资源简介

小学科学四年级上册第三单元第5课《设计我们的乐器》教学设计
（2026新教材·四年级）
一、核心概念、内容与要求
核心概念：工程设计与物化（根据声音产生的原理，利用身边材料设计并制作简易乐器，经历“明确任务—制定标准—设计方案—实施计划”的工程实践过程）
内容与要求：
明确任务：利用身边的材料制作一个既能发声又能演奏简单旋律的乐器。
制定评价标准：从音的数量、音准情况、外观结构等方面制定评价等级（合格、良好、优秀）。
设计方案：以设计图形式呈现，包括乐器的发声方式、音调变化的方式、所需材料等。
实施计划：包括选择材料（考虑因素）、加工、组装、装饰等步骤。
比较自制乐器与购买乐器的差别。
二、教材分析
本课是《科学》四年级“声音”单元的第5课时，属于工程设计与制作课型。教材在前四课学习了声音的产生、强弱、高低以及乐器声音变化原理的基础上，引导学生综合运用所学知识，设计并制作一个简易乐器。教材从“用身边的材料设计并制作一个既简单又能演奏的乐器”切入，明确任务为演奏《小星星》旋律。接着引导学生制定评价标准（音的数量、音准、外观结构），然后进行设计方案（以设计图呈现，包括发声方式、音调变化方式、材料），最后是实施计划（选择材料、加工、组装、装饰）。本课强调“做中学”和工程思维，学生需要将科学原理（振动快慢决定音高、振动幅度决定音强）应用到乐器设计中，并经历完整的工程设计流程。
三、学情分析
四年级学生通过前四课的学习，已经掌握了声音的产生、强弱与振幅的关系、高低与振动快慢的关系，以及吉他和排箫等乐器的发声原理。他们对于用身边材料制作乐器有浓厚的兴趣，例如用橡皮筋和纸盒制作“吉他”、用吸管制作“排箫”等。但在设计阶段，学生可能缺乏系统性思维，容易忽略音准、材料选择等因素。本课需要教师引导学生先制定评价标准，再有目的地设计。学生对于设计图的绘制可能经验不足，教师需提供范例。同时，本课以设计为主，实际制作可安排在课后或下一课时，避免课堂时间不足。
四、教学目标（四维）
科学观念
能说出乐器的发声需要利用物体振动，音调变化可以通过改变发声体的长短、粗细、松紧等实现。
能运用声音高低与振动快慢的关系，设计出能发出不同音调的乐器。
科学思维
能根据任务要求和评价标准，分析乐器设计需要考虑的关键因素（音的数量、音准、外观等）。
能比较自制乐器与购买乐器的差别，分析优缺点。
探究实践
能小组合作，制定乐器的评价标准，并设计一份包含发声方式、音调变化方式、材料清单的乐器设计图。
能根据设计图，合理选择材料并规划制作步骤。
态度责任
在小组设计中愿意倾听他人意见，合作完成设计任务。
通过乐器设计，体会科学与艺术的结合，激发创造力和动手兴趣。
五、教学重点与难点
教学重点：制定乐器评价标准，并完成一份包含发声方式、音调变化方式、材料清单的乐器设计图。
教学难点：将声音高低与振动快慢的科学原理转化为具体的乐器设计（如如何实现多个音调、如何保证音准）。学生需要思考用改变弦长、松紧还是改变管长等方式来实现。
六、教学准备
教具：多媒体课件（含《小星星》简谱、乐器设计图范例、评价标准表示例）、吉他或自制橡皮筋乐器实物（演示用）、吸管排箫实物（演示用）
学具（每组）：设计图纸（或记录单中“我们的乐器设计图”页）、铅笔、彩笔、橡皮、直尺
材料展示：可展示可能用到的身边材料（如纸盒、橡皮筋、吸管、竹管、玻璃瓶、筷子、胶带、剪刀等），供学生设计时参考，但不在此课堂实际制作（可作为下一课时的准备）
教室布置：4人一组，便于讨论设计。教师准备几个设计方案范例供参考。
七、教学过程
1. 情境导入（3分钟）
教师活动：播放一段用自制乐器演奏《小星星》的视频（或教师用自制橡皮筋乐器演奏）。提问：“这个乐器是用什么材料做的？它为什么能演奏出不同的音高？你想不想也设计一个属于自己的乐器？”引出课题《设计我们的乐器》。
学生活动：观看视频，产生设计和制作的兴趣。
设计意图：（通过真实的自制乐器演示，激发学生的创作欲望，明确本课任务。）
2. 明确任务（3分钟）
