《設計我們的樂器》教學設計-2026-2027學年教科版四年級科學上冊

《設計我們的樂器》教學設計-2026-2027學年教科版（新教

材）小學科學四年級上冊

一、教材分析

本課是教科版四年級上冊第三單元《聲音》的收尾工程實踐課,

屬于新課標重點強調的技術與工程實踐內容，整合單元全部聲學核心

知識，完成單元“現象感知一原理探究一樂器應用一工程設計”的完

整學習閉環。教材完全遵循新課標工程實踐流程，以“設計一制作一

測試一改進一展示”為核心主線，編排邏輯嚴謹、貼合課堂實操。

教材分為五大板塊：第一板塊任務驅動，明確本課核心任務一一

利用身邊材料，設計并制作一件能發出高低不同聲音的簡易樂器；第

二板塊設計規劃，教材提供樂器設計思路、材料參考、設計草圖要求，

引導學生結合前兩課音高規律自主規劃方案；第三板塊制作實踐，教

材給出標準化制作步驟，提示密封、固定、尺寸均勻等關鍵制作要點；

第四板塊測試優化，設置測試標準，要求學生演奏簡單音階，排查音

準差、聲音單一、發音微弱等問題并迭代改進；第五板塊展示評價,

引導學生互評樂器效果，總結制作心得與科學原理。

本課是單元知識的落地與升華，不再局限于實驗探究，重點培養

學生工程設計、動手制作、迭代優化、創新應用的綜合能力。教材弱

化理論識記，強化實踐創新，要求學生主動運用振動快慢、樂器發聲

規律解決實際制作問題，實現從“學科學”到“用科學、做科學”的

進階，全面落實新課標科學探究與工程實踐核心要求。

二、學情分析

四年級學生通過前兩課時學習，己完整掌握聲音高低、強弱的振

動原理，熟悉三類樂器的發聲規律，具備扎實的理論基礎。同時學生

具備基礎動手能力，能完成裁剪、拼接、固定等簡易手工操作，對自

主設計、制作樂器的工程實踐活動興趣極高，課堂參與主動性強。

但學生工程思維存在明顯短板：一是設計思維薄弱，只會盲目制

作，不會先規劃草圖、明確尺寸、選定材料，制作缺乏邏輯性；二是

原理應用能力不足，無法精準運用“長短、松緊、粗細改變音高”的

規律設計樂器結構，容易出現所有聲音高低一致、無法演奏音階的問

題；三是故障排查與優化能力欠缺，遇到發音不準、聲音微弱、無高

低變化等問題，無法結合科學原理分析原因、調整結構；四是小組合

作容易出現分工混亂、重制作輕思考的問題。

本課教學需依托教材標準化工程流程,通過師生問答、草圖設計、

案例參考、分層指導、迭代優化，引導學生先設計、再制作、后改進，

將聲學原理精準融入樂器制作，培養規范的工程實踐思維，實現知識、

能力、思維的綜合提升。

三、核心素養教學目標

1.科學觀念:熟練整合單元聲學核心原理，能精準運用振動快慢、

樂器發聲規律設計簡易樂器；明確自制樂器的結構設計依據，理解結

構、振動、聲音三者的對應關系。

2.科學思維：能根據制作任務自主設計樂器方案、繪制設計草圖;

能基于測試現象推理樂器故障原因，結合科學原理提出針對性優化方

案；形成“設計一實踐一反思一改進”的工程邏輯思維。

3.探究實踐：能嚴格按照教材工程流程，完成樂器設計、選材、

制作、測試、改進全流程實踐；能規范使用工具，精準控制結構變量，

制作出可發出高低不同聲音的簡易樂器；能客觀測試、如實記錄、自

主迭代優化作品。

4.態度責任：體會科學知識轉化為創意作品的價值與樂趣；養成

嚴謹規劃、耐心調試、精益求精的工程實踐態度；樂于展示分享作品，

尊重他人創意，培養創新意識與團隊協作精神。

四、教學重難點

1.教學重點：結合課本聲學原理完成簡易樂器的設計與制作；保

證樂器能發出高低不同的聲音，實現基礎演奏功能。

2.教學難點：精準設計結構變量，讓樂器音高變化均勻、音階清

晰；自主排查制作故障，結合科學原理迭代優化作品，提升樂器演奏

效果。

五、教學準備

教師：教材設計制作圖文投影、優秀作品設計草圖、各類環保制

作材料（吸管、紙杯、橡皮筋、木條、膠帶、剪刀）、樂器測試評價

標準、課堂記錄表；學生：回顧單元聲學知識點，準備鉛筆、草稿本

用于繪制設計圖。

六、教學過程

（-）單元整合導入：原理復盤，明確實踐任務（設計意圖：整

合單元知識，搭建理論與實踐橋梁，清晰定位本課工程目標）

師：前兩節課我們探究了聲音高低的科學原理，學習了各類樂器

的發聲變化規律，誰能總結，想要制作一件能發出高低不同聲音的樂

器，核心設計依據是什么？

生1：可以改變發聲體的長短、粗細、松緊，改變振動快慢，從

而改變聲音高低。

生2：可以利用不同長度的空氣柱、振動體，制作出不同音高的

聲音。

師：大家總結得非常精準！課本告訴我們，學好科學原理，不僅

能解釋生活現象，還能動手創造、自主創新。今天我們開啟單元工程

實踐課，一起《設計我們的樂器》，利用身邊簡易材料，結合聲學規

律，親手制作一件專屬簡易樂器。板書課題：設計我們的樂器。

（二）文本研讀一：教材任務與設計要求，規劃制作方案（設計

意圖：精讀課本設計標準，規范設計流程，培養工程規劃思維，突破

難點前置）

師：研讀教材本課任務板塊，齊讀課本明確的制作要求：第一,

利用身邊常見材料制作簡易樂器；第二，樂器必須能發出高低不同的

聲音；第三，能夠簡單演奏出幾段高低錯落的旋律。

師結合課本選材提示精講：課本推薦了兩類易操作的制作方向,

一是弦類樂器，利用紙杯、橡皮筋制作；二是管類樂器，利用長短不

同的吸管制作排簫，大家可以自主選擇、創新改造。

師布置設計任務：參照課本設計草圖范例，小組合作繪制樂器設

計圖，標注材料、結構尺寸、發聲原理。師互動提問引導設計思路:

