核心素养视域下“声音的产生与传播”课堂教学设计
摘要
关键词
核心素养;产生与传播;科学思维;科学探究;教学设计
正文
正 文:
声音是一种常见的现象,与我们的生活紧密相连。《声音的产生与传播》作为趣味“声现象”的重要组成部分,主要介绍声音产生的原因、传播条件及其在不同介质中的传播速度等方面的知识,这些基础知识可以广泛应用到生产实际和日常生活中,而且还是对“声的利用”知识的延续。所以,无论是课程标准要求层面上的表述,还是物理知识的再现和延伸进阶,本节内容都是声学中不可或缺的重要章节之一。
基于本节课的内容特点,同时考虑到中学生的心理特点及认知发展,本节课将通过让学生亲历体验各种美妙的声音和一系列有趣的实验活动,使他们在情感体验与合作探究过程中深化学习,激发其学习兴趣及好奇心。教学活动中,力求探寻物理本源,从而将其从日常生活上升到物理层面,体现出“生活——物理——社会”这一核心思想,以真正实现物理课程独有的育人价值。为了更好地实现教学目标,教师还可引入现代科技手段,如虚拟现实技术,让学生身临其境地感受声音的传播过程,提升其学习兴趣和参与度。
一、基于课程标准,设定教学目标
1.物理观念上:通过实验探求,初阶认知声音的成因及其传播条件,明确声音传播所必需的介质、声速等关键知识。
2.科学思维上:学生会运用课堂所学来解读日常生活中的相关声现象。
3.科学探究上:通过亲历活动,懂得物理实验的基本原理和方法,以及在物理实验过程中应该注意的事项,从而学会观察、主动探索,并培养学生自主探究与小组合作的精神。
4.科学态度与责任上:优化教学策略,唤起学生对学习的乐趣,并在感受物理魅力的同时潜意识地渗透科学观念和社会责任感。
基于教学实际和学生潜在的认知困难以及预设的教学目标,本节课教学的重难点旨在帮助学生深入理解声音的产生的原因以及传播的途径和所需条件;而教学难点则聚焦于引导学生形成自主探究的学习意识并能通过独立思考获得正确的结论。
二、创设激趣情境,巧妙呈现新课
1.情景导入:从学生的生活经历和发展需求出发,播放一系列生活中常见的声音。比如:清脆的鸟鸣、优美的琴声、轻柔的雨声、潺潺的水声、树叶在风中沙沙作响的声音以及山谷里萦绕的回声等。
提出问题:你听到什么声音?它们是从哪些物体发出的?
(设计意图:从学生熟悉的实例入手,通过播放鸟鸣声、流水声、古筝声等,让学生感受到声音美妙的同时引出活动主题,激活学生的问题意识,鼓励他们积主动思考,寻求解决问题的策略,从而真正实现从生活走向物理这一新教学理念。)
“声音”作为我们身边最常见最普遍的物理现象,初中学生已经积累了丰富的经验,这些现象广为人知,并且学起来也容易被接受。
2.古诗引入:多媒体再现古诗《枫桥夜泊》,让学生体会其意境并深入思考问:“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船”这句诗中包含了怎样的声学知识?你会解释吗?
