小学科学新大象版四年级上册第五单元3.设计小乐器教案(2026秋)

3.设计小乐器

【教材分析】

本课是第五单元工程实践的核心设计课，承接前两课声音强弱、高低的科学原理，实现从科学探究到工程设计的过渡。教材立足学生已掌握的声学知识，明确小乐器的设计任务、评价标准，引导学生经历“明确任务—选定材料—确定发声原理—设计结构—绘制方案”的完整工程设计流程。本课重点培养学生的工程设计思维与方案规划能力，为下一课动手制作小乐器提供完整设计依据，是单元知识落地、实践育人的关键课时。

【学情分析】

四年级学生已掌握声音强弱、高低的科学规律，了解常见乐器的发声特点，具备基础的科学知识储备。学生动手意愿强烈，但缺乏工程设计思维，难以自主梳理设计流程，容易出现设计方案无依据、结构不合理、无法调节音高音量等问题。学生擅长创意构思，但规范绘图、方案细化、结合科学原理设计的能力较弱，需要教师分层引导、规范设计标准。

【核心素养分析】

[科学观念]

1.能运用声音强弱、高低的规律，解释简易乐器的发声原理；

2.知道简易乐器可以通过改变振动部件的长短、粗细、松紧调节音高和音量；

3.明确合格小乐器的设计标准：能发声、有高低音、音量可调、结构稳固。

[科学思维]

结合声学科学原理，对小乐器的材料、结构、发声方式进行推理设计，对比不同设计方案的优劣，形成科学、严谨的工程设计思维。

[探究实践]

小组合作确定乐器类型、选材、设计结构，规范绘制设计图，标注发声原理、变音方法、制作步骤，完成完整的乐器设计方案。

[态度责任]

1.乐于团队合作，主动交流设计思路，培养协作创新的意识；

2.严谨规范完成设计方案，养成精益求精的工程态度；

3.体会科学知识指导工程设计的价值，感受科学与艺术的融合。

【教学重点】

依据声学规律设计简易小乐器，完成规范、完整的乐器设计方案与设计图。

【教学难点】

结合科学原理优化设计方案，确保乐器可发出高低不同、强弱可调的声音，设计方案具备可操作性。

【教具准备】

[教师教具]

各类简易自制乐器成品、优秀设计方案范例、常见制作材料（吸管、橡皮筋、纸盒、钢尺、瓶盖等）、设计图纸模板、多媒体课件。

[学生分组器材]

设计图纸、铅笔、直尺、彩笔、材料清单记录表。

【教学过程】

一、导入新课

[教师活动]展示多款学生自制简易小乐器，现场演奏简单旋律，提问：这些简易乐器为什么能发出高低、强弱不同的声音？它们的设计用到了我们学过的哪些声学知识？引出本课课题《设计小乐器》，明确本课设计任务。

[学生活动]欣赏自制乐器演奏，关联前两课声学知识，思考乐器设计与科学原理的关联，明确本节课学习任务。

[设计意图]通过成品展示激发创作兴趣，建立科学原理与工程设计的关联，清晰导入设计任务。

二、讲授新课（聚焦、探索、研讨、拓展）

（一）聚焦板块

[教师活动]明确单元工程任务：设计并制作一件能发出高低、强弱不同声音的简易小乐器。出示设计核心要求：结构简单、取材方便、音高音量可调、造型美观。抛出聚焦问题：我们可以用哪些材料制作乐器？如何设计才能让乐器发出不同的声音？

[学生活动]明确设计标准和任务，小组 brainstorm 可用制作材料和乐器类型，初步构思设计思路。

[设计意图]明确设计标准与任务要求，为小组设计提供清晰方向，避免设计盲目化。

（二）探索板块

1.梳理乐器设计科学依据

[教师活动]引导学生回顾核心知识点：振动幅度改变音量、振动快慢改变音调，讲解三类常见简易乐器的发声原理：弦乐器（橡皮筋、钢尺振动）、管乐器（吸管空气柱振动）、打击乐器（瓶盖、纸盒振动）。

[学生活动]回顾声学规律，了解不同简易乐器的发声原理，对应思考可调节音高、音量的设计方法。

[设计意图]夯实设计的科学基础，确保设计方案有科学依据，规避不合理设计。

2.小组构思与方案设计

[教师活动]下发设计模板，明确设计方案必备内容：乐器名称、选材、发声原理、结构设计、变音方法、制作步骤、设计图纸。指导小组分工，引导学生结合材料特点、声学规律构思设计，巡视指导，纠正不合理设计思路。

[学生活动]小组分工合作，确定乐器类型，筛选易得材料，规划乐器结构，确定调节音高、音量的方法，手绘设计图，填写完整设计方案。

[设计意图]落实工程设计流程，锻炼学生创意构思、方案规划、规范绘图的实践能力。

（三）研讨板块

[教师活动]组织小组展示设计方案，开展互评研讨，出示评价维度：科学性、可行性、创新性、美观性。引导学生研讨：1.你的乐器如何改变声音强弱？2.如何改变声音高低？3.设计中存在哪些问题，如何优化？

[学生活动]各小组上台展示设计图纸和方案，讲解设计思路与发声原理；小组间互评优缺点，结合研讨建议修改、优化自身设计方案。

[设计意图]通过展示互评优化设计方案，培养学生评价反思、创新优化的工程思维。

（四）拓展板块

[教师活动]展示创意自制乐器案例，介绍废旧材料改造乐器的思路，倡导绿色创新设计。布置课后任务：根据优化后的设计方案，提前准备好制作所需材料。

[学生活动]欣赏创意设计案例，拓宽设计思路，整理并准备制作材料，为下一课制作做好准备。

[设计意图]拓宽学生创新视野，落实绿色科创理念，衔接下一课实操教学。

三、课堂小结

本节课我们完成了小乐器的设计工作，明确了简易乐器的设计核心是运用声学规律：通过改变振动部件的长短、粗细、松紧调节声音高低，通过改变用力大小调节声音强弱。完整的工程设计需要明确选材、发声原理、结构设计、制作步骤，并绘制规范的设计图纸。我们通过小组合作、互评优化，完善了乐器设计方案，为下一节课动手制作小乐器做好了充分准备。

【板书设计】

设计小乐器

1.设计依据：声学两大规律

音量：振动幅度（用力大小）

音调：振动快慢（长短、粗细、松紧）

2.常见乐器类型：弦乐器、管乐器、打击乐器

3.设计四要素：选材、结构、原理、变音方法

4.设计标准：可发声、有高低、可调节、易制作