在《声音的产生与传播》的教学中如何实施探究教学

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在《声音的产生与传播》的教学中如何实施探究教学
探究思路一：科学探究：知识、过程、情感，一个也不能少
实施本节课探究教学的设计理念：
1、依据物理课程标准，探究教学要实现知识与技能、过程和方法、情感态度和价值观三个方面的教学目标，实现以知识为载体，重视过程教学，培养学生的科学态度与探究能力的目标。本节课教学设计的关键之一是处理好振动与发声的关系。在此基础上，再通过实验和事例点明声音的传播需要介质、声音在固体和液体中要比在气体中传播得快。在情感态度价值观上，我有意播放一段《千手观音》的片段，既提升了学生对固体能够传声知识的感性认识，又使学生感受物理学之美，同时感染到聋哑人直面挫折，奋发进取的乐观主义和坚忍不拔的精神激励。
2、本节课的难点在于如何在学生在形象思维中建立“声波”的概念，因为缺乏真实实验的情景冲击，所以我会在课件中插入一个关于“声波”的FLASH过程，从而化解难点，顺利完成“理解声波”这一教学任务。
3、在“过程和方法”方面。在放大法、转化法、模型法、理想实验法的渗透上，我都通过实验现象和具体实例给学生一个较深的认识，并且通过探究活动，要求实验小组的每个学生都动手参与操作，培养了学生的实验能力、与人合作的能力以及相互获取信息的能力，进一步在情感态度价值观上给学生以熏陶，使学生深切感受合作学习和科学探究的的愉悦。
探究教学的具体实施过程：
一、教学目标
（一）知识和技能目标
1、在观察和体验的过程中，让学生知道声音是物体的振动产生的。
2、通过观察、实验等丰富的学习活动，让学生知道声音的传播需要介质。
（二）过程和方法目标
1、通过教学活动培养学生实验设计与操作能力、观察和分析归纳能力。
2、初步培养学生应用知识解决问题的能力。
（三）情感与价值目标
1、激发学生探求物理知识的兴趣，培养学生学好物理的信心。
2、培养学生自主学习及与他人合作的团队精神。
3、培养学生勇于面对挫折，奋发进取的精神。
二、教学重点
1、认识声音的产生与传播
2、体会声波，初步构建声波的模型
三、教学难点
认识声波，了解声波传播过程中的特点。
四、教学方法
探究实验、情景教学、合作学习
五、教学仪器
教师演示仪器：多媒体演示器材一套、两部手机、蜡烛一支、音箱、火柴、笛子、口琴、吉他、肥皂液等
学生分组实验仪器：梳子、铁尺、芝麻、250ml烧杯，橡皮筋、笔套、自制土琴等
六、教学设计：
导入新课：
创设情景，引入新课
欣赏几个优美的片段，请看大屏幕：流水潺潺、鸟语花香、雷声轰鸣……世界的精彩离不开声音的装点，无声的 世界是孤寂与落寞的——情感态度价值观的渗透。
思维启发：你了解多少有关声音的知识？关于声音，你还有那些问题或疑惑？
进行新课教学：
一、探究声音的产生
1、学生猜想：可能是由于振动、摩擦、挤压、撞击产生的？
2、探究启迪：你能否用桌面上的器材或者其它器材设计实验证明自己的猜想？
情感激励：比比看，谁的方法多，谁的发声方法有创意？
3、各小组合作探究：进行以下探究实验：
⑴、敲鼓，鼓上的豆粒会发生什么现象？
⑵、敲击音叉接触悬吊的乒乓球，注意发生的现象？
⑶、把正在发生的音叉接触水面。
………
4、各小组代表上台汇报研究结果并演示，提出自己的见解。
5、得出结论并向学生交代实验中的科学探究方法和科学思维方法：放大法和转换法——过程与方法的渗透。
6、继续组织学生进行探究活动：怎样让声音产生或停止发生。然后填写实验报告单——小组合作探究——培养学生的合作意识。
（教师参与探究和讨论）
学生探究实验报告单（一）：
探究课题：声音是如何产生的？
所属小组：第_____小组
探究小组长：__________
