第二单元《工具与技术》单元教材解读 (课件)2026-2027学年教科版五年级科学上册

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第二单元 工具与技术教材解读以“工具与技术”为核心主题一系列探究与实践活动引导学生认识工具与技术的关系掌握简单机械的原理及应用培养工程设计与实践能力2017版教材（六年级上册）新版教材（五年级上册）工具的发展和技术的模块化迭代思路一种必须要知道的重要的简单机械以“独轮车”为主线，将杠杆、斜面、滑轮、轮轴等简单机械的探究与工程设计实践相结合落实“科学、技术、工程相互影响与促进”的核心概念观察—实验—制作—分析技术的核心是发明，工程的核心是建造科学观念目标技术是人类改造周围环境的方法，是人类能力的延伸；人们在生活生产中常运用杠杆、斜面、滑轮、轮轴等简单机械来提高工作效率；了解工程设计包含“明确任务—设计—制作—测试—交流与评价”等过程；工具与技术是协同进化的，技术的本质是模块化，同一种工具可应用多种技术，同一种技术也能应用于不同工具科学思维目标通过对不同工具的观察和比较，收集相关证据，尝试解释工具的使用效果；基于教师提供的材料和已有知识经验，创造性地开展独轮车的设计与制作；通过对比实验，分别归纳概括杠杆、斜面、滑轮、轮轴等的作用效果；借助建立模型并搜集证据，能分析数据并得出结论；通过比较、归纳、交流，概括出工具和技术的关系。探究实践目标通过比较不同的工具，发现不同工具有不同特点和使用效果；根据任务要求，绘制独轮车设计图，并依据设计图制作出一辆独轮车，完成测试与交流活动；比较使用杠杆和不使用杠杆的用力情况，发现杠杆能够省力；对比直接提升重物和利用斜面将重物搬运到高台的情况，发现利用斜面运送物体可以省力；运用滑轮装置将重物搬运到更高处，归纳概括出定滑轮和动滑轮的不同作用；根据提供的工具和材料，完成玩具车转向装置的设计与制作，尝试实现转向功能；以运输工具为例，分析工具的发展和应用技术的变化。态度责任目标感受工具对生产生活的影响，产生认识工具和技术的兴趣；在设计制作过程中，乐于分享自己的观点，接纳他人合理建议，培养合作意识；能够基于证据和逻辑发表自己的见解，面对有说服力的证据，愿意调整自己的想法。第1课《各种各样的工具》：单元起始课，通过观察古今书写、运输工具，认识工具的多样性及作用，初步感知工具与效率的关系，了解独轮车结构。第2课《独轮车省力的秘密》：聚焦杠杆原理，通过模拟实验探究独轮车省力的原因，认识杠杆的三个重要位置及作用。第3课《制作独轮车》：工程实践课，引导学生经历完整的工程设计流程，制作独轮车模型并完成测试与评价。第5课《妙用滑轮》：通过实验区分定滑轮和动滑轮的作用，了解滑轮组在生活中的应用。第7课《社会发展与工具和技术》：单元总结课，分析运输工具的发展，梳理工具与技术的协同进化关系，结合中国空间站等案例体会技术的应用价值。第6课《给小车安装方向盘》：认识轮轴原理，通过制作玩具车转向装置，探究轮轴的省力特点。 第4课《巧用斜面》：探究斜面的省力原理，分析不同坡度斜面的作用效果，联系生活认识斜面的应用。单元小结与科学阅读：梳理单元核心知识，通过农具发展的阅读材料，深化对工具与技术推动社会发展的认识。“观察比较工具—体验运输工具—认识独轮车结构”→场景和工具的适配引导学生结合图片举例，如锤子省力钉钉子、刻刀裁纸整齐等，引发对工具多样性、设计差异及设计好处的思考，聚焦本单元工具与技术的探索主题。观察比较古今工具，通过课件展示或图片分发，引导学生关注工具特点与使用场景，将分享内容记录黑板以完善认知。体验运输工具，尽可能准备实物，设运输重物比赛，学生分组抽签选手、手推车、背篓（或书包）、扁担（或木棍）等方式，赛前制定计划，赛后让运输量不同的小组分享秘诀与改进方法，全程强调安全，避免超负荷搬运。