教师活动：出示教材“明确任务”板块：“利用身边的材料制作乐器并用其演奏一段旋律。”展示《小星星》简谱（1 1 5 5 6 6 5-）。提问：“要演奏这段旋律，我们的乐器至少需要几个不同的音？”引导学生回答：需要5个音（1、5、6，其中1、5、6各不同，实际简谱中有do、sol、la，共3个音，但加上低音？准确说需要5个不同音高？简谱中“1 1 5 5 6 6 5”中只有1、5、6三个音，但旋律中“4 4 3 3 2 2 1”还有4、3、2、1，共5个音（1、2、3、4、5、6中的6个？实际《小星星》需要6个音：1,2,3,4,5,6。教师可明确至少需要发出6个不同的音才能完整演奏。但教材示例中给了两行简谱，第一行有1,5,6；第二行有4,3,2,1。所以至少需要1,2,3,4,5,6六个音。教师可灵活处理，强调音的数量要求。）
学生活动：明确任务目标，知道需要设计能发出多个不同音高的乐器。
设计意图：（明确工程任务的具体要求，为后续设计提供目标。）
3. 制定评价标准（6分钟）
教师活动：出示教材“我们的乐器评价标准”表格。提问：“怎样评价我们的乐器做得好不好？我们应该从哪些方面来评价？”引导学生从三个方面讨论：音的数量（能发出几个不同的音）、音准情况（音调是否准确）、外观结构（做工是否精细）。带领学生共同填写评价标准：合格（1-3个音/音调不准/做工粗糙）、良好（4个音/1-2个音不准/做工一般）、优秀（5个音以上/音调准确/做工精细）。强调：评价标准是指导我们设计的“目标”，设计时要朝着“优秀”努力。
学生活动：参与讨论，理解评价标准。明确设计目标。
设计意图：（通过制定评价标准，让学生明确高质量乐器的要求，培养工程思维中的目标导向。）
4. 设计方案（18分钟）
环节一：讨论设计方案要点（5分钟）
教师活动：提问：“我们要设计一个乐器，需要先想清楚哪些问题？”引导学生回答：用什么材料？用什么方式发声？如何实现不同音调？如何保证音准？外形怎样？出示教材中的设计图范例（用橡皮筋和纸盒制作的“吉他”）。讲解设计图应包含：乐器的发声方式（如拨动橡皮筋、吹吸管等）、音调变化的方式（如改变橡皮筋松紧、改变弦长、改变管长等）、制作乐器所需的材料（列出清单）、画出乐器的设计图（标明各部件）。强调：音调变化的方式要结合前几课学过的原理（振动快慢与音高的关系）。
学生活动：讨论设计方案要点，观察范例。
设计意图：（帮助学生建立设计框架，明确设计图应包含的内容。）
环节二：小组合作完成设计图（13分钟）
教师活动：分发设计图纸（或记录单）。指导学生以小组为单位，讨论并合作完成“我们的乐器设计图”。要求：
①给乐器起一个名字；
②画出示意图（可用简笔画）；
③标注发声方式和音调变化方式；
④列出所需材料；
⑤标注出如何实现至少4-5个不同的音（如设计几根不同长度的吸管、几根不同粗细或松紧的弦等）。
巡视指导，鼓励学生发挥创意。对遇到困难的小组给予提示（如：可以用几个瓶子装不同水量敲击、用几个吸管排成一排吹奏、用纸盒和几根橡皮筋做吉他等）。
学生活动：小组合作设计乐器，画出设计图并填写相关信息。准备后续分享。
设计意图：（通过合作设计，将科学原理转化为具体的工程方案，培养创新能力和协作能力。）
5. 展示与交流（5分钟）
教师活动：请2-3个小组上台展示自己的设计图，介绍乐器的发声方式、如何实现不同音调、预计能发出几个音等。其他同学根据评价标准提出建议（如“音准怎么保证？”“材料容易找到吗？”）。教师点评，肯定创意，指出改进方向。
学生活动：展示设计图，介绍设计思路。听取同伴和教师的建议。
设计意图：（通过展示交流，相互启发，完善设计，培养表达和批判性思维。）
6. 课堂总结与实施计划铺垫（3分钟）
教师活动：总结本课：
①我们经历了“明确任务—制定标准—设计方案”的工程步骤；
②下一节课我们将按照设计图选择材料、加工制作、组装调试，最终完成乐器并演奏《小星星》。布置课后任务：根据设计图，回家收集所需的材料（如纸盒、橡皮筋、吸管、瓶子等），为下节课制作做准备。提问：“选择材料时需要考虑哪些因素？”（安全性、易加工性、成本、能否实现所需音高等）
学生活动：明确下节课的任务。思考如何准备材料。
设计意图：（承上启下，为下一课时的制作做准备，体现工程设计的连续性。）
7. 布置作业（以探究为主）（2分钟）
教师活动：
必做探究作业：
①根据小组的设计图，列出所需材料清单，并尽量收集齐材料（安全前提下），为下节课制作做好准备。
②回家尝试用收集到的材料做一个简易的发声装置（如橡皮筋琴），初步体验音调变化。
选做探究作业：查阅资料，了解其他自制乐器的制作方法（如水杯琴、纸盒吉他等），丰富自己的设计灵感。
