“声音的产生”实验改进与创新

刘卫

本案例利用愉快的打节拍活动激发起学生对声音的探究热情，再通过多个创新有趣的实验将物体发声时的振动信号形象化，最后在多层次的实践应用中进一步促进了学生对知识的掌握水平。案例依托丰富的探究实验和活动，以学生动手操作代替以听和看为主要方式的学习过程，引导学生最大限度地主动参与到学习活动中，使学生对科学的探究兴趣和动手实践能力都得到提高。

探究实验是小学生学习科学的重要方式，强调从学生熟悉的日常生活出发，通过学生亲身经历动手动脑等实践活动探索未知，对学生科学意识和创新思维等核心素养的培养有重要作用。苏教版三年级下册《声音的产生》一课，通过听声音的体验，激起学生探索声音产生的奥秘，再经过弹拨钢尺和橡皮筋的实验探索振动与声音的关系，整体是以探究形式开展教学的。但在教学实践中，笔者发现学生存在探究兴趣不大、难点理解不透彻、对声音产生的原理掌握水平偏低的问题。因此，笔者针对以上问题进行了实验改进和创新，以期更好地培养学生的核心素养。

一、 被动地“听”改为主动地“拍”

教材中原有的导入活动设计是利用谈话法，引导学生思考上课的铃声是怎样产生的，从而引入课堂。但学生对上课铃声兴趣不大，许多优课将导入环节进行了改进，设置成播放一段包含了自然界各种声音的音频，让学生认真倾听并辨别听到的声音，虽然学生参与的积极性有所提高，但仍不能激发全体学生的兴趣，而且这样的教学活动仅仅起到了引入新课的功能，在后续的教学环节中价值不大。

本案例在导入时先带领学生一起通过双手和桌子打出律动的节拍，再顺势启发学生思考，为什么拍击双手和桌子能发出声音呢？从而引出要探究的问题——声音产生的原因。这样的教学设计将学生被动地“听”变成了主动地“拍”，学生不再被要求保持安静，减少了束缚感，更积极地参与到实验中。此外，拍击双手和桌子的活动还能在探究声音产生的原因和应用声音产生的原理解释生活现象的环节，转化成随堂生成的教学资源，各教学环节相互联系，紧扣声音产生的原因这一主题，能使学生获得更加完整的概念。

二、通过实验探究声音产生的原因

本节课的难点是将物体发声时的振动现象可视化。教材中的实验方法有弹拨钢尺和橡皮筋直接观察其振动的现象，敲击音钹感受音钹的振动，讲话发出声音感受声带的振动。以上的案例振动现象都比较明显，但有很多发声的物体振动并不容易被发现，比如学生在前面的课堂活动中拍击桌子发出了声音，却并没有看到桌子的振动，因此学生仍会存有疑惑，其他的发声现象也是振动产生的吗？

为了突破难点，尽可能让学生发现发声物体的振动，本案例首先组织学生进行弹拨钢尺和橡皮筋的实验，观察这两种物体在发声前和发声时状态的区别，请学生用手势模仿发声的钢尺和橡皮筋的状态;再引导学生用线画出发声的钢尺和橡皮筋的运动轨迹，并向学生说明这种有规律的往返运动叫作振动;最后引导学生猜想声音产生的原因可能与振动有关，接下来通过一系列实验验证发声的物体都在振动。

（一）探究拍击桌子发出声音时桌子是否在振动

实验材料有激光笔和纸盒。纸盒能够将桌面的振动放大，将纸盒放在桌面上并将其一端垫高，使纸盒与桌面呈一定夹角，激光笔放在纸盒上并将激光笔的光点投射在教室内的墙壁上（如图1所示）。用力拍击桌面，观察激光笔光点状态的变化。

（二）探究摩擦保鲜袋发出声音时保鲜袋是否在振动

实验材料有激光笔、双面胶和保鲜袋。将激光笔用双面胶粘在充满气的保鲜袋上，将整个装置放在桌面上使激光笔的光点投射在教室内的墙壁上（如图2所示）。扶稳保鲜袋并摩擦保鲜袋使其发出声音，观察墙壁上激光笔光点状态的变化。

当桌子和保鲜袋发出声音时，墙壁上激光笔的光点都在剧烈抖动，进一步推理得出发声的桌子和保鲜袋也在振动。以上两个实验的创新之处是利用激光笔将桌子和保鲜袋振动的信号进行放大，学生直观看到了发声物体的振动现象。而且双面胶、保鲜袋、激光翻页笔、纸盒都是容易获得的实验材料，装置组装和操作简单，实验耗费时间短，实验现象明显。学生很容易能想到激光笔光点振动是由桌子和保鲜袋发声时的振动引起的，结果与结论间的逻辑清晰明了。