探究的具体内容：__________________________________。
序号 发声物体 如何使之发声 如何使声音停止 观察到的现象 结论
1
2
3
4

交流、分析实验现象和探究结果——过程与方法的渗透。
7、小结：声音是由物体振动产生的，振动停止，发声停止。（板书）
正在发声的物体称为声源。
二、声音的传播：
㈠、声音的传播需要介质：
1、多媒体画面——登上月球的宇航员离的再近也只能用无线电话进行交谈——创设探究情境
2、探究启迪：物体在振动发出声音，那我们是怎样听到声音的呢？
我在讲台上讲课，我的声音是怎样窜到你耳朵里去的呢？
3、学生猜想： ………
4、探究实验：声音的传播需要介质吗？
声音的传播需要空气，真空不能传声。（板书小结）
学生举例或设计小实验验证。
①有学生展示出上节课布置制作的“土电话”。
②两学生到前面进行土电话传声激趣小实验（小声说：喂！小丽呀！）
③实验册上推荐的实验：针刮木棍。
………
5、交流实验现象和结论。
固体、液体、气体这些能传播声音的物质，叫介质。
教师补充多媒体画面：贝多芬失聪以后——情感态度价值观的渗透。
㈡、真空不能传声：
1、探究启迪：如果没有空气，声音还能传播吗？
2、演示实验：真空中手机发声的传播实验：
（注意感受抽气与放气过程中手机铃声强弱的变化——过程与方法的渗透。）
现象：空气减少后，钟罩内的铃声变轻；通入空气后又逐渐变响；
规律：空气越少，铃声越轻。
推论：没有空气——真空不能传播声音。
方法指导：本实验所采用的方法是“理想实验法” ——过程与方法的渗透
3、结论：真空不能传声（板书）
4、问题反馈：为什么登上月球的宇航员离的再近也只能用无线电话进行交谈？除了用无线电话，你还有那些方法达到目的？
5、欣赏舞蹈——《千手观音》片段——情感态度价值观的渗透。
曾经让全世界轰动的《千手观音》给了我们美的享受，也让我们为之震撼，为之惊叹。舞蹈的表演者是一群聋哑人，她们生活在无声的世界里。
她们是如何感知音乐的节奏的呢？
通过教师的提示或学生自己的猜想得到答案——地板的振动
教师：我们比起她们是多么幸福，所以我们更应该珍惜我们所拥有的，同时要学习她们那种能直面挫折，奋发进取的精神。——情感态度价值观的渗透。
㈢、声速的不同：
1、阅读课文：各物质的传播声音的速度大小一样吗？
声音在固体和液体中要比在气体中传播得快。
2、探究启迪：你能否设计一个简单易行的实验方案来加以证实吗？
小组讨论、交流，选出最佳方案。
学生探究实验报告单（二）：
探究课题：声音在不同物质中的传播速度
所属小组：第_____小组
探究小组长：__________
探究方法__________________。
序号 传声物体 控制不变的量 改变的量 实验现象 结论
1
2
3
交流、分析实验现象和探究结果——过程与方法的渗透。
3、探究实验得出规律：声音在固体中传播的速度一般要比在液体中传播的快，声音在液体中传播的速度一般要比在气体中传播的快（板书）
三、声音的传播方式——声波
1、谈话：我们知道声音的传播是看不见摸不着的，到底它以什么形式在介质中传播的？
2、探究实验：下面我们借助于弹簧波的传播形式来感知——类比法探究（方法的渗透）
演示实验：弹簧波实验（观察弹簧波传播中波的形式及传播特点。）
教师解释并交代出科学方法：模型法——过程与方法的渗透
3、小结：声音是以波的形式通过介质将声源的振动向外传播，这个波叫做声波。
4、多媒体画面：认识声波。
四、知识拓展：
1、画面——回声现象——创设情境
教师：现在，我在教室里讲课，又没有回声呢？
学生：没有……有……
教师：你的理由？
教师对学生的回答作出评价、补充和总结。
2、多媒体录像：回声在建筑学上的应用——情感态度价值观的渗透。
归纳小结：
1、知识与技能：
⑴、声音是由物体振动发生的，能发声的物体称为声源。
