第三单元 小小工程师——红绿灯模型（期中专项训练）科学四年级上学期（沪科技版·新教材）

第三单元《小小工程师-红绿灯模型》（期中专项训练） 亲爱的同学们： 科学藏在生活的每一处！这份单元小结专项练习，帮你梳理单元重点，分清物理变化与化学变化，攻克易错题。 题目由浅入深，一边练习一边巩固知识，锻炼观察与思考能力。紧扣课本核心知识，挑选高频考点和易错题，按单元集中练习。帮助大家辨析考点的类型，扫除知识盲区，学会用科学视角解释生活现象，锻炼探究能力。 希望大家沉下心认真答题，在练习里查漏补缺，保持对科学的好奇，一点点积累知识，稳步提升，从容应对期中复习，收获满满的进步！愿你认真审题、细心作答，在练习中发现科学的乐趣，夯实基础，从容迎接期中检测！ 祝大家学有所获！ 第一部分：知识回归 考点1：工程师完成工程项目的基本流程 【核心考察内容】 工程师做工程项目有一套完整工作流程。第一步明确任务要求，清楚要制作什么、要实现什么功能；第二步构思方案，画出设计草图；第三步挑选合适的制作材料与工具；第四步按照设计动手加工制作；第五步完成后开展测试，检验作品能不能实现预定功能；第六步根据测试中发现的问题进行调试、评估、改进。很多作品不会一次就完美，需要多次修改优化，迭代升级，这是工程实践非常重要的特点。 考点2：红绿灯真实工作原理 【核心考察内容】 现实交通红绿灯有红灯、黄灯、绿灯三盏灯，三盏灯不会同时点亮。红灯亮表示停止通行；绿灯亮代表准许通行；黄灯起到警示缓冲作用，提示即将切换信号灯。三盏灯分别由独立开关控制，每一盏灯各自是一条独立支路。红灯、绿灯、黄灯轮流交替发光，指挥车辆行人有序通行。我们课堂制作的红绿灯模型，是对真实红绿灯功能的模拟复刻，不需要做到和现实红绿灯完全一模一样。 考点3：制作红绿灯模型需要明确的任务要求 【核心考察内容】 拿到制作红绿灯模型任务，首先要梳理清楚任务指标。模型要能够分别点亮红灯、黄灯、绿灯；可以单独控制每一盏灯的亮灭；要考虑材料是否容易获取；制作过程注意安全，剪刀等尖锐工具防止划伤；同时兼顾结构稳固，模型不容易倾倒。任务要求是设计的依据，后续选材、画图、制作都要围绕任务展开。如果任务理解错了，做出来的模型就达不到预期效果。 考点4：红绿灯模型的电路设计思路 【核心考察内容】 想要分别控制红、黄、绿小灯泡的亮灭，需要给每一个小灯泡配备独立的开关。每一盏灯形成一条独立简单回路：电源提供电能，一条回路由小灯泡、开关、导线组成。闭合红灯开关红灯亮，断开就熄灭；黄灯、绿灯同理。不能只用一个总开关，只用一个开关会三盏灯同时亮灭，无法实现红绿灯交替点亮。模型电源一般选用干电池，严禁使用家庭 220V 交流电。 考点5：设计草图的作用与绘制要求 【核心考察内容】 工程设计阶段需要绘制设计草图。草图要画出模型大体外形，标注电池、小灯泡、开关、导线的摆放位置；标注使用哪些材料。草图不用画得特别精美，但要把关键结构表达清楚，方便自己制作，也方便同伴看懂你的方案。制作的时候尽量参照草图实施，如果实际制作发现草图有不合理，允许一边测试一边修改图纸。草图是连接想法和实物作品的重要桥梁。 考点6：制作红绿灯模型的材料与工具选择 【核心考察内容】 制作模型常见材料：干电池与电池盒、三种颜色小灯泡、若干开关、导线；底座可以选用硬纸板、塑料盒，让模型站立稳固。工具常用剪刀、美工刀、胶带、双面胶。选材要考虑：材料容易加工，安全无毒，成本合适。硬纸板底座硬度高，模型不容易歪倒；薄软纸片做底座容易倾倒。尖锐工具使用时注意安全，美工刀必须在大人陪同下操作。 