信息技术与物理学科教学深度融合探究

彭群岭 廖婷

【摘要】本文阐述教师在教学《声现象》这一章中重难点知识最集中的《声音的特性》一节时，可通过微视频、希沃白板交互技术、现场演示实验、学生分组探究实验等方式，带领学生从感知到认知、从简单到复杂、从感性到理性，循序渐进地学习、体会、理解并运用“控制变量法”这一物理学中常用的实验研究方法探究声音的三个特性与振动本质之间的关系。

【关键词】初中物理 信息技术 控制变量法

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）08A-0089-04

本课系“2017年广西全区中小学信息技术与学科教学深度融合”优秀课例（理科综合）一等奖作品，教学内容为人教版物理，八年级上册第二章《声现象》的第二节《声音的特性》。教师在教学过程中通过微视频、希沃白板交互技术、现场演示实验、学生分组探究实验等方式，带领学生从感知到认知，从简单到复杂，从感性到理性，循序渐进地学习、理解《声音的特性》的研究方法，潜移默化地让学生体会并运用“控制变量法”这一物理学中常用的实验研究方法探究声音的三个特性与振动本质之间的关系。教师通过课堂教学中的互动，提高了学生学习的乐趣，实现课堂教学的高效性。

一、教学时间

一课时（40分钟）

二、教學设备与实验器材

信息技术支持：希沃教学白板、希沃授课宝、希沃反馈器、话筒、虚拟示波器；

教师演示实验：两段小视频、3分钟微课、215Hz音叉、电风扇改装发音齿轮；

学生分组实验：钢尺、橡皮筋、梳子、铁架台、音叉、乒乓球；

课前按四个实验装置，将学生平均分为四个实验小组，每名学生有一个反馈器。

三、教学目标

（一）知识与技能

1.感受声音的特性；

2.知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关，响度跟发声体的振幅有关，不同发声体的音色不同；

3.运用控制变量法，认识声音特性间互不影响。

（二）过程与方法

1.通过分组探究实验，总结出物理学研究问题的方法；

2.通过演示实验，让学生学会收集信息，培养学生动手实验的能力。

（三）情感态度和价值观

1.体会现实世界物体发声的丰富多彩，更加热爱生活；

2.感受自然界声音的美妙与有趣，激发好奇心、求知欲。在活动中培养学生善于与其他同学合作交流。

四、教学重难点

（一）教学重点

声音特性的三个要素及其影响因素。

（二）教学难点

通过形式多样的探究活动，培养学生建立物理模型的能力。

五、教学实录

（一）新课导入

（教师启动希沃白板系统，打开课件。上课铃声响，全体起立，教师用平和的目光扫视全体学生10秒后，学生注意力集中，师生问候。）

师：看到大家的眼神好像有些紧张！其实你们不用紧张，应该是我紧张！首先我们来看一段视频，让我们的心情稍微放松一些。

（教师播放视频《这是爱乐乐团的行政办公室吧？》）

师：这个视频告诉我们，今天这节课要研究的是和声音有关的知识！请大家翻开课本32页。（教师出示课题《声音的特性》）

设计意图：

视频《这是爱乐乐团的行政办公室吧？》以国外某公司集体办公室为背景，全体员工使用办公室中的用品，如水、水杯、高脚杯、勺子、铅笔、废纸篓、水壶、玻璃瓶子、笔架等，运用敲击、摩擦等方法使其发声，在统一指挥下，演奏出了《莫扎特小夜曲》。学生通过感知独特的演奏乐曲方式，认识到除了音乐厅中各种乐器能演奏出优美动人的乐曲，日常生活中的各种用品同样能演奏出震撼人心的旋律。这一视频瞬间吸引了学生的注意力，学生对本节课产生了浓厚的学习兴趣。

（二）新课教学

片段一

师：同学们利用课前的时间进行了预习，现在请用1分钟，完成导学练习的预习部分。（启动希沃白板的“计时功能”，设定1分钟，巡视课堂）

师：老师发现，还有个别同学没能完成。不要着急，我们通过学习一段微视频，让你的思路通畅起来。（播放3分钟微视频，与微视频同步板书如下）

设计意图：

微视频主要通过动画的形式，借助影视作品、生活实例、自然现象等较细致地分析本课的相关知识点。在此处使用微视频展开教学，运用了微型翻转课堂技术，增强学生的兴趣并提高了效率。

片段二

（教师操作课件，师生互动，逐级展开知识结构导图）

设计意图：

知识结构导图能让学生快速了解本节课学习的主要内容，条理清晰，方便记忆，形成知识网络结构。

片段三

师：大家现在都把预习题写完了吗？

生：写完了。

师：现在请同学们拿起手中的反馈器，抢答后，完成课件里的预习题！

设计意图：

教师在课前将反馈器发到每名学生手中，人手一个，可用于教师抽选、学生抢答、选择题反馈和统计分析，利用反馈器能系统分析学生答题情况，反馈学生对知识点的掌握情况。教师同时利用希沃白板“选词填空”功能，让学生上台操作完成练习，把课堂交还给学生，让学生成为学习的主体，教师起到引导作用，实现了教学的平等性和评价的全面性。

片段四

师：大家完成得不错，请坐下。为了让同学们更深刻地体会和理解音调和振动频率的关系，老师改装了一台电风扇，把扇叶换成了两片发音齿轮，展示给同学们看。

（教师使用希沃授课宝，将实验器材投屏。在教师的引导中，学生发现两片齿轮的疏密程度不同）

师：如果我们让这两个齿轮同速转动，猜想一下，哪一片的音调会更高一些呢？

生：密的，因为密的振动得快。

师：我们一起来验证一下。

（教师演示实验，把电风扇调到中速挡位，用硬塑料片先后接触两片同步转动的发音齿轮，两次操作之间提醒学生记住声音的感觉，之后进行对比，验证学生的实验猜想）

师：实验证明了我们的猜想是正确的。可是，老师感觉这么研究还不够深入。目前的信息技术运用广泛，有一个示波器软件可以将声音采集下来，然后转化成图像来进行分析。

（教师就近邀请一名学生协助，尝试用示波器软件采集音叉的发声信息）

设计意图：

教师先利用生活中常见的电风扇和齿轮改装实验仪器进行教学，让学生感受音调的不同，并记下声音的感觉。此环节潜移默化地利用了“控制变量法”的实验研究方法，再进一步借助示波器软件将声音转换为图像信息，与之前进行对比，学生能更深刻地体会和理解音调与振动频率的关系。

片段五

师：借助这么高端的技术，我们可以更好地分析声音的特性。

（教师操作课件，让学生辨别牛和蚊子的叫声，并展示对应的声音的波形图）

师生互动：通过直接的感受，再对照波形图，我们不难发现，牛的音调低响度大，而蚊子的音调高响度小。

设计意图：

借助虚拟示波器，再次通过听觉和视觉的强烈对比，全面感知音调和响度的不同效果。

片段六

（教师出示分组实验的要求，明确每个小组的任务，并加以GIF动画辅助）

师：我觉得我们体会得还是不够深刻，同学们应该亲自尝试，直接体验。我们事先就分好了四个实验小组，每个小组的任务都投放在屏幕上，在导学练习上也有各小组的任务单，请每位同学参考任务的要求，合作完成实验任务单。时间到的时候，请每个小组派一名代表来回答老师的问题，时间3分钟，计时开始！

（学生以小组为单位进行实验，教师巡视并给予指导）

（学生实验结束后，教师操作电子白板，师生交互完成实验报告的反馈并讨论。

第一组代表将钢尺紧按在桌面上，保持钢尺振动幅度大致相同，逐渐缩短钢尺伸出桌面的长度，音调在逐渐变高；将钢尺紧按在桌面上，保持钢尺伸出桌面的长度不变，逐渐增加拨动钢尺的力度，响度在逐渐变大。

第二组代表用硬塑料片拨动梳子，保持拨动幅度大致相同，逐渐加快拨动的速度，音调逐渐变高；用硬塑料片拨动梳子，保持拨动幅度大致相同，逐渐减慢拨动的速度，音调逐渐变低；用硬塑料片拨动梳子，保持拨动速度大致相同，逐渐加大拨动的幅度（力度），响度逐渐变大。

第三组代表将橡皮筋适当拉伸后，保持拨动幅度大致相同，逐渐增加拉伸的长度，音调逐渐变高；将橡皮筋适当拉伸后，保持拉伸长度不变，逐渐增加拨动幅度（力度），响度逐渐变大。

第四组代表轻敲击音叉，乒乓球被弹起幅度小，响度小；重敲击音叉，乒乓球被弹起幅度大，响度大。无论怎么敲击音叉，都无法改变音叉的音调和音色）

师：看来同学们在本组的实验操作中都有所收获，老师建议大家，可以离开位置到其他实验小组去，再感受一下，使气氛活跃起来，时间1分钟。

师：这样的研究方法，我们称之为“控制变量法”，下面我们将继续使用这个方法来研究与“音色”有关的问题。

设计意图：

利用希沃白板展示分組实验的要求，明确每个小组的任务，并通过GIF动画给予学生直观的指导，目的性明确，指向性清晰，激发了学生小组合作的热情，提高了授课效率。教师有目的地进行分组操作，让不同小组的学生在动手实验过程中，发现自己实验与其他同学实验的相同之处与不同之处，进一步总结出此实验运用的主要探究方法——控制变量法。通过动手实验让学生掌握本节课的重难点，体现“做中学、学中做，以做促学、知行合一”的教学理念。

