《声音》单元教材分析和教学建议

2020-09-02王庆志

湖北教育·科学课 2020年4期

王庆志

我们生活在一个充满声音的世界里。学生看不到它，也摸不到它，却总能感受到它的存在，并对它充满好奇。声音是怎样产生的？我们为什么能听到声音？声音为什么有的高、有的低、有的强、有的弱？声音的高与低、强与弱是怎么变化的？我们能控制声音吗？《声音》单元共有8课，里面的一系列活动可以帮助学生找到上述问题的答案，增强他们探索更多未知世界的能力。

《声音》单元的核心概念是“声音因物体振动而产生”，这是认识声音的传播和声音其他属性的基础，应让学生掌握的科学概念有：声音因物体振动而产生;声音可以在气体、液体和固体中向各个方向传播;声音的高低、强弱与物体振动的幅度和频率有关。

通过《声音》单元的学习，学生不仅能找到他们关于声音问题的答案，而且会为自己的不断进步感到骄傲。随着学生用不同的装置做实验，并发现听到的声音和观察到的现象之间的关系，他们对声音的理解会不断加深，科学探究的能力得到提高。用语言描述发现，同时配以简单的图表，进行归纳和分析，可以进一步提升学生进行科学解释的能力。

《听听声音》教学建议

1.听听周围的声音

教师首先强调从这节课开始，研究关于声音的问题，在研究声音的过程中，大家务必要保持教室的安静。

接下来请学生一起来听周围的声音，边听边想：你听到的是什么声音？这个声音是怎么发出来的？你能把这个声音用语言描述出来吗？教师出示描写声音的科学词汇，如强、弱、高、低、悦耳、刺耳等，并告诉学生：在你描述声音的时候，这些词语可能会对你有所帮助，然后给学生时间去倾听和思考。

教师将标题为“我听到的声音”的班级记录表出示在黑板上，并引导学生进行如下活动：先说说你听到的是什么声音，然后说一说这个声音是怎么发出来的，再交流你听到的声音。教师将学生的交流内容汇总在班级记录表中。

在记录完学生听到的声音后，教师提示学生：我们听到的这些声音区分出哪些是动物发出的声音？哪些是自然界的声音？哪些是人类生产生活发出的声音？让学生将声音进行简单分类。

为了让学生听到的声音更加丰富，教师可以课前准备一段包含了多种声音的音频资料，在教学时播放给学生听。

2.回忆有关声音的知识和相关问题

教师小结并提出进一步的活动要求：无论在什么时候，什么地点，我们总能听到各种各样的声音，声音对我们来说是再熟悉不过的了。回忆一下你知道的有关声音的知识和关于声音你还想知道哪些问题，将其记录在《学生活动手册》中，然后可以把你的记录和同组的同学进行交流。

当学生完成记录并与同组的同学进行简单交流之后，教师分别出示标题为“我已经知道的声音知识”和“我还想知道的声音知识”的班级记录表。组织学生汇报，教师将学生知道的关于声音的知识和问题分别记录下来。

3.听一段简单的乐曲，感受乐曲中音符的高低变化

教师准备的乐曲不一定就是教科书上的《闪烁的小星星》，但一定是学生比较熟悉，并能跟著哼唱的乐曲。

教师播放乐曲的同时，可以出示曲谱，学生边听、边唱，在看到了歌词的同时，也会注意到乐谱上的音符。

接下来让学生把乐谱中的音符唱一遍，唱的同时，用手势来比画出音符的高低（手掌向下向前伸出，随着音符的高低上下移动）。

《物体怎样发出声音》教学建议

当观察一个发声物体时，我们常常看不到这个物体的振动。本课通过引导学生观察多个物体发声时的状态，为他们提供观察发声物体振动的机会。

1.聚焦

教师通过聚焦问题展开本课的教学：我们不时地听到各种声音，我们自己也能发出多种不同的声音。这些声音是怎样产生的？教师通过“头脑风暴”来了解学生对声音是怎样产生的原有认识，并将学生的观点记录在“班级记录表”或黑板上。

2.探索

活动1：把一根皮筋的两端固定下来，并用它来研究皮筋是怎样发出声音的。

教师出示该实验装置，然后和学生一起讨论使它发出声音的方法，让学生把可能的方法尽可能多地说出来，想出多种方法去尝试是非常关键的。

然后教师给每组发实验装置，让学生用不同方法（拉伸、按压、揉搓……）来尝试，并反复比较。教师指导学生将皮筋发声时的现象用文字或示意图的方法记录在《学生活动手册》上，告诉他们振动就是物体的往复运动，让他们对振动这一概念形成形象的、初步的认识。