考点7：模型制作、组装环节注意事项 【核心考察内容】 组装顺序建议：先固定底座，安装电池盒，再布置导线，依次连接每一组灯泡与开关；导线接线位置要接触牢靠，避免虚接松动。小灯泡金属触点要和导线良好接触，接触不良会出现灯泡时亮时灭。组装过程不要把电池正负极直接用导线短接，防止发生电源短路，造成电池发烫损坏。组装完成不要直接判定成功，必须进入测试环节。 考点8：红绿灯模型测试，常见故障分析 【核心考察内容】 测试就是逐个拨动开关，观察红黄绿灯泡是否可以独立亮灭。常见故障：全部灯泡都不亮，大概率电池没电、总回路断开；某一盏灯不亮，可能对应开关损坏、小灯泡灯丝断、该支路导线接触松动；部分灯泡时亮时灭，大多是导线接触虚接；出现电池发烫，说明发生短路，立刻断开电路排查。测试要如实记录现象，不能主观猜想故障。 考点9：模型调试、评估与改进方法 【核心考察内容】 测试发现问题之后就要调试改进。灯泡接触不良，重新压紧导线接线位置；底座容易倾倒，可以增加底座重量或者换更厚硬纸板；如果开关控制混乱，重新修改电路接线。评估作品要从多个角度：功能能不能实现、结构牢不牢固、材料是否节约、造型是否简洁美观。工程作品没有绝对完美，根据发现的缺点不断修改迭代，是工程师重要工作方式。 考点10：单元工程实践易错辨析 【核心考察内容】 易错点：①红绿灯三灯要独立开关，单开关不能实现交替亮灯；②草图允许后期修改，不是画完就一成不变；③短路会让电池发热，发现发烫马上断电；④测试是必不可少环节，不能做完直接结束；⑤模型是模拟，不用和真实红绿灯完全一样；⑥制作优先考虑功能实现，其次再考虑外观；⑦实验只用干电池，禁止家庭高压电源。 第二部分：巩固训练 一．判断题 （ ）1. 工程师完成项目，需要经历明确任务、设计、制作、测试、改进的流程。 （ ）2. 现实红绿灯红灯、黄灯、绿灯三盏灯会同时全部点亮。 （ ）3. 想要分别控制红黄绿灯泡，每一盏灯最好配备独立开关。 （ ）4. 设计草图必须画得非常精美漂亮，画错一点就不能修改。 （ ）5. 硬纸板底座相比薄纸片底座，红绿灯模型站立会更加稳固。 （ ）6. 组装红绿灯模型，可以直接使用家里墙壁插座 220V 电源。 （ ）7. 制作模型时导线接线松动，会造成小灯泡时亮时灭。 （ ）8. 测试模型发现电池发烫，很可能发生短路，要马上断开电路。 （ ）9. 评估模型只需要看外观好不好看，不用管能不能实现功能。 （ ）10. 模型是对真实物品的模拟，不需要和实物完全一模一样。 二、选择题 1.工程师做工程项目第一步要做的是（ ） A. 直接动手制作 B. 明确任务要求 C. 直接改进作品 2.现实交通红绿灯，红灯亮代表（ ） A. 停止通行 B. 准许通行 C. 警示缓冲 3.想要分别控制红绿灯模型红、黄、绿三盏灯，需要（ ） A. 不需要开关 B. 每盏灯配独立开关 C. 只使用一个总开关 4.制作工程模型时，设计草图主要作用是（ ） A. 做完作品之后再画 B. 只用来画画娱乐 C. 记录构思，指导制作 5.选择红绿灯模型底座，下面哪一种稳定性最好（ ） A. 薄宣纸 B. 厚硬纸板 C. 薄纸巾 6.红绿灯模型实验，适合选用的电源是（ ） A. 干电池 B. 家庭插座电源 C. 高压电源 7.某一盏小灯泡怎么都不亮，该支路不可能的故障是（ ） A. 小灯泡灯丝断裂 B. 该支路小灯泡灯丝完好 C. 导线接触松动 8.组装模型，导线接线没有压紧，容易造成（ ） A. 灯泡时亮时灭 B. 灯泡永久特别亮 C. 电池永远不耗电 9.测试模型，电池明显发烫，原因大概率是（ ） A. 灯泡全部正常发光 B. 底座太重 C. 发生电源短路 10.