“聲音的產生與傳播”教學設計與學習興趣培養(yǎng)

李哲君

摘 要：在“聲音的產生與傳播”的教學設計中，通過設計一系列有趣的實驗和學生感興趣的問題，引導學生在觀察實驗和解決問題的過程中，培養(yǎng)學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，使學生的心理品質和物理知識實現(xiàn)同步發(fā)展。

關鍵詞：聲音的產生與傳播；教學設計；學習興趣；培養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）1-0074-3

1 引 言

興趣是指人們對某些事物總是帶著愉悅、喜歡等肯定情感的認識傾向，它是人們積極參加對應實踐活動的內部動力之一。如果學生對物理有了興趣，它將促使學生懷著喜悅的心情主動積極地開展物理學習。在這個教學設計中，我們設計了一系列有趣的物理實驗和學生感興趣的物理問題，激發(fā)學生思維，引導學生在觀察實驗和解決問題的過程中，形成學習興趣和創(chuàng)新能力。

2 教學設計

“聲音的產生與傳播”是與人們的日常生活緊密相關的物理知識，掌握聲音的產生與傳播的規(guī)律，既是深入學習后續(xù)聲學知識的基礎，也是提高人們生活品位和保護人們身心健康必備的知識。

2.1 利用實驗，引入新課知識

[教師演示1]敲擊音叉，音叉可以發(fā)聲；奇怪的是——用手抓住音叉，聲音立即停止。

[教師演示2] 事先準備一個真空杯子、一個單層玻璃杯子和一個小鬧鈴。使小鬧鈴發(fā)出聲音，將發(fā)出聲音的小鬧鈴放進單層玻璃杯子里，慢慢擰緊杯蓋，讓學生感受小鬧鈴發(fā)出聲音（現(xiàn)象是當將杯蓋慢慢擰上時，聲音幾乎沒有多大的變化）；再將發(fā)出聲音的小鬧鈴放進真空杯子里，再慢慢擰緊杯蓋，讓學生再次感受小鬧鈴發(fā)出聲音。（有趣的是：將杯蓋慢慢擰上時，聲音明顯變弱最后消失）

利用這兩個有趣的實驗，引入新課內容——聲音的產生與傳播。

設計意圖：利用有趣的實驗現(xiàn)象，激發(fā)學生思維，集中學生的注意力，喚起學生的探究熱情和培養(yǎng)學生的學習興趣。

2.2 構建活動，探究聲音的產生

[體驗活動1] 給每兩個同桌的同學發(fā)一根橡皮筋，一個同學將其拉伸，另一個同學對橡皮筋進行撥動，觀察橡皮筋來回振動，同時聆聽橡皮筋發(fā)出的聲音。（用手握住橡皮筋，橡皮筋停止振動，它發(fā)出的聲音隨即停止）

[體驗活動2]學生將刻度尺一端按在桌子邊上，另一端伸出桌邊，撥動伸出桌邊的部分，使刻度尺發(fā)生明顯的振動而發(fā)聲。（刻度尺的振動停止時，發(fā)聲隨即消失）

[體驗活動3]學生用大拇指和食指觸摸自己的喉頭，朗誦一段課文實現(xiàn)發(fā)聲，感受喉頭發(fā)聲時的狀態(tài)。

設計意圖：構建學生實驗，讓學生在熟悉的活動中體驗聲音的來源，使學生感到新知識的親切、有趣。

[體驗活動4] 敲擊音叉使音叉發(fā)聲，將音叉接觸水面，觀察音叉可以濺起水花，感知音叉的振動；再用大拇指和食指輕輕接觸發(fā)聲音叉的頂部，感受音叉的振動。

設計意圖：通過實例讓學生體驗到，不同物體雖然都可發(fā)聲，但它們的振動幅度不同，有些可以看到，有些難以察覺。對于不容易觀察到的現(xiàn)象，我們可以利用放大或者轉化的方法來展示，以此對學生進行研究方法的教育和訓練。

[體驗活動5] 取一個小孩子的玩具——“喜洋洋小鼓”，敲擊鼓面發(fā)聲，但看不到鼓面振動。要求學生思考并討論：有什么辦法可以檢驗鼓面是否振動？（可取的辦法至少有：方法一，用手指輕輕觸摸鼓面，感受鼓面是否振動；方法二，將鼓面放置水平，在鼓面上放一些細紙屑，通過觀察細紙屑是否運動來判定鼓面是否振動；方法三，將小鼓豎直放置，在鼓面上端固定一段細線，在細線的另一端吊一個乒乓球，乒乓球靜止時接觸鼓面，敲擊鼓面發(fā)出聲音時，可通過觀察乒乓球是否在跳動來判定鼓面是否振動。）

