基于主題意義的初中物理單元整體教學設計案例研究

馮偉

摘 要：《課標》指出：單元教學目標要以發展物理學科素養為宗旨，圍繞主題引領的學習活動進行整體設計。本文論述單元教學問題，結合具體課堂教學案例，提出單元整體教學策略，即認真研讀教材，整合單元教學內容;關注主題語境，設計單元教學目標;注重活動層次，提升學生的思維能力。

關鍵詞：單元整體教學 主題意義 初中物理教學

《普通高中物理課程標準（2017年版）》（教育部，2018）指出：（物理學科教學內容）要重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心養的落實。結合學生年齡特點和學科特征，課程內容落實習近平新時代中國特色社會主義思想，有機融入社會主義核心價值觀，中華優秀傳統文化、革命文化和社會主義先進文化教育內容，努力呈現經濟、政治、文化、科技、社會、生態等發展的新成就、新成果，充實豐富培養學生社會責任感、創新精神、實踐能力相關內容。

學科的核心素養，明確了學生學習該學科課程后應達成的正確價位觀念、必備品格和關鍵能力。對知識與能力、過程與方法、情態態度價值觀三維目標進行了整合。

一、教材分析

（一）單元學習主題：運動和相互作用

標準要求：1.通過實驗，認識聲的產生和傳播條件。

2.了解樂音的特征。了解現代技術中聲學知識的一些應用;知道噪聲的危害和控制的方法。

教科書安排三個探究活動：音調的高低、探究材料的降噪能力、探究聲的反射，讓學生經歷多個物理探究的過程。同時通過多個小實驗，引導學生觀察不同的聲現象，從而了解并掌握有關聲學知識。

教科書“物理在線”欄目中的“動物與聲音”“曾侯乙編鐘”和“古代建筑中的聲現象”拓寬了學生的知識視野，有助于激發學生的學習興趣。

（二）單元學習目標與重點難點

學習目標：

1.通過實驗，描述聲音的產生和傳播條件，并列舉實例;

2.設計小實驗探究樂音的特征，舉例說明聲知識在現代信息中的應用;

3.通過查閱資料等活動探尋噪聲的危害與控制方法;

重點：理解聲音的產生及傳播的條件;觀察與設計實驗，總結音調與響度與什么因素有關，有怎樣的關系;列舉控制噪聲的三個環節，調查生活環境的噪聲來源;列舉超聲的應用。

難點：“真空鈴”實驗和聲波概念;音色;共鳴。

（三）單元整體教學思路（教學結構圖）

第一課時：認識聲現象（聲音的產生、傳播、傳播速度以及人如何發出和聽到聲音）

第二課時：樂音的三個特征（實驗探究音調的高低、響度的大小、區分不同樂器的標準）

第三課時：噪聲（噪聲及來源、噪聲大小及其危害、控制噪聲）

第四課時：聲與現代科技（聲的反射、共鳴現象，超聲與次聲、聲識別技術）

二、課時教學設計（以《樂音的三個特征》為例）

（一）教學內容分析

本課時是第二節內容，通過觀察、實驗，激發學生學習興趣，培養學生觀察、分析、歸納能力，是本章節的重點內容。實驗探究過程對培養學生探究學習有很重要的作用;加強對控制變量及轉換法的認識，能幫助學生用科學方法解決問題;借助科學工具、實事求是的科學態度，專注認真、不斷改進的科學精神都在實驗過程中得以體現。已經具有的簡單樂理知識、頻率及聲波的學習為本節課的理解打下基礎。

（二）學習者分析

學生們在音樂聲中成長，很少從物理的角度去認識。

知識儲備：學生對聲現象并不陌生，對樂音的三個特征也有粗淺的認識。

能力儲備：八年級的學生在明確問題的前提下，已經能夠初步形成解決問題的思路;通過簡單的操作與探究能夠得出相關物理量的關系。

心理特點：學生喜歡展示自己的特長，學生對新鮮事物有較強的好奇心，對實驗有濃厚的興趣，競爭意識較強，學生之間在交流的過程中能夠形成積極的世界觀、價值觀。實驗設計的嚴謹性、語言表達的條理性、相類似概念間的區別需要鍛煉突破。

（三）學習目標確定

1.通過觀察、實驗，總結音調與響度的相關因素;

