资源简介

Lesson 7 红绿灯亮起来
教学内容
红绿灯是国际通用的交通信号灯，它的发明给人类的社会生活带来了便利。其主要原理是运用了逻辑电路，实现了交叉路口处各个方向红绿灯交替有序的亮起来。本节课通过使用实验材料尝试设计让红黄绿三种颜色的二极管交替发光、起到交通指示的作用电路，探究串联电路和并联电路的差别，并在过程中探究电路连接的基本元件（即：导体、用电器、电源）及导体替代物，提升学生观察日常生活中常见现象，分析问题、建立假设、验证得并出结论的科学探究能力。
教学目标
科学知识：电路是包括电源在内的闭合回路，电路的通断可以被控制。串联和并联电路是不同的电路连一接方式。
科学探究：以“如何让红绿灯亮交替亮起来”为问题，培养学生提出假设验证推测并结合数据得出结论的科学探究能力。
科学应用：家用电路设计，电脑的电路板设计。
跨学科内容：技术（T）：用导线、二极管、电源组成闭合电路。
工程（E）：根据电路组装让红黄绿三种颜色的二极管合理发光的交通指示灯装置。
教学重点
根据红绿灯模型设计思路，设计红黄绿三种颜色交替发光的交通指示灯。
教学难点
比较串并联电路的不同。
教学活动流程
解决问题所需要的材料：带线二极管（红绿黄三色）、鳄鱼夹、螺丝、螺母、纽扣电池盒、瓦楞支架、底座、扎带。
工具包材料：剪刀、双面胶、纽扣电池、透明胶带。（课程结束后放回工具包）学生自备：白纸。
教学活动流程
一、引入（5min）
师：STEAM科学大课堂开始啦！
让我们看一段爆眼球的视频。
教师根据爆眼球视频内容，引导学生展开讨论。
*主题引入
师：说一说视频中的红绿灯和我们平时见到的红绿灯有什么不同？
师：你见过哪些类型的交通指示灯？（提示：三个灯成竖排或一个灯变换颜色）
实验引入
师：红绿灯中三种颜色的指示灯有什么特点？（提示：每次只有一种颜色的灯发光，而其他两种颜色的灯不发光）
师：根据你的推测，如何在同一时间让红黄绿三盏灯中只有一盏灯是亮的而其他两盏灯是熄灭状态的？（提示：让谁亮的时候，谁的电路就是通的，其他两个电路是断的。）
今天，就让我们一起来制作一个可以用于交通指示的红绿灯吧！
二、实验过程（30min）
认识材料
师：请取出袋子中的材料，看看它们如何帮助你解决实验问题？
教师带领学生从袋子里取出实验材料，根据学生水平及实验需要引导学生初步观察并了解不同材料的特征及使用方法。
开始实验
教师引导学生开展探究实验，（注意：探究过程中，应以学生自主探究为主，如果学生遇到操作问题，
教师可根据情况选择为学生展示相应的，帮助学生了解操作方法。）
1．建立假设，制作模型
师：尝试用二极管、纽扣电池（带盒）、鳄鱼夹连接电路，让单色的二极管发光，观察电路连接。学生尝试让其中一个二极管发光，并观察电路连接。
师：如果在电路连接中二极管的一极与鳄鱼夹之间加入一根螺丝钉，请试一试，联通后的电路二极管是否可以亮起（提示：是可以的，螺丝钉是导体）如果换成一段白纸呢？请试一试。
学生将二极管的一极与电源之间依次加入螺丝钉和白纸，测试，电路联通后是否二极管依然发光。（提示：教师讲解因为金属是导体而干燥的纸以及木头是非导体。导体可以代替导线在电路中发挥传递电流的作用）
师：播放，看一看老师的实验结果是如何的。
师：如果现在要让3个二极管交替发光（像我们平时看到的交通指示灯那样），你要如何去做？拿出实验记录单，根据你的推测，它可能是哪种方式？说一说你的原因。
学生2人一组建立推测，并说一说自己推测的原因。
2．验证推测，确定最优模型
师：现在请尝试使用二极管，纽扣电池（带盒）、鳄鱼夹连接电路，验证你的推测。