下面不属于红绿灯模型制作材料的是（ ） A. 放大镜 B. 小灯泡 C. 开关 11.红绿灯模型测试环节，我们要（ ） A. 主观猜想现象 B. 如实观察记录现象 C. 跳过测试直接上交 12.黄灯在真实红绿灯当中的作用是（ ） A. 代表可以加速通过 B. 警示缓冲，提示信号灯即将切换 C. 代表完全禁止通行 13.工程作品评估，第一位要考虑的是（ ） A. 能不能实现预定功能 B. 装饰贴纸多不多 C. 颜色好不好看 14.红绿灯模型，每一盏灯需要组成（ ） A. 不需要电路 B. 独立简单电路回路 C. 全部灯泡串联共用一条回路 15.制作模型时，如果草图发现不合理，我们应当（ ） A. 根据实际情况修改草图 B. 绝对不能改动草图 C. 直接扔掉草图不看 16.下面工具，制作红绿灯模型一般用不到的是（ ） A. 剪刀 B. 导线 C. 酒精灯 17.红绿灯模型测试完成之后发现缺点，应当（ ） A. 假装没有看见问题 B. 调试改进模型 C. 直接丢弃不处理 18.下列行为，制作模型时安全的是（ ） A. 小心使用剪刀尖锐工具 B. 用手掰干电池正负极短路 C. 使用家庭插座供电 19.做完红绿灯模型，关于模型说法正确的是（ ） A. 和现实红绿灯功能必须完全一模一样 B. 是真实红绿灯的模拟作品 C. 必须做到尺寸大小完全一样 20.工程师不断修改作品，这个过程叫做（ ） A. 迭代改进 B. 直接放弃 C. 重新换任务 三、连线题 1.工程师工作步骤与对应内容连线 明确任务        动手裁剪组装模型 设计画草图       清楚作品要实现什么功能 动手制作        画出模型构思图纸 测试与改进       通电检验，发现问题修改 2.现象与故障原因连线 个别灯泡不亮      发生电源短路，电池发烫 全部灯泡都不亮     该支路灯丝断或导线松动 电池异常发烫      电池没电，总回路断开 灯泡忽亮忽灭       导线接线接触虚接松动 四、简答题 1. 简单说一说工程师完成一件工程作品，大致要经历哪几个主要步骤？ 2. 制作红绿灯模型，为什么红、黄、绿每一盏灯最好都配独立的开关？ 第三部分：提升训练 一．判断题 （ ）1. 没有画设计草图，绝对不可以动手制作任何模型。 （ ）2. 红绿灯模型只用一个开关，无法实现三盏灯独立交替点亮。 （ ）3. 选材的时候，不仅要看功能，还要考虑材料安全性。 （ ）4. 测试模型只需要看外观，不用通电检验电路。 （ ）5. 模型出现短路现象，第一时间断开电源，防止损坏电池。 （ ）6. 评估红绿灯模型，既要评价功能，也要看结构稳固程度。 （ ）7. 草图画完之后，发现不合理也不能够做任何修改。 （ ）8. 底座轻薄的纸片，很容易造成红绿灯模型倾倒。 （ ）9. 测试发现模型存在缺陷，需要调试和迭代改进。 （ ）10. 做红绿灯模型，可以使用干电池，不能用家庭 220V 交流 二、选择题 1.下面不属于工程师完整工作流程的是（ ） A. 绘制设计草图 B. 做完直接丢弃，不测试不改进 C. 明确任务需求 2.如果只用一个开关控制红绿灯模型三盏小灯泡，会出现（ ） A. 灯泡永远不会发光 B. 三盏灯可以独立分开亮灭 C. 三盏灯同时亮或者同时灭 3.做红绿灯模型，下列选材考虑因素最重要是（ ） A. 材料颜色鲜艳就可以 B. 可以实现预定功能 C. 只选最贵的材料 4.红绿灯模型，某一条支路灯泡时亮时灭，故障是（ ） A. 灯泡变成绝缘体 B. 电池电压无限变大 C. 导线接触虚接松动 5.关于工程设计草图，说法正确的是（ ） A. 