活动2：继续观察几种正在发声的物体，看看它们是怎样发出声音的。

首先，教师出示钢尺、鼓和音叉，按教材的提示依次演示它们的发声方法，并适当提示：不但可以用眼睛观察，还可以用手轻轻触碰正在发声的物体，并把观察到的现象或触碰的感受记录在《学生活动手册》中，写出观察后的想法。

然后，学生分组按照教师的演示或教材上的方法提示，用不同方法让各种物体发出声音，并反复多次地尝试和观察，观察每种物体发声时的现象，逐个记录下来。

当学生完成上面的活动并进行记录后，可以引导他们把实验中观察到的现象和由此产生的想法在小组内进行交流。

3.研讨

问题1：声音是怎样产生的？有哪些证据可以支持你的想法？

学生阐述自己的想法并提供证据，教师提示其他学生补充、质疑或提出不同的想法及证据，并可当场演示。学生的结论和证据往往比较单一，因此，教师可以通过追问的方式来拓展学生的思路，让他们从多个角度认识事物。比如教师可以追问：物体停止振动后，还会发出声音吗？让学生知道可以从正反两个方面去认识事物。

问题2：猜一猜，吹竖笛的时候是什么在振动？

教师用竖笛吹一首简单的曲子或者让学生观看一段竖笛演奏的视频后提问：猜测一下，吹奏竖笛时，是什么在振动呢？也可以让学生吹一吹竖笛，亲自感受后再进行猜测。这里涉及空气动力学和气压的变化，学生能感受到是吹竖笛时空气在竖笛管内产生振动就可以了，不必深究原理。

4.拓展

教师可以引导学生做下面的活动：我们每个人的身上就有一个非常敏感、可以产生振动发出声音的器官，猜猜它在哪儿？然后引导学生阅读教科书上的资料，汇报收获，从而丰富他们的知识，激发他们的阅读兴趣。

《声音是怎样传播的》教学建议

学生虽然已经观察到物体发声时产生的振动，但很难理解声音的振动能穿过物体（气体、固体、液体）传到耳朵里。他们只有亲自体验隔着物体会听到声音，将中间的物质去掉就听不到声音，才能体会到声音是要靠物质传播的。这种认识和体会是在观察、分析、对比中逐渐建立起来的，是在不断实验、观察、收集证据、分析总结中建立起来的。

1.聚焦

教师出示上节课在研究“物体怎样发出声音的”时用过的小鼓，敲击小鼓发出声音。提问：你们都听到刚才小鼓发出的声音吗？鼓声是怎样到达你耳朵里的？教师让学生思考鼓声传到耳朵的传播路径，然后开展全班讨论，并让他们对自己的观点进行解释。

2.探索

活动1：证明空气传播声音。

先让学生说一说小闹钟的声音是怎样传到耳朵里的，这个路径是：闹铃→玻璃罩内空气→玻璃罩→玻璃罩外空气→耳朵。然后用“如果……就……”的句式引导学生猜想这个声音的传播路径中，缺少了其中的某一个媒介对我们听到铃声会有什么影响。接下来，教师打开抽气机，学生倾听声音的变化。学生将听到的情况汇报后，教师要引导他们思考声音变化的原因是什么，并进一步引导他们猜想：玻璃罩中的空气全部被抽出后，我们听到的声音又会有什么变化，你们认为声音在空气中传播是事实吗？这是一个演示活动，不具备演示条件的可以用视频代替。

活动2：证明声音在固体中传播。

声音可以通过气体传播，那么声音可以通过固体传播吗？教师向学生讲解实验方法：把耳朵贴在桌子的一端，听一听另一个同学在桌子的另一端轻轻抓挠桌面的声音，再把耳朵离开桌面听一听，比较听到的声音有什么不同？你认为声音能通过桌面传到你的耳朵里吗？教师让学生阐述理由，确认桌面可以传播声音，并且传播声音的能力要比空气强。

活动3：证明声音可以在液体中传播，感受声波。

一名同学将耳朵紧贴水槽外壁，另一名同学将击打后的音叉慢慢浸入水槽的水中，观察水面的变化。重复上面的实验，并提问：听得到音叉的声音吗？让学生思考声音的传播路径，然后和小组同学讨论一下：水是怎样传播声音的？

