《制作红绿灯模型需要考虑的问题》 教学设计-2026-2027学年沪科技版（五四制）（新版）小学科学四年级上册

《制作红绿灯模型需要考虑的问题》教学设计-2026-2027学年沪科技版（五四制）（新版）小学科学四年级上册一、学情分析四年级学生已经掌握简单电路基础，能够连接电池、导线、小灯泡形成闭合回路，了解开关控制电路通断的基本原理，在生活中频繁接触路口红绿灯，对红绿灯的外在功能具备直观认知。但是学生工程思维尚未成型，习惯只关注“把灯点亮”，缺少从工程任务角度拆解问题的意识，容易忽略功能要求、材料选择、结构稳固、安全约束等现实条件。小组合作时，部分学生只会零散说出碎片化想法，不擅长有条理梳理任务约束，对于“模型不等于真实实物”的概念理解模糊，分不清现实红绿灯与课堂模型之间的区别。学生好奇心强，乐于结合生活经验开展讨论，适合依托真实生活情境开展问题拆解式课堂学习。二、教材分析本课是2026秋新教材沪科技版（五四制）小学科学四年级上册第三单元《小小工程师——红绿灯模型》的第一课时，属于工程实践模块起始课，承接简单电路知识，为下一课《设计制作红绿灯模型》完成方案设计、动手物化做好铺垫。教材以真实路口红绿灯为情境载体，设置系列思考任务，引导学生站在工程师视角思考：红绿灯具备哪些功能？制作模型要满足哪些任务指标？要从功能、电路、材料、结构、安全多个维度梳理需要考量的问题。教材文本包含观察红绿灯结构、对比不同电路连接方式、选材辨析、任务条件梳理等学习板块，引导学生摒弃只关注结果的思维，建立“做工程先梳理问题、明确约束条件”的思维习惯，落实像工程师一样思考的单元教学主旨，不侧重动手组装，重在问题分析与任务拆解。三、核心素养教学目标1.科学观念：知道交通红绿灯红灯、黄灯、绿灯的功能含义；明白红绿灯模型需要实现各灯可独立控制亮灭；区分现实红绿灯与课堂模型的异同，知道模型是对真实事物的模拟复刻，不需要和实物完全一致。2.科学思维：能够从功能、电路、材料、结构、安全五个维度拆解红绿灯模型的制作问题，会对比辨析不同方案的优劣，建立工程任务需要考虑多重约束条件的思维。3.探究实践：能结合生活观察，小组合作梳理制作红绿灯模型的关键问题，能用表格整理任务要求，能够识别电路设计中的不合理设想。4.态度责任：体会工程师开展项目前分析问题的重要性；懂得电路实践活动的安全准则；感受信号灯维护交通秩序的社会价值，养成严谨、周全思考问题的习惯。四、教学重难点1.教学重点：梳理制作红绿灯模型需要考虑的各类问题，明确模型的功能任务要求。2.教学难点：理解工程任务存在多重约束条件，能分辨哪些设想不符合模型制作现实条件，建立工程问题拆解思维。五、教学过程情境导入，聚焦单元任务教师出示路口红绿灯实景图片，开展课堂对话。

师：同学们，上下学路上，我们经常见到路口的红绿灯，谁能说一说红绿灯起到什么作用？红灯、黄灯、绿灯分别代表什么含义？

生1：红灯亮车子要停下，绿灯亮可以通行，黄灯提醒大家马上要变灯。

生2：红绿灯维持马路上的秩序，避免车辆行人相撞。

师：大家观察得很到位，红绿灯如同无声的交通管理员。本单元我们化身小小工程师，任务就是制作红绿灯模型。大家想一想，如果直接拿起材料动手做，会遇到哪些麻烦？

生1：不知道电路该怎么接，灯有可能同时全部亮起来。

生2：不知道选用什么材料，做出来可能站不稳会倒。教材文本讲解：打开课本对应页面，朗读教材开篇段落：“工程师动手制作产品之前，不会直接开始加工，而是先梳理清楚需要考虑的各类问题。我们要制作红绿灯模型，同样要先思考清楚任务要求，再开展后续工作”。

师：教材告诉我们工程师的工作流程，不是先动手，而是先思考问题。今天这节课，我们共同学习《制作红绿灯模型需要考虑的问题》，把所有要思考的关键点梳理出来，为后续设计制作打好基础。

设计意图：依托学生真实生活经验导入，对接教材原文，让学生初步感知工程实践“先思考后制作”的逻辑，抛出本课核心学习任务。活动一：分析红绿灯模型的功能要求师：请同学们阅读教材板块“红绿灯要实现怎样的功能”，结合课本图文，小组内讨论：我们制作的红绿灯模型，需要实现哪些功能？给大家一点时间小组交流。

