16. 交通信号灯优秀公开课教案

《红绿灯》教学设计

长沙麓山国际实验小学

黄思思

【科学教育理论】

基于真实情境发现实际问题，并通过讨论、探究解决问题，体现“从生活中来，到生活中去”的教学理念。同时，学生在自主地发现问题并尝试不同方法来解决问题，体现学生“自主建构”和“问题意识”。再者，将工程、技术、数学与科学相互融合，体现出学科的“综合性”特征。

【教学内容】

本课是教科版四年级下册《电》单元的衍生课，在学习了简单电路的连接和导体和绝缘体之后的综合性运用。随着课的每一个环节的推进，重历交通信号灯的发展过程，即科学技术史的学习。同时这一节课是基于真实情境的STEM课程，将科学、工程、技术和数学融合。

【教学方法】

学生通过合作学习能够理解技术与人类文明的有机联系，具有学习掌握技术的兴趣和意愿，具有工程思维，能将创意和方案转化为有形物品或对现有物品进行改进和优化。学生通过小组讨论对交通信号灯进行设计和再设计，并且在实验探究中引发矛盾冲突从而产生问题并解决问题。

【学情分析】

学生已有简单电路的连接和导体和绝缘体用于开关的相关知识，在掌握了这些实践性知识的情况下，发现实际问题并分析处理，最终运用相关知识予以解决问题，培养学生综合运用和创造动手能力。

【教学目标】

科学素养：

1、运用简单电路的连接形成交通信号灯系统。

2、运用导体和绝缘体组成开关来连接或断开电路。

工程素养：

1、连接电路制作一个交通信号灯。

2、使用或制作一个开关控制交通信号灯。

技术素养：

1、不断提出问题并解决问题改进交通信号灯。

数学素养：

1、根据统计图、表分析数据，并基于数据提出方案。

【教学重点】

提出问题解决问题一步步改造交通信号灯。

【教学难点】

设计并制作一个交通信号灯模型。

【教学准备】

为每个小组准备：红绿灯装置、电池、导线若干、开关、制作开关的材料。

【教学过程】

一、创设情境，制作红绿灯

1、视频展示真实情境

电子眼拍摄的某个十字路口的交通状况（时间：20秒；内容：没有红绿灯，人、车难以通行。）

师：同学们，这样的一个十字路口，安全吗？（预设板书：不安全）这个问题怎么解决？

预设：需要一个红绿灯。

<设计意图：学生通过真实情境发现问题并提出问题，再提出解决问题的方法。> 师：跟大家有同样想法的人是19世纪初一位英国的机械师——德-哈特，当时的英国议会大楼前常发生马车压人事故，德-哈特于1968年设计了红、绿两色的交通信号灯，大大减少了事故的发生。【科学技术史】

师：今天我们也来制作一个红绿灯吧！最少你需要哪些材料？

预设a：学生未提出需要开关

1、制作简易红绿灯

师：请同学们拿出盒子里的材料。

小组拿出实验盒

2、测试红绿灯，引冲突发

1）测试红灯

学生操作

2）测试绿灯

学生操作

3）切换红绿灯，引发冲突

学生操作

师：你们的红绿灯方便吗？（预设板书：不方便）这个问题怎么解决？

预设：增加开关

<设计意图：学生因为操作引发冲突，从而提出问题，再思考解决问题的方法。> 预设b：学生提出需要开关

1、使用开关控制电路或利用材料制作开关控制电路。

2、小组操作。（操作中不断完善设计方案。）

3、小组汇报。（着重汇报连接或制作过程中的设计思路。）

<设计意图：学生因为设计引发冲突，从而提出问题，再思考解决问题的方法。> 师：同学们成功地设计并制作了开关来控制红绿灯的亮和灭。你们知道吗？19世纪时的红灯和绿灯之间的切换需要靠皮带完成，每一个红绿灯下都站着一名警察手拿长棍来拨动皮带。在煤气时代甚至还有一位警察因为煤气灯突然爆炸而殒命。他们也觉得不方便，也跟你们一样设计并制作了开关来控制红绿灯。【科

学技术史】

二、层层推进，完善红绿灯

1、科学史带入，引出新问题

师：这样的红绿灯使用了50多年，后来有一天，我国著名的电机专家胡汝鼎教授在穿越马路时,因为红绿灯之间的转换太快，差点被汽车撞了。于是他发现红绿灯仍然有缺陷。这个缺陷是什么？（预设板书：转换太快）这个问题怎么解决？【科学技术史】

预设：需要黄灯

<设计意图：学生在科学技术史的情境中发现问题，并像科学家一样思考问题，如同重新经历那个的时代来解决问题。>

师：电机专家胡汝鼎教授也想出了在红绿灯之间再安上一个黄灯,起到警示作用。他的提议立即得到了肯定。就这样，红、绿、黄三色信号灯形成了一个完整的交通信号灯系统遍及全世界了。【科学技术史】

2、人工切换到定时切换

师：“有开关的红绿黄三色信号灯”，你们觉得这样的交通信号灯还有什么问题吗？（预设：“手动切换“之类，板书浪费人力）这个问题怎么解决？

预设：倒计时的开关自动切换

<设计意图：重新回归课堂，在模型和现实生活中红绿灯之间进行对比，发现问题并提出问题，再解决问题。> 2、定时控制到人工智能切换

展示一组表格数据和条形统计图：不同时间段的车流量不同。

师：我们来看一组数据，这组数据代表了什么意思？

学生对统计图表的数据进行分析，（预设：某某时间的车流量最少，启发学生自己发现问题：控制时间不合理。预设板书：控制时间不合理）这个问题怎么解决？

学生思考并汇报。

<设计意图：从数据中发现问题，联系生活实际提出问题，大胆发挥思考，解决问题。> 师：是啊！2016年是人工智能元年，它的出现能收集和分析数据，合理地调节红绿灯的控制时间，技术又一次改造了世界！【科学技术史】

三、抛出问题，设计红绿灯

1、设计新型交通信号灯

师：同学们，我们今天经历了交通信号灯的发展过程，自己设计并制作了交通信号灯。你们拥有发明家的头脑和工程师的技术，那么，你们想不想试着设计一下，22世纪的交通信号灯又会是怎么样的呢？

师：如果我们要设计这一个红绿灯，先要做什么呢？

<设计意图：学生思维的一次拔高，整节课在不断的发现问题和提出问题，学生能在最后作答时明白：每一次技术的改进基于发现问题。>

预设板书：

红绿灯

不安全——红绿灯

不方便——加开关

转换太快——加黄灯

浪费人力——定时控制

控制时间不合理——人工智能