《设计我们的乐器》教学设计-2026-2027学年教科版四年级科学上册

《设计我们的乐器》教学设计-2026-2027学年教科版（新教

材）小学科学四年级上册

一、教材分析

本课是教科版四年级上册第三单元《声音》的收尾工程实践课,

属于新课标重点强调的技术与工程实践内容，整合单元全部声学核心

知识，完成单元“现象感知一原理探究一乐器应用一工程设计”的完

整学习闭环。教材完全遵循新课标工程实践流程，以“设计一制作一

测试一改进一展示”为核心主线，编排逻辑严谨、贴合课堂实操。

教材分为五大板块：第一板块任务驱动，明确本课核心任务一一

利用身边材料，设计并制作一件能发出高低不同声音的简易乐器；第

二板块设计规划，教材提供乐器设计思路、材料参考、设计草图要求，

引导学生结合前两课音高规律自主规划方案；第三板块制作实践，教

材给出标准化制作步骤，提示密封、固定、尺寸均匀等关键制作要点；

第四板块测试优化，设置测试标准，要求学生演奏简单音阶，排查音

准差、声音单一、发音微弱等问题并迭代改进；第五板块展示评价,

引导学生互评乐器效果，总结制作心得与科学原理。

本课是单元知识的落地与升华，不再局限于实验探究，重点培养

学生工程设计、动手制作、迭代优化、创新应用的综合能力。教材弱

化理论识记，强化实践创新，要求学生主动运用振动快慢、乐器发声

规律解决实际制作问题，实现从“学科学”到“用科学、做科学”的

进阶，全面落实新课标科学探究与工程实践核心要求。

二、学情分析

四年级学生通过前两课时学习，己完整掌握声音高低、强弱的振

动原理，熟悉三类乐器的发声规律，具备扎实的理论基础。同时学生

具备基础动手能力，能完成裁剪、拼接、固定等简易手工操作，对自

主设计、制作乐器的工程实践活动兴趣极高，课堂参与主动性强。

但学生工程思维存在明显短板：一是设计思维薄弱，只会盲目制

作，不会先规划草图、明确尺寸、选定材料，制作缺乏逻辑性；二是

原理应用能力不足，无法精准运用“长短、松紧、粗细改变音高”的

规律设计乐器结构，容易出现所有声音高低一致、无法演奏音阶的问

题；三是故障排查与优化能力欠缺，遇到发音不准、声音微弱、无高

低变化等问题，无法结合科学原理分析原因、调整结构；四是小组合

作容易出现分工混乱、重制作轻思考的问题。

本课教学需依托教材标准化工程流程,通过师生问答、草图设计、

案例参考、分层指导、迭代优化，引导学生先设计、再制作、后改进，

将声学原理精准融入乐器制作，培养规范的工程实践思维，实现知识、

能力、思维的综合提升。

三、核心素养教学目标

1.科学观念:熟练整合单元声学核心原理，能精准运用振动快慢、

乐器发声规律设计简易乐器；明确自制乐器的结构设计依据，理解结

构、振动、声音三者的对应关系。

2.科学思维：能根据制作任务自主设计乐器方案、绘制设计草图;

能基于测试现象推理乐器故障原因，结合科学原理提出针对性优化方

案；形成“设计一实践一反思一改进”的工程逻辑思维。

3.探究实践：能严格按照教材工程流程，完成乐器设计、选材、

制作、测试、改进全流程实践；能规范使用工具，精准控制结构变量，

制作出可发出高低不同声音的简易乐器；能客观测试、如实记录、自

主迭代优化作品。

4.态度责任：体会科学知识转化为创意作品的价值与乐趣；养成

严谨规划、耐心调试、精益求精的工程实践态度；乐于展示分享作品，

尊重他人创意，培养创新意识与团队协作精神。

四、教学重难点

1.教学重点：结合课本声学原理完成简易乐器的设计与制作；保

证乐器能发出高低不同的声音，实现基础演奏功能。

2.教学难点：精准设计结构变量，让乐器音高变化均匀、音阶清

晰；自主排查制作故障，结合科学原理迭代优化作品，提升乐器演奏

效果。

五、教学准备

教师：教材设计制作图文投影、优秀作品设计草图、各类环保制

作材料（吸管、纸杯、橡皮筋、木条、胶带、剪刀）、乐器测试评价

标准、课堂记录表；学生：回顾单元声学知识点，准备铅笔、草稿本

用于绘制设计图。

六、教学过程

（-）单元整合导入：原理复盘，明确实践任务（设计意图：整

合单元知识，搭建理论与实践桥梁，清晰定位本课工程目标）

师：前两节课我们探究了声音高低的科学原理，学习了各类乐器

的发声变化规律，谁能总结，想要制作一件能发出高低不同声音的乐

器，核心设计依据是什么？

生1：可以改变发声体的长短、粗细、松紧，改变振动快慢，从

而改变声音高低。

生2：可以利用不同长度的空气柱、振动体，制作出不同音高的

声音。

师：大家总结得非常精准！课本告诉我们，学好科学原理，不仅

能解释生活现象，还能动手创造、自主创新。今天我们开启单元工程

实践课，一起《设计我们的乐器》，利用身边简易材料，结合声学规

律，亲手制作一件专属简易乐器。板书课题：设计我们的乐器。

（二）文本研读一：教材任务与设计要求，规划制作方案（设计

意图：精读课本设计标准，规范设计流程，培养工程规划思维，突破

难点前置）

师：研读教材本课任务板块，齐读课本明确的制作要求：第一,

利用身边常见材料制作简易乐器；第二，乐器必须能发出高低不同的

声音；第三，能够简单演奏出几段高低错落的旋律。

师结合课本选材提示精讲：课本推荐了两类易操作的制作方向,

一是弦类乐器，利用纸杯、橡皮筋制作；二是管类乐器，利用长短不

同的吸管制作排箫，大家可以自主选择、创新改造。

师布置设计任务：参照课本设计草图范例，小组合作绘制乐器设

计图，标注材料、结构尺寸、发声原理。师互动提问引导设计思路:

