“聲音的產生”實驗改進與創新

劉衛

本案例利用愉快的打節拍活動激發起學生對聲音的探究熱情，再通過多個創新有趣的實驗將物體發聲時的振動信號形象化，最后在多層次的實踐應用中進一步促進了學生對知識的掌握水平。案例依托豐富的探究實驗和活動，以學生動手操作代替以聽和看為主要方式的學習過程，引導學生最大限度地主動參與到學習活動中，使學生對科學的探究興趣和動手實踐能力都得到提高。

探究實驗是小學生學習科學的重要方式，強調從學生熟悉的日常生活出發，通過學生親身經歷動手動腦等實踐活動探索未知，對學生科學意識和創新思維等核心素養的培養有重要作用。蘇教版三年級下冊《聲音的產生》一課，通過聽聲音的體驗，激起學生探索聲音產生的奧秘，再經過彈撥鋼尺和橡皮筋的實驗探索振動與聲音的關系，整體是以探究形式開展教學的。但在教學實踐中，筆者發現學生存在探究興趣不大、難點理解不透徹、對聲音產生的原理掌握水平偏低的問題。因此，筆者針對以上問題進行了實驗改進和創新，以期更好地培養學生的核心素養。

一、 被動地“聽”改為主動地“拍”

教材中原有的導入活動設計是利用談話法，引導學生思考上課的鈴聲是怎樣產生的，從而引入課堂。但學生對上課鈴聲興趣不大，許多優課將導入環節進行了改進，設置成播放一段包含了自然界各種聲音的音頻，讓學生認真傾聽并辨別聽到的聲音，雖然學生參與的積極性有所提高，但仍不能激發全體學生的興趣，而且這樣的教學活動僅僅起到了引入新課的功能，在后續的教學環節中價值不大。

本案例在導入時先帶領學生一起通過雙手和桌子打出律動的節拍，再順勢啟發學生思考，為什么拍擊雙手和桌子能發出聲音呢？從而引出要探究的問題——聲音產生的原因。這樣的教學設計將學生被動地“聽”變成了主動地“拍”，學生不再被要求保持安靜，減少了束縛感，更積極地參與到實驗中。此外，拍擊雙手和桌子的活動還能在探究聲音產生的原因和應用聲音產生的原理解釋生活現象的環節，轉化成隨堂生成的教學資源，各教學環節相互聯系，緊扣聲音產生的原因這一主題，能使學生獲得更加完整的概念。

二、通過實驗探究聲音產生的原因

本節課的難點是將物體發聲時的振動現象可視化。教材中的實驗方法有彈撥鋼尺和橡皮筋直接觀察其振動的現象，敲擊音鈸感受音鈸的振動，講話發出聲音感受聲帶的振動。以上的案例振動現象都比較明顯，但有很多發聲的物體振動并不容易被發現，比如學生在前面的課堂活動中拍擊桌子發出了聲音，卻并沒有看到桌子的振動，因此學生仍會存有疑惑，其他的發聲現象也是振動產生的嗎？

為了突破難點，盡可能讓學生發現發聲物體的振動，本案例首先組織學生進行彈撥鋼尺和橡皮筋的實驗，觀察這兩種物體在發聲前和發聲時狀態的區別，請學生用手勢模仿發聲的鋼尺和橡皮筋的狀態;再引導學生用線畫出發聲的鋼尺和橡皮筋的運動軌跡，并向學生說明這種有規律的往返運動叫作振動;最后引導學生猜想聲音產生的原因可能與振動有關，接下來通過一系列實驗驗證發聲的物體都在振動。

（一）探究拍擊桌子發出聲音時桌子是否在振動

實驗材料有激光筆和紙盒。紙盒能夠將桌面的振動放大，將紙盒放在桌面上并將其一端墊高，使紙盒與桌面呈一定夾角，激光筆放在紙盒上并將激光筆的光點投射在教室內的墻壁上（如圖1所示）。用力拍擊桌面，觀察激光筆光點狀態的變化。

（二）探究摩擦保鮮袋發出聲音時保鮮袋是否在振動

實驗材料有激光筆、雙面膠和保鮮袋。將激光筆用雙面膠粘在充滿氣的保鮮袋上，將整個裝置放在桌面上使激光筆的光點投射在教室內的墻壁上（如圖2所示）。扶穩保鮮袋并摩擦保鮮袋使其發出聲音，觀察墻壁上激光筆光點狀態的變化。

當桌子和保鮮袋發出聲音時，墻壁上激光筆的光點都在劇烈抖動，進一步推理得出發聲的桌子和保鮮袋也在振動。以上兩個實驗的創新之處是利用激光筆將桌子和保鮮袋振動的信號進行放大，學生直觀看到了發聲物體的振動現象。而且雙面膠、保鮮袋、激光翻頁筆、紙盒都是容易獲得的實驗材料，裝置組裝和操作簡單，實驗耗費時間短，實驗現象明顯。學生很容易能想到激光筆光點振動是由桌子和保鮮袋發聲時的振動引起的，結果與結論間的邏輯清晰明了。