认识独轮车组成，通过实物或图片观察，明确车身、车轮、扶手、（驻车）支架及各部分作用。为后面认识独轮车省力的秘密和设计制作独轮车奠定基础。对不同的工具可以从材料、制造成本、使用效果、适用场景等不同角度进行评价。认识到任何工具都有其独特的优势和适用的场景，也存在使用的局限性。3个问题分别对应探索中的3个活动。总结发现不同工具由于其具有的特点不同而作用效果也不同。工具根据人们的需求和技术的进步得以发展。希望学生能够进一步体会和发现，人们会根据不同的需求，设计制作出不同的工具；不同工具所具有的特点不同，其适用的场景也会不同。借此认识到不同手推车的功能与它的结构有关，指向结构与功能这一跨学科概念。“认识杠杆—模拟独轮车实验—寻找生活中的杠杆”→体会杠杆在生活中的广泛应用通过探究，认识到杠杆三个点在工具中的应用不是固定的，支点可以在用力点和阻力点的中间，也可以在一侧，从而丰富对生活中杠杆类工具的认识。独轮车运用了杠杆技术，点明工具中蕴含了一定的技术原理，同时引发学生对杠杆的探究兴趣。介绍经典的杠杆模型。用图片和文字资料的方式介绍杠杆的三个重要位置。两个模拟实验，用直尺（或木尺）、石块、橡皮模拟独轮车，让学生对应模拟材料与独轮车结构、杠杆三点位置。注意：这个小活动不能说明支点越靠近阻力点，越省力。因为在这个实验中，支点靠近阻力点的同时，也在靠近用力点。而且支点不能够移动到用力点和阻力点的中间，因为这样是无法抬起重物的。这里只是为第三课制作独轮车奠定基础，而不能够说明支点离阻力点越近，越省力。将每个实验中各点的位置情况用画图或文字的形式记录下来，并比较出用力的大小。寻找生活中的杠杆类工具。杠杆在生活中的应用非常广泛，学生在生活中也有意或无意地使用过。除了独轮车，还有哪些工具也运用了杠杆原理，使用起来有什么好处呢？引导学生根据杠杆特点寻找生活中的杠杆类工具。借助人体中杠杆的例子，鼓励学生尝试寻找生活中更多的杠杆。杠杆类工具种类丰富，三点的位置不同，其作用也不同。有的能够省力；有的不省力也不费力，但可以节省材料，方便使用；有的是费力的，但可以扩展力的作用范围，方便人们的生产生活。“明确任务—设计—制作—测试—交流与评价”→体会工程设计的一般过程，技术对工具的推动作用据不同的需求对独轮车的车身、扶手、轮子等进行相应的设计与制作，再进行组装。引导学生关注独轮车的结构和所应用的技术。提出本课设计制作独轮车的任务要求。为学生后续的设计制作提供方向。这里没有直接给出轮子，而是给出原材料，意图是提示学生要注意利用现有材料制作轮子。此外，轮车连接模块主要是用来连接轮子和车身的，木板可以作为车身，扶手和车身的框架可以用长短不同的木棍搭建而成。各部分的黏合可以用双面胶、透明胶、泡沫胶，也可以使用热熔胶枪。独立完成设计制作独轮车的任务对于五年级的学生来说，有一定难度。小组合作完成既可以降低制作难度，还可以锻炼学生沟通交流能力。引导学生图文结合设计，绘制正侧面图，标注各部分尺寸与材料，确保合理性和可靠性。在后续制作中，学生可以直接按照设计图中各部分的尺寸进行裁剪和组装，节约时间，也符合实际工程设计的过程。材料可按需增减，若轮子制作耗时，可以考虑提供裁剪好的圆形材料或成品轮子降低难度。此环节可以用硬纸板裁剪出很多大小相同的圆，黏合在一起，形成轮子；再在圆纸板外套上橡皮圈，起到防震的效果，这样更符合轮子的实际结构特点。提示学生在制作时要注意各个因素。希望学生在此过程中能够认识到设计方案中各因素之间会相互影响，完成一个产品的制作需要考虑多个因素。利用局部放大学生测试时的细节之处和对话框，提醒学生在测试时要扶好扶手，也是在模拟真实独轮车运输重物的场景。此处建议统一测试重物，即统一标准。测试方法是将重物放在独轮车的车身上，由学生在平整的桌面上推动独轮车，从而测试其稳固性和承重能力。评价要点主要分为时间成本、牢固程度、承重能力和滚动流畅。