画完就永久不能改动 B. 可以根据实际制作情况修改调整 C. 必须画得像美术作品一样精美 6.红绿灯模型底座，想要提升稳固程度，可以（ ） A. 换厚度更大的硬纸板 B. 换很薄的餐巾纸 C. 把底座裁剪得特别小 7.测试红绿灯模型，全部灯泡都不发光，不可能的原因（ ） A. 电池没电 B. 电池电量充足，总回路连通完好 C. 总导线断开 8.制作红绿灯模型，绝对禁止使用的电源是（ ） A. 家庭墙壁插座电源 B. 干电池 C. 电池盒装干电池 9.发现模型电池发烫，正确处理操作是（ ） A. 加大电池数量继续测试 B. 立刻断开电路，排查短路故障 C. 继续通电不管不顾 10.对模型进行评估，下面不属于评估维度的是（ ） A. 直接扔掉作品 B. 模型功能是否达标 C. 结构是否稳固 11.现实中黄灯亮起的时候，起到的作用是（ ） A. 车辆可以加速冲过去 B. 警示缓冲，提示信号灯切换 C. 完全禁止一切通行 12.每一盏红绿灯小灯泡，要想独立控制，必须搭建（ ） A. 各自独立的电路支路 B. 共用一条回路不加开关 C. 不需要导线 13.制作模型使用剪刀、美工刀，正确做法是（ ） A. 拿着刀具挥舞玩耍 B. 注意安全，小心尖锐刀口 C. 随意对着同学比划 14.下面哪一项不属于红绿灯模型的测试内容（ ） A. 分别打开各个开关观察灯泡亮灭 B. 直接把模型扔进水里 C. 观察模型底座会不会倾倒 15.工程作品迭代改进含义是（ ） A. 根据测试发现问题，不断修改优化作品 B. 做完之后永远不再改动 C. 有一点问题直接重做全新作品 16.关于模型和真实实物，说法正确的是（ ） A. 模型尺寸外观必须和实物 1:1 完全相同 B. 模型是模拟，不需要和实物完全一模一样 C. 模型功能必须超越真实实物 17.组装红绿灯模型，发生短路带来的危害是（ ） A. 灯泡变得格外明亮 B. 模型底座自动加固 C. 电池快速发热，损坏电池 18.下面哪一组全部是制作红绿灯模型需要的器材（ ） A. 烧杯、酒精灯、石棉网 B. 电池盒、小灯泡、开关、导线 C. 磁铁、回形针、指南针 19.在制作之前画草图，主要目的是（ ） A. 把想法记录下来，指导后续制作 B. 只是完成美术画画作业 C. 做完模型之后再补画 20.制作红绿灯模型，发现个别灯泡不能点亮，第一步应当（ ） A. 直接把全部器材扔掉 B. 排查该条支路导线、灯泡、开关 C. 判定任务彻底失败 三、连线题 1.行为与工程师对应环节连线 分析要实现哪些功能      测试改进 画出模型结构图纸       明确任务 动手组装各个零部件      设计 通电检验查找问题       制作 2.现象与对应的判断连线 电池短接发烫         电路接触虚接 灯泡忽亮忽灭         发生短路 个别灯不亮          该支路出现故障 底座容易倾倒         底座材料太薄，稳定性差 四、简答题 1.我们在对红绿灯模型开展测试的时候，主要要检测哪些内容？ 2.简单说一说，什么叫迭代改进，为什么工程作品需要迭代改进？ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三单元 小小工程师-红绿灯模型 答案解析 第二部分：巩固训练 一、判断题 1. （√）解析：工程师完整流程：明确任务、设计、制作、测试、迭代改进。 2. （×）解析：真实红绿灯红灯、黄灯、绿灯轮流点亮，不会三盏灯同时亮。 3. （√）解析：独立开关，才可以实现每一盏灯单独亮灭。 