资源简介

交通信号灯模型大比拼（二）教学设计
一、学习目标
（一）科学观念目标
1.信号灯基本结构、红绿灯排列规则，强调在理解这些内容的基础上，引导学生摆脱固定步骤图束缚，开展创新设计，搭建个性化信号灯模型。
2.“两点确定一条直线” 和增大底面积提高稳固性原理在模型搭建中的应用，突出如何引导学生创新应用这些原理，在自主搭建模型时，构建稳固且独特的结构。
3.主控板与 LED 灯的基本功能及初步连接方式，探索在无固定连接步骤指引下，培养学生创新思维的方法，鼓励学生尝试新颖的连接方式，实现信号灯功能创新。
（二）科学思维目标
1.通过回顾手动信号灯模型搭建，培养归纳总结能力，提升对已有知识的梳理与运用水平，同时引导学生反思搭建过程，思考如何突破传统搭建模式，以创新思维改进搭建方法。
2.在与智能体互动学习红绿灯排列规则过程中，学会提出问题、分析问题，培养批判性思维和逻辑思维能力，鼓励学生对智能体给出的规则提出创新性的思考与质疑，为创意搭建提供思维动力。
3.基于工程学原理思考模型搭建方法，锻炼将抽象原理转化为实际操作的思维转换能力，着重引导学生在抛弃固定步骤图后，凭借自身理解，大胆创新搭建方法，设计出独一无二的交通信号灯模型。
（三）探究实践目标
1.能够熟练运用所学原理，在无固定步骤图指引下，独立完成模型底座的搭建，提高动手实践和解决实际问题的能力，激励学生在底座搭建中融入创新设计，从形状、材质组合等多方面提升底座的功能性与美观性，展现创意。
2.成功实现主控板与 LED 灯的初步连接，掌握基本电路连接技能，为后续深入探究奠定实践基础。
（四）态度责任目标
1.激发对科学探究的浓厚兴趣，增强主动学习和探索新知识的欲望，尤其注重培养学生对创新探索的热情，让学生在无固定步骤图的搭建过程中，积极主动地尝试新方法、新思路。
2.培养严谨认真的科学态度，在实践操作中注重细节，确保搭建和连接的准确性，同时鼓励学生在保证准确性的前提下，大胆尝试创新实践，勇于为自己的创意搭建负责。
3.体会科学知识与日常生活的紧密关联，认识到科学技术在改善生活中的重要作用，增强社会责任感，引导学生思考如何通过创新科学技术，如创新信号灯模型搭建，更好地服务社会。
（五）单元规划
二、学习重点、难点
（一）学习重点
1.信号灯基本结构、手动控制原理及红绿灯排列规则，强调在理解这些内容的基础上，引导学生摆脱固定步骤图束缚，开展创新设计，搭建个性化信号灯模型。
2.“两点确定一条直线” 和增大底面积提高稳固性原理在模型搭建中的应用，突出如何引导学生创新应用这些原理，在自主搭建模型时，构建稳固且独特的结构。
3.主控板与 LED 灯的基本功能及初步连接方式，探索在无固定连接步骤指引下，培养学生创新思维的方法，鼓励学生尝试新颖的连接方式，实现信号灯功能创新。
（二）学习难点
1.理解红绿灯排列规则背后的科学原理及在不同场景下的一致性与特殊性，在创意搭建中准确把握规则与创新的平衡。
2.将数学原理灵活应用于模型底座搭建实践，确保底座稳固，鼓励学生创新应用数学原理，设计出更具创意和稳固性的底座，解决在自主搭建过程中，实现创意与稳固性统一的难题。
3.主控板与 LED 灯接口众多，学生准确理解各接口作用并正确连接存在一定难度，同时探索如何引导学生在连接过程中创新电路设计，实现独特功能，克服接口复杂带来的创新阻碍。
三、学习评价设计
（一）课堂表现评价（过程性评价）