如果制作吸管排簫，想要音高均勻變化，需要怎么設計吸管長度？

生：將吸管按照從長到短的順序排列固定，長度依次遞減，振動

快慢不同，音高就會依次變化。

師追問：如果制作橡皮筋弦樂器，如何設計才能彈出高低不同的

聲音？

生：調整橡皮筋的松緊、粗細，或者固定不同振動長度的橡皮筋,

實現音高變化。

各小組完成設計草圖，匯報設計方案，教師結合課本標準點評優

化，確保所有方案都貼合聲學原理、具備可操作性。

（三）文本研讀二：教材制作流程，動手實踐創作（設計意圖:

依托課本標準化步驟，規范制作過程，落實探究實踐素養，夯實教學

重點）

師：研讀課本制作步驟板塊，課本明確了通用制作規范，我們分

兩類樂器梳理制作要點，小組按照設計方案動手制作。

1.吸管排簫制作（課本標準步驟）：裁剪多根長短不同的吸管，

將吸管一端對齊，按照長短依次排列，用膠帶整齊固定，保證吸管密

封、排列規整。

師重點提示課本關鍵要點：吸管長短差異要均勻，固定要牢固，

接口不能漏氣，漏氣會導致空氣柱振動不穩定，聲音模糊、音準不準。

2.紙杯弦樂器制作（課本標準步驟）：將橡皮筋拉伸固定在紙杯

兩端，紙杯作為共鳴箱，調整橡皮筋松緊、分段固定振動長度，形成

不同音高的發聲弦。

師互動提問：紙杯的作用是什么？結合課本原理思考。

生:紙杯可以放大振動聲音，起到共鳴效果，讓樂器聲音更清晰、

響亮。

學生分組動手制作，教師巡回指導，針對結構設計、固定方式、

尺寸把控進行針對性點撥，糾正不規范制作行為，確保作品符合課本

設計要求。

（四）文本研讀三：教材測試與改進板塊，迭代優化作品（設計

意圖；依托課本測試標準，排查故障、優化作品，培養反思改進的工

程思維，化解教學難點）

師：制作完成后，參照課本測試標準，開展作品測試。課本明確

兩項測試要求：第一，能否發出清晰聲音；第二，能否發出高低不同

的聲音；第三，音高變化是否均勻、流暢。

各小組自主測試作品，記錄存在的問題，結合課本原理小組研討

故障原因與改進方案，教師引導分層答疑：

問題1:所有吸管聲音高低一致，沒有變化。師提問：結合課本

原理分析原因？

生：吸管長短沒有差異，空氣柱振動快慢一致，音高沒有變化。

改進方法：重新裁剪吸管，設置長短梯度。

問題2：橡皮筋樂器聲音微弱、音準混亂。師提問：故障根源是

什么？

生：橡皮筋松緊一致、振動長度沒有區分，固定不牢固，振動不

穩定。改進方法：調整橡皮筋松緊梯度，加固固定位置。

問題3：樂器發音模糊、有雜音。師追問：如何優化？

生：加固密封結構，修整吸管端口、調整橡皮筋張力，減少多余

振動。

學生根據研討結論，對作品進行二次優化調整，再次測試，提升

樂器演奏效果，完成T程迭代全過程°

（五）課本展示評價：作品分享，原理復盤（設計意圖：展示實

踐成果，深化原理認知，培養表達與互評能力）

師：參照課本展示評價要求，各小組上臺展示作品，簡單演奏音

階，并說明自己的設計原理、制作思路、優化過程。

學生分組展示，師生共同互評：從結構設計、音高效果、制作工

藝、創意創新四個維度評價作品，肯定優點、提出優化建議。

師總結共性亮點：所有優秀作品都嚴格遵循課本聲學規律，通過

改變發聲體長短、松緊、粗細，精準控制振動快慢，實現音高變化,

證明科學原理是創意制作的核心支撐。

（六）課堂小結

本節課我們完整完成教材設計、制作、測試、改進、展示全流程

工程實踐活動，圓滿完成自制樂器的核心任務。我們首先結合單元聲

學原理，依據課本設計要求繪制樂器草圖、規劃制作方案，明確長短、

松緊、粗細的結構設計依據：隨后嚴格按照課本標準化步驟，小組合

作完成吸管排簫、紙杯弦樂器的制作；通過課本標準測試，排查音高

無變化、聲音微弱、音準混亂等故障，結合振動規律迭代優化作品,

最終制作出可以演奏高低不同旋律的簡易樂器。

本課作為單元收官課，讓我們徹底打通了聲學知識與生活實踐的

聯系，真正做到學以致用。我們不僅鞏固了聲音高低、樂器發聲的核

心科學原理，更掌握了工程設計“先規劃、再制作、后改進”的科學

方法，養成了嚴謹創新、精益求精的實踐態度。我們深刻體會到，生

活中的創意制作、工具發明，都