設計意圖：利用“檢驗鼓面是否振動”這一問題，構建交流討論的學習環(huán)境，促進學生的發(fā)散思維，培養(yǎng)學生的思維興趣和創(chuàng)新能力。同時，引導學生學習又一類有效的研究方法——放大法或者轉化法，利用它可以展示不容易觀察到的現(xiàn)象。

教師引導學生歸納總結：聲音是由物體振動產生的。當物體停止振動時，物體就不發(fā)出聲音了。

[實驗與討論] 有一種燒水壺，在壺中的水被燒開時壺嘴就會發(fā)出尖叫聲，以此實現(xiàn)報警?，F(xiàn)用此水壺進行燒水實驗，觀察并討論：該水壺為什么會在水沸騰時發(fā)出聲音？（參考答案：在壺嘴上套著一個開有小縫的“帽子”。燒水時，把壺蓋蓋嚴，水沸騰時會產生大量的水蒸氣只能從壺嘴的小縫噴出，氣流迫使壺嘴附近的空氣振動，從而發(fā)出聲音。）

設計意圖：將新知識和學生生活中的實際問題聯(lián)系起來，讓學生感到新知識親切有用，激發(fā)學生學習新知識的興趣。

2.3 創(chuàng)設情境，體驗聲音傳播

[思考和討論]若把一個正在響鈴的鬧鐘放在一個密封的玻璃罩內，聆聽鬧鐘的聲音。學生思考并討論：現(xiàn)將玻璃罩內的空氣逐步抽掉，如果聽到的鈴聲不變，這說明什么？如果聽到的鈴聲變強，這說明什么？如果聽到的鈴聲逐漸變弱，這又說明什么？

設計意圖：利用實際問題促使學生思考，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和交流表達能力。

[感受和總結] 將玻璃罩內的空氣逐步抽掉，感受鈴聲的變化；再讓空氣逐步進入玻璃罩，感受鈴聲又有什么變化。學生根據(jù)自己的感受、思考和討論，可以總結得到什么結論？

[教師引導]總結得出：空氣可以傳播聲音，但真空不可以傳播聲音。我們平時能夠和他人自由交談，是由于空氣幫助我們傳播了聲音；在沒有空氣的太空，航天員哪怕離得再近，也只能通過無線電交談。

設計意圖：通過學生的觀察、思考、交流和總結，培養(yǎng)學生的觀察能力、邏輯思維能力、交流表達能力和歸納總結能力。

[教師提問] 實驗已經證明，一切氣體都可以傳播聲音。那么，液體、固體是否可以傳播聲音呢？請設計可以用于檢測的實驗方法，與同學交流并改進自己的實驗方法，并按照自己確定的方案進行實驗和總結。

設計意圖：以具體問題為牽引，訓練學生設計實驗方案的能力和交流表達的能力。

[演示實驗] 用塑料袋包住正在響鈴的鬧鐘，指導學生感受它在空氣中的聲音；再把它放進水中，感受是否聽到聲音，并與鬧鐘在空氣中產生的聲音進行對比。

指導學生分析和交流，得出結論：聲音在液體中也能傳播。

[學生體驗]學生用筆在課桌上寫字，感受是否聽到寫字的聲音？（沒有或者很弱）。再把耳朵貼在桌面上傾聽，感受是否聽到寫字的聲音？（奇怪的是：居然清楚地聽到了寫字的聲音）。

指導學生歸納總結并推廣，以得出結論——聲音的傳播需要物質，這樣的物質叫做介質；固體、液體、氣體都可以傳播聲音；聲音在固體中傳播得最快、最遠，能量損失最少。

設計意圖：指導學生感受奇特的現(xiàn)象，培養(yǎng)學生探究大自然的欲望和興趣。

2.4 開展自學，學習聲音的傳播速度

[學生自學] 學生自學教材：什么是聲波？聲音在各種介質中傳播的速度有何規(guī)律？人耳是怎樣聽到聲音的？

（1）物體振動會帶動其周圍的介質振動，形成疏密相間的波，并向遠處傳播，這個過程跟水波的傳播相似。也就是說，聲音是以波的形式傳播的，因此，聲音也叫做聲波。

（2）聲音在各種介質中傳播具有確定的速度，這個速度叫做聲速。聲速的大小跟介質的種類和介質的溫度有關。聲速在固體中最大，在氣體中最小。在15 ℃的空氣中聲速是340 m/s，在常溫的水中聲速是1 500 m/s，在鐵棒中聲速是5 200 m/s。