（三）探究吹胳膊發出聲音時胳膊是否在振動

把嘴貼緊在前臂皮膚上，用力吹氣發出聲音（如圖3所示），能明顯感受到胳膊在振動。以上實驗不需要額外準備實驗器材，操作簡單又趣味十足，鼓勵學生利用多種感官感知發聲時物體的振動，每個學生都能參與其中。

通過上述探究實驗活動，學生發現不管是用拍擊、摩擦還是吹氣的方式使物體發出聲音，本質都是讓物體產生振動，從而驗證了自己的猜想，明確了聲音的產生是物體振動引起的。更重要的是學生學到了檢測物體是否在振動的方法，即可以將振動的信號放大后進行觀察或調動多種感官進行觀察，這就為學生課后繼續探究聲音的奧秘提供了方法支持。

三、學以致用

原教材中的設計是讓學生解釋正在鳴響的音叉插入水中為什么會激起水波，水鼓表演為什么會水花四濺。但是音叉激水的實驗現象并不明顯。一方面如果音叉的振動不夠劇烈就不能濺起水花，只能激起微微的水波紋;另一方面，音叉只有在入水的瞬間能激起水波，實驗現象轉瞬就會消失。水鼓表演的現象雖然明顯直觀，但敲擊水鼓濺落的水滴會灑滿地面桌面，讓教室一片狼藉。很多教師在該教學環節會選擇播放水鼓表演的視頻代替實驗，教學效果大打折扣。筆者改進的教學在此環節設計了四個實驗。

（一）乒乓球為什么彈起

此活動用音叉、乒乓球實驗代替音叉激水實驗，實驗材料有音叉、乒乓球、透明膠帶、細線。將乒乓球用透明膠帶粘在細線上并吊起，用力敲響音叉并用乒乓球靠近鳴響的音叉，乒乓球與音叉接觸的瞬間跳起并發出清脆的敲擊聲，乒乓球可在十幾秒的時間內反復接觸音叉彈跳，實驗現象非常明顯。

（二）聾啞演員為什么能動作整齊

播放舞蹈《千手觀音》的片段，并向學生說明，這是由一群聾啞舞蹈演員演繹的舞蹈，請學生思考聾啞舞蹈演員聽不到音樂的節奏聲為什么還能動作整齊？

（三）怎樣快速去掉手上的面粉

活動材料有淺盤、面粉。在淺盤里撒一些面粉，請學生雙手按壓在盤子里沾滿面粉，教師提出問題：怎樣快速去掉手上的面粉？學生結合生活經驗和本節課聲音產生的原因會想到拍擊或者摩擦雙手，利用雙手發聲的振動去掉手上的面粉（如圖4所示）。

（四）怎樣讓泡沫跳舞

活動材料有紙杯、剪刀、塑料泡沫顆粒。在紙杯的杯壁上剪出一個邊長2厘米左右的缺口，倒置紙杯，在杯底上放一些塑料泡沫顆粒，請學生嘗試讓泡沫顆粒跳起來。學生利用聲音產生的原理經過嘗試后會對著紙杯的缺口喊出聲音，使杯底上方的泡沫跳起來（如圖5所示）。

以上活動比教材中原有的活動更富有趣味性，學生的參與程度高。除了讓學生運用聲音產生的原因解釋觀察到的現象外，還充分調動了學生的積極性，運用所學知識和原理解決生活中的問題，使學生對知識的掌握程度從理解水平上升到應用水平。

四、總結反思

本案例的設計思路如圖6所示。由打節奏的活動激發學生興趣，提出要探究的問題“聲音是怎樣產生的”;再通過彈撥鋼尺和橡皮筋的實驗猜想發聲與振動的關系，進而通過一系列創新有趣的實驗將物體發聲時的振動信號形象化，驗證發聲的物體都在振動;最后探討得出結論：聲音是由物體振動產生的。在此基礎上表達交流，應用聲音產生的原理分析解決實際問題，進一步促進了學生對知識的掌握水平。

學生在這一過程中體驗了科學探究的基本過程，通過合作與探究，逐步提高了提出問題、分析問題和解決問題的能力。本案例中所有實驗和活動都立足于激發學生探究的熱情，依托豐富的探究實驗和活動，以學生動手操作代替以聽和看為主要方式的學習過程，讓學生最大限度地主動參與到學習活動中。快樂的活動體驗激發了學生更濃厚的探究興趣;巧妙的實驗設計有效降低了學習的難度，提高了學習效果;遞進的實踐應用進一步促進了學生對知識的掌握水平。