“聲音的產(chǎn)生與傳播”課堂實驗教學(xué)的創(chuàng)新研究

王嬌 王雪梅

【摘 要】本文主要探究了“聲音的產(chǎn)生與傳播”課堂實驗的教學(xué)方式，使用無線藍(lán)牙音響作為聲源，采用截流閥控制空氣，選用帶橡皮塞的吊針瓶，探索辨別聲音變化的新方法，解決“真空不能傳聲”演示實驗存在的聲音變化不明顯、裝置氣密性不夠、器材繁瑣等問題。利用這套器材將演示實驗改為隨堂的探究性實驗，完成“聲音的產(chǎn)生與傳播”的多個實驗教學(xué)，以期融合多個知識點，構(gòu)建更加完善的思維框架。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)方法;聲音的產(chǎn)生與傳播;探究性實驗

【中圖分類號】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0084-02

初中物理魯科版八年級上冊“聲音的產(chǎn)生與傳播”的教學(xué)中，教材設(shè)計了“手指觸試喉嚨發(fā)聲”和“音叉放入水中，水花四濺”兩個感受物體發(fā)聲的實驗活動，又利用“真空罩中的鬧鐘”這一實驗探究聲音的傳播條件，這個實驗看起來簡單，但實際操作會遇到很多問題：實驗現(xiàn)象不明顯、實驗器材笨重、操作困難等。因而部分教師選擇不做實驗或用播放視頻代替直接觀察?；趯W(xué)生科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神的培養(yǎng)，筆者對“聲音的產(chǎn)生與傳播”課堂實驗進(jìn)行了創(chuàng)新，將演示實驗改為隨堂探究性實驗，使學(xué)生能夠直觀感受聲音的產(chǎn)生與傳播。

1? ?教育理論背景

美國心理學(xué)家布魯納的發(fā)現(xiàn)理論認(rèn)為：教學(xué)過程中教師應(yīng)積極啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生親自發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的習(xí)慣和能力。教師可以把某些演示實驗設(shè)計為隨堂的探究性實驗，因為探究性實驗教學(xué)比演示實驗教學(xué)有更廣的活動空間和思維空間，可以極大激發(fā)和滿足不同層次學(xué)生的探索、創(chuàng)新欲望[1]。學(xué)生在探索物理規(guī)律的實驗中可以手腦結(jié)合，鍛煉自己的創(chuàng)新能力。教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)人的創(chuàng)新能力，提高人的綜合素質(zhì)。傳統(tǒng)的演示實驗都是采取由教師在課堂上操作，學(xué)生進(jìn)行觀察和思考的方式。此時，教師是操作的主體，處于主動地位;而學(xué)生是觀察的主體，處于被動地位。這樣難以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。教師應(yīng)當(dāng)立足學(xué)生的心理與思維特點，以學(xué)生為中心，以布魯納的發(fā)現(xiàn)理論為依據(jù)，優(yōu)化課堂演示實驗的設(shè)計。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，突出學(xué)生的主體地位，教師應(yīng)以教材中的實驗為依托，拓寬思路，挖掘內(nèi)涵，通過各種形式滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求。

2? ?影響實驗效果的因素

造成“真空不能傳聲”實驗現(xiàn)象不明顯，操作不成功的因素主要有以下幾點：①聲音難分辨。用抽氣機(jī)抽氣，聲音的變化會受到干擾，很難聽到聲源發(fā)出的聲音。即使部分學(xué)生聽到了聲音，但對聲音的變化不敏感，難以聽出聲音的變化。②裝置氣密性差。③選擇的發(fā)聲體不能持續(xù)發(fā)聲、音量小。

3? ?創(chuàng)新實驗方法

（1）“聲音的產(chǎn)生與傳播”這一節(jié)涉及很多小實驗，需要的器材種類較多，合適的聲源非常重要。筆者經(jīng)過多次嘗試，發(fā)現(xiàn)無線藍(lán)牙音響既可以持續(xù)發(fā)聲，音量也可調(diào)節(jié)，還可以用手機(jī)無線控制，操作便捷且使用效果好。