2.通過經歷實驗設計，理解實驗探究的過程;

3.與生活相聯系，舉例說明音色的決定因素;

4.設計實驗，探究弦樂器的音調調節方法。

（四）學習重點難點

重點：讓學生知道千差萬別的聲音是由聲音的三個基本特征不同造成的。

難點：區分音調和響度，理解音色的概念。

（五）學習評價設計

突出重點實驗、合作環節進行翔實評價，自評與互評結合，課前出示評價標準也是在提醒學生重點環節的行動標準，課后小組內評議，重點地方做標記。整個授課過程給予及時的有針對性地鼓勵，盡可能地關注不同層次的更多學生。課后有本節的小結，反思收獲。

（六）學習活動設計

環節一：學生展示才藝，引入新課。

教師活動1：

請同學們聆聽、欣賞同學的演奏（彈吉他、吹長笛、吹陶笛），同時用下載到手機的示波器實物投影展示波形，觀察變化。

思考：這三段音樂相同點與不同點？本節課認識物理學上將聲音的高低、大小、音品分別稱為音調、響度、音色。

學生活動1：

學生談聽后感受：都很美妙、都有韻律;聲音大小不同、高低不同、使用的樂器不同、發出的聲音品質不同。

活動意圖說明：

物理遇見音樂，讓學生感受科學之美、音樂之妙，激發內心感受;同時鼓勵同學們多才多藝，并多聯系生活學習物理。示波器的引入使學生知道摸不著的聲音可以直觀看到，有借助儀器研究的意識。

環節二：學生設計實驗，理解音調。

教師活動2：

用木琴展示從1—7的音符發出的聲音，讓學生們感受聲音的高低，你知道音調與什么因素有關嗎？請你以小組為單位，就桌上提供的器材設計實驗，簡要書寫實驗過程。再動手實驗，觀察、感受過程。

（6人一組，每組兩個鋼板尺、自制樂器、一把梳子、硬紙板、幾個橡皮筋）

黑板上老師呈現鋼板尺實驗的記錄表格，將學生實驗結果記錄在表格中，得結論。

學生活動2：

明確實驗主題：探究鋼板尺振動快慢與音調之間的關系;探究梳齒振動快慢與音調高低之間的關系;探究弦的振動快慢與音調高低的關系;

復習上節內容：頻率的概念，由學生回答。

描述觀察的現象：振動的越快，音調越高;

用控制變量方法總結結論：在用力相同，使振動的幅度相同時，振動越快，音調越高。

評估實驗：學生明確實驗方法為控制變量;該設計更多的不同長度進行實驗;不同長度之間要有明顯差距以便分辨聲音高低;改用不同實驗設計，進行多次實驗。

活動意圖說明：

先傾聽逐漸升高的音調或逐漸降低的音調，以備實驗時有明確感受;所提供器材來自于身邊及生活，使學生體會物理從生活中來;上節課觀看視頻：用蔬菜樂器進行樂隊演奏，增加學習興趣，引發自己制作的好奇心與欲望;提前布置學生利用身邊物品制作小樂器，課上帶來展示，可以用在實驗設計中;學生剛接觸物理不久，對于物理實驗比較陌生，為學生創造更多實驗設計及動手實驗的機會，引導其對科學探究的思考以及對嚴謹的實驗過程的追求，為深度學習奠定基礎;評估實驗是科學探究的難點，也是鍛煉學生批判思維的重要環節，學生們觀察專注、思考用心、分析清晰;小組合作過程能促使學生交流，提升團隊意識及榮譽感。

環節三：學生分析弦樂器，解決問題。

教師活動3：

琴弦的哪些因素影響音調的高低？

如何調節弦樂的音調？

帶吉他的同學用吉他清晰展示實驗過程，并敘述。引導學生得結論，同時顯示手機示波器的波形圖。

學生活動3：

學生用桌上的橡皮筋設計實驗，發現分辨度不好。給出實驗提示，設計準備不同粗細的兩根弦樂材料，進行實驗。

同學們認真傾聽吉他的聲音，得出觀察結論。

識別示波器上音調不同的波形圖。認識不同生物發聲與聽聲頻率不同，及相關應用。

活動意圖說明：

將其他版本教材進行整合，更多地聯系生活、聯系社會，解決實際生活問題。用控制變量思想分析實際問題，設計實驗過程，嚴謹實驗操作，及時交流合作。能實現舉一反三的效果，分析其他樂器音調改變問題。反思自己制作的小樂器，發現改進部分。