4. （×）解析：草图重在表达构思，不需要精美，制作过程可以修改草图。 5. （√）解析：厚硬纸板底座重量大，支撑模型，不容易倾倒。 6. （×）解析：模型只能用干电池，家庭插座 220V 高压电有触电危险，严禁使用。 7. （√）解析：导线接线松动，电路时通时断，灯泡就会时亮时灭。 8. （√）解析：短路电流大，电池快速发烫，立刻断开电路，避免损坏电池。 9. （×）解析：评估模型首要看功能能不能实现，其次再看外观。 10.（√）解析：模型属于模拟作品，只需要模拟核心功能，不必和实物完全一样。 二、选择题（将正确选项序号填写括号内） 1. B解析：工程师开展工程项目，第一步是明确任务要求，确定作品要实现什么功能。 2. A解析：红灯亮代表停止通行；绿灯准许通行，黄灯起到警示缓冲作用。 3. B解析：每一盏灯配备独立开关，才能够分别控制红黄绿灯泡的亮与熄灭。 4. C解析：设计草图用来记录设计构思，指导动手制作模型，不是单纯画画娱乐。 5. B解析：厚硬纸板硬度大，作为底座稳定性好；薄纸巾、薄宣纸太软，模型容易倾倒。 6. A解析：科学模型实验使用安全的干电池；家庭插座、高压电源有触电危险，禁止使用。 7. B解析：灯丝完好代表支路本身无故障；灯丝断裂、导线松动，会造成灯泡不亮。 8. A解析：导线接线没有压紧，电路时通时断，会出现灯泡时亮时灭的现象。 9. C解析：发生电源短路时，电路电流很大，会造成电池明显发烫，要立刻断开电路。 10. A解析：放大镜属于观察工具；小灯泡、开关是红绿灯模型的电路制作材料。 11. B解析：模型测试时要通电，如实观察并且记录实验现象，不能主观猜想或者跳过测试。 12. B解析：黄灯起到警示缓冲的作用，用来提示行人、车辆信号灯即将切换。 13. A解析：评估工程作品首要标准是能不能实现预定功能，外观装饰属于次要条件。 14. B解析：想要独立控制每一盏灯，每一盏灯需要各自组成一条独立简单电路回路。 15. A解析：草图只是设计构思，实际制作发现不合理，可以根据情况修改草图。 16. C解析：酒精灯是加热工具，制作红绿灯模型不需要；导线、剪刀是常用工具。 17. B解析：测试发现模型存在缺点，需要调试、改进优化，不能丢弃或者视而不见。 18. A解析：使用剪刀要留意尖锐刀口，注意安全；短路电池、使用家用插座都是危险操作。 19. B解析：模型是真实实物的模拟作品，只需要模拟核心功能，不必在功能、尺寸上完全一致。 20. A解析：根据测试问题不断修改、优化作品的过程，叫做迭代改进。 三、连线题 1. 明确任务 ———— 清楚作品要实现什么功能 设计画草图 ———— 画出模型构思图纸 动手制作 ———— 动手裁剪组装模型 测试与改进 ———— 通电检验，发现问题修改 2. 个别灯泡不亮 ———— 该支路灯丝断或导线松动 全部灯泡都不亮 ———— 电池没电，总回路断开 电池异常发烫 ———— 发生电源短路，电池发烫 灯泡忽亮忽灭 ———— 导线接线接触虚接松动 四、简答题 1.工程师完成工程作品主要步骤：明确任务要求；设计绘制草图；动手加工制作；通电测试 作品；根据测试发现的问题调试、迭代改进。 2.只有每一盏灯配独立开关，才可以单独控制红灯、黄灯、绿灯的亮和熄灭，实现红绿灯轮 流点亮的效果。如果共用一个开关，三盏灯只能同时亮或者同时熄灭，达不到红绿灯的功 能。 第三部分：提升训练 一、判断题 1.（×）解析：草图是参考，条件简单的时候，可以先制作，不是绝对必须先画图。 2.（√）解析：只用一个开关，三盏灯同时亮灭，不能独立交替点亮。 3.（√）解析：选材要兼顾功能、安全，尖锐、危险材料不能选用。 