探索声音的奥秘.docx

探索声音的奥秘——小学科学课例设计

一、设计理念

“声音的产生与传播”是小学四年级科学课的教学内容，旨在让学生通过探究式实验学习了解声音是如何产生和传播的，并能结合所学正确理解减噪原理。

本次课例的设计以“声音是如何产生的”、“声音有哪些构成要素”、“影响声音传播的要素”3个探究式实验为主线，引导学生学习声音产生的原理、组成要素以及影响声音传播的要素。着重培养学生的探究能力、独立思考的能力，以及将课本所学知识迁移运用到实际生活中的能力。

二、教材分析

“声音的产生与传播”是苏教版小学科学四年级（上）《奇妙的声音王国》单元的内容。它属于“科学探究”的目标系列，通过实验和观察认识声音是由物体振动产生的，培养学生的实验观察能力和分析概括、创新能力。主要通过让学生运用多种方法和常见材料来“制造声音”，并对发声的物体与不发声的物体进行观察、比较，就观察到的现象进行积极思考，建立起“声音是由物体振动产生的”的初步感性认识。最后从正反取证，验证假设，培养了学生多方面的能力，特别是让学生经历了整个探索求知的过程。

三、学习者分析

小学四年级的学生处在感性思维占据主要地位的阶段，大部分学生的形象思维相对于抽象思维发展的更好，因此比起单纯的讲授知识点的教学方式，探究式实验更能激发学生学习的兴趣。

四年级的学生经过小学前四年的科学课程培养，具备一定的科学探究能力，对探究式实验有一定的了解，但是独立完成整个探究式实验的能力还有待提高，可以采用小组合作的形式完成整个探究式实验。

四年级学生的好奇心比较大，注意力比较集中，但是在探究式实验中容易被无关因素吸引，偏离实验轨道。因此需要老师在探究式实验过程及时的给予帮助和指导。

本单元的探究式实验过程中，会运用到一些基于移动客户端的软件，学生对于这些软件是首次接触，不太熟悉，需要老师在课前进行相关的指导。

四、教学目标

1.知识与技能目标

通过实验了解声音产生的原因，声音的组成要素以及影响声音传播的因素。同时能够将所学知识迁移到实际生活中，理解实际生活中的降噪措施。

2.过程与方法目标

通过探究式实验掌握进行科学探究的流程，并在小组合作中掌握小组协作学习的技能与方法。

3.情感态度价值观目标

通过本单元课程的学习，激发学生进行科学探究的兴趣，培养学生严谨的科学探究素养。

五、教学工具

硬件：平板电脑（网络环境下）、声音传感器（可连接到平板）、温度传感器（可连接到平板）、音叉、皮筋、直尺、空瓶子、塑料颗粒、铁板、烧杯、水

软件：声音波谱APP、响度检测APP、音调检测APP、音色检测APP

六、实验过程

1.探究式实验1——声音是如何产生的

（1）感知体验

将声音传感器连接到平板上，打开平板中的声音波谱APP。老师请班级同学拍手唱歌，观察声音波谱APP中的波形图。

【设计意图】日常生活中的声音都是通过听觉传到给学生的，运用声音波谱APP可以形象直观的将声音波形图呈现给学生，可以给学生看到动态的视觉声音呈现。帮助学生直观感知体验声音的存在，熟悉APP的使用。

（2）实验探究声音是如何产生的

将音叉、皮筋、直尺等实验工具发给学生，让学生以小组为单位，敲打音叉、拨动皮筋、弹动直尺、吹装有塑料颗粒的空瓶子，通过听声和观察声音波谱APP，查看是否有声音产生。引导学生观察回答两个问题：

• 音叉、皮筋、直尺发声时，本身有什么样的变化？

• 怎样使得它们发声？

小组讨论得出试验假设：振动使得物体可以发声。

【设计意图】通过听声和观察声音波谱APP两种方式来验证声音的存在，更加缜密的验证声音的存在，同时防止声音过小带来的实验误差。

（3）反证法验证假设

既然物体振动产生声音，那么振动停止是不是声音也停止了呢？有什么办来证明刚刚得出的试验假设呢？

请学生以小组为单位，用音叉、皮筋、直尺再次验证声音的产生，当产生声音后，人为阻止音叉、皮筋、直尺的振动，观察是否停止振动后，声音波谱APP上就没有声音波形图的产生了。

【设计意图】通过声音波谱APP可以迅速的观察出是否振动一停止声音就不再继续了，更直观准确的验证试验结论。（试验中会存在周边声音的干扰，可以通过声音波谱APP的除杂选项去除后分析）

（4）得出实验结论

声音是通过振动产生的，振动结束，声音停止。

2.探究式实验2——声音的构成要素有哪些

（1）感知体验

通过敲打音叉，用平板的声音波谱APP得出音叉敲打的波谱，对波谱进行分析，可以得出3张不同的波谱图（响度波谱图、音调波谱图、音色波谱图）。通过声音波谱APP，我们可以看出声音是由响度、音调、音色三要素构成的，那么这三个要素到底是什么意思？与哪些因素有关系呢？