（2）筆者查閱大量資料，研究各種方法，最終確定用氣密性較好的玻璃瓶來完成實驗，效果較佳。另外用橡膠管連接相關(guān)器具，用截流閥控制空氣通斷，避免真空泵對聲音的干擾。

（3）玻璃瓶內(nèi)抽成真空狀態(tài)后，把瓶子傾斜，讓音響觸碰到瓶壁，探究玻璃瓶壁是否可以傳聲，可以防止空氣傳播對聲音的干擾，更有說服力。

（4）利用一整套實驗裝置，完成聲音的產(chǎn)生、氣體傳聲、固體傳聲、液體傳聲、聲波等多個實驗，把各知識點融合起來，構(gòu)建思維框架，使學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)加深對生活現(xiàn)象中物理知識的理解。

4? ?實驗教學(xué)目標(biāo)

①通過實驗，認(rèn)識聲音的產(chǎn)生和傳播條件。②觀察物理現(xiàn)象的過程，能簡單描述所觀察物理現(xiàn)象的主要特征，能在觀察和學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，具有觀察能力及提出問題的能力。③有學(xué)習(xí)物理的興趣，有對科學(xué)的求知欲，能保持對自然界的好奇心，樂于探索自然。

5? ?內(nèi)容設(shè)計

5.1? “聲音的產(chǎn)生”實驗

把無線藍(lán)牙音響放到紙盒中，上面放上自制的紙人，用手機(jī)控制音響，使其發(fā)聲，紙人慢慢跳動起來（如圖1所示）。

實驗教學(xué)思路：“會跳舞的紙人”可以放在新課教學(xué)之前，用于課前導(dǎo)入，引出課題，與傳統(tǒng)的聲音現(xiàn)象相比，這個實驗更具有趣味性和直觀性，有助于增強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識的興趣?！奥曇舻漠a(chǎn)生”這一部分的學(xué)習(xí)可以結(jié)合課本中其他的實驗，讓學(xué)生進(jìn)一步了解聲音是由振動產(chǎn)生的。

5.2? “真空不能傳聲”實驗

實驗器材：玻璃瓶、真空泵、無線藍(lán)牙音響、橡膠管、截流閥、輕質(zhì)小球。

制作實驗裝置：①在玻璃瓶的瓶塞上鉆一個孔，把橡膠管穿進(jìn)去，用熱熔膠密封好。②在瓶子中裝入5個輕質(zhì)小球。③用細(xì)線把藍(lán)牙音響吊起來，放到瓶中，把細(xì)線固定到橡膠塞上。④蓋上瓶塞，橡膠管另一端接上真空泵。實驗裝置如圖2所示[2]。

實驗操作：①用手機(jī)藍(lán)牙打開音響，調(diào)節(jié)到合適音量。觀察玻璃瓶中輕質(zhì)小球的振動幅度。②打開真空泵，大約1分鐘后，關(guān)上橡膠管的截流閥，防止空氣進(jìn)入瓶中。同時關(guān)掉真空泵，防止噪音的干擾。③對比聽到的音量大小的變化，觀察小球的振動幅度有沒有變化。④緊接著把瓶子傾斜，讓音響觸碰到瓶壁，辨別聽到的聲音的變化。⑤打開截流閥，讓空氣慢慢進(jìn)入瓶中，再次辨別聲音的變化，觀察小球的振動變化。

實驗現(xiàn)象及結(jié)論：操作③中，學(xué)生幾乎聽不到音響發(fā)出的聲音，同時觀察到輕質(zhì)小球振動的幅度明顯減小。操作④中把瓶子傾斜，讓音響觸碰到瓶壁，聽到聲音明顯變大，小球的振動幅度也變大。這樣可以防止空氣傳播對聲音的干擾，得出固體可以傳聲。操作⑤中，聽到的聲音慢慢變大，小球的振動幅度也變大。說明空氣可以傳聲，當(dāng)空氣越來越少時，聲音越來越小。推理出，真空不能傳聲。

