四年级上册科学实用表格设计-3.4探索尺子的音高变化 教科版

教学基本信息
课题
4．探索尺子音高的变化
学科
科学
学段：中年级
年级
四年级
相关
领域
属于“物质世界 ”领域中“ 能量的表现形式 ”模块下“ 声音的产生与传播 ”内容。
教材
书名：《科学》 出版社：教育科学出版社 出版日期：2002年6月第一版
是否已实施
已经实施
教学设计参与人员
姓名
单位
联系方式
设计者
王亚滨
北京市育英学校
15101111650
实施者
王亚滨
北京市育英学校
15101111650
指导者
王思锦
海淀区教师进修学校
13601019929
课件制作者
王亚滨
北京市育英学校
15101111650
其他参与者
1.指导思想与理论依据
1.指导思想:
在教学设计中我紧紧围绕“科学学习要以探究为核心”这一理念，精心安排实验，让学生观察、实验、记录、分析，像科学家那样进行科学探究，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，培养乐于与人合作的情感，探究活动贯穿课堂始终。
2.理论依据:
建构理论认为：“学习是一个学习者主动建构的过程。教学并不是把知识经验从外部装到学生的头脑中，而是要引导学生从原有的经验出发，生成（建构）起新的经验”。
建构主义的教学模式下，采用“支架式”教学方法。为学生搭脚手架，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架，创设问题情境，引导学生去探索、去发现，从而加深对概念的理解。
2.教学背景分析
1.教学内容分析：
《探索尺子的音高变化》是教科版，科学教材四年级上册《声音》单元中的第四课内容。在前三课的学习中，学生已经探索了多种物体的振动情况，并研究了振动的幅度和振动的快慢问题。学生研究声音时，已经开始将听到的声音与看到的振动联系起来。在本课，学生将探索可以改变振动长度的物体——尺子的声音。本课的活动将为学生提供积极观察振动产生声音的机会，学生将通过观察发现，伸出桌面的长度不同，尺子振动的频率不同，会使它发出的声音高低发生变化，这涉及到音高的本质的探索。
“探索尺子音高变化”是在学生了解了物体的长短、大小、松紧的不同，使物体发出声音高低变化的基础上，通过尺子的实验发现音高的本质。
2.学生情况分析:
前一节课，学生通过实验观察到声音的强弱与振动幅度的关系。“音高”的探索对于四年级的学生来说是一个有难度的问题。学生并没有建立起声音的高低与物体振动频率的关系。
第一个实验，敲击装有不同水量的玻璃杯，感知音高，用半定量的词语“高、较高、较低、低”来描述声音的高低；
第二个实验，学生用同样的力度拨动松紧不同的橡皮筋，发出声音的高低不同，只是初步的感知：“橡皮筋越紧，声音越高，橡皮筋越松，声音越低”。这也只是表面现象的描述，并不是对音高本质的认识。
第三个实验，敲击长短不同的3个铁钉、粗细不同的铁管。学生对引起音高变化的因素只是感性认识，推测出长短，粗细对音高的影响，并没有认识到决定声音高低的本质。
为此，根据学生已有的认知情况，运用以下教学策略来完成本课的教学任务。
3.本课采取的教学策略:
（1）创设问题情境：将探究学习与确定的情境联系在一起，正是情境内在独特的、积极的不确定性才能使探究存在并激励和指导着学生探究的前进。
小钢片琴的音高的变化创设探究的开端；曾侯乙编钟的问题情境是本节课知识的迁移和深化。
（2）运用声波传感器定量测量尺子振动部分的快慢，探究振动快慢与音高的关系。没有量化的实验不是科学的实验，用半定量的词语“高、较高、较低、低”来描述声音的高低，用眼睛很难观察物体振动快慢的变化。因此，很难建立音高与物体振动快慢的内在联系。
4.教学方式与教学手段:
教学手段：实验教学、多媒体教学。
教学方式：实验法、探究法、观察法。
5.教学准备：
全班分10个小组，每个小组：1张实验记录单、1张柱形图表格、1把钢尺、1一块硬木、一套声音采集器。
3.教学目标(含重、难点)
(一)科学知识：
尺子振动的频率受尺子延伸到桌子外的那部分长度的影响，越长，振动的越慢，声音越低；越短，振动的越快，声音越高。
(二)过程与方法：
学会使用声波传感器，收集数据，研究影响声音高低的因素。
(三)情感、态度、价值观：
收集证据，实证的精神。
(四)教学重点：
尺子振动的频率受尺子延伸到桌子外的那部分长度的影响，越长，振动的越慢，声音越低；越短，振动的越快，声音越高。
(五)教学难点：
1.观察钢尺振动快慢的方法。
2.用声波传感器测量振动的快慢。
教学流程示意(可选项)
4.教学过程
一、创设情境，聚焦问题
1. 利用“钢片琴”敲击一段乐曲，引起了学生的有意注意，激发学习的兴趣。
意图：导入的设计，将声音的观察专注于音高的变化，避开音量的干扰因素，学生在回答问题的时候，也不会出现强弱的思考和描述。
2. 观察：钢片的长短与振动有什么关系？
（预设：长的声音高，短的声音低。）
3. 问题的提出
每敲一个钢片，发出的声音音高也都不一样。为什么钢片会发出不同的音高？
（预设：钢片的长短不一样，发出来的音高也不一样。）
4. 聚焦问题：
为什么钢片的长短会影响声音的音高？到底是什么原因呢？
5. 猜想与假设：
（预设：①短钢片振动幅度小，长钢片振动幅度大。）
（预设：①短钢片振动快，长钢片振动慢。）……
二、动手实验，探究过程
1. 实验方案的设计：
（1）三个问题：
①怎样用一把钢尺研究长短不同的钢片？
②怎样改变尺子的长短？（预设：可以控制参与振动部分的长度）
③怎样观测振动的快慢？（预设：用眼睛观察……）
怎样记录声音的高低？（高、较高、较低、低）
（2）介绍声波采集器：
①讨论：测量哪几个长度合适？
（提供数据参考：8、10、12、14厘米等差数列模拟钢片琴的长度）
②讨论：怎样记录？出示记录单（每秒钟振动的次数）