4.（×）解析：必须通电测试电路，只看外观无法检验模型功能。 5.（√）解析：短路会让电池发热，第一时间断开电源，保护器材。 6.（√）解析：评估模型，既要评价功能，也要看结构牢不牢固。 7.（×）解析：草图可以根据实际制作情况修改，不是固定不变。 8.（√）解析：纸片轻薄，支撑力不足，底座容易倾倒。 9.（√）解析：测试发现缺陷，需要调试，迭代优化改进作品。 10.（√）解析：模型实验只能用干电池，家庭 220V 交流电危险， 二、选择题 1. B解析：工程师完整流程包含明确任务、绘制草图、制作、测试改进；做完直接丢弃，不测试不改进不属于工程流程。 2. C解析：只用一个总开关，三盏灯只能同时点亮或者同时熄灭，无法实现独立控制。 3. B解析：选材首要标准是能够实现预定的功能；颜色、价格都不是最重要因素。 4. C解析：导线虚接松动会造成电路时通时断，灯泡出现时亮时灭的故障。电池电压不会无限变大，灯泡也不会凭空变成绝缘体。 5. B解析：草图是设计构思，不需要画得精美，实际制作遇到不合理可以修改调整。 6. A解析：厚度更大的硬纸板重量大，支撑能力强，可以提升底座稳固程度；薄餐巾纸、过小底座会更容易倾倒。 7. B解析：电池电量充足，总回路完好连通，灯泡理应发光，不可能出现全部灯泡不发光。电池没电、总导线断开都会造成全部灯不亮。 8. A解析：家庭墙壁插座是 220V 高压交流电，存在触电危险，严禁用来做模型电源；实验使用干电池。 9. B解析：电池发烫大概率出现短路，必须立刻断开电路排查故障，不能继续通电、增加电池。 10. A解析：评估模型需要看功能、结构稳固程度；直接扔掉作品不属于评估的工作内容。 11. B解析：黄灯起到警示缓冲的作用，提示行人车辆信号灯即将切换，不可以加速冲过去。 12. A解析：想要独立控制每一盏灯，每一盏灯都要有各自独立的电路支路。 13. B解析：剪刀、美工刀属于尖锐工具，使用时注意安全，禁止挥舞、对着同学比划。 14. B解析：把模型扔进水里不属于测试；观察灯泡亮灭、底座是否倾倒属于正常测试项目。 15. A解析：迭代改进指依据测试暴露出来的缺陷，不断调试、修改、优化工程作品。 16. B解析：模型属于模拟作品，只复刻核心功能，不需要尺寸、外观、性能和实物完全一致。 17. C解析：电源短路电流很大，会造成电池快速发热，严重会损坏电池，不会让灯泡变亮、加固底座。 18. B解析：红绿灯模型电路需要电池盒、小灯泡、开关、导线；烧杯酒精灯、磁铁组和本实验无关。 19. A解析：草图用来记录设计想法，作为后续动手制作的参考，不是美术作业。 20. B解析：个别灯泡不亮，优先排查这一条支路的导线、灯泡、开关，不要直接丢弃器材。 三、连线题 1. 分析要实现哪些功能 ———— 明确任务 画出模型结构图纸 ———— 设计 动手组装各个零部件 ———— 制作 通电检验查找问题 ———— 测试改进 3. 电池短接发烫 ———— 发生短路 灯泡忽亮忽灭 ———— 电路接触虚接 个别灯不亮 ———— 该支路出现故障 底座容易倾倒 ———— 底座材料太薄，稳定性差 四、简答题 1.①分别拨动各个开关，检验红、黄、绿灯能不能独立亮灭；②检查模型底座会不会倾倒；③观察有没有电池异常发烫短路的现象。 2.迭代改进就是根据测试发现作品存在的问题，不断调试、修改、优化作品。工程作品第一次制作很难做到完美，测试会暴露出缺陷，通过迭代改进，让模型的功能、稳定性变得更好。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $