豐富學(xué)習(xí)方式，聚焦核心素養(yǎng)

盧海軍

如何以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，將學(xué)生以“聽中學(xué)物理”為主的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴白鲋袑W(xué)物理”為主線、多種方式相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，是目前初中物理課堂教學(xué)面臨的現(xiàn)實課題。以“聲音的產(chǎn)生與傳播”的教學(xué)過程為例。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課。

演示蠟燭的火焰隨音樂的變化而翩翩起舞。設(shè)問：燭焰的跳動與節(jié)奏變化的聲音之間可能存在怎樣的關(guān)系？

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)新穎的情景，引發(fā)學(xué)生好奇心，激發(fā)學(xué)生主動思考的意愿，引出本節(jié)課題。

環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)。

（一）聲音的產(chǎn)生

1.創(chuàng)設(shè)發(fā)聲情景，觀察聲音的產(chǎn)生

提出問題：聲音是怎么產(chǎn)生的？

布置任務(wù)：用橡皮筋、直尺、盛了水的小盆、音叉、小銅鑼和學(xué)生身邊的物體設(shè)計發(fā)出聲音的實驗，觀察物體在發(fā)聲和不發(fā)聲時的變化，特別關(guān)注發(fā)聲體發(fā)聲部位的共同特點。

2.提出矛盾情境，激發(fā)認(rèn)知沖突

根據(jù)觀察，學(xué)生會歸納出聲音可能是敲打、碰撞、摩擦、彈撥產(chǎn)生的。教師設(shè)問：為什么音叉、銅鑼敲打停止以后，聲音不是馬上消失呢？發(fā)聲物體發(fā)聲時的共同特征是什么？

3.交流討論，分享方法，建立概念

設(shè)問：很多發(fā)聲體發(fā)聲時的特征不易觀察，你是如何使發(fā)聲體的發(fā)聲特征變得明顯的。引導(dǎo)學(xué)生討論，設(shè)計將發(fā)聲的音叉接觸水面、手觸摸發(fā)聲的銅鑼等將聲音“可視化”的實驗。引導(dǎo)學(xué)生利用同類事物的比較，發(fā)現(xiàn)同類事物中共同的特點，抽象出事物的本質(zhì)特征，總結(jié)歸納出振動是物體發(fā)聲的本質(zhì)特征：一切發(fā)聲的物體都在振動。

設(shè)計意圖：采用任務(wù)驅(qū)動、問題導(dǎo)向的策略，讓學(xué)生體驗物理知識的形成過程。引導(dǎo)學(xué)生交流討論，把不易觀察的發(fā)聲體的振動轉(zhuǎn)換為易觀察的現(xiàn)象，使學(xué)生體會轉(zhuǎn)換法和對比實驗方法的應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

（二）聲音的傳播

1.探究空氣能夠傳聲，優(yōu)化實驗方案

設(shè)問：我跟同學(xué)們之間充滿了空氣，同學(xué)們能聽到我的講課聲音，說明空氣能夠傳播聲音。請同學(xué)們思考，證據(jù)充分嗎？你能聽到我的聲音會不會是通過地板傳播的呢？

引導(dǎo)學(xué)生討論：影響聽到聲音的因素有哪些？哪些因素應(yīng)該控制不變，哪個因素應(yīng)該改變？在此基礎(chǔ)上制定并優(yōu)化空氣可以傳播聲音的實驗。

教師演示真空鈴實驗。實驗操作和指導(dǎo)觀察如下：在鐘罩內(nèi)懸掛起電鈴，使電鈴在空氣中有比較響亮的聲音。鐘罩用橡膠密封圈和潤滑油等進(jìn)行嚴(yán)格的密封。用大功率的抽氣機(jī)抽氣，指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)聽鈴聲的變化;抽氣完畢后，讓學(xué)生描述抽氣過程中，罩內(nèi)空氣的變化和聽到的聲音的變化。然后讓學(xué)生預(yù)測：如果打開真空罩閥門，向鐘罩內(nèi)緩緩放入空氣，聽到的鈴聲會如何變化。然后，打開真空罩閥門，驗證學(xué)生的預(yù)測。在學(xué)生觀察思考的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)：空氣能夠傳播聲音，真空不能傳播聲音。