（3）外界傳來的聲音引起鼓膜振動，這種振動產生的信號經過聽小骨及其他組織傳給聽覺神經，聽覺神經把信號傳給大腦，人就聽到了聲音。

設計意圖：指導學生自學教材，培養(yǎng)學生的自學能力。

[教師講解] 1976年7月28日，我國唐山發(fā)生了大地震，導致24萬人死亡，16萬人重傷，是迄今為止世界地震史上最悲慘的一頁。有關專家指出，地震后，人們缺乏必要的自救知識，是喪生人數(shù)增多的一個重要原因。如果當時被淹沒的人們知道聲音在固體中傳播得更快、更遠（因而更容易被營救人員聽到），他們就會用硬物敲擊墻壁或管道，及時向營救人員發(fā)出求救信號，或許可以得到救助，重獲新生。

設計意圖：用悲壯的歷史故事說明聲學知識的重要性，進一步激發(fā)學生學習新知識的欲望和興趣。

2.5 利用問題，研討新知

[學生討論1]在開始上課時，我們都看到：（1）用手握住振動的音叉，音叉發(fā)出的聲音會立即停止，為什么？（2）將發(fā)出聲音的小鬧鈴放進真空杯子里，慢慢擰緊杯蓋，會聽到小鬧鈴發(fā)出的聲音變小最后消失，為什么？[參考答案：（1）由于聲音來自振動，用手抓住音叉，音叉不再振動，因而音叉不再發(fā)聲。（2）這是因為小鬧鈴發(fā)出的聲音要想被人們聽到，它必須穿越杯中的真空區(qū)域，但真空不傳播聲音。]

[學生討論2] 古代行軍打仗晚上睡覺時，要求士兵經常將耳朵貼在地上，這是為什么？

參考答案：軍隊在行進過程中，他的腳步會發(fā)出聲音。如果是晚上，士兵正在熟睡，很難感覺到空氣中的聲音，如果將耳朵貼在地面，那么聲音就會通過地面?zhèn)鞑サ蕉?，而且這種傳播速度比在空氣中的更快，引起耳膜的振動幅度更大，因此，更容易感覺到異常情況，便于采取緊急措施，應對偷襲。

[學生討論3] 我國南極科學考察工作者為了探測海底某處的深度，向海底垂直發(fā)射超聲波，經過4 s收到回波信號，已知聲音在海水中的傳播速度是1 500 m/s，試求海洋中該處的深度是多少？這種方法能否用來測量月亮和地球之間的距離？為什么？

參考答案：因為聲音傳播過去又返回來，所以聲音從海面?zhèn)鞑サ胶５姿玫臅r間只是總時間的一半，即2 s，所以海水的深度為1 500 m/s× 2 s=3 000 m。由于聲音的傳播需要介質，但在地球大氣層之外的空間基本上是真空，真空不能傳播聲音，因此，不能用這種方法測量月亮與地球之間的距離。

設計意圖：設計一系列學生感興趣的問題，通過討論和求解，加深學生對新知識的理解，培養(yǎng)學生學習物理的興趣和解決實際問題的能力。

2.6 引導總結，把握知識要點

[師生互動] 教師引導學生總結本節(jié)的知識要點，并讓學生交流各自的心得體會，然后板書：

（1）聲音是由物體振動產生的。當物體停止振動時，物體就不發(fā)出聲音了。

（2）聲音的傳播需要介質，固體、液體、氣體都可以傳播聲音，聲音在固體中傳播得最快、最遠，能量損失最少。

（3）聲波：聲音是以波的形式傳播的，聲音也叫做聲波。

（4）聲速：聲音在各種介質中傳播具有確定的速度，這個速度叫做聲速。聲速的大小跟介質的種類和介質的溫度有關。聲速在固體中最大，都大于3 000 m/s；聲速在液體中都大于1 000 m/s；聲速在氣體中最小。在15 ℃的空氣中聲速是340 m/s，在常溫的水中聲速是1 500 m/s，在鐵棒中聲速是5 200 m/s。

3 教學體會

在此“聲音的產生與傳播”的教學設計中，我們設計了一系列有趣的物理實驗和學生感興趣的物理問題，引導學生在觀察實驗和解決問題的過程中形成學習興趣和創(chuàng)新能力，引導學生的心理品質和物理知識達到同步發(fā)展。這個教學設計，我們已經在岳陽市第十二中學八年級進行了教學實踐，得到了學生們的普遍好評。

參考文獻：

[1]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.物理（八年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：27-30.

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[3]喻彬彬. “密度”的教學設計與三維教學目標的和諧達成[J].物理教學探討，2016，34（5）：68-74.

（欄目編輯 鄧 磊）