（3）讨论操作方法和注意事项（预设：要用书本沿着桌边缘，压紧，然后弹拨，力度一样。）

2. 分组实验：
小组分工合作，及时记录。
3. 汇总分析数据
先看本组的数据，看其他组的数据。
（1）根据柱状图，发现规律。
（2）全班交流，得到验证。
三、交流分享，形成解释
1. 尺子振动的部分越短，振动的越快，声音越高；
2. 尺子振动的部分越长，振动的越慢，声音越低。
3. 质疑：其它的物体在发出声音的时候也是这样吗？
四、迁移应用，拓展延伸
1. 出示问题情境：
1978年湖北随县出土战国早期文物：曾侯乙编钟，共65件，距今2400多年的历史。能演奏古今中外的名曲，令世人惊叹不已。那个声音高，那个声音低呢？（预设：大，振动慢，声音低。……）
2. 视频：演奏验证。

五、板书设计：
主板书： 4. 探索尺子的音高变化 副板书：
????
??? 尺子振动部分： 振动： 声音： 安静? 有顺序???
?????? 越短 越快 越高 压紧? 测3次?
越 长 越慢 越低 合作? 相同力
5.学习效果评价设计
本课采用过程评价与嵌入式评价相结合的评价方式。
课堂评价表
评价内容
评价要点
科学知识
正确解释编钟发出不同声音的原因。
编钟小，振动快，声音高；
编钟大，振动慢，声音低。
探究能力
正确使用声波传感器。
运用声波传感器和数据终端收集数据。
情感、态度
和价值观
从事实、证据出发去探求结果的实证精神。
定量测量，建立现象与数据之间的联系。
6.教学设计特色说明
1.使用声波传感器，精准测量物体振动频率的数据，帮助理解声音高低与物体振动频率之间的关系，从而更深入理解科学概念。
①数据直观显示：
以往的科学实验只是让学生用肉眼观察 尺子伸出桌面长度（即尺子振动部分的长度），8厘米、10厘米、12厘米、14厘米，在振动时快慢的变化，建立起与声音高低的联系。
尺子的振动，在这四种长度的时，振动频率依次大约为85Hz、62Hz、43Hz、32Hz。用肉眼其实很难判断它振动的快慢，使用声波传感器，就能非常精准的测量物体振动的次数。
②图形分析：
从无形到有形，把声音这种视觉不易观察到的现象用“声音波形图”这种直观的形式呈现在屏幕上，从声音的正弦波形的疏密上可以直观看到振动频率快慢的变化。
2. 依托三维目标，进行过程性评价与嵌入式评价相结合的评价方式 。
课堂上的时时评价，体现了学生的学习态度、学习方法、学习效率以及学习状态。过程性评价能激发学生的学习欲望，嵌入式评价能体现学生知识的迁移。
3.实验记录单和音高变化柱状图的改进：
①原来的记录单：

改进后的记录单：
②原来的音高变化柱状图：
改进之后的音高变化折线图：