（三）探究吹胳膊发出声音时胳膊是否在振动

把嘴贴紧在前臂皮肤上，用力吹气发出声音（如图3所示），能明显感受到胳膊在振动。以上实验不需要额外准备实验器材，操作简单又趣味十足，鼓励学生利用多种感官感知发声时物体的振动，每个学生都能参与其中。

通过上述探究实验活动，学生发现不管是用拍击、摩擦还是吹气的方式使物体发出声音，本质都是让物体产生振动，从而验证了自己的猜想，明确了声音的产生是物体振动引起的。更重要的是学生学到了检测物体是否在振动的方法，即可以将振动的信号放大后进行观察或调动多种感官进行观察，这就为学生课后继续探究声音的奥秘提供了方法支持。

三、学以致用

原教材中的设计是让学生解释正在鸣响的音叉插入水中为什么会激起水波，水鼓表演为什么会水花四溅。但是音叉激水的实验现象并不明显。一方面如果音叉的振动不够剧烈就不能溅起水花，只能激起微微的水波紋;另一方面，音叉只有在入水的瞬间能激起水波，实验现象转瞬就会消失。水鼓表演的现象虽然明显直观，但敲击水鼓溅落的水滴会洒满地面桌面，让教室一片狼藉。很多教师在该教学环节会选择播放水鼓表演的视频代替实验，教学效果大打折扣。笔者改进的教学在此环节设计了四个实验。

（一）乒乓球为什么弹起

此活动用音叉、乒乓球实验代替音叉激水实验，实验材料有音叉、乒乓球、透明胶带、细线。将乒乓球用透明胶带粘在细线上并吊起，用力敲响音叉并用乒乓球靠近鸣响的音叉，乒乓球与音叉接触的瞬间跳起并发出清脆的敲击声，乒乓球可在十几秒的时间内反复接触音叉弹跳，实验现象非常明显。

（二）聋哑演员为什么能动作整齐

播放舞蹈《千手观音》的片段，并向学生说明，这是由一群聋哑舞蹈演员演绎的舞蹈，请学生思考聋哑舞蹈演员听不到音乐的节奏声为什么还能动作整齐？

（三）怎样快速去掉手上的面粉

活动材料有浅盘、面粉。在浅盘里撒一些面粉，请学生双手按压在盘子里沾满面粉，教师提出问题：怎样快速去掉手上的面粉？学生结合生活经验和本节课声音产生的原因会想到拍击或者摩擦双手，利用双手发声的振动去掉手上的面粉（如图4所示）。

（四）怎样让泡沫跳舞

活动材料有纸杯、剪刀、塑料泡沫颗粒。在纸杯的杯壁上剪出一个边长2厘米左右的缺口，倒置纸杯，在杯底上放一些塑料泡沫颗粒，请学生尝试让泡沫颗粒跳起来。学生利用声音产生的原理经过尝试后会对着纸杯的缺口喊出声音，使杯底上方的泡沫跳起来（如图5所示）。

以上活动比教材中原有的活动更富有趣味性，学生的参与程度高。除了让学生运用声音产生的原因解释观察到的现象外，还充分调动了学生的积极性，运用所学知识和原理解决生活中的问题，使学生对知识的掌握程度从理解水平上升到应用水平。

四、总结反思

本案例的设计思路如图6所示。由打节奏的活动激发学生兴趣，提出要探究的问题“声音是怎样产生的”;再通过弹拨钢尺和橡皮筋的实验猜想发声与振动的关系，进而通过一系列创新有趣的实验将物体发声时的振动信号形象化，验证发声的物体都在振动;最后探讨得出结论：声音是由物体振动产生的。在此基础上表达交流，应用声音产生的原理分析解决实际问题，进一步促进了学生对知识的掌握水平。

学生在这一过程中体验了科学探究的基本过程，通过合作与探究，逐步提高了提出问题、分析问题和解决问题的能力。本案例中所有实验和活动都立足于激发学生探究的热情，依托丰富的探究实验和活动，以学生动手操作代替以听和看为主要方式的学习过程，让学生最大限度地主动参与到学习活动中。快乐的活动体验激发了学生更浓厚的探究兴趣;巧妙的实验设计有效降低了学习的难度，提高了学习效果;递进的实践应用进一步促进了学生对知识的掌握水平。