“聲音的產(chǎn)生”實驗改進(jìn)與創(chuàng)新

劉衛(wèi)

本案例利用愉快的打節(jié)拍活動激發(fā)起學(xué)生對聲音的探究熱情，再通過多個創(chuàng)新有趣的實驗將物體發(fā)聲時的振動信號形象化，最后在多層次的實踐應(yīng)用中進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對知識的掌握水平。案例依托豐富的探究實驗和活動，以學(xué)生動手操作代替以聽和看為主要方式的學(xué)習(xí)過程，引導(dǎo)學(xué)生最大限度地主動參與到學(xué)習(xí)活動中，使學(xué)生對科學(xué)的探究興趣和動手實踐能力都得到提高。

探究實驗是小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，強調(diào)從學(xué)生熟悉的日常生活出發(fā)，通過學(xué)生親身經(jīng)歷動手動腦等實踐活動探索未知，對學(xué)生科學(xué)意識和創(chuàng)新思維等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有重要作用。蘇教版三年級下冊《聲音的產(chǎn)生》一課，通過聽聲音的體驗，激起學(xué)生探索聲音產(chǎn)生的奧秘，再經(jīng)過彈撥鋼尺和橡皮筋的實驗探索振動與聲音的關(guān)系，整體是以探究形式開展教學(xué)的。但在教學(xué)實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在探究興趣不大、難點理解不透徹、對聲音產(chǎn)生的原理掌握水平偏低的問題。因此，筆者針對以上問題進(jìn)行了實驗改進(jìn)和創(chuàng)新，以期更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、 被動地“聽”改為主動地“拍”

教材中原有的導(dǎo)入活動設(shè)計是利用談話法，引導(dǎo)學(xué)生思考上課的鈴聲是怎樣產(chǎn)生的，從而引入課堂。但學(xué)生對上課鈴聲興趣不大，許多優(yōu)課將導(dǎo)入環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)置成播放一段包含了自然界各種聲音的音頻，讓學(xué)生認(rèn)真傾聽并辨別聽到的聲音，雖然學(xué)生參與的積極性有所提高，但仍不能激發(fā)全體學(xué)生的興趣，而且這樣的教學(xué)活動僅僅起到了引入新課的功能，在后續(xù)的教學(xué)環(huán)節(jié)中價值不大。

本案例在導(dǎo)入時先帶領(lǐng)學(xué)生一起通過雙手和桌子打出律動的節(jié)拍，再順勢啟發(fā)學(xué)生思考，為什么拍擊雙手和桌子能發(fā)出聲音呢？從而引出要探究的問題——聲音產(chǎn)生的原因。這樣的教學(xué)設(shè)計將學(xué)生被動地“聽”變成了主動地“拍”，學(xué)生不再被要求保持安靜，減少了束縛感，更積極地參與到實驗中。此外，拍擊雙手和桌子的活動還能在探究聲音產(chǎn)生的原因和應(yīng)用聲音產(chǎn)生的原理解釋生活現(xiàn)象的環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)化成隨堂生成的教學(xué)資源，各教學(xué)環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，緊扣聲音產(chǎn)生的原因這一主題，能使學(xué)生獲得更加完整的概念。

二、通過實驗探究聲音產(chǎn)生的原因

本節(jié)課的難點是將物體發(fā)聲時的振動現(xiàn)象可視化。教材中的實驗方法有彈撥鋼尺和橡皮筋直接觀察其振動的現(xiàn)象，敲擊音鈸感受音鈸的振動，講話發(fā)出聲音感受聲帶的振動。以上的案例振動現(xiàn)象都比較明顯，但有很多發(fā)聲的物體振動并不容易被發(fā)現(xiàn)，比如學(xué)生在前面的課堂活動中拍擊桌子發(fā)出了聲音，卻并沒有看到桌子的振動，因此學(xué)生仍會存有疑惑，其他的發(fā)聲現(xiàn)象也是振動產(chǎn)生的嗎？

為了突破難點，盡可能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)發(fā)聲物體的振動，本案例首先組織學(xué)生進(jìn)行彈撥鋼尺和橡皮筋的實驗，觀察這兩種物體在發(fā)聲前和發(fā)聲時狀態(tài)的區(qū)別，請學(xué)生用手勢模仿發(fā)聲的鋼尺和橡皮筋的狀態(tài);再引導(dǎo)學(xué)生用線畫出發(fā)聲的鋼尺和橡皮筋的運動軌跡，并向?qū)W生說明這種有規(guī)律的往返運動叫作振動;最后引導(dǎo)學(xué)生猜想聲音產(chǎn)生的原因可能與振動有關(guān)，接下來通過一系列實驗驗證發(fā)聲的物體都在振動。

（一）探究拍擊桌子發(fā)出聲音時桌子是否在振動

實驗材料有激光筆和紙盒。紙盒能夠?qū)⒆烂娴恼駝臃糯?，將紙盒放在桌面上并將其一端墊高，使紙盒與桌面呈一定夾角，激光筆放在紙盒上并將激光筆的光點投射在教室內(nèi)的墻壁上（如圖1所示）。用力拍擊桌面，觀察激光筆光點狀態(tài)的變化。

（二）探究摩擦保鮮袋發(fā)出聲音時保鮮袋是否在振動

實驗材料有激光筆、雙面膠和保鮮袋。將激光筆用雙面膠粘在充滿氣的保鮮袋上，將整個裝置放在桌面上使激光筆的光點投射在教室內(nèi)的墻壁上（如圖2所示）。扶穩(wěn)保鮮袋并摩擦保鮮袋使其發(fā)出聲音，觀察墻壁上激光筆光點狀態(tài)的變化。

當(dāng)桌子和保鮮袋發(fā)出聲音時，墻壁上激光筆的光點都在劇烈抖動，進(jìn)一步推理得出發(fā)聲的桌子和保鮮袋也在振動。以上兩個實驗的創(chuàng)新之處是利用激光筆將桌子和保鮮袋振動的信號進(jìn)行放大，學(xué)生直觀看到了發(fā)聲物體的振動現(xiàn)象。而且雙面膠、保鮮袋、激光翻頁筆、紙盒都是容易獲得的實驗材料，裝置組裝和操作簡單，實驗耗費時間短，實驗現(xiàn)象明顯。學(xué)生很容易能想到激光筆光點振動是由桌子和保鮮袋發(fā)聲時的振動引起的，結(jié)果與結(jié)論間的邏輯清晰明了。

（三）探究吹胳膊發(fā)出聲音時胳膊是否在振動

把嘴貼緊在前臂皮膚上，用力吹氣發(fā)出聲音（如圖3所示），能明顯感受到胳膊在振動。以上實驗不需要額外準(zhǔn)備實驗器材，操作簡單又趣味十足，鼓勵學(xué)生利用多種感官感知發(fā)聲時物體的振動，每個學(xué)生都能參與其中。

通過上述探究實驗活動，學(xué)生發(fā)現(xiàn)不管是用拍擊、摩擦還是吹氣的方式使物體發(fā)出聲音，本質(zhì)都是讓物體產(chǎn)生振動，從而驗證了自己的猜想，明確了聲音的產(chǎn)生是物體振動引起的。更重要的是學(xué)生學(xué)到了檢測物體是否在振動的方法，即可以將振動的信號放大后進(jìn)行觀察或調(diào)動多種感官進(jìn)行觀察，這就為學(xué)生課后繼續(xù)探究聲音的奧秘提供了方法支持。

三、學(xué)以致用

原教材中的設(shè)計是讓學(xué)生解釋正在鳴響的音叉插入水中為什么會激起水波，水鼓表演為什么會水花四濺。但是音叉激水的實驗現(xiàn)象并不明顯。一方面如果音叉的振動不夠劇烈就不能濺起水花，只能激起微微的水波紋;另一方面，音叉只有在入水的瞬間能激起水波，實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬就會消失。水鼓表演的現(xiàn)象雖然明顯直觀，但敲擊水鼓濺落的水滴會灑滿地面桌面，讓教室一片狼藉。很多教師在該教學(xué)環(huán)節(jié)會選擇播放水鼓表演的視頻代替實驗，教學(xué)效果大打折扣。筆者改進(jìn)的教學(xué)在此環(huán)節(jié)設(shè)計了四個實驗。