评价主要以星星等级来进行，可以节约时间，同时能够有一定的量化等级来评价学生的作品情况。教师也可以根据自身情况，修改评价表，如增加对学生小组合作的评价、细化评价标准等。资料用文字和图片的方式，介绍了轮子在人类社会发展过程中的重要作用。希望学生在认识轮子发展历程的过程中，能够发现轮子的重要性，体会到独轮车这一工具运用了多种技术，工具与技术的发展是相互促进的。三个探索活动探究斜面的作用（省力、缓降）→斜面的各种变形应用用长板搭建斜面，用手推车搬运重物到货车上。这是学生在生活中能见到的场景，让学生关注到：直接将装有重物的手推车搬到货车上是非常困难的，但是借助斜面，本来很费力气的任务就变轻松了不少，从该现象引出本课讨论目标。感受斜面的作用。为了排除对实验结果的影响，用装有钩码的盒子模拟手推车。学生先用橡皮筋将重物直接提升到高台，再利用斜面运送重物到高台。对比用力感受，可感受到沿着斜面搬运重物较省力，从而得出“斜面可以省力”的初步认识。这个环节不需要测量比较橡皮筋的长度，但也要提醒学生活动中要遵循控制变量的原则，改变单一变量,即只改变运送重物的方式，其他条件保持不变。同时为下一环节作铺垫。对斜面进行更深入的探究：比较不同坡度的斜面作用效果。用橡皮筋将重物沿着不同坡度的斜面往高台拉上去时，斜面坡度越陡，橡皮筋伸长得越长，用力越大。选择不同数量的木块搭建斜面，就形成了不同坡度的斜面。木块数量越多，高度越高，形成的斜面坡度越陡；反之，木块数量越少形成的斜面坡度就越缓。由于学生还没有学习使用弹簧测力计，力的大小比较可以转化为橡皮筋长度比较。尺子要放在橡皮筋旁边，边提升重物边测量橡皮筋的长度。要记录橡皮筋在不同状态下的长度，长度越长代表用力越大。引导学生利用重组思维进行创意设计。学生将重物运送到高台时，不难发现：用斜面进行组合来设计方案可以达到更省力的效果，但要走更远的距离了。除以上方案外，还可以搭建出三个甚至多个斜面组合，使用的斜面越多，坡度越缓，但走的距离就越远。将一个坡度较大的斜面拆分成两个坡度较缓的斜面，可以达到更省力的效果。研讨1：关注的是斜面的作用。强调结论是通过实验探究得出。研讨2：是第1个研讨问题的深化，学生通过探究知道不同坡度的斜面都能省力，但是省力的效果不同。列举了许多生活中斜面运用的例子，并提出手推车在装卸货物时抬高扶手、倾斜车身的动作也是利用到斜面原理，与前面课程的主线相呼应。让学生体会到斜面的运用给人类的生活和社会的发展都带来了深远的影响。螺丝钉的螺纹和盘山公路都是变形的斜面，大大延长路径长度，达到更省力的效果。定滑轮实验、动滑轮实验→组合的优势，体会滑轮在生产生活中的价值用文字说明滑轮相比斜面有两个优势，一是占用场地较小，二是可以运送得更高处,对滑轮的研究就更显意义。关注滑轮的工作过程，为分辨定滑轮和动滑轮两种类型滑轮作铺垫。观察滑轮结构活动。展示三种不同的滑轮，帮助学生认识滑轮结构及其各部分作用。图片展示滑轮的特征：滑轮边缘有凹槽是方便线绳环绕；内部还有一个滑轮轴让轮子能够自由转动；有的还有挂钩可以挂重物。明确探究定滑轮作用的任务，观察向下拉绳子而重物能够向上升的现象，知道定滑轮能改变用力的方向强调定滑轮是“转动而不移动”，帮助学生更好理解定滑轮的概念。可以用成套的装置或用铁架台做支架，用一个可以转动的轮子固定在支架顶部。实验记录单的设计与“左边钩码模拟重物，右边钩码模拟人力”配套。实际操作中，左边和右边模拟对象可以对调，跟记录单配套即可。引导学生要先安装动滑轮装置，再验证其作用。知道了动滑轮不能改变用力方向，但能省力。强调动滑轮是“随重物移动”，帮助学生更好理解动滑轮的概念。用铁架台做支架，把绳子的一端固定在支架上，绕过动滑轮向上提，动滑轮上的挂钩挂重物。呈现主要的探究步骤，借助橡皮筋来比较用力的大小，并提示学生边用橡皮筋提升重物，边用尺子量一量橡皮筋此时的长度。