豐富學習方式，聚焦核心素養

盧海軍

如何以核心素養為導向，將學生以“聽中學物理”為主的學習方式轉變為以“做中學物理”為主線、多種方式相結合的學習方式，是目前初中物理課堂教學面臨的現實課題。以“聲音的產生與傳播”的教學過程為例。

教學過程

環節一：導入新課。

演示蠟燭的火焰隨音樂的變化而翩翩起舞。設問：燭焰的跳動與節奏變化的聲音之間可能存在怎樣的關系？

設計意圖：創設新穎的情景，引發學生好奇心，激發學生主動思考的意愿，引出本節課題。

環節二：新課教學。

（一）聲音的產生

1.創設發聲情景，觀察聲音的產生

提出問題：聲音是怎么產生的？

布置任務：用橡皮筋、直尺、盛了水的小盆、音叉、小銅鑼和學生身邊的物體設計發出聲音的實驗，觀察物體在發聲和不發聲時的變化，特別關注發聲體發聲部位的共同特點。

2.提出矛盾情境，激發認知沖突

根據觀察，學生會歸納出聲音可能是敲打、碰撞、摩擦、彈撥產生的。教師設問：為什么音叉、銅鑼敲打停止以后，聲音不是馬上消失呢？發聲物體發聲時的共同特征是什么？

3.交流討論，分享方法，建立概念

設問：很多發聲體發聲時的特征不易觀察，你是如何使發聲體的發聲特征變得明顯的。引導學生討論，設計將發聲的音叉接觸水面、手觸摸發聲的銅鑼等將聲音“可視化”的實驗。引導學生利用同類事物的比較，發現同類事物中共同的特點，抽象出事物的本質特征，總結歸納出振動是物體發聲的本質特征：一切發聲的物體都在振動。

設計意圖：采用任務驅動、問題導向的策略，讓學生體驗物理知識的形成過程。引導學生交流討論，把不易觀察的發聲體的振動轉換為易觀察的現象，使學生體會轉換法和對比實驗方法的應用，促進學生科學思維的發展。

（二）聲音的傳播

1.探究空氣能夠傳聲，優化實驗方案

設問：我跟同學們之間充滿了空氣，同學們能聽到我的講課聲音，說明空氣能夠傳播聲音。請同學們思考，證據充分嗎？你能聽到我的聲音會不會是通過地板傳播的呢？

引導學生討論：影響聽到聲音的因素有哪些？哪些因素應該控制不變，哪個因素應該改變？在此基礎上制定并優化空氣可以傳播聲音的實驗。

教師演示真空鈴實驗。實驗操作和指導觀察如下：在鐘罩內懸掛起電鈴，使電鈴在空氣中有比較響亮的聲音。鐘罩用橡膠密封圈和潤滑油等進行嚴格的密封。用大功率的抽氣機抽氣，指導學生仔細聽鈴聲的變化;抽氣完畢后，讓學生描述抽氣過程中，罩內空氣的變化和聽到的聲音的變化。然后讓學生預測：如果打開真空罩閥門，向鐘罩內緩緩放入空氣，聽到的鈴聲會如何變化。然后，打開真空罩閥門，驗證學生的預測。在學生觀察思考的基礎上，引導學生歸納總結：空氣能夠傳播聲音，真空不能傳播聲音。

設計意圖：通過設問和討論，引導學生認識到要證明空氣能夠傳聲，需要在控制變量的前提下，通過改變空氣這一變量，觀察聽到的聲音效果是否有變化。將通常僅用于探究真空不能傳聲的實驗進行了拓展，還用于探究空氣能否傳聲，改變了原來不做實驗直接得出空氣能夠傳聲的弱點。這不但有利于學生體會科學探究的過程和方法，還能激發他們的學習興趣和質疑精神。

2.探究固體傳聲，強化研究方法

通過問題鏈引導學生探究固體傳聲實驗，設計自己認為最科學的實驗方案，和同學交流討論后確定最后方案，合作完成匯報實驗現象。設問1：實驗證明氣體可以傳播聲音，那么固體、液體可以傳播聲音嗎？設問2：研究固體傳聲，有哪些需要控制的變量？應該通過改變哪個因素，觀察聲源發出的聲音能否聽到？設問3：有哪些方案可以控制空氣這個影響因素？

學生討論后的實驗方案一般分為兩類，一類是受到真空鈴實驗的啟發，制造一個密閉空間。把鐘罩發聲的電鈴密封后，鐘罩內外的空氣就被分成兩部分，中間隔著固體。如果罩外的人能夠聽到電鈴發出的聲音，就說明鈴聲通過鐘罩傳播了出來，固體是可以傳聲的。另一類是設計對照實驗，發聲體發出的聲音在空氣中聽不到，但通過固體可以聽到，這類設計還要控制發聲體與人耳的距離不變。例如，兩個學生合作，一個學生用筆在課桌的單頁紙上來回均勻地寫“一”字，另一個學生把耳朵貼在桌面上傾聽，能聽到清晰的寫字聲音，然后再把耳朵離開桌面，保持耳朵與寫字筆之間的距離基本不變，則聽不到寫字的聲音。說明固體可以傳聲。