設(shè)計意圖：通過設(shè)問和討論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到要證明空氣能夠傳聲，需要在控制變量的前提下，通過改變空氣這一變量，觀察聽到的聲音效果是否有變化。將通常僅用于探究真空不能傳聲的實驗進(jìn)行了拓展，還用于探究空氣能否傳聲，改變了原來不做實驗直接得出空氣能夠傳聲的弱點。這不但有利于學(xué)生體會科學(xué)探究的過程和方法，還能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和質(zhì)疑精神。

2.探究固體傳聲，強化研究方法

通過問題鏈引導(dǎo)學(xué)生探究固體傳聲實驗，設(shè)計自己認(rèn)為最科學(xué)的實驗方案，和同學(xué)交流討論后確定最后方案，合作完成匯報實驗現(xiàn)象。設(shè)問1：實驗證明氣體可以傳播聲音，那么固體、液體可以傳播聲音嗎？設(shè)問2：研究固體傳聲，有哪些需要控制的變量？應(yīng)該通過改變哪個因素，觀察聲源發(fā)出的聲音能否聽到？設(shè)問3：有哪些方案可以控制空氣這個影響因素？

學(xué)生討論后的實驗方案一般分為兩類，一類是受到真空鈴實驗的啟發(fā)，制造一個密閉空間。把鐘罩發(fā)聲的電鈴密封后，鐘罩內(nèi)外的空氣就被分成兩部分，中間隔著固體。如果罩外的人能夠聽到電鈴發(fā)出的聲音，就說明鈴聲通過鐘罩傳播了出來，固體是可以傳聲的。另一類是設(shè)計對照實驗，發(fā)聲體發(fā)出的聲音在空氣中聽不到，但通過固體可以聽到，這類設(shè)計還要控制發(fā)聲體與人耳的距離不變。例如，兩個學(xué)生合作，一個學(xué)生用筆在課桌的單頁紙上來回均勻地寫“一”字，另一個學(xué)生把耳朵貼在桌面上傾聽，能聽到清晰的寫字聲音，然后再把耳朵離開桌面，保持耳朵與寫字筆之間的距離基本不變，則聽不到寫字的聲音。說明固體可以傳聲。

設(shè)計意圖：設(shè)計問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計實驗，體會控制變量、對照實驗等科學(xué)探究方法，并激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)表達(dá)能力和交流合作意識。

3.探究液體傳聲，歸納總結(jié)聲音傳播需要介質(zhì)

請學(xué)生通過舉例方式，證明液體也可以傳播聲音。結(jié)合聲音在氣體、固體中傳播的結(jié)論，歸納總結(jié)聲音傳播的條件。

設(shè)計意圖：由于課堂時間限制，學(xué)生已經(jīng)歷了實驗證明氣體和固體傳聲的過程，液體傳聲的生活現(xiàn)象也較多，所以此處采用了學(xué)生舉例的形式證明液體可以傳聲。最后學(xué)生歸納總結(jié)：聲音必須通過一定的物質(zhì)才能傳播出去;真空不能傳聲。

4.探究聲音以波的形式傳播

任務(wù)：通過演示“舞動的燭焰”實驗，猜想聲音在空氣中是怎么傳播的，說出依據(jù)。

演示彈簧振動模擬聲音在空氣中傳播的實驗，實驗操作如下：將大彈簧拉伸到一定長度放在水平桌面上，教師握住彈簧一端，學(xué)生握住另一端。教師迅速對彈簧施力，使彈簧圈疏密變化，彈簧總長度不發(fā)生變化。施力一次，觀察到一段疏密變化的彈簧圈由教師端向?qū)W生端快速移動，連著施兩次力，觀察到兩段疏密變化的彈簧圈一前一后由教師端向?qū)W生端快速移動。引導(dǎo)學(xué)生觀察振動在彈簧中的傳播。