實驗教學(xué)思路：先讓學(xué)生猜測聲音是靠什么傳播到遠(yuǎn)方，學(xué)生根據(jù)最直接的生活體驗會回答，聲音通過空氣傳播。播放太空中宇航員對話的視頻，利用學(xué)生的思維沖突，引導(dǎo)學(xué)生猜測沒有空氣聲音能否傳播。學(xué)生勢必會對聲音的傳播條件有所思考，再讓學(xué)生小組想辦法設(shè)計實驗來驗證自己的猜想。然后再做“真空不能傳聲”的實驗，得出空氣可以傳聲，真空不能傳聲就更有說服力。之后利用“桌子傳聲”的體驗活動，引導(dǎo)學(xué)生再次猜測固體能否傳聲。通過實驗操作來驗證，讓音響接觸玻璃瓶，辨別聲音的變化，得出固體可以傳聲。這樣的探究性實驗教學(xué)模式既有師生互動，又充分利用學(xué)生的思維沖突引發(fā)思考，還可以鍛煉學(xué)生的動手操作能力，教學(xué)效果更佳。

5.3? 模擬聲波實驗

把瓶塞拿下來，用保鮮膜把音響包好，放到瓶中，倒入水漫過音響。用手機(jī)打開音響，辨別聲音的變化。這時聲音依然很清晰，說明水可以傳聲。水以波的形式傳播聲音，聽到聲音的同時，看到有一圈圈波紋，這樣能使聲波可視化，讓學(xué)生直觀感受聲波的存在（如圖3所示）。

實驗教學(xué)思路：課本上提到，將要上鉤的魚會被岸上的說話聲或腳步聲嚇跑，在花樣游泳比賽中運動員在水中也能聽到音樂等，學(xué)生根據(jù)類似的生活體驗很容易猜測到液體可以傳聲，可以通過改進(jìn)實驗裝置，進(jìn)一步探究液體能否傳聲。把音響放到水中，聽聲音的變化，進(jìn)一步驗證學(xué)生的猜測。把音響放入水中，辨別聲音變化時，需要有目的地引導(dǎo)學(xué)生觀察水的振動，進(jìn)而引出聲波的定義。

6? ?教學(xué)反思和自我評價

物理演示實驗不是單純的教師做學(xué)生看，作為教學(xué)的一部分，應(yīng)該通過師生互動達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。在條件允許的情況下，可以設(shè)計成學(xué)生分組實驗。以上的改進(jìn)與創(chuàng)新措施能改善實驗裝置的氣密性，可以讓學(xué)生清晰地觀察聲音的變化，同時可以完成多個相關(guān)實驗，提高了器材利用率。在實際教學(xué)中，學(xué)生也可以參與進(jìn)來，避免了“說實驗”的尷尬，體現(xiàn)了實驗教學(xué)的科學(xué)性，也感受到了科學(xué)探究的魅力，這樣能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主科學(xué)探究能力的目的。在教學(xué)中充分利用科學(xué)探究方法，教師要注重啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考、創(chuàng)新，努力改進(jìn)教學(xué)手段，將演示實驗改為隨堂的探究性實驗，提高實驗器材利用率的同時，使學(xué)生經(jīng)歷提出猜想、設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗和分析評估的完整探究過程，這樣的教學(xué)方式可以讓課堂活起來。

【參考文獻(xiàn)】

[1]物理教師教學(xué)用書編寫組.物理教師教學(xué)用書（八年級上冊）[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

[2]程宏亮.創(chuàng)新改進(jìn)實驗器材 傳遞科學(xué)精神——以“真空不能傳聲”改進(jìn)實驗器材為例[J].物理教學(xué)，2020（11）.

【作者簡介】

王嬌（1990～），女，漢族，山東淄博人，碩士，二級教師。研究方向：初中物理教學(xué)。

王雪梅（1984～），女，漢族，山東淄博人，本科，一級教師。研究方向：物理智趣實驗教學(xué)。