設計意圖：設計問題鏈，引導學生通過設計實驗，體會控制變量、對照實驗等科學探究方法，并激發學習熱情，培養表達能力和交流合作意識。

3.探究液體傳聲，歸納總結聲音傳播需要介質

請學生通過舉例方式，證明液體也可以傳播聲音。結合聲音在氣體、固體中傳播的結論，歸納總結聲音傳播的條件。

設計意圖：由于課堂時間限制，學生已經歷了實驗證明氣體和固體傳聲的過程，液體傳聲的生活現象也較多，所以此處采用了學生舉例的形式證明液體可以傳聲。最后學生歸納總結：聲音必須通過一定的物質才能傳播出去;真空不能傳聲。

4.探究聲音以波的形式傳播

任務：通過演示“舞動的燭焰”實驗，猜想聲音在空氣中是怎么傳播的，說出依據。

演示彈簧振動模擬聲音在空氣中傳播的實驗，實驗操作如下：將大彈簧拉伸到一定長度放在水平桌面上，教師握住彈簧一端，學生握住另一端。教師迅速對彈簧施力，使彈簧圈疏密變化，彈簧總長度不發生變化。施力一次，觀察到一段疏密變化的彈簧圈由教師端向學生端快速移動，連著施兩次力，觀察到兩段疏密變化的彈簧圈一前一后由教師端向學生端快速移動。引導學生觀察振動在彈簧中的傳播。

播放視頻，通過慢放顯示聲音以波的形式傳播，簡要講解，請學生歸納總結聲音的傳播形式。

設計意圖：為了讓學生形象直觀地認識聲波，并培養學生的科學探究和科學思維能力，通過任務驅動的方式，讓學生猜想燭焰舞動的原因，激發學生的求知欲望，引導學生通過模型建構的方法，驗證猜想，也為聲波可以傳遞信息作好鋪墊。利用信息技術手段，將不易觀察的聲波顯現出來，讓學生直觀地認識到聲音以波的形式傳播。

5.探究聲音可以傳遞信息和能量

觀察彈簧振動模擬聲波實驗中的現象，即1段疏密變化彈簧圈和2段一前一后疏密變化的彈簧圈由教師端向學生端快速移動的現象，向學生提問：聲音在以波的形式傳播過程中，發出1個信號，發出2個信號，說明波可以傳播什么？

演示實驗：兩個相同燒杯中裝有等量的水，敲擊兩個燒杯的邊緣，發出相似音調的聲音。將其中一個燒杯的部分水倒入另一個燒杯中，再次敲擊，發出不同音調的聲音。設問：通過聲音變化判斷水位高低的辦法，說明波可以傳播什么？這種聽聲音判斷信息的方法在醫學上有什么應用。

設計意圖：通過觀察實驗，引發思考，分析得出聲波可以傳遞信息，并聯想到聲音傳遞信息在醫學上的應用，引導學生體會物理知識的應用價值。

演示聲波震碎茶杯實驗。設問：聲波可以傳遞什么？

設計意圖：通過震撼的實驗現象，激發學生學習興趣，使學生確信聲音具有能量，且能量可以很大。

環節三：鞏固應用。

出示圖片，某次事故中，人被困在建筑物內，討論如何做能讓搜救人員快速找到被困人員。

設計意圖：學以致用。通過安全自救教育，開展學科德育。

環節四：小結提升。

教師引導，學生自主分享交流以下幾方面：學習了哪些知識？用到了哪些方法？結合課堂中印象最深刻的一個環節，談談你的感受。

設計意圖：引導學生自主分析，發表見解，分享經驗，鞏固本節課學到的知識和方法，培養概括能力和表達能力。

教學反思

本節課在兩個班進行了實際教學，達到了預期的設想，主要有如下幾個方面的特點。

以實驗為基礎創設新穎的物理情景，將“舞動的燭焰”作為情境切入點，激發學生的探究欲望，提升學生發現問題、提出問題的能力。“舞動的燭焰”實驗，又進一步引導學生在探究聲音傳遞信息和能量的過程中，自主地將看不到的聲音轉換成看得到的視覺效果。

以“做中學物理”為主線，引導學生經歷探究過程，培養學生的科學思維和科學探究能力。尤其對學生想當然認為的“聲音在空氣中可以傳播”進行質疑，體會控制變量法和對照實驗的價值。

通過“彈簧模擬聲音傳播”“聲能量震碎燒杯”等演示實驗，形成聲音是波的概念和聲波具有能量的認識，有效突破了學生的認知難點。

重視學科育人，通過安全自救等措施討論，使學生感受到學科價值，增強安全意識，發揮了物理學科育人的價值和功能。

編輯 _ 李剛剛