1. 观察学生在回顾旧知环节的参与度，包括是否积极发言、能否准确阐述手动信号灯模型原理，给予相应等级评价（优秀、良好、合格、待改进）。
2. 在与智能体互动环节，评价学生提问的质量（深度、创新性）。
3. 模型搭建和电路连接实践中，观察学生操作的规范性、熟练程度以及遇到问题时的解决思路和协作能力，进行实时评价与指导。
（二）作业评价（诊断性评价）
布置课后作业，利用家中现有材料，如纸盒、吸管等，搭建一个简易的四向交通信号灯模型，拍照记录并说明运用了哪些数学原理来保证底座的稳固性，以此检测学生对基础知识的掌握程度。
（三）小组互评（表现性评价）
1. 在每个任务完成后，组织小组互评，让学生互相评价在团队合作中的表现，如沟通协作、任务分工、贡献大小等方面，促进学生团队意识和协作能力的提升。
2. 鼓励学生在互评过程中提出建设性意见，共同改进和提高。
四、学习活动设计
环节名称 教师活动 学生活动 设计意图 时间
“交通信号灯知多少” 谈话导入 以亲切的口吻开启话题，阐述交通信号灯在日常出行中的重要性，强调其对保障出行安全的关键作用。 随后提出问题：“你们每天过马路的时候有没有注意到交通信号灯的排列方式是什么样子的？” 引导学生思考并积极参与讨论。 认真倾听老师讲话，回忆日常过马路时看到的交通信号灯，积极举手发言，分享自己所观察到的交通信号灯排列方式。 通过日常熟悉的交通信号灯话题导入，引发学生兴趣，调动学生已有生活经验，为后续深入探究交通信号灯相关知识以及制作交通信号灯模型做铺垫，同时培养学生观察生活的能力。 2分钟
信号灯排列大揭秘 待学生就交通信号灯排列方式各抒己见、答案多样时，拿出准备好的不同颜色磁铁贴，邀请两位同学上台，鼓励他们将自己心中红、黄、绿信号灯的正确排列顺序贴在黑板上。引导台下同学观察这两种排列，点明分歧之处，营造悬念感。紧接着，向学生隆重介绍智能体交警叔叔这一神秘嘉宾，告知学生可以亲自向其询问正确答案。 踊跃参与课堂讨论，大胆表达自己对信号灯排列的认知。被选中的两位同学兴奋上台，仔细挑选磁铁贴，认真在黑板上摆出自己认为的正确顺序。其他同学则专注观察并小声议论。在得知可以向智能体交警提问后，充满好奇与期待，积极思考问题，向智能体交警询问信号灯排列的正确答案。 借学生答案的不一致，引发他们的认知冲突，点燃学生探索真相的热情。通过上台操作磁铁贴，强化学生的参与感与动手能力。引入智能体交警，增添课堂的新奇感与科技元素，让学生在趣味互动中获取精准知识，培养学生主动寻求正确答案、利用新工具解决问题的能力。 3分钟
模型检验与课题引入 拿出上节课学生制作的手动交通信号灯模型，引导学生依据刚刚确定的信号灯排列方式，检查模型排列是否正确。挑选一名学生上台点亮交通信号灯，同时提醒台下学生仔细观察，思考模型存在的问题及现象。在学生观察后，顺势引导学生发现手动操作的不便之处，从而引出本节课主题 —— 交通信号灯模型大比拼 2，对交通信号灯进行改进。 认真对照正确的信号灯排列方式，检查自己上节课制作的手动模型。被选中上台的学生小心点亮交通信号灯，台下学生则全神贯注观察，踊跃举手分享自己观察到的问题或现象，如信号灯切换不流畅、手动操作麻烦等。在老师引导下，理解本节课要对交通信号灯进行改进的任务。 通过模型检验，巩固学生对信号灯排列方式的认知，强化知识运用能力。让学生亲自观察手动模型问题，直观感受改进需求，自然引出本节课主题，激发学生对后续改进任务的兴趣与积极性，培养学生发现问题、思考问题的习惯。 3分钟