⑵、声音能在固体、液体、气体中传播；声音在固体和液体中要比在气体中传播得快。
⑶、声音是以声波的形式传播的。
2、过程与方法：放大法、转化法、模型法、理想实验法
3、情感态度价值观：
探究思路二：
《声音的产生与传播》似乎是一个被大家已经研究透彻了的一个课题，我也曾在网上广泛网罗关于其探究设计的各种方案，尽管这样，每年在具体授课时仍免不了出现一些预设之外的情况。下面就我最近一次授课体会谈一谈我对这节课探究部分的设计、反思与改进措施。
（一）科学探究的第一个要素是“提出问题”，而这节课是培养学生“提出问题”能力的大好时机。这主要体现在引入新课这一环节：
“同学们，刚才你们还在教室外快乐的活动，是什么信号使大家都不约而同地走进教室准备上课呢？”
学生回答：铃声。
现在让我们再来领略一下自然界以及生活中的一些声音：播放事先录制好的多媒体影像资料：钢琴曲片段，工厂烧电焊声，丛林中的鸟语，夏日的蝉声，瀑布声等。
在看完影像资料后，我有针对性地提出：“许多科学家都曾经说过，提出一个问题比解决一个问题更重要。同学们对刚刚听过的这些声音能提出哪些问题？你想知道声音的哪些知识？
学生提的问题以及想知道的有关声音的知识很分散，有些也很深奥不是我们这一章所能解决的。因此在赞赏肯定的同时有选择地摘录同学提出的问题，并确定本节课研究的主题就是同学刚才提出的问题中的某几个，并说明其他的问题会在以后的学习中逐渐探索，同学们也可以课后上网查找资料，自己先行研究。
在备课前参考其他的一些资料时发现，有很多教学设计在这个环节是通过播放录音让学生体会声音并提出想要知道的问题，而我在设计这一环节时，采用的是发声体的实况录像，我觉得这样比单纯的录制声音效果要好，因为我们在得出“发声体在振动”这个结论之后还有一个拓展环节----一些有意思的发声现象，其中就会谈到一些动物以及某些乐器的发声是靠什么振动的，事先播放了影像资料学生就会较容易地判断出他们的振动部位。
（二）关于声音的发生这一环节的探究我是这样设计的：
师：大家桌上放着的这些实验物体（对音叉进行介绍），你不动它，它能自己发出声音吗？怎样做就能使它们发出声音呢？比比看，谁的方法多，谁的发声方法有创意？
活动过程中要求学生：
　　体验：你触摸发声的物体，请体会感觉。
　　思考：
　　1．物体发声时与不发声时有什么不同？
　　2．物体发声时有什么共同的特征？
组织小组间交流实验的过程与结果。并评价其较有创意的发声方法。
提问：你知道你说话时靠什么振动吗？
学生集体体验自己说话时声带的振动。
进一步提出问题：
演示：击鼓。鼓面在振动吗？能否让人用眼睛感受到它的振动？说出你的方法。
敲打桌子，听到声音，却看不见桌子的振动，你能想出什么办法来证明桌子的振动？
怎样能看到音叉的振动？能不能通过观察液体看到振动？
学生对这一问题充满了思考的动力与兴趣。
从上述事例中你能否总结出一种“验证难以觉察的物体些运动”的方法？
　　小结：在以上感性认识的基础上总结物体发声的原因。即物体发声是由于物体的振动引起。
物体的发声现象真是太多了，你能向同学们介绍一些比较奇特的发声方法吗？比如动物间有趣的交流方式。例如（1）动物的发声方法：蝉是怎么发声的？蚊子和苍蝇发出“嗡嗡“声是怎么回事？猴子和大象是怎么交流的，等等。（2）同一物体不同的发声方法：怎样让一个气球发出不同的声音来？人体除了声带外，还可以怎样发音？能否一试？（3）二胡、提琴等乐器的发声是靠什么？笛子是靠什么？
发声体都在振动，如果将发声体的振动记录下来，需要时再让物体按照记录下来的振动规律去振动，就会产生与原来一样的声音，这样就可以将声音保存下来。课本上图1.1-3是早期机械唱片表面的放大图，唱片上有一圈圈不规则的沟槽.当唱片转动时，唱针随着划过的沟槽振动，这样就把记录的声音重现出来.随着科学技术的进步，人们还发明了用磁带和激光唱片记录声音的方法.
