丰富学习方式，聚焦核心素养

卢海军

如何以核心素养为导向，将学生以“听中学物理”为主的学习方式转变为以“做中学物理”为主线、多种方式相结合的学习方式，是目前初中物理课堂教学面临的现实课题。以“声音的产生与传播”的教学过程为例。

教学过程

环节一：导入新课。

演示蜡烛的火焰随音乐的变化而翩翩起舞。设问：烛焰的跳动与节奏变化的声音之间可能存在怎样的关系？

设计意图：创设新颖的情景，引发学生好奇心，激发学生主动思考的意愿，引出本节课题。

环节二：新课教学。

（一）声音的产生

1.创设发声情景，观察声音的产生

提出问题：声音是怎么产生的？

布置任务：用橡皮筋、直尺、盛了水的小盆、音叉、小铜锣和学生身边的物体设计发出声音的实验，观察物体在发声和不发声时的变化，特别关注发声体发声部位的共同特点。

2.提出矛盾情境，激发认知冲突

根据观察，学生会归纳出声音可能是敲打、碰撞、摩擦、弹拨产生的。教师设问：为什么音叉、铜锣敲打停止以后，声音不是马上消失呢？发声物体发声时的共同特征是什么？

3.交流讨论，分享方法，建立概念

设问：很多发声体发声时的特征不易观察，你是如何使发声体的发声特征变得明显的。引导学生讨论，设计将发声的音叉接触水面、手触摸发声的铜锣等将声音“可视化”的实验。引导学生利用同类事物的比较，发现同类事物中共同的特点，抽象出事物的本质特征，总结归纳出振动是物体发声的本质特征：一切发声的物体都在振动。

设计意图：采用任务驱动、问题导向的策略，让学生体验物理知识的形成过程。引导学生交流讨论，把不易观察的发声体的振动转换为易观察的现象，使学生体会转换法和对比实验方法的应用，促进学生科学思维的发展。

（二）声音的传播

1.探究空气能够传声，优化实验方案

设问：我跟同学们之间充满了空气，同学们能听到我的讲课声音，说明空气能够传播声音。请同学们思考，证据充分吗？你能听到我的声音会不会是通过地板传播的呢？

引导学生讨论：影响听到声音的因素有哪些？哪些因素应该控制不变，哪个因素应该改变？在此基础上制定并优化空气可以传播声音的实验。

教师演示真空铃实验。实验操作和指导观察如下：在钟罩内悬挂起电铃，使电铃在空气中有比较响亮的声音。钟罩用橡胶密封圈和润滑油等进行严格的密封。用大功率的抽气机抽气，指导学生仔细听铃声的变化;抽气完毕后，让学生描述抽气过程中，罩内空气的变化和听到的声音的变化。然后让学生预测：如果打开真空罩阀门，向钟罩内缓缓放入空气，听到的铃声会如何变化。然后，打开真空罩阀门，验证学生的预测。在学生观察思考的基础上，引导学生归纳总结：空气能够传播声音，真空不能传播声音。

设计意图：通过设问和讨论，引导学生认识到要证明空气能够传声，需要在控制變量的前提下，通过改变空气这一变量，观察听到的声音效果是否有变化。将通常仅用于探究真空不能传声的实验进行了拓展，还用于探究空气能否传声，改变了原来不做实验直接得出空气能够传声的弱点。这不但有利于学生体会科学探究的过程和方法，还能激发他们的学习兴趣和质疑精神。

2.探究固体传声，强化研究方法

通过问题链引导学生探究固体传声实验，设计自己认为最科学的实验方案，和同学交流讨论后确定最后方案，合作完成汇报实验现象。设问1：实验证明气体可以传播声音，那么固体、液体可以传播声音吗？设问2：研究固体传声，有哪些需要控制的变量？应该通过改变哪个因素，观察声源发出的声音能否听到？设问3：有哪些方案可以控制空气这个影响因素？

学生讨论后的实验方案一般分为两类，一类是受到真空铃实验的启发，制造一个密闭空间。把钟罩发声的电铃密封后，钟罩内外的空气就被分成两部分，中间隔着固体。如果罩外的人能够听到电铃发出的声音，就说明铃声通过钟罩传播了出来，固体是可以传声的。另一类是设计对照实验，发声体发出的声音在空气中听不到，但通过固体可以听到，这类设计还要控制发声体与人耳的距离不变。例如，两个学生合作，一个学生用笔在课桌的单页纸上来回均匀地写“一”字，另一个学生把耳朵贴在桌面上倾听，能听到清晰的写字声音，然后再把耳朵离开桌面，保持耳朵与写字笔之间的距离基本不变，则听不到写字的声音。说明固体可以传声。