探讨信号灯改进方向 在引出 “交通信号灯模型大比拼 2” 这一课题后，向学生提问：“如果要改进交通信号灯，你们觉得可以从哪些方面入手呢？”改进之前，观看一个幼儿园学生过马路并被困在马路中间的视频。 鼓励学生大胆思考，并准备好粉笔，邀请学生将自己的想法随时写在黑板上。对学生的回答进行引导和追问，促进思维的深化。 观看视频。积极开动脑筋，思考改进交通信号灯的方向。主动举手发言，分享自己的创意，如让信号灯能根据车流量自动调整时长、增加语音提示功能、使信号灯更节能、更智能等，并到黑板上写下自己的想法。认真倾听其他同学的观点，相互学习和补充。 激发学生的创新思维，让学生从使用者的角度出发，思考交通信号灯的不足与改进方向，为后续的模型改进活动提供思路。同时，培养学生的团队合作意识，通过交流和分享，拓展思维的广度和深度。 3分钟
微课知识快速回顾 向学生说明本环节旨在复习课前微课中材料清单认识、插线及搭建原理知识。将材料样本一一摆好，随机挑选一种材料，要求学生快速拿起并准确说出名称，顺势回顾插线序号相关要点。在学生回应过程中，自然引入两个新知识点。比如，拿起两根细长的支撑材料，提问：“同学们，假设这两根材料要组成信号灯的支架，怎么摆放才能让它立得又直又稳呢？” 引导学生思考并引出 “两点确定一条直线” 原理，解释该原理在搭建稳定结构中的应用。随后，通过学习篮球架，讲解 “增大底面接触面积，可以增加物体的稳固性” 这一知识在交通信号灯模型搭建中的重要性。对学生的反应和回答及时反馈，纠正错误认知。 全神贯注，紧跟老师节奏，老师指出材料后，迅速从材料堆找出相应物品并大声说出名称，积极回应插线序号问题。 面对老师关于新知识点的提问，认真思考，踊跃发言，结合生活经验与对微课内容的理解参与讨论，观察老师展示的不同底座稳定性实验，加深对新知识的理解。若有知识遗忘或混淆，主动向老师和同学请教。 以快速问答形式高效唤醒学生对微课知识的记忆，强化材料认知与插线要点掌握。通过现场直观演示与引导，将 “两点确定一条直线” 和 “增大底面接触面积增加稳固性” 两个关键知识点巧妙融入，为学生后续搭建交通信号灯模型提供理论支撑，培养学生知识迁移与应用能力，提升其搭建模型的科学性与合理性。 4分钟
成品模型分析与创新启发 将多个形式各异的交通信号灯成品模型展示在学生面前，引导学生观察这些模型在外观设计、结构搭建、功能实现等方面的不同之处。向学生提问：“大家看看这些模型，它们的搭建方式一样吗？都有哪些独特的地方？” 鼓励学生大胆发表自己的看法，针对学生的回答进行点评和拓展，如讲解某种结构设计背后的原理或功能优势，强调搭建方式的多样性并非偶然，而是源于不同的思考角度和创新尝试，引导学生从这些成品模型中汲取灵感，为自己接下来的搭建工作开拓思路。 认真观察展示的成品模型，仔细比较它们之间的差异，积极思考老师提出的问题，踊跃举手发言，分享自己观察到的模型特点，有的模型使用了多层结构增强稳定性等。倾听其他同学的观点，相互学习，在老师引导下，深入思考这些独特设计如何为自己的模型搭建带来启发，尝试从不同角度构思自己后续搭建的创新方向。 通过直观展示多种成品模型，让学生切实感受到交通信号灯模型搭建形式的多样性，打破思维定式。引导学生分析模型特点，激发学生的创新意识，促使学生在后续搭建过程中积极探索，尝试新的设计和方法，培养学生的创新思维与实践能力，为模型大比拼活动注入更多创意元素。 3分钟
