“声音的产生与传播”课堂实验教学的创新研究

王娇 王雪梅

【摘 要】本文主要探究了“声音的产生与传播”课堂实验的教学方式，使用无线蓝牙音响作为声源，采用截流阀控制空气，选用带橡皮塞的吊针瓶，探索辨别声音变化的新方法，解决“真空不能传声”演示实验存在的声音变化不明显、装置气密性不够、器材繁琐等问题。利用这套器材将演示实验改为随堂的探究性实验，完成“声音的产生与传播”的多个实验教学，以期融合多个知识点，构建更加完善的思维框架。

【关键词】教学方法;声音的产生与传播;探究性实验

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）22-0084-02

初中物理鲁科版八年级上册“声音的产生与传播”的教学中，教材设计了“手指触试喉咙發声”和“音叉放入水中，水花四溅”两个感受物体发声的实验活动，又利用“真空罩中的闹钟”这一实验探究声音的传播条件，这个实验看起来简单，但实际操作会遇到很多问题：实验现象不明显、实验器材笨重、操作困难等。因而部分教师选择不做实验或用播放视频代替直接观察。基于对学生科学态度、科学精神的培养，笔者对“声音的产生与传播”课堂实验进行了创新，将演示实验改为随堂探究性实验，使学生能够直观感受声音的产生与传播。

1   教育理论背景

美国心理学家布鲁纳的发现理论认为：教学过程中教师应积极启发、引导学生，让学生亲自发现问题，培养学生发现的习惯和能力。教师可以把某些演示实验设计为随堂的探究性实验，因为探究性实验教学比演示实验教学有更广的活动空间和思维空间，可以极大激发和满足不同层次学生的探索、创新欲望[1]。学生在探索物理规律的实验中可以手脑结合，锻炼自己的创新能力。教育的最终目标是培养人的创新能力，提高人的综合素质。传统的演示实验都是采取由教师在课堂上操作，学生进行观察和思考的方式。此时，教师是操作的主体，处于主动地位;而学生是观察的主体，处于被动地位。这样难以发挥学生的主观能动性。教师应当立足学生的心理与思维特点，以学生为中心，以布鲁纳的发现理论为依据，优化课堂演示实验的设计。为培养学生的创新能力，突出学生的主体地位，教师应以教材中的实验为依托，拓宽思路，挖掘内涵，通过各种形式满足学生学习需求。

2   影响实验效果的因素

造成“真空不能传声”实验现象不明显，操作不成功的因素主要有以下几点：①声音难分辨。用抽气机抽气，声音的变化会受到干扰，很难听到声源发出的声音。即使部分学生听到了声音，但对声音的变化不敏感，难以听出声音的变化。②装置气密性差。③选择的发声体不能持续发声、音量小。

3   创新实验方法

（1）“声音的产生与传播”这一节涉及很多小实验，需要的器材种类较多，合适的声源非常重要。笔者经过多次尝试，发现无线蓝牙音响既可以持续发声，音量也可调节，还可以用手机无线控制，操作便捷且使用效果好。

（2）笔者查阅大量资料，研究各种方法，最终确定用气密性较好的玻璃瓶来完成实验，效果较佳。另外用橡胶管连接相关器具，用截流阀控制空气通断，避免真空泵对声音的干扰。

（3）玻璃瓶内抽成真空状态后，把瓶子倾斜，让音响触碰到瓶壁，探究玻璃瓶壁是否可以传声，可以防止空气传播对声音的干扰，更有说服力。

（4）利用一整套实验装置，完成声音的产生、气体传声、固体传声、液体传声、声波等多个实验，把各知识点融合起来，构建思维框架，使学生通过探究学习加深对生活现象中物理知识的理解。

4   实验教学目标

①通过实验，认识声音的产生和传播条件。②观察物理现象的过程，能简单描述所观察物理现象的主要特征，能在观察和学习中发现问题，具有观察能力及提出问题的能力。③有学习物理的兴趣，有对科学的求知欲，能保持对自然界的好奇心，乐于探索自然。

5   内容设计

5.1  “声音的产生”实验

把无线蓝牙音响放到纸盒中，上面放上自制的纸人，用手机控制音响，使其发声，纸人慢慢跳动起来（如图1所示）。

实验教学思路：“会跳舞的纸人”可以放在新课教学之前，用于课前导入，引出课题，与传统的声音现象相比，这个实验更具有趣味性和直观性，有助于增强学生对相关知识的兴趣。“声音的产生”这一部分的学习可以结合课本中其他的实验，让学生进一步了解声音是由振动产生的。

