模型建构是通过设计、推理等手段，主动构建起对客观事物或现象的抽象化模拟，从而深入理解科学概念和原理的过程，能促进学生对科学本质的理解，是实现思维可视化、进阶化的关键路径。拓展课《制作红绿灯》是四年级“电路”单元的延伸内容，以学生上下学时校门口拥堵现象为情境，引导他们运用所学的电路知识，设计并制作一个红绿灯来解决问题。实践中，我们探索出“诊·仿·创”三阶教学策略，将模型建构教学拆解为三个相互关联、层层递进的阶段。

“诊”是课堂教学的起点。教师创设真实问题情境，引导学生在已有认知与任务要求之间产生认知冲突。该环节的核心价值在于激活学生的思维动能，使其从被动学习者向主动探究者转变。在问诊过程中，学生要明确做什么，需要解决什么问题。

课堂伊始，教师提出用红绿灯解决拥堵问题，学生基于已有知识回答：“我们学过简单电路，可以用一个开关来控制一盏灯。”于是设计出了用三个开关分别控制红、黄、绿灯的并联电路(如图1)。教师肯定了学生积极思考，并让他们在白板上进行实物演示，当合上开关1时红灯亮、合上开关2时黄灯亮、合上开关3时绿灯亮，三个开关都合上时三盏灯同时被点亮。学生说道：“如果三盏灯同时亮，容易出交通事故！”教师随后出示真实的交通信号灯图片及短视频，引导学生仔细观察。

图1三开关控制的并联电路

师：生活中红绿灯是怎么工作的？

生：红灯亮时，黄灯和绿灯灭；绿灯亮时，红灯和黄灯灭，它们是交替工作的。

师：刚才我们设计的红绿灯能达到这样的效果吗？

生：好像不行，一个开关能单独控制一盏灯亮或灭，无法实现切换。

生：我们需要点亮一盏灯时，另外两盏灯不亮。

师：现在请你们担任小小工程师，设计一个红绿灯，要求点亮一盏灯时，另外两盏灯不会同时被点亮。

教师不急于评判对错，而是引导学生思考：要实现红绿灯交替工作，需要解决哪些核心问题？小组讨论后，学生梳理出两大关键要点：一是通过开关控制对应灯点亮；二是避免其余两盏灯同步被点亮。学生从搭建单盏灯具的简易电路，过渡到三灯交替发光的复杂电路，在认知困惑中锁定核心突破口—改进开关。学生的思维得以充分激活，不再被动等待标准答案，而是主动探究、自主解决问题。

明确问题后，教师出示材料图片，引导学生进行“头脑风暴”，大胆设计解决方案。学生以小组为单位，画出设计图，并标注电路连接方式。各小组的设计方案呈现出明显的思维差异。

师：下面哪个小组来介绍一下你们的方案。

生：我们组设计的是“三个单刀单掷开关并联”方案，三个开关分别控制红黄绿灯，我们准备再用一个装置来控制这三个开关不能同时被按下。

师：很有创意，那这个控制装置要怎么设计？

(学生陷入思考中。)

生：我们组设计的是“一个单刀三掷开关”方案(如图2)，回形针的一端用图钉固定，连接电源正极，另外三个图钉分别连接红、黄、绿灯，回形针可以灵活转动。开关拨到哪边，哪边的灯就亮。

师：这主意很棒，能具体说明一下吗？

生：当回形针一端向上拨动连接图钉时，红灯亮，其他两盏灯不亮；另外两个点连接时，也能达到同样的效果。

图2单刀三掷开关控制电路

诊中求解助推学生完成从思路模糊到形成具体方案、从发散思考到聚焦问题解决的思维进阶。学生在方案研讨的过程中意识到，设计方案仅停留在理论层面，实际效果还需要通过实验验证，由此初步形成工程思维。

“仿”是课堂教学的关键。该环节引入虚拟实验，让学生在虚拟场景中验证设计方案、厘清电路原理。虚拟实验具备可视化、可反复操作等优势，可直观呈现抽象的电流路径，助力学生攻克学习重难点。“仿”并非简单复刻操作，而是依托模拟操作深化理解、通过仿真推演开展创新，推动学生完成从具象实操到抽象原理归纳的思维跃升。

完成初步设计后，学生并未直接搭建实物电路，而是打开中央电化教育馆虚拟实验软件，进入“制作红绿灯”仿真界面，按照自主设计方案搭建虚拟红绿灯电路。沉浸式仿真操作加深了学生对电路接线逻辑的理解，为后续实物模型搭建筑牢基础。

学生在虚拟实验中借助图钉、回形针自制单刀三掷开关并接入电路：将回形针拨至绿灯一侧图钉时，电流从电源正极流出，经导线、绿灯、开关流回电源负极，形成完整闭合回路，绿灯随即被点亮(如图3)。按同样的方法完成黄灯、红灯电路搭建后，均可实现预期切换效果。