“聲音的產生與傳播”課堂實驗教學的創新研究

王嬌 王雪梅

【摘 要】本文主要探究了“聲音的產生與傳播”課堂實驗的教學方式，使用無線藍牙音響作為聲源，采用截流閥控制空氣，選用帶橡皮塞的吊針瓶，探索辨別聲音變化的新方法，解決“真空不能傳聲”演示實驗存在的聲音變化不明顯、裝置氣密性不夠、器材繁瑣等問題。利用這套器材將演示實驗改為隨堂的探究性實驗，完成“聲音的產生與傳播”的多個實驗教學，以期融合多個知識點，構建更加完善的思維框架。

【關鍵詞】教學方法;聲音的產生與傳播;探究性實驗

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0084-02

初中物理魯科版八年級上冊“聲音的產生與傳播”的教學中，教材設計了“手指觸試喉嚨發聲”和“音叉放入水中，水花四濺”兩個感受物體發聲的實驗活動，又利用“真空罩中的鬧鐘”這一實驗探究聲音的傳播條件，這個實驗看起來簡單，但實際操作會遇到很多問題：實驗現象不明顯、實驗器材笨重、操作困難等。因而部分教師選擇不做實驗或用播放視頻代替直接觀察。基于對學生科學態度、科學精神的培養，筆者對“聲音的產生與傳播”課堂實驗進行了創新，將演示實驗改為隨堂探究性實驗，使學生能夠直觀感受聲音的產生與傳播。

1? ?教育理論背景

美國心理學家布魯納的發現理論認為：教學過程中教師應積極啟發、引導學生，讓學生親自發現問題，培養學生發現的習慣和能力。教師可以把某些演示實驗設計為隨堂的探究性實驗，因為探究性實驗教學比演示實驗教學有更廣的活動空間和思維空間，可以極大激發和滿足不同層次學生的探索、創新欲望[1]。學生在探索物理規律的實驗中可以手腦結合，鍛煉自己的創新能力。教育的最終目標是培養人的創新能力，提高人的綜合素質。傳統的演示實驗都是采取由教師在課堂上操作，學生進行觀察和思考的方式。此時，教師是操作的主體，處于主動地位;而學生是觀察的主體，處于被動地位。這樣難以發揮學生的主觀能動性。教師應當立足學生的心理與思維特點，以學生為中心，以布魯納的發現理論為依據，優化課堂演示實驗的設計。為培養學生的創新能力，突出學生的主體地位，教師應以教材中的實驗為依托，拓寬思路，挖掘內涵，通過各種形式滿足學生學習需求。

2? ?影響實驗效果的因素

造成“真空不能傳聲”實驗現象不明顯，操作不成功的因素主要有以下幾點：①聲音難分辨。用抽氣機抽氣，聲音的變化會受到干擾，很難聽到聲源發出的聲音。即使部分學生聽到了聲音，但對聲音的變化不敏感，難以聽出聲音的變化。②裝置氣密性差。③選擇的發聲體不能持續發聲、音量小。

3? ?創新實驗方法

（1）“聲音的產生與傳播”這一節涉及很多小實驗，需要的器材種類較多，合適的聲源非常重要。筆者經過多次嘗試，發現無線藍牙音響既可以持續發聲，音量也可調節，還可以用手機無線控制，操作便捷且使用效果好。

（2）筆者查閱大量資料，研究各種方法，最終確定用氣密性較好的玻璃瓶來完成實驗，效果較佳。另外用橡膠管連接相關器具，用截流閥控制空氣通斷，避免真空泵對聲音的干擾。

（3）玻璃瓶內抽成真空狀態后，把瓶子傾斜，讓音響觸碰到瓶壁，探究玻璃瓶壁是否可以傳聲，可以防止空氣傳播對聲音的干擾，更有說服力。

（4）利用一整套實驗裝置，完成聲音的產生、氣體傳聲、固體傳聲、液體傳聲、聲波等多個實驗，把各知識點融合起來，構建思維框架，使學生通過探究學習加深對生活現象中物理知識的理解。

4? ?實驗教學目標

①通過實驗，認識聲音的產生和傳播條件。②觀察物理現象的過程，能簡單描述所觀察物理現象的主要特征，能在觀察和學習中發現問題，具有觀察能力及提出問題的能力。③有學習物理的興趣，有對科學的求知欲，能保持對自然界的好奇心，樂于探索自然。

5? ?內容設計

5.1? “聲音的產生”實驗

把無線藍牙音響放到紙盒中，上面放上自制的紙人，用手機控制音響，使其發聲，紙人慢慢跳動起來（如圖1所示）。

實驗教學思路：“會跳舞的紙人”可以放在新課教學之前，用于課前導入，引出課題，與傳統的聲音現象相比，這個實驗更具有趣味性和直觀性，有助于增強學生對相關知識的興趣。“聲音的產生”這一部分的學習可以結合課本中其他的實驗，讓學生進一步了解聲音是由振動產生的。