设计意图：设计问题链，引导学生通过设计实验，体会控制变量、对照实验等科学探究方法，并激发学习热情，培养表达能力和交流合作意识。

3.探究液体传声，归纳总结声音传播需要介质

请学生通过举例方式，证明液体也可以传播声音。结合声音在气体、固体中传播的结论，归纳总结声音传播的条件。

设计意图：由于课堂时间限制，学生已经历了实验证明气体和固体传声的过程，液体传声的生活现象也较多，所以此处采用了学生举例的形式证明液体可以传声。最后学生归纳总结：声音必须通过一定的物质才能传播出去;真空不能传声。

4.探究声音以波的形式传播

任务：通过演示“舞动的烛焰”实验，猜想声音在空气中是怎么传播的，说出依据。

演示弹簧振动模拟声音在空气中传播的实验，实验操作如下：将大弹簧拉伸到一定长度放在水平桌面上，教师握住弹簧一端，学生握住另一端。教师迅速对弹簧施力，使弹簧圈疏密变化，弹簧总长度不发生变化。施力一次，观察到一段疏密变化的弹簧圈由教师端向学生端快速移动，连着施两次力，观察到两段疏密变化的弹簧圈一前一后由教师端向学生端快速移动。引导学生观察振动在弹簧中的传播。

播放视频，通过慢放显示声音以波的形式传播，简要讲解，请学生归纳总结声音的传播形式。

设计意图：为了让学生形象直观地认识声波，并培养学生的科学探究和科学思维能力，通过任务驱动的方式，让学生猜想烛焰舞动的原因，激发学生的求知欲望，引导学生通过模型建构的方法，验证猜想，也为声波可以传递信息作好铺垫。利用信息技术手段，将不易观察的声波显现出来，让学生直观地认识到声音以波的形式传播。

5.探究声音可以传递信息和能量

观察弹簧振动模拟声波实验中的现象，即1段疏密变化弹簧圈和2段一前一后疏密变化的弹簧圈由教师端向学生端快速移动的现象，向学生提问：声音在以波的形式传播过程中，发出1个信号，发出2个信号，说明波可以传播什么？

演示实验：两个相同烧杯中装有等量的水，敲击两个烧杯的边缘，发出相似音调的声音。将其中一个烧杯的部分水倒入另一个烧杯中，再次敲击，发出不同音调的声音。设问：通过声音变化判断水位高低的办法，说明波可以传播什么？这种听声音判断信息的方法在医学上有什么应用。

设计意图：通过观察实验，引发思考，分析得出声波可以传递信息，并联想到声音传递信息在医学上的应用，引导学生体会物理知识的应用价值。

演示声波震碎茶杯实验。设问：声波可以传递什么？

设计意图：通过震撼的实验现象，激发学生学习兴趣，使学生确信声音具有能量，且能量可以很大。

环节三：巩固应用。

出示图片，某次事故中，人被困在建筑物内，讨论如何做能让搜救人员快速找到被困人员。

设计意图：学以致用。通过安全自救教育，开展学科德育。

环节四：小结提升。

教师引导，学生自主分享交流以下几方面：学习了哪些知识？用到了哪些方法？结合课堂中印象最深刻的一个环节，谈谈你的感受。

设计意图：引导学生自主分析，发表见解，分享经验，巩固本节课学到的知识和方法，培养概括能力和表达能力。

教学反思

本节课在两个班进行了实际教学，达到了预期的设想，主要有如下几个方面的特点。

以实验为基础创设新颖的物理情景，将“舞动的烛焰”作为情境切入点，激发学生的探究欲望，提升学生发现问题、提出问题的能力。“舞动的烛焰”实验，又进一步引导学生在探究声音传递信息和能量的过程中，自主地将看不到的声音转换成看得到的视觉效果。

以“做中学物理”为主线，引导学生经历探究过程，培养学生的科学思维和科学探究能力。尤其对学生想当然认为的“声音在空气中可以传播”進行质疑，体会控制变量法和对照实验的价值。

通过“弹簧模拟声音传播”“声能量震碎烧杯”等演示实验，形成声音是波的概念和声波具有能量的认识，有效突破了学生的认知难点。

重视学科育人，通过安全自救等措施讨论，使学生感受到学科价值，增强安全意识，发挥了物理学科育人的价值和功能。

编辑 _ 李刚刚