5.2  “真空不能传声”实验

实验器材：玻璃瓶、真空泵、无线蓝牙音响、橡胶管、截流阀、轻质小球。

制作实验装置：①在玻璃瓶的瓶塞上钻一个孔，把橡胶管穿进去，用热熔胶密封好。②在瓶子中装入5个轻质小球。③用细线把蓝牙音响吊起来，放到瓶中，把细线固定到橡胶塞上。④盖上瓶塞，橡胶管另一端接上真空泵。实验装置如图2所示[2]。

实验操作：①用手机蓝牙打开音响，调节到合适音量。观察玻璃瓶中轻质小球的振动幅度。②打开真空泵，大约1分钟后，关上橡胶管的截流阀，防止空气进入瓶中。同时关掉真空泵，防止噪音的干扰。③对比听到的音量大小的变化，观察小球的振动幅度有没有变化。④紧接着把瓶子倾斜，让音响触碰到瓶壁，辨别听到的声音的变化。⑤打开截流阀，让空气慢慢进入瓶中，再次辨别声音的变化，观察小球的振动变化。

实验现象及结论：操作③中，学生几乎听不到音响发出的声音，同时观察到轻质小球振动的幅度明显减小。操作④中把瓶子倾斜，让音响触碰到瓶壁，听到声音明显变大，小球的振动幅度也变大。这样可以防止空气传播对声音的干扰，得出固体可以传声。操作⑤中，听到的声音慢慢变大，小球的振动幅度也变大。说明空气可以传声，当空气越来越少时，声音越来越小。推理出，真空不能传声。

实验教学思路：先让学生猜测声音是靠什么传播到远方，学生根据最直接的生活体验会回答，声音通过空气传播。播放太空中宇航员对话的视频，利用学生的思维冲突，引导学生猜测没有空气声音能否传播。学生势必会对声音的传播条件有所思考，再让学生小组想办法设计实验来验证自己的猜想。然后再做“真空不能传声”的实验，得出空气可以传声，真空不能传声就更有说服力。之后利用“桌子传声”的体验活动，引导学生再次猜测固体能否传声。通过实验操作来验证，让音响接触玻璃瓶，辨别声音的变化，得出固体可以传声。这样的探究性实验教学模式既有师生互动，又充分利用学生的思维冲突引发思考，还可以锻炼学生的动手操作能力，教学效果更佳。

5.3  模拟声波实验

把瓶塞拿下来，用保鲜膜把音响包好，放到瓶中，倒入水漫过音响。用手机打开音响，辨别声音的变化。这时声音依然很清晰，说明水可以传声。水以波的形式传播声音，听到声音的同时，看到有一圈圈波纹，这样能使声波可视化，让学生直观感受声波的存在（如图3所示）。

实验教学思路：课本上提到，将要上钩的鱼会被岸上的说话声或脚步声吓跑，在花样游泳比赛中运动员在水中也能听到音乐等，学生根据类似的生活体验很容易猜测到液体可以传声，可以通过改进实验装置，进一步探究液体能否传声。把音响放到水中，听声音的变化，进一步验证学生的猜测。把音响放入水中，辨别声音变化时，需要有目的地引导学生观察水的振动，进而引出声波的定义。

6   教学反思和自我评价

物理演示实验不是单纯的教师做学生看，作为教学的一部分，应该通过师生互动达到提高教学效果的目的。在条件允许的情况下，可以设计成学生分组实验。以上的改进与创新措施能改善实验装置的气密性，可以让学生清晰地观察声音的变化，同时可以完成多个相关实验，提高了器材利用率。在实际教学中，学生也可以参与进来，避免了“说实验”的尴尬，体现了实验教学的科学性，也感受到了科学探究的魅力，这样能达到培养学生自主科学探究能力的目的。在教学中充分利用科学探究方法，教师要注重启发式教学，引导学生思考、创新，努力改进教学手段，将演示实验改为随堂的探究性实验，提高实验器材利用率的同时，使学生经历提出猜想、设计实验、进行实验和分析评估的完整探究过程，这樣的教学方式可以让课堂活起来。

【参考文献】

[1]物理教师教学用书编写组.物理教师教学用书（八年级上册）[M].济南：山东科学技术出版社，2012.

[2]程宏亮.创新改进实验器材 传递科学精神——以“真空不能传声”改进实验器材为例[J].物理教学，2020（11）.

【作者简介】

王娇（1990～），女，汉族，山东淄博人，硕士，二级教师。研究方向：初中物理教学。

王雪梅（1984～），女，汉族，山东淄博人，本科，一级教师。研究方向：物理智趣实验教学。