……
(设计意图:通过师生双边活动进而获取知识,引发学生的求知欲望和学习热情,初步领略大自然的神奇和美妙。)
对于人们都习以为常的“声”这一现象,你可曾想过:它是如何产生的呢?又是怎样传播的呢?引出课题《声音的产生和传播》:
三、立足学生实际,科学策划活动
1.声音的产生
“声音的产生条件”归于探究性的知识。在课堂上,我们可以将一些日常生活用品改装成实验教具,以探究物体发声时所呈现的共性特征。
(设计意图:通过运用熟悉的事物来探究未知的定义,从而提升学生的课堂参与度和课堂效率。)
活动1:利用身体器官发出声音,让学生互相交谈,并以手指触摸喉部的方式,引导学生发现声音和振动之间的联系。
(设计意图:让学生利用身边熟悉的材料发声,观察其发声时具有哪些共同特点,并在实验推理的基础上归纳“物体发出声音的条件”;通过动脑思考、动手操作和动嘴交流等多种有效途径,达到以生为本的课堂理念。)
活动2:借助学生身边的材料,以小组为单位,分别使橡皮筋、气球、直尺、纸张、梳子等物体发出声音;观察物体在发声过程中出现的现象,将发声物体与不发声物体相比较,引导学生说出这些物体发声时所具备的共性特征,从而激发他们的学习热情。
活动3:让学生敲击音叉,使音叉发声。
(1)敲击音叉,倾听并用手触摸;
(2)轻溅水花实验。
(设计意图:通过看、听、摸等感官对实验现象进行直观感受,让学生亲身体验和发现事物之间的相互联系并理性思考产生这一现象的原因,从而为猜想“声音是怎样产生的”提供更加科学和真实的依据。)
活动4:敲打小鼓,观察鼓面上的纸屑或泡沫塑料颗粒振动情况,把看不见的声音转换为看得见的声音。
通过实验对比,引发思考:橡皮筋、纸屑、尺子和泡沫塑料球在何种情况下会出现跳动,以及在何种情况下会停止?[1]
【分析论证】收集实验信息,做好实验现象和数据记录,并对其进行简要分析。
实验的物体 | 发声时现象 | 无声时现象 | 结 论 |
橡皮筋 | 振动 | 不振动 | 橡皮筋振动时产生声音 |
尺子 | 振动 | 不振动 | 尺子的振动产生声音 |
音叉 | 振动 | 不振动 | 音叉的振动产生声音 |
鼓面 | 振动 | 不振动 | 鼓面的振动产生声音 |
总结与交流:声音是一种由物体振动引发的物理现象;一切发声的物体都在振动。
(设计意图:在对“声音是由物体振动产生”的这一知识进行归纳总结之后,教师揭秘“转换法”在探究性实验中的巧用,可使实验现象明显、易于观察,让学生体验物理研究思想的同时力促今后的教学。)
2.声音的传播
“声音的产生”之后是“声音的传播”,这部分内容通过视频演示来探究“声音传播的条件”,让学生进一步理解两个知识点:“声音传播时需要介质”和“真空不能传声”。
活动1:看视频想一想:花样游泳运动员能在水下聆听音乐,精准完成全部舞蹈动作,让观众欣赏到该项目的魅力。
问:声音是怎样传到耳朵里的?
活动2:观看视频并思考,宇航员在外太空工作时,他们之间的通话为何要使用无线电通信设备呢?
思考:声源振动所产生的声音是如何传入我们耳朵里的?如果物体正在振动,我们是不是就能听到它所发出的声音?外太空环境与地球有何不同?
说明:声音是通过空气传播的。
进一步猜想:是否可以不借助空气的情况下进行传播呢?
活动3:多媒体显示将正在响铃的手机放入一个密封的玻璃罩内,把其中空气逐渐抽出,然后再逐渐将其送入,感受声音大小变化。[2]
得出结论:声音不能在真空中传播。
(设计意图:通过实验探究启发学生在问题释疑中做出猜想与假设,在探究中获得真知。)
活动4:将耳朵贴于桌上,在桌子底下用手指轻轻敲击,感受桌子可以传声。
师生总结,得出结论:
(1)声音的传播离不开物质的参与,这些物质可以是固体、液体和气体;声音无法在真空环境下传播。
(2)物理学中把能传播声音的物质叫介质。
活动5:引导学生阅读教材,并利用水产生声音,留意水面的动态变化情况。
讨论:水面产生波动的原因。
通过“水波”实验,我们得以将抽象的“声波”转换为具体的“水波”,进而形象地认识到声波的存在。而后引入了声波。
研究表明:声音在空气中是以声波的形式进行传播的。
3.声速
(1)自主学习:引导学生通过对比几种物质中的声速表,快速掌握不同介质中的声速信息。
一些介质中的声速v(m·s-1)
空气(15 ℃) | 340 | 海水(25 ℃) | 1531 |
空气(25 ℃) | 346 | 铜(棒) | 3750 |
软木(25 ℃) | 500 | 大理石 | 3810 |
煤油(25 ℃) | 1324 | 铝(棒) | 5000 |
水(常温) | 1500 | 铁(棒) | 5200 |
从表中,你能得到什么信息,把它记下来……
(2)小结:
①声音的传播需要一定的时间,而声速则是指声音在每秒内传播的距离;
②声速的大不仅与介质的种类有关外,而且温度对声速的影响也很大;通常来说,声速在固体中最快,其次是液体,气体中最慢;[3]
③在15℃时空气中的声速是340 m/s。
探究问题:为何将耳朵俯贴在道轨上,能较早地捕捉到火车的轰鸣声?
