《设计我的小乐器》教学设计-2026-2027学年湘科版（新版）小学科学四年级上册

《设计我的小乐器》教学设计-2026-2027学年湘科版（新版）小学科学四年级上册学情分析经过上一课的学习，学生已经明确小星星演奏会项目任务，组建项目小组，回顾声音相关知识，初步设想乐器类型。四年级学生想象力丰富，能够提出很多乐器创意方案，但工程设计能力不足。学生设计方案容易只关注外观，忽略乐器核心功能——调节音调；很多想法缺少可行性评估，没有考虑材料易得程度、制作难度、安全问题。学生能够口头描述想法，但很难用图文结合的方式规范绘制设计图，不清楚设计图纸需要标注哪些关键信息。同时学生在小组讨论中容易出现多个想法冲突，缺少对比筛选方案的方法，需要教师引导依据评价标准权衡方案优劣。学生知道音调由振动快慢决定，但很难把这个原理落实到乐器结构设计当中，不能主动思考如何通过结构改变振动快慢。教材分析本课是单元第二课时，属于工程实践的设计环节。教材承接上一课的筹备任务，核心内容包含：明确设计要求、探究不同类型乐器改变音调的原理、绘制乐器设计图、小组内评估完善设计方案。教材提供弦乐器、管乐器、打击乐器三类案例，引导学生分析不同乐器改变音调的结构方法。教材文本强调工程设计要先明确约束条件：材料安全易得、可以调节音调、结构简单可制作。教材设置设计图绘制板块，要求标注材料、结构、调节音调的方法。本课不进行实物制作，重点落实工程设计环节，把声音科学原理转化为乐器结构方案。教材渗透工程设计流程：明确需求→构思方案→绘图表达→评估改进，培养学生工程思维，为后续制作课提供图纸依据。核心素养教学目标科学观念：理解弦、空气柱、固体长短粗细变化，能够改变物体振动快慢，从而改变音调；能说出不同类型乐器调节音调的结构原理。科学思维：能基于项目要求构思乐器方案，对比多个方案，分析优缺点，筛选可行方案；能用图文结合方式表达设计思路。探究实践：小组合作研读教材案例，分析乐器原理；绘制规范的小乐器设计图，并依据评价标准修改完善设计方案。态度责任：在设计中考虑材料安全、节约材料；愿意倾听同伴建议，修改完善方案，体会工程设计需要不断优化。教学重难点教学重点：分析三类乐器改变音调的原理；绘制包含材料、结构、调音调方法的小乐器设计图。教学难点：把音调原理转化为乐器结构设计，能够评估方案可行性，对设计方案进行优化改进。教学过程复习导入，明确本课任务师：上一节课我们完成小星星演奏会筹备，组建小组，划分项目阶段。谁回忆一下，我们自制小乐器最核心的要求是什么？

生：乐器能够振动发声，并且可以发出高低不同音调，演奏《小星星》。

师：很好。筹备完成之后，项目进入下一个阶段，也就是设计阶段。今天我们学习《设计我的小乐器》，翻开教材阅读本课开头文字。

师：举办演奏会，不能想到什么就直接动手做，工程实践中，动手之前先要完成设计，画出图纸，确定方案。这就是我们本节课任务：小组完成小乐器设计方案，画出设计图。

师提问：设计乐器的时候，我们不能随心所欲，有哪些限制条件？大家读一读教材给出的设计约束条件。

生齐读：材料安全、容易找到；结构简单，方便制作；能够调节音调，演奏乐曲。

师板书设计三大约束条件。我们所有设计创意，都必须满足这三点。

设计意图：复习旧知衔接前一课内容，研读教材文本，明确工程设计约束条件，清晰本课学习任务。研读教材案例，探究三类乐器调音调原理师：教材给我们提供三类乐器案例：弦乐器、管乐器、打击乐器。我们分组研读教材案例，分析每一类乐器靠什么振动，怎样改变音调。