環節四：學生繼續實驗設計，理解響度。

教師活動4：

探究響度與什么因素有關？

提供鼓：如何知道鼓面振動的大小？

用示波器顯示不同大小聲音的波形。

用同樣大小的力敲鼓，從教室前面走到后面，讓學生感受聲音大小的不同。

聽到的聲音大小還與什么因素有關？

響度也稱為音量，是聲音的強弱，用分貝描述，介紹分貝的大小。

學生活動4：

鋼板尺伸出桌面的長度，輕輕撥動與使勁撥動，感受聲音大小并觀察現象，進行交流：振動的幅度大、響度大。物理學中將物體偏離原來位置的幅度稱為振幅。

再通過觀察鼓的振動、傾聽鼓發出的聲音進行實驗：

學生們想方法上可視的小物品（彩色橡皮筋、紙疊星星等），跳得高說明振幅大，反之振幅小。同樣得出結論：聲音的響度與振幅有關，振幅大，響度大。

學生傾聽后得出：聲音的響度還與距發聲體遠近有關。舉例：醫生的聽診器等。

活動意圖說明：

用轉換法與圖像法呈現聲音的響度，幫助學生認識不能觸摸到的事物，實驗設計及感受聲音大小難度不大，學生過程順利。

環節五：學生走進樂隊，理解音色。

教師活動5：

讓學生傾聽手機下載的隨身樂隊中各種樂器發出的聲音，搶答是哪種樂器？

開始才藝展示的同學用三種樂器演奏統一樂曲的三小節，并用示波器顯示波形。

介紹不同樂器的波形圖，看到旋律的美。

學生活動5：

學生搶答踴躍、反應很快。并知道同一首樂曲不同樂器發出的聲音不同，與發聲體本身結構、形狀、材料及發聲方法等都有關系。觀察明確音色不同的原因。

活動意圖說明：

會樂器演奏的同學提前準備，參與積極，學生像看演奏會一樣，專注欣賞，體會音樂的魔力。不同樂器的音色通過聽聲音、看樂器、示波器展示等形式被輕松了解。

（七）板書設計

（九）教學反思與改進

本節課通過體驗和探究了解聲音的三個特征，有效達成學習目標。

突出學生參與體驗。通過視頻播放，帶給學生聽覺與視覺盛宴，激發想象力、創造力;有音樂特長的學生的演奏，讓學生感受高低音與強弱音，感受不同樂器的音色，調動學生參與意識;學生課上用提供的物品設計探究音調與什么因素有關實驗，觀察現象、總結規律。學生們積極主動，還有好創意。成果展示與總結是師生互動交流的良好平臺，及時鼓勵。

突出問題引領思維。通過答疑解疑過程引導學生思維，注意層層推進，設置問題具有思考性，融于情境中，引發探究意識、調動學習熱情、參與的積極性。

本節課從豐富感性認識、形成抽象概念、物理情景識別、深化概念理解、探究相關因素、應用交流與想象、小結本節收獲等環節，注重實驗、觀察、比較、探究、討論、想象、練習、歸納等多種方法，積極創設引導學生主動活動的教學環境，培養學生科學方法和創新思維、調動興趣與求知欲，使每位同學感受學習的快樂，得到不同發展。

本節課若是整合資源，可以進行如探究樂器發聲特征，準備自制樂器的音樂會，了解中國樂器文化等項目的布置，經過提前設計、查閱資料、動手制作、分工合作等自學研究，將知識內化為能力，學會資源整合、整理、歸類、提煉重點。還可以以自制樂器展示會的形式，讓學生們將自己設計與制作樂器的過程及樂器介紹書寫下來，與語文、數學、歷史、英語、地理、人文等相聯系，用跨學科課程形式探究，并鏈接音樂、美術等藝術形式，能更好地落實核心素養、提升能力。

參考文獻

[1]教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]張金秀.主題意義探究引領下的中學英語單元教學策略[J].中小學外語教學（中學篇），2019，（7）：1—6.