学生尝试连接，并将三个二极管可以交替发光的电路连接方式记录在实验记录单上。（勾选即可）师：播放，看老师是如何测试这两种方案的，结果又是如何的。
学生根据，调整实验操作，再次测试，确定实验结论。
师：现在请2人一组，思考：如果用手边材料尝试让第一种方案中三个二极管亮起来，你要如何去做？学生讨论并尝试自己的思路。
师：根据，老师的演示过程与你预想有什么不同，请比较这两种方案的电路连接方式有什么不同？
学生观看，讨论并总结两种方案下电路连接的不同点。
师：思考：接下来如何让红绿灯组装成一个可以发挥交通指示灯的作用装置呢？观看，完成交通指示灯的安装。
学生将已经确定的电路安装到红绿灯的瓦楞纸板上，组装交通指示装置。
师：观察组装好后的电路中三个二极管是否可以分别亮起？如果我们将螺丝钉替换成纸或者木头的是否可以？
学生根据第一步测试结果回答此问题。
3．优化方案，再次测试
师：在有的路口，红绿灯中黄灯或者红灯坏了，会影响绿灯亮吗？根据你的推测，这是怎么发生的呢？师：如果将其中一个用电器取下，请观察是否影响其他两个用电器的使用？
学生根据实验进行测试。
4．分析数据，得出结论
师：分析实验数据，从设计交通指示灯的角度，说出哪种方式连接电路更好，为什么？学生4人一组讨论，并最终确定结论。
学生分析已有实验结果，将实验结论记录在实验记录单上。
5．拓展活动
师：同学们街道一定要有红绿灯吗？在什么情况需要有红绿灯，假设街道没有红绿灯和有红绿灯，会给交通带来什么差别？
学生4人一组讨论并说出自己的想法。
三、讨论与分享（5min）
教师引导学生对以下问题展开讨论，分享自己的观点。
1．在课堂上我们最终通过哪种电路连接方式让红绿灯正常运行？2．根据实验记录单中两种电路连接方式，他们各有什么特点？3．红绿灯的作用是什么，你认为你还可以如何优化？
四、实验结论（2min）
师：通过这个实验，请陈述一下你所看到的现象，并解释这个实验现象背后的科学原理。（教师可根据学生分享与讨论的内容，结合以下信息做简要总结。）
总结：
师：通过这节课的学习，我们通过并联电路最终连接起电路，让红绿灯正常运行。根据测试，串联电路是用电器正负电极首先顺次连接后，因各自分享一部分电源电压，三个二极管串联后，电压是它们三个相加，所以用2个电源串联，来提高电源的电压，三个二极管发光，但它不符合红绿灯交替发光指示交通的功能。而并联电路是用电器各自分别与电源连接。每一个用电器独享电源电压，二极管发光并可以发挥交替发光的作用。在串联电路中，其中一个用电器损坏，另外的用电器将无法使用，而并联电路并不存在这个问题。每一个用电器都是独立和电源连接在一起的。
对于红绿灯的设计我们不仅要有不同颜色的光交替使用，还要注意交替的间隔以及在道路复杂的交叉口设置各方向的红绿灯，便于车辆和人的安全通行。
（提示：教师可根据师训视频中的实验总结部分，了解本次实验的原理。）
五、拓展与迁移（2min）
科学大讲堂
教师可利用“科学大讲堂”视频帮助学生拓展本节课相关知识。
师：科学大讲堂中发生了哪些有意思的事情和有趣的实验呢？让我们一起去看看吧。播放科学大讲堂视频。
六、回顾与总结（1min）
教师请学生拿出活动单页，引导学生完成自我反思与评价。
师：经过本节课的学习，你得到哪些收获和成长？请将你本节课的实验收获和心得以及还需提高和优化的部分记录在《回顾与总结》表中，并对自己本堂课在科学兴趣、科学实践、科学思维方面的成长给予评价。(共24张PPT)
红绿灯亮起来
1.说一说视频中的红绿灯和我们平时见到的红绿灯有什么不同？