活动1应在教师引导和演示、讨论中完成。活动2和活动3可以同时完成，教师提示学生写出声音的传播路径，并完成《学生活动手册》记录单。

3.研讨

当学生完成以上探索活动后，教师提出问题：声音是怎样从一个地方到达另一个地方的？声音在传播的过程中借助了什么物质？对以上问题的讨论，学生会通过音叉振动引起水面的波动，对声音在水中的传播有比较形象的了解，但对于抓挠桌面引起桌面振动，并让振动传到桌面的另一侧，以及声音如何引起空氣振动的理解有一定困难。教师不必要求学生将这些都能准确地说出，在后面“土电话”活动和下一课“耳膜”模拟实验时，学生会进一步观察和感受。

讨论结束后，教师小结声音的传播方式：声音以波的形式传播，通过各种物质，从一个地方传播到另外一个地方。声音可以在气体、液体和固体中传播。

当学生对声音需要通过物质才能传播有了一定的认识后，让他们解释为什么宇航员在太空中工作时，要借助电子通信设备才能进行沟通，就比较容易了。

4.拓展

出示“土电话”，指导学生玩“土电话”时，须特别强调说话人声音的大小应以听话人不能直接听到为宜;连接两个“话筒”的线应拉紧。为了观察方便，可以在连接线中间系上些轻小的物体，如下垂的小短线等。

然后组织讨论：纸杯里听到的声音是怎样传播的，理清传播路径。

教师必须明白：玩不是目的，玩要有要求、有目的、有收获。

《我们是怎样听到声音的》教学建议

在本课中，学生要用一块很薄的气球皮、一个塑料杯口制作鼓膜模型，通过观察气球皮的振动，探索鼓膜的作用以及人的耳朵是如何工作的。

1.聚焦

声音通过空气传播到我们的耳朵中，教师追问：耳朵为什么能听到声音？耳朵是怎样使我们听到声音的？聚焦本课的研究问题，开展全班讨论，了解学生的原有认识。

2.探索

活动1：了解耳的结构。

首先，教师可以出示“耳朵的结构”的挂图或模型，利用挂图或模型向学生介绍耳朵的结构后，让学生推测耳朵各部分的功能，以及它们在帮助我们听到声音的过程中起到的作用。同时提示学生阅读教材提供的关于耳朵的更多认识。

然后，教师提出问题：你知道耳朵是由哪些部分构成的吗？你对它们的作用是怎样预测的？引导学生了解耳朵的结构，对耳朵各部分功能进行预测，并询问预测理由。

活动2：了解耳郭的作用。

学生两人一组，一个同学用纸卷成喇叭形，放在自己的耳朵上，另一个在喇叭旁边发出微弱的声音。不用纸喇叭，再听一听同样的声响，比较两次听到的有什么不同？然后两个同学交换角色再次实验，还可以尝试改变纸喇叭的大小来实验。

活动3：观察比较鼓膜的振动。

教师指出：我们无法用真实的鼓膜来研究，但可以利用一些材料，制作一个“鼓膜模型”来研究鼓膜的作用。

在讲解制作方法时，教师应提示学生，尽量将气球皮绷紧，因为鼓膜就是很薄的、有弹性的一层膜。在指导学生观察声音是怎样使气球皮振动的时候，为了观察方便，可先在气球皮上放少量细沙或盐。

接下来指导学生，让音叉（或其他发声物）与气球皮的距离保持不变，用不同的力使音叉（或其他发声物）发出强弱不同的声音，观察气球皮的振动有什么不同。要求学生将观察到的现象记录在《学生活动手册》中。

3.研讨

根据学生对耳朵的结构图或模型的观察和上面的两个探究活动，展开研讨：同学们对耳朵的结构和功能有了哪些新的认识？

学生在研讨的过程中会结合观察实验说出他们对耳郭和耳膜作用的理解。对于耳蜗、耳神经等的作用，教师可以直接告诉学生。

了解听诊器的工作原理时，教师可以先让学生观察一下听诊器，特别是听诊器头的薄膜结构，理解这样的结构对于帮助听诊器收集声音时所起的作用，再去理解胶管和听筒在声音传播上起到的作用。

《声音的强与弱》教学建议

声音的强弱是声音的一个重要属性。在本课的探究活动中，学生将用不同的力度拨动钢尺和皮筋、敲击鼓面，探索影响物体发出强弱不同声音的本质。

1.聚焦

教师可以通过一个感受音量的小游戏来引导学生关注声音的大小，感受其变化：播放一段声音，用音量控制钮不断改变音量的大小。学生伸出手臂，听到比较弱的声音时，放低手臂;声音变得强的时候，抬高手臂。