注意橡皮筋的连接方式。可以借助回形针连接绳子和橡皮筋，橡皮筋的另外一端也可连接回形针，作为提环。记录单通过对比橡皮筋长度来比较直接提升重物和用动滑轮提升重物所用的力。研讨1：总结交流定滑轮和动滑轮的作用效果，说明两种滑轮作用是不同的。研讨2：引导学生根据定滑轮和动滑轮的特点联系生活举出对应的例子，带领学生从理论走向应用。在生活中常常能见到滑轮组的应用，先举例出滑轮组生活中的应用，激发学生的思考帮助学生回忆一下生活中更多使用滑轮组的例子。发现“轮带动轴更省力”的规律→寻找生活中的轮轴应用，体会轮轴的实用价值现代社会中，独轮车只在有限的场景中使用。人们在手推车的基础上，改造了轮子和转向装置等，制造了更多灵活方便的运输车。希望学生关注不同运输工具中转向装置的结构和功能，从而了解学生对轮轴的认识，激发学生对轮轴的探究兴趣。这一活动不仅扩展学生对转向装置的认识，还为学生在下一活动中设计制作转向装置提供思路。明确哪一部分是轮，哪一部分是轴，加深学生对轮轴的认识，进而引发学生提出问题，轮轴有什么作用？四种不同的典型交通（运输）工具，不同的转向原理本活动中希望学生回顾前面经历过的工程设计活动，能够想到工程设计的一般流程，并将流程应用到本课的设计制作中。轴架、螺丝、联轴器、轴套、螺母等主要是用来固定转向装置的。也可以利用尖嘴钳裁剪铝丝，将铝丝扭成汽车方向盘的形状，还可以像自行车把手那样把车轴作为转向装置来控制玩具车的转向。提示学生本课的设计制作是需要小组合作完成的。以学生对话的形式，提示学生可以参考上一环节中所观察到的转向装置进行设计制作、设计制作时需要考虑与其他模块相匹配、在设计简图上标注更多信息可以让制作更精准，如使用材料、各材料的大小等。提示学生制作前需要绘制设计图，并写出所需的材料。为了节约课堂时间，教师可以提醒学生绘制设计简图即可。通过旁白提示学生找到转向模块中的“轮”和“轴”，不管是像方向盘还是像自行车那样，转向装置中，较大的部分是轮，较小的部分是轴。在实际制作活动中体验不同大小的轮和轴，使用效果的差异。列举两种不同车轴所组装而成的两种转向装置的组合。通过比较，可以发现用长的车轴带动短的车轴转动时比用短的车轴带动长的车轴转动更省力，也就是用轮带动轴比用轴带动轮更省力。研讨1：这是基于探索活动1后，对探索活动2的总结，知道方向盘和把手是运用了轮轴，轻轻地转动把手或方向盘即可实现转向，使转向更方便。研讨2：再次比较不同运输工具的转向方式，更深刻地认识到人们会根据自己的需要改造更多的工具。列举生活中利用轮轴的物品，这里需要学生指出各物品中哪里是轮，哪里是轴。三个探索活动梳理工具与技术的关系→理解“一种技术应用于多种工具”的规律载人航天飞船的成功发射是我国航天事业发展的一个重要里程碑,这个场景很容易让学生将“工具进步”与“技术发展”联系起来。梳理独轮车应用的技术，教师要引导学生边整理边记录。记录单以气泡图的形式，帮助学生梳理独轮车应用的技术，记录更直观高效。该活动也隐含了“同一种工具可以是很多技术的应用”,为后面研究工具和技术的关系作铺垫。本节课的核心研究主题小组对话给学生提供思维脚手架。提示了独轮车应用杠杆技术、车身利用了框架结构和轮子技术，值得注意的是“组装技术也很重要。”暗示了学生还可以考虑其他方面，比如组装技术、材料技术甚至切割技术等等。答案不作过多限制，合理即可。展示了不同类型的运输工具都在不断发展。以陆地为代表的是早期蒸汽机车到列车；空中运输工具的代表是第一架飞机到现代飞机；海上是以独木舟到现代轮船。图片的前后对比直观地展示运输工具的巨大发展，体现了工具是在不断地迭代。导图隐含两种意思：一是车辆作为工具，利用了多种技术；二是应用的技术都在不断更新迭代，技术的迭代促进了工具的发展,正因为有了新的工具,技术才能发展,由此可见,工具与技术是协同进化的。