片段七

（教师出示课件，以歌曲《小星星》为载体，带领学生尝试在“相同的音调，几乎相同的响度”条件下，分别体验不同的“音色”）

师：老师在课前找了四组声源，都是相同的音调，几乎相同的响度，请大家来听一听，猜想一下是什么乐器。（第一个乐器是钢琴，第二个乐器是吉他，第三个乐器是二胡，第四个乐器是单簧管）

设计意图：

教师播放音乐的同时与学生互动，学生兴致高涨地猜想着不同的乐器，教师操作课件逐步展示，验证猜想。教师强调四组声源的条件，带领学生深入运用控制变量法体验实验的效果。学生感知到音调、响度、音色三者之间是不互相干扰的。

（三）课堂小结

师：我们用“控制变量法”分别体会了如何研究音调、响度和音色，那这些信息如何用于实践当中呢？这么多成语，到底属于哪一类呢？我们一起来挑战一下吧！

（教师运用希沃白板“课堂活动—超级分类”功能，当选项与分类不相符时，移动无效）

师：以上的答案不作为标准答案，建议同学们课后查一查，如果有什么争议的地方，欢迎一起探讨。

设计意图：

此环节考查学生在实际中运用学习成果的能力，培养学生的解题思路——抓住成语中的核心题眼，实现理解成语的含义，并能指出具体描述的是声音的哪一个特性。

（四）学习反馈

师：下面的时间，希望同学们能挑战自我，请翻到导学案练习背面，限时两分钟，请独立完成，开始！（教师启动计时功能并巡视）

师：时间到，请每位同学再次拿起反馈器，听好老师的指令，配合老师的操作，将自己的选项直接反馈上来，操作失误不能重来，请务必看好选项按钮。（每题反馈时间控制在15秒以内）

设计意图：

教师利用反馈器功能，及时了解学生答题情况，即落实教学效果。

（五）结束课堂

师：最后还有一些时间，我们一起来欣赏一段网络视频。

（教师播放视频，视频描述的是一个小伙子用筷子敲击许多不同的碗，演奏出悠扬的乐曲）

师：这位“小碗哥”非常热爱生活，善于观察生活中的点点滴滴。我们学习物理也是这样，只有通过多观察和实践，才能更好地理解和运用物理规律。祝同学们学习进步，下课！

设计意图：

通过网络视频展示“小碗哥”利用碗筷敲击演奏出的乐曲，启发学生要善于观察生活中的点点滴滴并实践，做到从物理走向社会。

六、教学评价

初中二年级的学生，在生活中对声现象已经有了大量的感受，当联系到教学内容时，学习氛围会比较浓厚，但由于缺少理论知识，加上学生平时没有养成注意观察的习惯，对声音的三个要素理解得并不全面，理解起来难度较大。执教者利用信息技术的合理渗透，激发出学生已有的生活经验，再结合适当的探究实验，让学生参与体验、探讨分析、得出结论，成为突破本节课重难点的关键。

本节课的教学内容《声音的特性》是《声现象》这一章重难点最集中的地方，教师开始引导学生通过探究实验，特别是渗透“控制变量法”的科学研究方法，让学生感知物理规律。教师根据学情，精心设计教案和课堂导学练习，充分发挥课堂导学的作用，注重培养学生科学的探究方法。教学中，教师通过生活化趣味视频的引入、预习导学、微课，再通過信息技术、演示实验、示波器展示，让学生体会声音的不同特性，然后在分组实验过程中合作探究，体会“控制变量法”，最后通过练习反馈，师生探讨，落实教学效果。

教学应从三点切入，激发学生的求知欲，注重科学方法与创新思维的培养——首先创设情境，通过信息化和教师实验演示让学生直观地体验声音的特性；其次鼓励学生在分组实验过程中，主动思考，得到启发，强化理解；最后借助生活化随堂训练，加深学生对研究方法的理解和应用。

课本中探究音调、响度与什么因素有关的两个实验较为简单，而音色的概念较为抽象，依靠学生在日常生活中积累的经验，再依托信息化教学的交互手段使学生分辨不同乐器的音色，引入示波器软件，让学生感知不同音色的本质。

教师基本功扎实，在多年的教学中形成了独具个性的教学特点，语言幽默极具亲和力，讲解层次清晰，加上信息技术手段先进，课件和课堂导学设计合理，互动性强，给人以耳目一新的感觉。

（责编 刘小瑗）