如果制作吸管排箫，想要音高均匀变化，需要怎么设计吸管长度？

生：将吸管按照从长到短的顺序排列固定，长度依次递减，振动

快慢不同，音高就会依次变化。

师追问：如果制作橡皮筋弦乐器，如何设计才能弹出高低不同的

声音？

生：调整橡皮筋的松紧、粗细，或者固定不同振动长度的橡皮筋,

实现音高变化。

各小组完成设计草图，汇报设计方案，教师结合课本标准点评优

化，确保所有方案都贴合声学原理、具备可操作性。

（三）文本研读二：教材制作流程，动手实践创作（设计意图:

依托课本标准化步骤，规范制作过程，落实探究实践素养，夯实教学

重点）

师：研读课本制作步骤板块，课本明确了通用制作规范，我们分

两类乐器梳理制作要点，小组按照设计方案动手制作。

1.吸管排箫制作（课本标准步骤）：裁剪多根长短不同的吸管，

将吸管一端对齐，按照长短依次排列，用胶带整齐固定，保证吸管密

封、排列规整。

师重点提示课本关键要点：吸管长短差异要均匀，固定要牢固，

接口不能漏气，漏气会导致空气柱振动不稳定，声音模糊、音准不准。

2.纸杯弦乐器制作（课本标准步骤）：将橡皮筋拉伸固定在纸杯

两端，纸杯作为共鸣箱，调整橡皮筋松紧、分段固定振动长度，形成

不同音高的发声弦。

师互动提问：纸杯的作用是什么？结合课本原理思考。

生:纸杯可以放大振动声音，起到共鸣效果，让乐器声音更清晰、

响亮。

学生分组动手制作，教师巡回指导，针对结构设计、固定方式、

尺寸把控进行针对性点拨，纠正不规范制作行为，确保作品符合课本

设计要求。

（四）文本研读三：教材测试与改进板块，迭代优化作品（设计

意图；依托课本测试标准，排查故障、优化作品，培养反思改进的工

程思维，化解教学难点）

师：制作完成后，参照课本测试标准，开展作品测试。课本明确

两项测试要求：第一，能否发出清晰声音；第二，能否发出高低不同

的声音；第三，音高变化是否均匀、流畅。

各小组自主测试作品，记录存在的问题，结合课本原理小组研讨

故障原因与改进方案，教师引导分层答疑：

问题1:所有吸管声音高低一致，没有变化。师提问：结合课本

原理分析原因？

生：吸管长短没有差异，空气柱振动快慢一致，音高没有变化。

改进方法：重新裁剪吸管，设置长短梯度。

问题2：橡皮筋乐器声音微弱、音准混乱。师提问：故障根源是

什么？

生：橡皮筋松紧一致、振动长度没有区分，固定不牢固，振动不

稳定。改进方法：调整橡皮筋松紧梯度，加固固定位置。

问题3：乐器发音模糊、有杂音。师追问：如何优化？

生：加固密封结构，修整吸管端口、调整橡皮筋张力，减少多余

振动。

学生根据研讨结论，对作品进行二次优化调整，再次测试，提升

乐器演奏效果，完成T程迭代全过程°

（五）课本展示评价：作品分享，原理复盘（设计意图：展示实

践成果，深化原理认知，培养表达与互评能力）

师：参照课本展示评价要求，各小组上台展示作品，简单演奏音

阶，并说明自己的设计原理、制作思路、优化过程。

学生分组展示，师生共同互评：从结构设计、音高效果、制作工

艺、创意创新四个维度评价作品，肯定优点、提出优化建议。

师总结共性亮点：所有优秀作品都严格遵循课本声学规律，通过

改变发声体长短、松紧、粗细，精准控制振动快慢，实现音高变化,

证明科学原理是创意制作的核心支撑。

（六）课堂小结

本节课我们完整完成教材设计、制作、测试、改进、展示全流程

工程实践活动，圆满完成自制乐器的核心任务。我们首先结合单元声

学原理，依据课本设计要求绘制乐器草图、规划制作方案，明确长短、

松紧、粗细的结构设计依据：随后严格按照课本标准化步骤，小组合

作完成吸管排箫、纸杯弦乐器的制作；通过课本标准测试，排查音高

无变化、声音微弱、音准混乱等故障，结合振动规律迭代优化作品,

最终制作出可以演奏高低不同旋律的简易乐器。

本课作为单元收官课，让我们彻底打通了声学知识与生活实践的

联系，真正做到学以致用。我们不仅巩固了声音高低、乐器发声的核

心科学原理，更掌握了工程设计“先规划、再制作、后改进”的科学

方法，养成了严谨创新、精益求精的实践态度。我们深刻体会到，生

活中的创意制作、工具发明，都