实在每一环节都离不开老师的指导，小学生毕竟还不能很好的开展完全自主的探究活动。
在整个单元的研究活动中，我们不要忘记这个单元有一个明显的特点：那就是科学与技术、科学与生活的结合，我们只有引导学生从这样一个基础出发，我们的探究才能真正开花、结果！