基于TPACK理论的“声音的产生与传播”教学设计①

(1. 安徽师范大学附属萃文中学,安徽 芜湖 241002;2. 安徽师范大学,安徽 芜湖 241002)

1 问题的提出

2005年Koehler和Mishra提出将技术有效整合到课堂教学中的TPACK理论。该理论认为：教学法知识(P)、技术知识(T)与学科内容知识(C)都是技术融入教学必不可少的成分。为了帮助教师借助技术改进教与学的活动,这三种知识应该相互作用,进而形成综合知识包。目前,这一理论在学科教学领域受到了广泛关注,国内外学者对TPACK展开了大量的研究。在本文中，我们尝试以TPACK理论为指导,在“声音的产生与传播”教学中,对教学知识进行分析,突出信息技术能力的应用,设计相应的教学活动。

2 “声音的产生与传播”知识分析

表1是以TPACK理论为指导,对“声音的产生与传播”进行的知识分析。

表1

续表

3 “声音的产生与传播”教学设计

3.1 设疑激趣,引入新课

师:风声雨声读书声,声声入耳;家事国事天下事,事事关心。我们生活在声音的世界里,先来享受声音带来的艺术之美。

引导思考:悠扬如小提琴，歌唱触动心弦，对于声音,我们可以提出什么问题？

设计思路:利用电子白板的视频功能,以情境激发学生兴趣。学生对“与声音有关问题”产生强烈好奇心,能有效“提出问题”。这样的设计可以潜移默化地激发起学生的兴趣,进而投入到学习活动中来。

3.2 科学探究:声音的产生

提出问题:声音是怎样产生的？

猜想与假设:声音是由物体振动产生的。

学生实验并记录数据，学生合作交流，实验时同步录屏(TK录屏)。

交流方式为:一个同学交流实验方案,另一个同学汇报实验结果。

学生探究结果并不统一,师生共同总结实验结果，包括振动、摩擦、运动等。

针对“科学探究:声音的产生”活动，出现了观点分歧,接下来教师利用演示实验与学生共同探究。

教师演示实验，TK录屏:(1) 扬声器播放音乐时,放在纸盆上的小球会不断地跳动,这说明扬声器在振动。(2) 将正在发声的音叉轻轻插入水里,会看到水花飞溅,你知道水花飞溅的原因吗？(3) 用手握住正在发声的音叉,还能听到声音吗？说明了什么？

教师总结:根据生活现象归纳共同特征,发现物理规律并不容易，我们需要运用一些办法。这里介绍转化法:物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。

设计思路:这里重点说明TK录屏软件的应用,一方面与学生的实验同步,更直观地观察小组同学的实验过程;另一方面又能为进度慢的小组同学提供实验参考。通过这个片段的教学活动,使学生建构学科内容知识(CK):声音的产生。在实验总结环节,采用教师总结的方式,介绍重要的物理研究方法——转换法,体现了教师的主导地位。该环节生生、师生、人机互动融洽,效果突出,这是TPK的有效体现。

3.3 课后调查,收集资料

自然界中昆虫会发出千奇百怪的声音，请大家课后做一个调查,各种昆虫靠什么振动发声？

教师提供了参考网址:中国公众科技网(http://www.cpst.net.cn)，按以下步骤展开活动:(1) 全班同学分成8个学习小组,每组4-6名同学;(2) 各小组成员调查出若干种昆虫发声方式,展现图片、视频于PPT中，上传到班级QQ群,并发调查邮件给老师;(3) 在一星期后的物理活动课上,各小组同学对选定昆虫的发声方式进行交流、讨论、探究。

设计思路：利用科学网站、班级QQ群(TK)等扩大课堂的容量,使同学们学以致用,有效进行学科间的融合。利用的科学网站开拓学生的视野,使其领会自然现象中蕴含的物理原理,PCK在细微处得以体现。

3.4 科学探究:声音的传播

师生交流讨论：为什么我们能听到周围同学的声音？得出初步结论：声音的传播需要空气。

播放微视频1:抽去玻璃罩内空气,通过倾听，总结声音传播情况。

学生听到了微弱的声音，猜想:(1) 空气没有抽完;(2) 空气通过玻璃罩下的底盘传了出来……

播放微视频2:音乐盒悬空挂在玻璃罩内,抽去玻璃罩内空气,学生依然听到了微弱的声音。

设疑:已经排除了声音由底盘传出来的可能性,可是我们依然听到了微弱的声音。我们也不能确定玻璃罩内空气完全抽走,如何推测没有空气,声音就不能传播？

生:实验时发现,在音乐盒发出声音不变的情况下,空气减少时声音明显减弱。若玻璃罩内抽成了真空,则声音将不能传播出来。

总结研究方法,分析实验结果:声音不能在真空中传播。

设计思路：在这个教学活动中,PK为理想实验法,CK为声音不能在真空中传播知识。基于TK电子白板技术以及TCK微视频得以实现，教学达到了预期学习效果,学生能准确回答出:声音不能在真空中传播,研究方法是理想实验法。

3.5 固体、液体能传播声音

路人借问遥招手,怕得鱼惊不应人。隔墙有耳,莫论是非。以上生活事例说明,声音还可以在哪些物质中传播？

设计实验1:液体可以传播声音吗？

实验器材:水槽、音乐盒、透明塑料袋。

实验要求:设计实验，检验声音可以在液体中传播。

学生实验:将一个发声的音乐盒密封在塑料袋里,透过水如果能听到声音,就说明声音可以在液体中传播。

设计实验2:固体可以传播声音吗？

实验要求:用身边的器材设计实验。

学生实验:用桌子进行实验,一个同学轻叩桌面,另一个同学把耳朵贴在桌面另一角听。

大量事实说明:声音的传播需要介质;它既可以在气体中传播,也可以在液体、固体中传播。

比较固体传声与气体传声的效果，设置游戏环节如下。

游戏工具:手机、土电话。

一个同学用手机播放国歌,另一个同学在一段距离之外听音乐(距离的要求为该同学听不清楚声音)。

师:为什么他判断不出歌曲名称？

生:(1) 距离太远;(2) 音量太小……

师生活动:不调音量,不改变游戏距离,拿出土电话,强调需绷紧土电话中的棉线。

给参加游戏的同学提供土电话,同学再次听歌曲,可以辨别出是国歌。

设计思路:在这个教学活动中,CK为固体传声效果比气体传声效果好。充满趣味的实验使学生很好地掌握了“固体传声效果比气体传声效果好”这个CK知识。

4 结语

笔者在TPACK理论的指导下,充分考虑教师水平、学生学情以及本地区信息技术发展等状况,完成了“声音的产生和传播”教学设计。在教学实践过程中,我们注意到,看似庞大的课堂容量,教师利用信息技术授课不仅完整且有趣味,在充满思考的探究活动中有效地渗透了物理学方法教育,对学生思维能力的提高也有积极意义。