(设计意图:通过阅读激发学生的问题意识,培养他们主动思考、乐学愿学的良好习惯,日渐作育学生的科学态度,最终达到提升学生素养的目的。)
4.回声现象
(1)提出问题:为何人们在室内交谈时所发出的声音比在敞开的空间里大?
学生讨论,交流心的。
说明:声音在传播的过程中遇有障碍物会被反射而回,这一现象称为声音的反射,若被反射回来的声音再度传到人的耳朵里,人便听到了回声。
(2)听到回声的条件:原声与回声之间的间隔时间至少为0.1s以上(教室里说话的声音很大其实是回声和原声叠加的原因)。
(3)回声的用途:探测鱼群、测量海水深度和冰山之间的距离等。
四、联系现实生活,学会学以致用
1.媒体呈现留声机图片,播放动听的音乐,形成早期留声机的印象;了解人类录音的历史。
(设计意图:使学生对历史有所认识、有所理解,唤醒他们的求知欲望,营造兴趣氛围,激发课堂活力。)
2.制作“土电话”:原料由两个一次性纸杯和一根线绳组成。
(1)出示土电话。请同学尝试效果,然后制作。
(2)分组实验:玩土电话游戏。
①说话者说话时声音的大小,不应该使听者直接听到为宜。
②连接两个“话筒”的线绳刚好绷紧。
③两人相互交谈。
(3)交流并思考:“土电话”一头怎么会有声音传到另一头呢?
结论:“土电话”游戏表明了固体可以传播声音。
五、提升课堂实效,优化作业设计
1.引导学生归纳总结本课所学内容,实现知识强化。
2.练习题:目标达成卡上相关的习题。
(设计意图:当堂训练,有效掌握并巩固已学物理知识,作育学生的思维能力和科学态度;联系生活实际的作业设计对培养学生物理核心素养具有重要的意义。)
六、课外拓展延伸,感知生活真谛
1.了解一些小动物如何发声。借助短视频片段中的蟋蟀、蜜蜂、狮子、青蛙等多样动物的发声,并让学生进行模仿,深入理解相关概念,巩固活化所学知识,增强课堂的乐趣,激发学生对自然探索的兴趣。
2.播放《百鸟朝凤》音乐,唤起学生对祖国的热爱之情,同时传承和弘扬民族文化。
(设计意图:承续传统文化、延展学生思维,将科学思维拓展至课堂之外,激发学生对生活的热爱之情。)
结 语:培育学科核心素养不仅是时代的召唤,更是物理学科发展的内在需求。物理课堂教学设计应注重学科核心素养的渗透,关注学生思维能力的培养,厚植育人理念。此外,教师还应重视实验教学,从实际操作、现象观察、数据分析等方面培养学生的观察能力、实验操作能力和数据分析能力,同时关注不同学科间的相互联系,将物理知识与其他学科知识进行整合,以培养学生的跨学科思维和综合能力。
参考文献:
[1]人民教育出版社,课程教材研究所,物理课程教材研究开发中心编著 - 《义务教育教科书 物理 八年级 上 教师教学用书》 - 2016
[2]中学生数理化,八年级物理(人教版),张瑞 - 《解析声音的产生与传播》-- 2014
[3]中国致公出版社,戴岳为,商瑞国 - 《教与学整体设计 全品学练考 新课标 * 人教版 九年》 - 2007
作 者:郭继开,男,中小学高级教师,山西省学科带头人,教研员。
研究方向:教育教学
工作单位:山西省大同市天镇县教育局教科研中心
联系电话:13028098992 qq邮箱:810746235@qq.com
通讯地址:山西省大同市天镇县教育局教科研中心 邮编:038200
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