播放視頻，通過慢放顯示聲音以波的形式傳播，簡要講解，請學(xué)生歸納總結(jié)聲音的傳播形式。

設(shè)計意圖：為了讓學(xué)生形象直觀地認(rèn)識聲波，并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維能力，通過任務(wù)驅(qū)動的方式，讓學(xué)生猜想燭焰舞動的原因，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生通過模型建構(gòu)的方法，驗證猜想，也為聲波可以傳遞信息作好鋪墊。利用信息技術(shù)手段，將不易觀察的聲波顯現(xiàn)出來，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識到聲音以波的形式傳播。

5.探究聲音可以傳遞信息和能量

觀察彈簧振動模擬聲波實驗中的現(xiàn)象，即1段疏密變化彈簧圈和2段一前一后疏密變化的彈簧圈由教師端向?qū)W生端快速移動的現(xiàn)象，向?qū)W生提問：聲音在以波的形式傳播過程中，發(fā)出1個信號，發(fā)出2個信號，說明波可以傳播什么？

演示實驗：兩個相同燒杯中裝有等量的水，敲擊兩個燒杯的邊緣，發(fā)出相似音調(diào)的聲音。將其中一個燒杯的部分水倒入另一個燒杯中，再次敲擊，發(fā)出不同音調(diào)的聲音。設(shè)問：通過聲音變化判斷水位高低的辦法，說明波可以傳播什么？這種聽聲音判斷信息的方法在醫(yī)學(xué)上有什么應(yīng)用。

設(shè)計意圖：通過觀察實驗，引發(fā)思考，分析得出聲波可以傳遞信息，并聯(lián)想到聲音傳遞信息在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生體會物理知識的應(yīng)用價值。

演示聲波震碎茶杯實驗。設(shè)問：聲波可以傳遞什么？

設(shè)計意圖：通過震撼的實驗現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生確信聲音具有能量，且能量可以很大。

環(huán)節(jié)三：鞏固應(yīng)用。

出示圖片，某次事故中，人被困在建筑物內(nèi)，討論如何做能讓搜救人員快速找到被困人員。

設(shè)計意圖：學(xué)以致用。通過安全自救教育，開展學(xué)科德育。

環(huán)節(jié)四：小結(jié)提升。

教師引導(dǎo)，學(xué)生自主分享交流以下幾方面：學(xué)習(xí)了哪些知識？用到了哪些方法？結(jié)合課堂中印象最深刻的一個環(huán)節(jié)，談?wù)勀愕母惺堋?/p>

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生自主分析，發(fā)表見解，分享經(jīng)驗，鞏固本節(jié)課學(xué)到的知識和方法，培養(yǎng)概括能力和表達(dá)能力。

教學(xué)反思

本節(jié)課在兩個班進(jìn)行了實際教學(xué)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)想，主要有如下幾個方面的特點。

以實驗為基礎(chǔ)創(chuàng)設(shè)新穎的物理情景，將“舞動的燭焰”作為情境切入點，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力?！拔鑴拥臓T焰”實驗，又進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生在探究聲音傳遞信息和能量的過程中，自主地將看不到的聲音轉(zhuǎn)換成看得到的視覺效果。

以“做中學(xué)物理”為主線，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。尤其對學(xué)生想當(dāng)然認(rèn)為的“聲音在空氣中可以傳播”進(jìn)行質(zhì)疑，體會控制變量法和對照實驗的價值。

通過“彈簧模擬聲音傳播”“聲能量震碎燒杯”等演示實驗，形成聲音是波的概念和聲波具有能量的認(rèn)識，有效突破了學(xué)生的認(rèn)知難點。

重視學(xué)科育人，通過安全自救等措施討論，使學(xué)生感受到學(xué)科價值，增強安全意識，發(fā)揮了物理學(xué)科育人的價值和功能。

編輯 _ 李剛剛