这样就结束了对“声音的发生”的探究。通过教学效果看，学生对这样的探究过程充满了兴趣，一个一个问题的衔接也激发出了学生的思考动力，关于振动的记录几乎是我直接告诉学生的，要记录下声音就需记录下它的振动情况，我认为这与自主学习并不矛盾，因为没有必要处处都探究，学生的探究过程也有必要缓冲一下。只是，我精心设计的探究在学生眼里似乎有点繁琐，因为，他们在小学的科学课中已经接触过声音，而且有相当一部分学生知道声音是由振动产生的。所以我想是不是可以在回顾已有知识的基础上将本环节的实验再压缩一下呢？是不是可以直接让学生去体验振动然后引导他们思考怎样看到振动，再谈到记录振动的知识。我们应该清醒地认识到初中生的生活物理知识已经相当丰富了。我们不应当把他们当成是对“声音的发生”一无所知来进行教学。
另外，相当重要的一个经验，在得出“声音是靠振动发生”时一定要让学生写一写“振动”与“发生”。这个很容易写错哦！
（三）声音的传播的探究：
发声体离我们的耳朵都有一定的距离，请同学们大胆猜想一下，声音怎样从发声体向周围传播的？
（这里的提问语言也有一定的引导作用，提问是怎样向“周围”传播的，而不是怎样向远方传播的，这样问渗透着声波是向着立体空间传播的。）
学生的猜想可能五花八门，老师引导学生设计实验来证实猜想：
实验：把两张课桌紧紧地挨在一起，一个同学轻敲一张桌面的一端，而另一个同学把耳朵贴在另一张桌面的一端，可以清晰地听到击桌子的声音。
这个实验简单易行，而且有力地说明了声的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质（medium）。
质疑：不伏在桌子上也能听到声音啊，好像不需要介质，比如雷声，似乎没有什么东西把它传递来呀。
学生有的认为不需要介质，有的认为需要。
实践是检验真理的惟一标准，让我们通过实验来证实大家的想法。
教师把音乐芯片用细线吊在软木塞下，塞入试管中，芯片不能与试管壁接触。先将注射器的活塞推到管底，再将针管插入软木塞内。缓缓向外抽出活塞，听到音乐 ( http: / / www.21cnjy.com / )声有什么变化？
设想，如果把瓶中的空气完全抽出来，我们还能听见声音吗
这个实验能说明什么？（学生回答后，教师强调：声音可以在空气中传播，但不能在真空中传播）
经过同学们的仔细观察，认真分析，同学们得出了真空不能传声的正确结论。实际上，我们平常能听到彼此讲话的声音，就是依靠了空气这种介质。假想云层和我们之间是真空，大家就听不到雷声了。我们周围充满了空气，空气为人类、动物传递声音信息提供了便利条件。
问题：月球没有空气，宇航员怎么交谈呢？
分析：月球上没有空气，所以在月球上宇航员即使近在咫尺，也只能通过无线电交谈，因为无线电波在真空中也能传播。
提问：声音在空气中怎样传播呢？
请学生看图1.1-6，以击鼓为例：鼓面向左振动时压缩左侧的空气，使得这部分空气变密；鼓面向右振动时，又会使左侧的空气变稀疏.鼓面不断左右振动，空气中就形成了疏密相间的波动，向远处传播.这个过程和水波的传播相似.用一支铅笔不断轻点水面，水面就会形成一圈一圈的水波，不断向远处传播.因此，声音也是一种波，我们把它叫做声波（sound wave）。
同学们已经知道固体和气体都可以传声。那么，声能在液体中传播吗？请同学们找出事实或实验来支持你的想法。
学生讨论举例交流
通过上面的探究活动、演示实验、想想议议，我们已经知道了：气体、液体和固体都可以做媒介将声音传播出去，而且，声音在其中都是以声波的形式传播。那么声音在不同介质中传播的快慢一样吗？请同学们阅读课本第15页图表：几种物质中的声速，并回答下列问题：
［投影］
问题1：声音在15 ℃和25 ℃的空气中传播的速度分别是多大？这说明声速跟什么因素有关？
问题2：声音在25 ℃的空气和蒸馏水中传播的速度分别是多大？这说明声速跟什么因素有关？
问题3：对比表中的数据，你可以发现什么？
在“声音的传播”的探究过程中，我随着学生思维的进程没有按照常规教学顺序进行，当让学生体验到固体能传声，并且介绍了声音的介质这一概念后学生对声音的传播是否需要介质提出了强烈的质疑，所以我及时通过实验解答学生的质疑，然后又引导学生思考液体是否可以传声。能帮学生“解惑”的课堂才能抓住学生的心。这一环节的探究我没有提到回声，我想与其一掠而过不如留待下节课细细琢磨。
探究思路三：