小组合作搭建交通信号灯模型 在学生动手搭建前，着重强调小组合作的重要性。清晰阐述搭建规则：每个小组需进行合理分工，安排成员分别负责搭建支架、连接电路等不同任务，最终将各部分组装整合。为各小组分配搭建材料，并再次明确时间限制为 12 分钟。在学生搭建过程中，巡回观察各小组进展，适时给予指导和帮助，如提供技术支持、协调小组内分工矛盾等，但不过多干涉学生的创意和自主搭建过程。 以小组为单位，依据老师讲解的规则，共同商议小组内部分工，确定各自负责的搭建任务。领取材料后，小组成员各司其职，搭建支架的同学充分运用材料，搭建稳固且具创意的结构；连接电路的同学专注于线路连接，确保电路通畅。 过程中，小组成员保持密切沟通，分享想法，共同解决遇到的问题，按要求将各部分逐步组装成完整的交通信号灯模型，在规定的 12 分钟内高效完成搭建任务。 通过明确小组合作规则与分工要求，培养学生的团队协作能力与沟通能力，让学生在合作中体会不同角色的职责与重要性。限定时间促使学生合理规划时间，提升解决问题的效率。给予学生自主搭建空间，充分发挥学生的主观能动性与创新思维，将之前所学知识与创意灵感转化为实际成果，强化知识应用与实践操作能力。 12 分钟搭建+2分钟讲解规则=14分钟
交通信号灯模型工程汇报 组织各小组依次进行工程汇报，向学生明确汇报重点为搭建过程中遭遇的困难、解决办法、模型待改进之处以及活动收获这三点。 在小组汇报时，认真倾听，适时引导学生清晰阐述观点，确保汇报内容详实、有条理。对各小组汇报内容进行点评，肯定小组的努力与成果，针对存在的问题提出建设性意见，鼓励小组间相互学习、共同进步。 各小组推选一名代表上台进行汇报，汇报人结合小组搭建实际情况，详细讲述搭建时遇到的难题，如材料尺寸不匹配、电路连接故障等；分享小组如何齐心协力解决问题，像通过调整材料拼接方式、重新排查电路等；指出小组模型目前仍存在的不足，例如结构稳定性欠佳等；畅谈通过本次搭建活动，小组成员在知识、技能、团队协作等方面的收获，如学会了新的电路连接方法、增强了沟通协作能力等。汇报结束后，认真倾听其他小组汇报，汲取经验，反思自身不足。 通过工程汇报，给予学生展示成果与反思过程的平台，锻炼学生的表达能力与总结归纳能力。 聚焦困难、改进点与收获，促使学生深度反思搭建过程，强化问题解决思维，培养自我评估与持续改进意识。小组间相互交流汇报，促进知识与经验共享，营造良好的学习氛围，助力学生全面成长，为后续模型优化及类似活动积累经验。 5分钟
希沃白板知识点互动游戏挑战 挑选两组学生上台参与希沃白板中的课堂互动游戏，游戏内容涵盖本节课涉及的交通信号灯排列知识、搭建原理、材料特性等关键知识点。在游戏开始前，向全体学生清晰讲解游戏规则，如答题方式、得分机制等，强调游戏旨在巩固知识。在游戏过程中，鼓励台上两组学生积极思考、快速作答，同时引导台下学生为他们加油助威。游戏结束后，公布两组得分情况，对学生在游戏中的表现进行点评，针对游戏中暴露的知识薄弱点再次简要回顾和强调。 被选中的两组学生兴奋上台，全神贯注投入游戏。在游戏过程中，迅速回忆本节课所学知识，积极思考，快速点击希沃白板作答。台下学生热情高涨，为台上同学呐喊助威，在观看游戏过程中，也同步回顾知识点。参与游戏的学生根据得分情况，感受成功的喜悦或反思知识不足，未上台的学生期待后续也能参与游戏，进一步加深对知识的掌握。 利用希沃白板互动游戏这一新颖形式，将枯燥的知识点融入趣味挑战中，极大地吸引学生注意力，充分调动学生的课堂积极性和参与热情。通过游戏竞争，促使学生主动回顾和运用知识，强化记忆，提升学习效果，同时培养学生的竞争意识和团队协作精神，营造活跃的课堂氛围，让学生在轻松愉快的环境中巩固所学知识。 2分钟