5.2? “真空不能傳聲”實驗

實驗器材：玻璃瓶、真空泵、無線藍牙音響、橡膠管、截流閥、輕質小球。

制作實驗裝置：①在玻璃瓶的瓶塞上鉆一個孔，把橡膠管穿進去，用熱熔膠密封好。②在瓶子中裝入5個輕質小球。③用細線把藍牙音響吊起來，放到瓶中，把細線固定到橡膠塞上。④蓋上瓶塞，橡膠管另一端接上真空泵。實驗裝置如圖2所示[2]。

實驗操作：①用手機藍牙打開音響，調節到合適音量。觀察玻璃瓶中輕質小球的振動幅度。②打開真空泵，大約1分鐘后，關上橡膠管的截流閥，防止空氣進入瓶中。同時關掉真空泵，防止噪音的干擾。③對比聽到的音量大小的變化，觀察小球的振動幅度有沒有變化。④緊接著把瓶子傾斜，讓音響觸碰到瓶壁，辨別聽到的聲音的變化。⑤打開截流閥，讓空氣慢慢進入瓶中，再次辨別聲音的變化，觀察小球的振動變化。

實驗現象及結論：操作③中，學生幾乎聽不到音響發出的聲音，同時觀察到輕質小球振動的幅度明顯減小。操作④中把瓶子傾斜，讓音響觸碰到瓶壁，聽到聲音明顯變大，小球的振動幅度也變大。這樣可以防止空氣傳播對聲音的干擾，得出固體可以傳聲。操作⑤中，聽到的聲音慢慢變大，小球的振動幅度也變大。說明空氣可以傳聲，當空氣越來越少時，聲音越來越小。推理出，真空不能傳聲。

實驗教學思路：先讓學生猜測聲音是靠什么傳播到遠方，學生根據最直接的生活體驗會回答，聲音通過空氣傳播。播放太空中宇航員對話的視頻，利用學生的思維沖突，引導學生猜測沒有空氣聲音能否傳播。學生勢必會對聲音的傳播條件有所思考，再讓學生小組想辦法設計實驗來驗證自己的猜想。然后再做“真空不能傳聲”的實驗，得出空氣可以傳聲，真空不能傳聲就更有說服力。之后利用“桌子傳聲”的體驗活動，引導學生再次猜測固體能否傳聲。通過實驗操作來驗證，讓音響接觸玻璃瓶，辨別聲音的變化，得出固體可以傳聲。這樣的探究性實驗教學模式既有師生互動，又充分利用學生的思維沖突引發思考，還可以鍛煉學生的動手操作能力，教學效果更佳。

5.3? 模擬聲波實驗

把瓶塞拿下來，用保鮮膜把音響包好，放到瓶中，倒入水漫過音響。用手機打開音響，辨別聲音的變化。這時聲音依然很清晰，說明水可以傳聲。水以波的形式傳播聲音，聽到聲音的同時，看到有一圈圈波紋，這樣能使聲波可視化，讓學生直觀感受聲波的存在（如圖3所示）。

實驗教學思路：課本上提到，將要上鉤的魚會被岸上的說話聲或腳步聲嚇跑，在花樣游泳比賽中運動員在水中也能聽到音樂等，學生根據類似的生活體驗很容易猜測到液體可以傳聲，可以通過改進實驗裝置，進一步探究液體能否傳聲。把音響放到水中，聽聲音的變化，進一步驗證學生的猜測。把音響放入水中，辨別聲音變化時，需要有目的地引導學生觀察水的振動，進而引出聲波的定義。

6? ?教學反思和自我評價

物理演示實驗不是單純的教師做學生看，作為教學的一部分，應該通過師生互動達到提高教學效果的目的。在條件允許的情況下，可以設計成學生分組實驗。以上的改進與創新措施能改善實驗裝置的氣密性，可以讓學生清晰地觀察聲音的變化，同時可以完成多個相關實驗，提高了器材利用率。在實際教學中，學生也可以參與進來，避免了“說實驗”的尷尬，體現了實驗教學的科學性，也感受到了科學探究的魅力，這樣能達到培養學生自主科學探究能力的目的。在教學中充分利用科學探究方法，教師要注重啟發式教學，引導學生思考、創新，努力改進教學手段，將演示實驗改為隨堂的探究性實驗，提高實驗器材利用率的同時，使學生經歷提出猜想、設計實驗、進行實驗和分析評估的完整探究過程，這樣的教學方式可以讓課堂活起來。

【參考文獻】

[1]物理教師教學用書編寫組.物理教師教學用書（八年級上冊）[M].濟南：山東科學技術出版社，2012.

[2]程宏亮.創新改進實驗器材 傳遞科學精神——以“真空不能傳聲”改進實驗器材為例[J].物理教學，2020（11）.

【作者簡介】

王嬌（1990～），女，漢族，山東淄博人，碩士，二級教師。研究方向：初中物理教學。

王雪梅（1984～），女，漢族，山東淄博人，本科，一級教師。研究方向：物理智趣實驗教學。