选用我国科技发展的典型例子可以激发学生的民族自豪感，鼓励学生查阅资料，提高自主探究的能力。导图的形式展示工具和技术的关系,中国空间站涉及的技术很复杂,这环节不要求掌握具体技术原理,只要求学生学会查阅资料，知道每种技术又能应用在各自的领域,制作出不同的工具。研讨1：充分表达对工具和技术的看法。研讨2：可以从本课入手，举例车辆中利用的动力技术、中国空间站的例子，也可以从联系整个单元来回答或者举例生活的例子。以印刷术为例，再次激发民族自豪感，并引导学生说出其他推动社会发展的工具和技术，深化主题。三张插图代表印刷术发展的三个时期，雕版印刷到活字印刷再到激光印刷的对比来体现本课主题：工具的不断发明，技术的不断创新，推动着印刷术不断发展。技术以组合进化为进化机制，由已有技术组合及对自然现象的捕获利用而成，本质是被捕获利用的现象的集合与有目的编程，模块化可简化其设计并应对变动。技术能作为组件催生新技术，还会形成连贯的技术域并经历完整生命周期，且与科学共生进化、相互依赖。工具是技术的具象化载体与实用形态，同时工具又可作为技术组件，参与新技术的组合创造，技术域的发展也离不开各类工具的实践支撑，二者是抽象原理与具象应用的统一。从原始农业时代的采集狩猎工具开始进行介绍，知道当时农具来自于大自然，加工方法简单，工具简陋。随着磨制技术发展，农具也得到发展，提高了收割效率和质量。春秋战国时期由于冶铁业的发展促进大量铁制工具的生产。而铁制农具更加坚固耐用、可塑性强、使用寿命长，又促进多种农具的发展，使得农业生产各个环节都发生了变化，尤其是耕地工具——犁的出现，改变了耕地的动力，把人耕变为牛耕，解放人的劳动力，提高耕地效率。由于科学技术的发展，农业工具也发生变化，不仅改变耕作方式，还大大地提高了农业生产效率。（一）注重探究与实践的结合本单元强调“做中学”，教师需为学生提供充足的探究材料和实践机会。例如，在简单机械的探究中，通过模拟实验让学生亲身体验省力效果；在工程制作中，让学生经历完整的设计与制作流程。同时，要引导学生将探究结果与实践应用相结合，如用杠杆原理指导独轮车的制作，用斜面原理分析盘山公路的设计。教学实施策略（二）强化小组合作与交流本单元的许多活动需要小组合作完成，教师需合理分组，明确分工，培养学生的合作意识。在设计、制作、研讨环节，鼓励学生分享观点、接纳建议，通过互评互议深化对知识的理解。例如，制作独轮车时，小组内可分为设计组、制作组、测试组，让每个学生都参与其中；交流评价时，引导学生从多个维度评价作品，提出具体的改进建议。教学实施策略（三）联系生活实际，体现技术价值教学中要注重将知识与生活实际相联系，让学生感受工具与技术的实用性。例如，在认识简单机械后，引导学生观察家中、校园里的工具，分析其中的机械原理；在探究运输工具的发展时，结合本地的交通变化，让学生体会技术对生活的影响。同时，通过中国空间站、现代农业机械等案例，激发学生的民族自豪感和对科学技术的兴趣。教学实施策略（四）灵活处理教学材料与课时本单元部分课程的制作活动需要较多材料和时间，教师可根据实际情况灵活调整。例如，制作独轮车时，可提供预制部件或替代材料；课时安排上，可将《制作独轮车》分为2课时，确保学生有充足的时间设计与制作。此外，可将单元小结与科学阅读结合，或与参观农耕博物馆、科技馆等实践活动相结合，丰富教学形式。教学实施策略1．材料不足的问题：如体验运输工具时缺少背篓、扁担，可采用书包、木棍等替代材料；制作独轮车时，可利用瓶盖、硬纸板等废旧材料制作轮子，降低材料成本。2．制作时间紧张的问题：如玩具车转向装置制作难度大，可提前展示设计范例，或提供预制的轴架、联轴器等部件，简化制作流程。3．学生资料收集困难的问题：如探究中国空间站时，教师可提前整理文字、视频资料，分发给学生，或引导学生通过科技馆、科普公众号等渠道获取信息。本单元教学实际问题解决建议