学生小组讨论之后，组织全班交流。

师：哪个小组分享你们梳理的模型功能？

生小组代表：模型要有红灯、黄灯、绿灯，三种灯都能够点亮；最好可以单独点亮其中一盏灯，不能三盏灯同时亮。

师追问：为什么不能三盏灯同时点亮？

生：现实路口红绿灯不会三灯齐亮，同时亮就没有办法指挥通行了。教材文本讲解：课本明确标注：红绿灯模型核心功能：第一，可以分别点亮红灯、黄灯、绿灯；第二，每一盏灯能够实现独立控制亮灭；第三，模拟真实信号灯的工作逻辑，但模型不需要拥有真实红绿灯倒计时、强光穿透等复杂功能。教师板书核心功能清单，同步出示课堂表格，组织学生记录。模型需要实现的功能是否必须做到红灯能够独立点亮熄灭是黄灯能够独立点亮熄灭是绿灯能够独立点亮熄灭是三盏灯同时发光否拥有真实红绿灯强光照明效果否师：大家看表格，我们要分清什么是模型必须实现，什么是不需要强求。模型是模拟，不是复刻真实完整实物。

设计意图：深度解读教材功能板块，借助表格工具，引导学生区分模型任务的必要条件和非必要条件，破除学生“模型必须和现实物品一模一样”的认知误区。活动二：拆解电路设计层面要思考的问题师：要实现每一盏灯独立亮灭，电路上我们会遇到什么问题？请阅读教材中两种电路连接方案案例。教材给出两种设想：设想一，三盏小灯泡串联，共用一个开关；设想二，每一盏小灯泡搭配独立开关，各自形成独立支路。

师提问：哪位同学说一说，如果三盏灯串联，只用一个总开关，会出现什么现象？

生：开关闭合三盏灯全部亮，开关断开三盏全部熄灭，没有办法只点亮其中一盏。

师：那这样的电路能不能满足红绿灯模型的功能？

生：不行，不符合我们刚刚梳理的功能要求。

师继续追问：那第二种设想，每个灯泡配专属开关，每条回路相互独立，会出现什么效果？

生：打开红灯开关红灯亮，关闭就熄灭；黄灯、绿灯可以单独控制，符合模型的功能需求。师：教材文本提示我们，选择电路方案，要对照模型功能去检验，不只要做到灯泡发光，更要看能不能完成任务。大家思考，在电路部分，我们还需要考虑哪些问题？

生1：电源只能用干电池，不能用家里墙壁插座的电，很危险。

生2：导线接触要良好，不然灯泡有可能点不亮。教师汇总学生发言，梳理电路维度思考点：要选择合适电源；要匹配可以独立控制的电路结构；要考虑导线连接的可靠性。

设计意图：利用课本案例开展对比分析，通过层层设问，推动学生用任务功能去检验电路方案，训练工程思维当中的方案评估能力，落实教材文本学习。活动三：梳理材料、结构与安全方面需要考虑的问题师：除了电路，教材还有选材、结构、安全的思考板块。请同学们浏览教材对应文字，小组讨论，制作红绿灯模型，选材和结构上我们要思考哪些问题。

小组交流结束后组织全班汇报。

生1：支架材料要坚硬一点，软的材料做支架模型容易倾倒。

生2：材料最好方便获取，不要很难找到的物品。

生3：灯泡、开关尺寸要互相匹配，太大太小都组装不上。教材文本讲解：课本写明，选材需要兼顾易得性、适配性；结构上信号灯灯位排布可以参照真实红绿灯，有竖式、横式两种摆放方式，支架要稳固，避免模型倾倒；同时明确安全约束：只使用干电池作为电源，禁止接入家用交流电；剪刀等尖锐工具操作要防范划伤。

师追问：如果我们选用很脆、容易断裂的泡沫板做支架，会存在什么弊端？

生：轻轻一碰支架就碎掉，模型直接损坏，达不到使用要求。

师：很好，选材不单单看能不能找到，还要考虑材料性能是否匹配任务。

教师引导学生把材料、结构、安全维度的问题补充到课堂记录表格。

设计意图：完整解读教材选材与安全板块，引导学生跳出只关注电路的局限，认识工程任务要综合多重现实条件，强化安全意识。活动四：汇总全部问题，形成完整任务清单师：我们已经从功能、电路、材料结构、安全四个方面展开分析。现在请大家结合课本整课内容，小组合作，汇总一份完整的红绿灯模型需要考虑的问题清单。学生小组整理清单，教师巡视查看各组记录，选取两份不同小组的清单投屏展示。师：我们一起来看这份小组清单，大家找一找，有没有漏掉的思考点？有没有哪些条件是不必要的？学生互评补充。教师结合教材，带领全班梳理完整清单：功能层面：三灯可分别点亮，单灯独立可控，模拟信号灯逻辑。电路层面：选择安全电源，电路结构满足独立控制，保证通路稳定。材料层面：材料容易获取，元器件之间互相适配，支架材料具备足够强度。结构层面：支架稳固，信号灯摆放布局合理。安全层面：规避高压电风险，工具使用注意防护。师：同学们，工程师拿到项目任务，就是这样逐条梳理约束条件，所有后续设计都要围绕这份清单展开。

设计意图：回归教材完整文本，让学生自主建构完整问题清单，实现本课核心学习目标，完成从碎片化发言到结构化梳理的学习进阶。六、课堂小结师：今天我们学习了《制作红绿灯模型需要考虑的问题》，大家回顾一下，工程师正式动手之前，首先要做什么工作？

生：梳理项目需要考虑的全部问题，明