设计思想：《声音的产生和传播》这节课的内容特点决定了它和学生的生活紧密相关，因此，本节课的设计就从充分发挥学生的积极主动性，通过探究活动体验探究的过程和方法出发，在教师引导下，使学生通过亲自动手实验和对实验现象及收集的信息进行对比分析，得出结论。在探究的过程中，激发学生的创造潜能，充分发挥学生的主观能动性，使学生的动手能力得到锻炼，同时也感到物理就在自己的生活之中。
教学过程：
通过观察总结知道发声时声源在振动
实验1：（请学生演示）将沙粒放在不发声的鼓面上，沙粒并不被弹起，然后敲击鼓面，鼓面上的沙粒被弹起，用手按住鼓面，鼓面不发声，沙粒静止，观察
（1）能听到什么？观察思考沙粒在什么情况下被弹起？
（2）手按住鼓面时沙粒运动吗？鼓面振动吗？还有声音发出吗？
（鼓面的振动，不易观察，通过沙粒的振动推断鼓面的振动，这种通过其它物体间接观察的方法，有利于培养学生的观察能力和分析能力。）
实验2：（两人一组，分组实验）学生橡皮筋实验：一人将橡皮筋拉长拉紧，另一人用手拨动橡皮筋，观察橡皮筋：
（1）能听到什么？同时注意观察此时橡皮筋处于什么状态？
（2）当振动停止的时候，还能听到声音吗？
让学生通过观察认识到橡皮筋振动时，发出声音；橡皮筋不振动时，不发出声音
实验3：（学生实验）学生用塑料刻度尺做实验：使刻度尺的一部分伸出桌边，一手将刻度尺另一部分紧压在桌边上，另一手拨动伸出端，观察
（1）能听到什么？观察此时刻度尺处于什么状态？
（2）当振动停止的时候，还能听到声音吗？
（橡皮筋、刻度尺的振动，学生能直接看见，发出的声音能直接听见，在此处让学生自己实验，便于学生理解振动概念，有利于学生建立声音与振动的联系；由学生自己动手动脑，就地取材，自己来制造声音，培养学生使用手边的学习或生活用具进行简单的物理实验和探究物理问题的能力，在探究活动中进行合理的推理，从物理现象中归纳出简单科学规律，并在获取知识的同时培养学生的发现能力和创造能力，同时使学生觉得物理就在身边，对物理有亲近感。）
实验4：（学生实验）请同学们用手摸着喉头部分，朗读“风在吼，马在叫，黄河在咆哮”，然后请一位同学说一说摸着喉头的手有什么感觉，认识人发声时，声带在振动。
在学生完成上述几个实验的基础上，引导学生思考、讨论如下几个问题：
（1）在以上实验中，发声的物体相同吗？发出的声音相同吗？
（2）这些物体在发声时，有什么共同的现象？由此推想，声音是怎样产生的？
（引导学生进行交流和讨论，通过充分的交流和讨论，一方面使学生从上述具体的实验现象中抽象概括出发声体的共同特征，认识到声音产生的条件，另一方面也训练了学生的表达能力和交流能力。归纳、概括是初中阶段得出物理规律的重要环节，在大量事实的基础上进行，这里依次通过间接观察、直接观察、亲自感受，层层深入地使学生对声音的产生有了正确的认识，同时也引导学生进行讨论，促使学生对科学概念的认识由感性向理性升华，在个性化认识感知的基础上达到理解、认同、意义建构）
刚才同学们朗读的时候我们听到了声音，物体发出的声音是怎样传入我们的耳朵的呢？通过前面的实验我们知道声音可以在空气中传播。
实验5：（教师演示真空铃实验）按照装置进行演示实验，介绍泡沫塑料块的作用（松软多孔的物体对声音的吸收能力较强，否则学生觉得塑料块可以传声，在本实验中没有听到声音，从而对固体可以传声产生疑惑）
实验6：（两人一组，分组实验）把两张课桌紧挨在一起，一个同学敲桌面，另一个同学把耳朵贴在另一张桌子上，是否能听到声音？两张桌子离开一个小缝，再试试，声音有什么变化？说明什么？
思考：音乐家贝多芬28岁时不幸患上了耳疾。为了继续进行创作，他用一段木棍一端顶在钢琴的盖板上，另一端咬在牙齿中间，这样来听自己作品的音响效果。用这样的方法完成了《第九交响曲》等举世闻名的不朽之作。贝多芬的木棍起了什么作用？
思考：我们在钓鱼时，如果有人在岸边经过，这时鱼会跑掉，同学们，鱼为什么会跑掉，这说明了什么？花样游泳运动员在水下的动作整齐划一，是怎样做到的？说明了什么？学生设计实验：证明声音可以在液体中传播
学生是学习过程中的主体。物理课堂探究教学非常重视培养学生的主体意识，发挥和建构学生的主体性， 倡导展现学习者的主体力量和理性作用。我们在开展探究课堂教学的过程中， 应想方设法为学生的探究学习创造条件， 诚心诚意地把学生作为学习的主体。
济宁市第十二中学 陈伟利 ( http: / / cz2010. / Student / 60351128 )
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