你见过哪些类型的交通指示灯？
红绿灯中三种颜色的指示灯有什么特点？
根据你的推测，如何在同一时间让红黄绿三盏灯中只有一盏灯是亮的而其他两盏灯是熄灭状态的？
今天，就让我们一起来制作一个可以用于交通指示的红绿灯吧！
带线二极管
螺丝
鳄鱼夹
螺母
EVA底座
纽扣电池盒
瓦楞纸板模
纽扣电池
提示：其中纽扣电池、双面胶、剪刀来自工具包，使用后请将其放回工具包中。
学生需要准备：一张白纸
剪刀
双面胶
透明胶
1. 让一个二极管亮起来
尝试用二极管、纽扣电池（带盒）、鳄鱼夹连接电路，让单色的二极管发光，观察电路连接。
2. 观察二极管亮时，电路如何连接
观察二极管亮时，电路是如何连接的？
如果在电路连接中二极管的一极与鳄鱼夹之间加入一根螺丝钉，联通后的电路二极管是否可以亮起？想一想：如果将螺丝钉换成一段白纸呢？二极管还会亮起来吗？
3. 如何让多种颜色的二极管交替亮起来
如果现在要让3个二极管同时发光，你要如何去做？拿出实验记录单，根据你的推测，它可能是哪种方式？说一说你的原因。
4.验证你的猜想
现在请尝试使用二极管，纽扣电池（带盒）、鳄鱼夹连接电路，验证你的推测。尝试连接，并将三个二极管依次发光时的电路连接方式记录在实验记录单上。（勾选即可）
5. 如何让第一种方式的二极管亮起来？
现在我们2人一组，将其中一个同学的三个二极管依次串联起来，同时将2个电池盒也串联起来，再次尝试三个二极管是否同时亮了？
6. 比较两种电路连接方式有什么不同
如果其中一个二极管断开，请观察电路中其他两个二极管会有什么问题？这符合红绿灯交通指示要求吗？为什么？
说一说两种连接方式的电路有什么区别？
7.组装交通指示灯
思考如何让红绿灯组装成一个可以发挥交通指示灯作用装置呢？完成交通指示灯的安装。
说一说：
观察组装好后的电路中三个二极管是否可以分别亮起？如果我们将螺丝钉替换成纸或者木头的是否可以？
8.让红绿黄灯交替亮起来。
思考：在有的路口，红绿灯中黄灯或者红灯坏了，会影响绿灯亮吗？
根据你的推测，这是怎么发生的呢？同学们认为什么样的电路才能实现红绿黄灯可以交替发光的功能？
9. 拓展活动
同学们街道一定要有红绿灯吗？在什么情况需要有红绿灯，红绿灯需要具备什么功能？假设街道没有红绿灯和有红绿灯，会给交通带来什么差别？
1.在课堂上我们最终通过哪种电路连接方式让红绿灯正常运行？
2.根据实验记录单中两种电路连接方式，他们各有什么特点？
3.红绿灯的作用是什么，你认为你还可以如何优化？
4.想一想：这些增大稳定性的办法在生活中有哪些应用？
通过这节课的学习，我们通过并联电路最终连接起电路，让红绿灯正常运行。根据测试，串联电路是用电器正负电极首先顺次连接后，因各自分享一部分电源电压，三个二极管串联后，电压是它们三个相加，所以用2个电源串联，来提高电源的电压，三个二极管发光，但它不符合红绿灯交替发光指示交通的功能。而并联电路是用电器各自分别与电源连接。每一个用电器独享电源电压，二极管发光并可以发挥交替发光的作用。
在串联电路中，其中一个用电器损坏，另外的用电器将无法使用，而并联电路并不存在这个问题。每一个用电器都是独立和电源连接在一起的。
对于红绿灯的设计我们不仅要有不同颜色的光交替使用，还要注意交替的间隔以及在道路复杂的交叉口设置各方向的红绿灯，便于车辆和人的安全通行。
请你回顾本堂课的学习过程
用心记录下自己的成长与收获吧！

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