【设计意图】声音是由响度、音调、音色三要素组成的，但是对于小学生来说，却很难通过讲解让其理解这一点。运用声音波谱APP，可以直观的让学生感受到声音的组成部分，便于后续对响度、音调和音色的探究实验进行。

（2）响度实验

用不同的力度敲打音叉，发出不同的声音，从响度检测APP中也可以看见两种不同的波形图。由此可见，响度指的是人主观上感觉声音的大小（俗称音量）。响度的大小和什么有关系呢？引导学生完成实验记录表。

【设计意图】通过响度检测APP进一步直观分析，响度的构成要素。对于四年级的学生而言，要理解距离不同造成响度大小不同比较容易。理解振幅这一概念比较难。通过响度检测APP可以更直观的促进学生理解。

（3）音调实验

钢琴的低音和高音发出的声音是不同的，请同学们利用平板下载同一音符的高低音MP3，利用音调检测APP进行波谱分析。

通过音调检测APP可以发现，造成不同音调的原因是频率不同。因此影响音调的原因是物体振动的频率。

【设计意图】频率和音调的关系不容易用现实实验来进行再现，因此这里设计要学生通过找已有的资料进行频率分析。一方面降低实验的难度，聚焦实验目的；另一方面培养学生的ICT素养。

（4）音色实验

不同物体发出的声音不同，请学生分别用音色检测APP，检测敲打音叉和敲打直尺发出声音的波谱图。得出不同材料的音色不同。

【设计意图】音色检测的实验比较简单，学生也容易理解，通过音色检测APP可以直接看出不同物体的音色差异，更利于学生的理解。

3.探究式实验3——影响声音传播的要素有哪些

（1）材料收集

请学生以小组为单位，分别利用平板在网上搜索资源，寻找影响声音传播的要素有哪些，并以小组为单位进行班级汇报。

【设计意图】让学生在探究式实验开始前，广泛的搜集各种资料，作为实验假设的理论基础，同时在小组协作过程中培养学生的ICT素养和团队意识。

（2）提出假设

假设1：声音的传播和介质有关，不同介质传播效果不同

假设2：声音的传播和温度有关，环境温度不同，传播效果也不同

假设3：声音的传播和阻力有关，有物体阻挡时，传播效果减弱

（3）实验验证

学生按照自己意愿分别就上述三个假设选择其一进行实验验证，实验完成后完成如下的实验表格：

声音传播与传播介质有关

声音传播与温度有关

声音传播与阻力有关

【设计意图】让学生分小组分别就自己感兴趣的假设进行实验，可以最大程度上的激发学生学习的积极性。同时使得一个小组专注于一个假设的验证，更加深入的完成实验过程。上面已经学习过声音的三大组成要素，这里的波谱结果也不限定学生使用哪一种APP，更加利于学生发散思维的培养。同时对于3个假设的验证实验，只为学生提供实验记录表格样板、仪器及各种APP，学生可以自行设计如何开展实验。教师给予一定的支持帮助即可。

（4）实验结论

每个小组分别展示自己的实验过程，并向全班展示实验结论：

结论1：声音在不同介质中传播效果不同，在固体中传播速度最快，声音最大；液体次之；气体再次之。

结论2：不同温度下声音的传播效果不同，温度越高，速度越快。

结论3：声音遇到阻力时传播速度会减弱。

【设计意图】通过班级展示，老师可以指点实验中的不足和缺陷，同时培养学生的分享意识和语言表达能力。

七、设计小结

1.声音奥妙这一单元的课程，将其设计为一个单元的探索课程，主要由3个探究式实验组成。整个单元课程的教授以探究实验为主，学生以小组的方式共享2-3台平板电脑。教学环境是专业的声控实验室，以确保实验测量中的准确性。三个探究式实验中，前两个实验在老师的带领启发下完成，最后一个探究式实验由学生自主完成。

2.在这3个探究式实验中，将声音检测的4个APP程序、声音传感器、温度传感器与平板电脑相结合使用，使得学生可以直观、即时的看到声音实验结果，以最大程度的帮助学生理解。使得信息技术与课程得到比较恰当的结合，帮助学生更好的进行科学课程的学习。

3.在第三个探究式实验中，更加着重培养学生的发散思维、ICT素养和团队协作能力，也更加考察教师的课堂掌控能力，以及给予学生支架和帮助的能力。

4.对于这个课例的设计，是针对小学科学课程的。结合国内外的一些课例，我设想是否可以更进一步，在大学校园中进行本单元的授课。声学物理专业的大学生可以以助教的身份参与整个单元的教学，帮助小学生完善实验探究过程。在学生探究式实验结束后，由大学教授或者学生给小学生再进行一场专题的科普演讲。可以更加深入的从声学物理的角度，解释学生存在的疑惑，激发学生从事科学探究的热情。