（一）乒乓球為什么彈起

此活動用音叉、乒乓球?qū)嶒灤嬉舨婕に畬嶒?，實驗材料有音叉、乒乓球、透明膠帶、細(xì)線。將乒乓球用透明膠帶粘在細(xì)線上并吊起，用力敲響音叉并用乒乓球靠近鳴響的音叉，乒乓球與音叉接觸的瞬間跳起并發(fā)出清脆的敲擊聲，乒乓球可在十幾秒的時間內(nèi)反復(fù)接觸音叉彈跳，實驗現(xiàn)象非常明顯。

（二）聾啞演員為什么能動作整齊

播放舞蹈《千手觀音》的片段，并向?qū)W生說明，這是由一群聾啞舞蹈演員演繹的舞蹈，請學(xué)生思考聾啞舞蹈演員聽不到音樂的節(jié)奏聲為什么還能動作整齊？

（三）怎樣快速去掉手上的面粉

活動材料有淺盤、面粉。在淺盤里撒一些面粉，請學(xué)生雙手按壓在盤子里沾滿面粉，教師提出問題：怎樣快速去掉手上的面粉？學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗和本節(jié)課聲音產(chǎn)生的原因會想到拍擊或者摩擦雙手，利用雙手發(fā)聲的振動去掉手上的面粉（如圖4所示）。

（四）怎樣讓泡沫跳舞

活動材料有紙杯、剪刀、塑料泡沫顆粒。在紙杯的杯壁上剪出一個邊長2厘米左右的缺口，倒置紙杯，在杯底上放一些塑料泡沫顆粒，請學(xué)生嘗試讓泡沫顆粒跳起來。學(xué)生利用聲音產(chǎn)生的原理經(jīng)過嘗試后會對著紙杯的缺口喊出聲音，使杯底上方的泡沫跳起來（如圖5所示）。

以上活動比教材中原有的活動更富有趣味性，學(xué)生的參與程度高。除了讓學(xué)生運用聲音產(chǎn)生的原因解釋觀察到的現(xiàn)象外，還充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，運用所學(xué)知識和原理解決生活中的問題，使學(xué)生對知識的掌握程度從理解水平上升到應(yīng)用水平。

四、總結(jié)反思

本案例的設(shè)計思路如圖6所示。由打節(jié)奏的活動激發(fā)學(xué)生興趣，提出要探究的問題“聲音是怎樣產(chǎn)生的”;再通過彈撥鋼尺和橡皮筋的實驗猜想發(fā)聲與振動的關(guān)系，進(jìn)而通過一系列創(chuàng)新有趣的實驗將物體發(fā)聲時的振動信號形象化，驗證發(fā)聲的物體都在振動;最后探討得出結(jié)論：聲音是由物體振動產(chǎn)生的。在此基礎(chǔ)上表達(dá)交流，應(yīng)用聲音產(chǎn)生的原理分析解決實際問題，進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對知識的掌握水平。

學(xué)生在這一過程中體驗了科學(xué)探究的基本過程，通過合作與探究，逐步提高了提出問題、分析問題和解決問題的能力。本案例中所有實驗和活動都立足于激發(fā)學(xué)生探究的熱情，依托豐富的探究實驗和活動，以學(xué)生動手操作代替以聽和看為主要方式的學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生最大限度地主動參與到學(xué)習(xí)活動中?？鞓返幕顒芋w驗激發(fā)了學(xué)生更濃厚的探究興趣;巧妙的實驗設(shè)計有效降低了學(xué)習(xí)的難度，提高了學(xué)習(xí)效果;遞進(jìn)的實踐應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對知識的掌握水平。