学生活动：记录作业要求。
设计意图：（将设计延伸到家庭实践，为下一课制作打好基础。）
八、板书设计
3.5设计我们的乐器
一、明确任务
用身边材料制作乐器，演奏《小星星》（需要多个不同音）
二、评价标准
音的数量：1-3个（合格）→4个（良好）→5个以上（优秀）
音准情况：不准→1-2个不准→准确
外观结构：粗糙→一般→精细
三、设计方案（设计图包含）
1. 发声方式（拨动、敲击、吹奏……）
2. 音调变化方式（改变长短、粗细、松紧、水量……）
3. 材料清单（纸盒、橡皮筋、吸管、瓶子……）
4. 示意图（标明结构）
四、示例
橡皮筋吉他：改变松紧或按压长度 → 不同音高
吸管排箫：不同长度吸管 → 不同音高
水杯琴：不同水量 → 不同音高
五、下一步：收集材料，准备制作
九、教学反思
本课是“设计我们的乐器”的第一课时（设计阶段），成功引导学生经历了工程设计的“明确任务—制定标准—设计方案”环节。学生对于制作乐器的热情很高，小组讨论积极。制定评价标准时，学生能主动提出“音准很重要”“要美观”，评价标准的制定使设计更有方向。设计图环节，大部分小组能画出清晰的示意图，并能运用前几课的知识（如用不同长度的吸管、不同粗细的橡皮筋、不同水量的瓶子）来实现音调变化。有个别小组设计过于复杂（如想制作电子琴），教师引导回归身边材料，控制复杂度。展示交流环节，学生能根据评价标准给其他组提出建议，体现了批判性思维。时间分配合理，设计图完成度较高。不足之处是部分小组在材料选择上考虑不周（如想用玻璃瓶但未考虑安全性），教师及时提醒。总体实现了“做中学”和工程思维的培养。
十、巩固练习（附答案）
（一）填空题
1、设计乐器时，制定评价标准可以从________、________、________等方面考虑。
2、用橡皮筋和纸盒制作吉他，可以通过改变橡皮筋的________或按压位置来改变声音高低。
3、用吸管制作排箫，不同长度的吸管发出的声音高低不同，这是因为长度不同导致________的快慢不同。
4、用同样的力敲击装水量不同的瓶子，水越少声音越________（填“高”或“低”）。
（二）选择题
1、要演奏《小星星》旋律，至少需要能发出几个不同音的乐器？（ ）
A. 2个
B. 3个
C. 5-6个
D. 10个以上
2、下列材料中，不适合用来制作可以改变音高乐器的是（ ）
A. 纸盒和橡皮筋
B. 不同长度的吸管
C. 一块铁块
D. 几个相同的瓶子和水
3、在设计乐器时，首要考虑的因素应该是（ ）
A. 外观漂亮
B. 材料昂贵
C. 能发出需要的音高并音准较好
D. 体积要大
（三）判断题（正确打“√”，错误打“×”）
1、制作乐器的材料越贵，乐器质量一定越好。（ ）
2、评价标准应该在设计之前制定，以便指导设计。（ ）
3、只有用相同的力度弹奏，才能比较乐器不同部位声音的高低。（ ）
4、自制乐器不需要考虑音准，只要能响就行。（ ）
（四）实验探究题
题目：小明想设计一个“水杯琴”来演奏《小星星》。他用5个相同的玻璃杯，分别装入不同量的水，用木棍敲击杯口。
（1）敲击水杯时，是哪个部分在振动发出声音？
（2）水多的杯子声音高还是水少的杯子声音高？为什么？
（3）如果要让水杯琴能演奏出更多的音，可以怎么做？
（4）从“水杯琴”的设计中，你能总结出声音高低与什么因素有关吗？
参考答案
（一）填空题
1、音的数量；音准情况；外观结构（合理即可）2、松紧（或粗细、长度）3、振动4、高
（二）选择题
1、C（《小星星》需要1,2,3,4,5,6六个音）
2、C（一块铁块不易改变音高）
3、C
（三）判断题
1、×2、√3、√4、×（音准是重要评价标准）
（四）实验探究题
（1）敲击时主要是玻璃杯和水的共同振动，实际是杯壁和水的振动。通常认为敲击水杯时，杯壁和水的振动共同作用，水越多，振动频率越低。
（2）水少的杯子声音高。因为水越少，可振动的部分相对越多，振动频率越高，声音越高。
（3）可以增加更多的杯子（或瓶子），通过精细调节水量来获得更多不同的音高。
（4）声音高低与振动快慢（频率）有关，而振动快慢受发声体的长短、粗细、松紧、水量等因素影响。

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