师先出示弦乐器案例文本。师提问：橡皮筋弦乐器，振动物体是什么？怎么改变音调？

生：橡皮筋振动。拉紧橡皮筋振动变快，音调变高；松一点振动变慢，音调变低。橡皮筋越细音调越高。

师：总结弦乐器原理：弦的松紧、粗细改变振动快慢，改变音调。

接下来研读管乐器案例。师提问：吸管做成的管乐器，是什么物体振动发声？怎么改变音调？

生：管子里面空气柱振动。剪短吸管，空气柱变短，振动变快，音调升高。

师：很好，管乐器依靠空气柱长短改变音调。

然后研读打击乐器案例，玻璃瓶水杯琴。师提问：水杯琴是谁振动？怎么改变音调？

生：瓶子里的水和玻璃振动。水越多，振动越慢，音调越低；水越少音调越高。

师：我们把三类乐器原理整理在表格中（板书表格：乐器类型、振动物体、改变音调方法）。

师：现在小组讨论，如果我们小组想做弦乐器，可以怎么设计结构？如果做管乐器呢？打击乐器呢？大家结合教材案例思考。

生1：我们想做橡皮筋弦乐器，固定在纸盒上，用粗细不同橡皮筋。

生2：我们打算做吸管排箫，剪成长短不同吸管绑在一起。

师追问：有同学想做水杯琴，能不能用玻璃瓶子？制作的时候要注意什么安全问题？

生：玻璃瓶易碎，使用要小心。

师：所以设计时要考虑材料安全，优先选择塑料等不易破碎材料。

设计意图：依托教材三类乐器案例，师生问答，表格梳理原理，帮助学生打通科学原理到乐器结构的联系，落实教学重点。学习设计图规范，小组构思绘制设计方案师：了解乐器原理之后，我们要画出设计图纸。大家阅读教材设计图板块，看一看一张完整的乐器设计图，需要标注哪些内容？

生：乐器名称、使用材料、结构示意图、调节音调的方法。

师：没错，设计图不光要画出样子，还要写清楚关键信息，方便下节课按照图纸制作。老师展示一张示例草图，讲解标注要点。

师布置小组任务：小组讨论确定本组乐器类型，构思结构，绘制设计图。讨论的时候，要对照三条约束条件，想一想方案是否可行。

学生小组构思、绘制设计图，教师巡视指导。

师在巡视中提问小组：你们设计的乐器依靠什么振动？怎么实现音调高低变化？材料家里能不能找到？

生：我们小组设计吸管排箫，空气柱振动，吸管剪成长短不一，材料是塑料吸管，很容易找到。

师点评：方案满足要求，记得在图纸标注每根吸管长度。

另一小组：我们设计橡皮筋琴，纸盒做琴身，四根粗细不同橡皮筋。

师提问：四根橡皮筋能提供几个音调？能不能满足小星星音符？

生：四个音调，小星星需要多个音符，我们可以增加橡皮筋数量。

师引导修改：可以增加橡皮筋，保证音符数量足够。

设计意图：学习教材对设计图纸的要求，学生自主绘图，教师随堂提问引导学生评估方案可行性，突破教学难点。小组展示方案，评估、修改完善设计师：各小组完成图纸后，进行方案互评。我们参照教材给出的评估维度：功能是否达标、材料是否安全易得、制作难度高低。每组上台简单介绍方案，其他小组提出改进建议。

小组1上台展示吸管排箫设计图。

生介绍：材料塑料吸管、胶带。长短不同吸管，空气柱振动，短管音调高。

其他小组提问：吸管怎么固定在一起？会不会散开？

生：用胶带紧紧绑住。

师点评：这个建议很重要，固定结构要写在图纸上。

小组2展示橡皮筋琴方案。

生：纸盒琴身，橡皮筋作为弦。拉紧橡皮筋改变音调。

师提问：演奏的时候，按住橡皮筋不同位置，能不能改变振动弦长，改变音调？大家可以想一想，这个办法能不能增加音符。

生：可以，按住弦一部分，振动弦变短，音调升高。我们可以把这个办法补充进设计图。

师：大家要认真倾听同伴建议，合理的想法补充到图纸，工程设计本身就是不断修改完善的过程。各组根据大家提出建议，修改完善自己的设计方案。

学生修改图纸，补充细节。

设计意图：组织方案交流互评，依托教材评估维度，引导学生辩证分析方案优缺点，体会工程设计迭代优化特点，落实态度责任目标。课堂小结与课后任务师：本节课快要结束，谁来总结今天学到了什么？

生：我们学习弦、管、打击乐器改变音调原理，学习绘制乐器设计图，小组构思方案，互相提建议修改图纸。

师总结：今天我们完成工程设计环节。设计不能只看好不好看，首要考虑功能、材料安全、可行性。一张完整设计图，需要标注材料、结构、调音调方法。课后任务：各组按照设计图，准备好制作需要的材料，注意材料安全，不要准备尖锐、易碎物品，下节课我们依据图纸动手制作小乐器。板书设计设计我的小乐器设计约束：材料安全易得、结构简单、可调音调乐器原理弦乐器：弦振动；松紧、粗细、弦长改变音调管乐器：空气柱振动；空气柱长短改变音调打击乐器：固体振动；材料长短厚薄改变音调设计图要素：名称、材料、结构图、调音调方法工程思路：构思→绘图→评估→改进教学小结本课聚焦工程设计环节，承接上一课项目筹备，依托教材三类乐器案例，把声音科学原理和乐器结构设计结合起来。课堂以师生问答、小组绘图、方案互评作为主要活动。学生能够理解不同乐器改变音调的科学原