课堂总结、任务升级与作业布置 教师引导学生回顾整节课，梳理交通信号灯排列方式、搭建原理及改进思路，强调小组合作与互动游戏的作用，帮助学生构建知识体系。随即引入现实中交通信号灯多方向通行需求，提出制作简易四向信号灯模型的升级任务，鼓励学生思考运用所学优化模型。接着布置家庭作业，要求利用纸箱子、废旧木质板等废旧材料制作模型，强调功能性与创新性，提醒安全及合理安排时间。 学生认真聆听，回顾课堂学习与实践，反思收获不足，明确重点知识。对新任务产生兴趣，积极思考搭建思路，初步设想多方向信号指示的实现方法。课后，学生按要求收集材料，规划制作流程，运用课堂知识技巧，安全且认真地完成作业，展现创意与能力。 此环节融合课堂小结、任务升级与作业布置，旨在让学生明晰知识从课堂到生活应用的过程。 梳理知识脉络，加深理解记忆，培养总结归纳能力；拓展思维，强化知识与生活联系，提升解决复杂问题和创新能力；通过实践性作业巩固知识技能，培养动手、创新及环保意识，将课堂学习延伸至生活实践，全方位提升学生综合素养。 1分钟
五、板书设计
1.大标题：交通信号灯模型大比拼（二）
改进意向：自动、智能、节能等。
2.搭建知识原理：两点确定一条直线、增大底面接触面积可以增加物体的稳固性。
3. 红绿灯排列规则
水平式：红左、黄中、绿右
垂直式：红上、黄中、绿下
六、作业设计
实践作业：利用家中现有材料，如纸盒、吸管等，搭建一个简易的四向交通信号灯模型，拍照记录并说明运用了哪些数学原理来保证底座的稳固性。
七、教学反思和改进
在“交通信号灯模型大比拼”课程的设计与实施过程中，我收获了诸多宝贵经验，也进行了深刻反思。 起初，依据专业耗材包内现成的搭建顺序图教学时，每次呈现的作品都与预期大相径庭。这一状况促使我重新审视教学思路：为何要以固定模式限制孩子，而不让他们尽情发挥想象力？毕竟培养孩子的创新精神与发散思维，远比整齐划一的成果更为重要。基于此，我果断转变教学方式，从以往的步步引导转变为给予孩子充分的自由发挥空间。事实证明，这一改变成效显著。学生们呈现出的作品创意十足，从外观造型上大胆创新，设计出独特新颖的信号灯样式。 不过，在赋予学生自由的同时，也暴露出一些问题。部分学生由于缺乏足够的引导，在搭建初期显得迷茫无措，不知从何下手，浪费了不少时间。
在小组合作环节，个别小组存在分工不明确的现象，导致部分学生参与度不均衡，有的过度主导，有的则参与不足。这让我意识到，给予学生自由并不意味着完全放手，在前期需要更充分地激发学生的创意灵感，例如通过展示大量多样化的案例拓宽他们的思路；在小组合作方面，要提前制定更清晰的规则与分工指导，确保每个学生都能在团队中充分发挥作用。 在知识讲解环节，对于一些抽象的概念，如电路连接原理，部分学生理解起来仍有困难，这反映出我在教学方法上可能不够生动形象。后续应引入更多生活实例或采用直观的演示方式，助力学生理解。同时，在时间把控上也有待优化，导致工程汇报环节有些仓促，部分小组未能充分展示成果与心得。 此次教学实践让我深刻认识到，在鼓励学生创新的道路上，教师需要在给予自由与适度引导之间找到平衡。既要充分尊重学生的创意，又要为他们提供必要的支持与保障，帮助他们更好地将创意转化为实际成果，在探索实践中不断提升综合素养。

展开更多......

收起↑