教师指出：声音大小的不同也称为声音的强弱不同，声音的强弱可以用音量来描述。然后提出本课的聚焦问题（声音的强弱是怎么形成的呢），组织全班讨论。

2.探索

教师引导学生阅读教材，明确活动1、2和3的实验方法和要求。

活动1：按照教材图示的样子，将一把钢尺的一端伸出桌面，伸出的长度大约是尺子的一半。用一只手将桌面上钢尺的一端紧压在桌面上，用另一只手拨动伸出桌面的尺子。先轻轻拨动钢尺，听听钢尺发出的声音，并观察钢尺的振动情况。再用力拨动钢尺，重复实验、观察，尝试着发现所听到的声音和钢尺振动幅度之间有什么联系。

分别让不同的物体发出强弱不同的声音，把观察到的现象用文字或示意图记录在表格内。画一条直线，围绕一个点（桌面上的按压点），上下摆动的不同角度表示不同的振动幅度。

活动2：用不同力度拨动皮筋，观察皮筋发出声音的大小和振动幅度的关系，并把观察到的現象记录在表格中。

活动3：用不同的力度敲击鼓面，观察鼓面发出强弱不同的声音时，鼓面的振动幅度有什么变化。将观察到的现象记录在表格中。用鼓槌敲击鼓面时的力度一定要轻，慢慢增加敲击的力度，要适可而止，否则会影响观察效果。可以在鼓面上放几粒黄豆，用不同力度敲击鼓面时，通过观察鼓面上黄豆跳动的幅度来感受鼓面振动幅度的大小。

学生基本完成实验和记录后，教师引导他们思考：物体发出的声音的强弱与什么有关？把你的发现和同组同学进行交流。

3.研讨

教师要让学生着重解释“振幅”这一概念，下一课他们将用到“振动频率”概念，两者的区别将是学生理解的关键。在充分理解的基础上，师生共同总结音量与物体振动幅度的关系。

举出声音的强弱与物体的振幅有关的例子时，学生很容易将某物体发出声音的强弱与它振动的幅度联系起来。音叉发出声音的大小对悬挂小泡沫球摆动幅度的影响这个实验，不但可以帮助学生理解声音强弱与物体振幅的关系，还可以帮助他们理解强弱不同的声音通过传播媒介传到我们耳朵时的不同。有条件的可以进行现场演示，也可以播放视频资料，然后让学生谈谈观察后的收获。

《声音的高与低》教学建议

通过前几课学习，学生能够将听到的声音与物体的振动联系起来。在本课中，学生将探索声音的另一个重要属性——音高，发现物体在发出高低不同的声音时，振动的快慢和所发出声音高低之间的关系，揭开音高的秘密。

1.聚焦

上课伊始，教师告诉学生：当老师吹响竖笛的时候，如果你觉得听到的声音比较高时，就把手臂抬高;当你听到的声音较低时，就把手臂放低。通过这一活动，让学生初步感受声音的高低。接着提问：高低不同的声音是怎样产生的？了解学生对物体怎样发出高低不同的声音的原有认识。

2.探索

先完成活动1和活动2，让活动1和活动2中获取的信息，为预测“钢尺伸出桌面的长度与发出声音的高低有什么关系”做铺垫。

活动1：敲击铝片琴，使它发出高低不同的声音。

教师给每个小组发一个铝片琴，让学生敲击铝片琴上的铝片。学生反复敲击不同位置的铝片，边敲击、边倾听、边观察：什么样的铝片发出的声音高？什么样的铝片发出的声音低？

活动2：吹口琴，使它发出高低不同的声音。

教师发给每组一个口琴，吹奏口琴，使它发出高低不同的声音。用小螺丝刀打开口琴的外罩，观察口琴里面的簧片，看看声音的高低和簧片有什么关系。口琴的簧片不像铝片琴那么容易观察，学生可以打开外罩后边吹边观察，并将不同的簧片进行对比。注意，学生在吹口琴前，要先用酒精棉对口琴消毒。

学生完成上面两个实验后，教师提问：通过对前面两个实验现象的观察，你有没有发现什么样的物体发出的声音高？什么样的物体发出的声音低？

活动3：让钢尺发出高低不同的声音。

教师提出本课研究的核心问题：如果我们不断地改变尺子伸出桌面的长度，它振动时发出声音的音高会发生什么变化呢？

（1）预测

先让学生预测钢尺伸出桌面的长度和发出声音的高低有什么关系，说出预测的理由。希望学生能将之前发现的铝板琴的铝片、口琴的簧片与所发声音的高低之间的联系迁移到预测中。

（2）实验并记录、分析数据

不断改变钢尺伸出桌面的长度，观察尺子发出的声音有什么样的变化，尺子振动的快慢又有什么样的变化。

本实验的注意事项：要按照尺子振动部分长度的变化顺序依次进行实验，钢尺伸出桌面的长度依次可选择为5～6厘米、10～11厘米、15～16厘米、20～21厘米。为确保能够清楚地听到声音的变化和观察到尺子振动频率的变化，每一个长度应实验3次以上。还要将观察到的现象记录在《学生活动手册》中，声音的高低可选用“高”“较高”“较低”“低”进行描述并记录。

实验时要注意，尽量用相同的力度去拨动钢尺，区分尺子敲击桌面发出的声音和尺子引起周围空气振动发出的声音。教师应边演示边强调：将尺子的一部分露出桌边，用一本厚的硬皮书压在桌子上的那部分尺子上，再用力压住书，然后拨动尺子，使其发出声音。

（3）整理数据

实验结束后，学生根据《学生活动手册》中已完成的记录表，参考教材中的图示，完成本次实验结果的柱状图。各小组还要对柱状图进行讨论，找出尺子伸出桌面的长度和它发出声音的音高变化规律。

3.研讨

引导学生对记录数据进行分析，让他们在钢尺的长度变化、发出声音的高低与振动快慢之间建立联系，引导他们用数据或柱状图来说明。

将3个实验中物体发声的高低与振动幅度之间的关系建立联系，找出物体振动频率与发声高低之间的联系，从而认识音高与振动频率的关系。

用学到的知识解释现象，学以致用。

《让弦发出高低不同的声音》教学建议

通过前一课的学习，学生已经初步将物体振动的快慢和声音的高低之间建立了联系。弦乐器是通过弦的长短、粗细、松紧等的变化，改变振动频率，发出高低不同的声音，是帮助学生认识音高的好工具。本课将让弦乐器的弦发出高低不同的声音，提升学生对音高的认识，并为后面制作自己的小乐器打下基础。

1.聚焦

教师播放各种弦乐器独奏的视频，让学生一边欣赏乐曲，一边仔細观察音乐家是怎样让弦乐器发出不同声音的。欣赏后让学生讨论各种弦乐器的发声原理，特别是怎样控制弦乐器发出高低不同的声音。

2.探索

活动1：小组合作，研究弦的音高和哪些因素有关。

首先，教师向学生介绍弦乐器，然后让每组同学选择一种乐器来研究。选定要研究的乐器后，先明确这种乐器的发声原理，然后思考有哪些因素可能会影响弦的音高，并预测会发生什么变化。在填写预测结果时，提示学生：除了记录表中提示的“粗、细”和“松、紧”外，还有没有其他的因素？要求学生把想到的其他因素和预测填在记录表“其他”栏内。

拿到乐器后，学生根据推测，在弦乐器上反复试弹，验证推测，记录发现。

活动2：设计能让弦的音高发生连续变化的方案。

教师提出更高的探索要求：怎样能让弦乐器发出从低到高或从高到低的连续变化的声音？

学生根据实验中发现的影响因素设计方案，根据设计方案对影响因素进行调整，根据试弹情况对原方案进行修改，形成新的设计方案，直至完成探索要求。

3.研讨

教师提出问题：通过刚才的探索，你发现弦乐器能发出高低不同声音的秘密了吗？全班交流观点，通过弹拨弦乐器验证，教师适时板书。

师生一起欣赏优美的弦乐合奏，在优美的乐曲中结束本课的教学。

《制作我们的小乐器》教学建议

通过前面的学习，学生对声音有了比较全面的认识，知道了改变物体的某一属性可以使物体发声的音高发生变化。本课中，学生将自己动手制作一个简单的小乐器，这将全面检验他们对声音的认识，丰富他们对声音的理解，激发他们的创造才能，体会科学与技术的密切联系。

1.明确任务

回忆上一节课中弦乐器是怎样发出高低不同的声音的，然后直接提出本课任务：根据你了解的乐器的发声原理，自己设计、制作一种小乐器。

2.设计和制作自己的小乐器