談傳統(tǒng)樂器與初中物理聲學(xué)知識(shí)的融合教學(xué)

摘 要：本研究探討了傳統(tǒng)樂器與初中物理聲學(xué)知識(shí)融合教學(xué)的價(jià)值和實(shí)踐策略。通過(guò)將傳統(tǒng)樂器如古箏、二胡等引入聲學(xué)教學(xué)，不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有助于文化傳承和實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的情況和教學(xué)資源，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)方案，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)注“3W”理論，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容特點(diǎn)的明確性。通過(guò)引入傳統(tǒng)樂器激發(fā)學(xué)生興趣，創(chuàng)造教學(xué)情景引出物理問題，開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證探究物理問題，以及教師引導(dǎo)總結(jié)物理知識(shí)體系，可以有效提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)樂器 初中物理 聲學(xué)知識(shí) 教學(xué)實(shí)踐 DOI：10.12278/j.issn.1009-7260.2024.11.037

傳統(tǒng)樂器分為三類：管樂器、弦樂器和打擊樂器，其聲音產(chǎn)生是通過(guò)敲擊、擦過(guò)或搖動(dòng)產(chǎn)生。打擊樂器分為兩類：一類是不定音打擊樂器，例如各種鼓和鑼；另一類是定音打擊樂器，比如定音鼓和木琴。從物理學(xué)的視角來(lái)看，聲音的傳播依賴于介質(zhì)，尤其是空氣。當(dāng)聲源振動(dòng)，這種振動(dòng)通過(guò)空氣傳開，導(dǎo)致空氣和耳膜振動(dòng)，最終使我們能夠聽到聲音。在初中物理中借助這些傳統(tǒng)樂器來(lái)進(jìn)行融合教學(xué)，不僅僅能夠使學(xué)生迅速掌握教材知識(shí)，而且能夠讓其近距離接觸我國(guó)優(yōu)秀的傳統(tǒng)樂器，培養(yǎng)其文化自信和民族自信，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)大有裨益。

一、傳統(tǒng)樂器與初中物理聲學(xué)知識(shí)融合教學(xué)的價(jià)值

（一）增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

樂器是聲學(xué)原理的完美體現(xiàn)，它們的存在本身就是聲學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)觀察和操作樂器，學(xué)生可以更深入地理解聲音是如何產(chǎn)生的，如何在不同介質(zhì)中傳播，以及如何產(chǎn)生共振等現(xiàn)象。例如，通過(guò)調(diào)整琴弦的松緊度和長(zhǎng)度，學(xué)生可以直觀地聽到音調(diào)的變化，從而加深對(duì)聲波頻率和振動(dòng)模式的理解。這種實(shí)踐操作不僅加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，還使他們能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)際相結(jié)合。

（二）有助于文化傳承

在物理聲學(xué)的教學(xué)中融入傳統(tǒng)樂器，不僅有助于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，還能讓他們?cè)诮佑|和了解這些樂器的同時(shí)，感受到中華民族悠久的歷史和豐富的文化。學(xué)生在學(xué)習(xí)樂器的歷史背景、制作工藝和演奏技巧的過(guò)程中，自然而然地會(huì)對(duì)傳統(tǒng)文化產(chǎn)生認(rèn)同感和自豪感，從而增強(qiáng)文化自信和民族自豪感。

（三）實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)樂器與物理聲學(xué)知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)模式，打破了傳統(tǒng)學(xué)科之間的界限，培養(yǎng)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅需要掌握物理學(xué)的知識(shí)，還可能涉及音樂學(xué)、歷史學(xué)、藝術(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。這種融合教學(xué)讓學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到不同學(xué)科之間的相互聯(lián)系，有助于培養(yǎng)他們的綜合思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)親手操作傳統(tǒng)樂器，學(xué)生不僅能夠體驗(yàn)到演奏的樂趣，還能在實(shí)際操作中鍛煉自己的動(dòng)手能力。他們可以將所學(xué)的聲學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到樂器調(diào)音、演奏技巧等方面，這種實(shí)踐操作有助于他們將抽象的理論轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力，為未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、初中物理聲學(xué)的教學(xué)內(nèi)容解讀

在初中物理課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，聲學(xué)章節(jié)主要探討了聲音的各種現(xiàn)象，涉及聲音的起源、傳播以及其獨(dú)有的特性。為了讓學(xué)生更清晰地觀察到細(xì)微的變化，課程教材中推薦了一些實(shí)驗(yàn)，比如在鼓面上撒碎片來(lái)觀察其振動(dòng)，以及敲擊音叉時(shí)觀察與之接觸物體的動(dòng)態(tài)。在探討聲音無(wú)法在真空中傳播的問題時(shí)，可以通過(guò)抽掉玻璃罩內(nèi)空氣的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)背后的原理。學(xué)生還應(yīng)該熟悉聲音的不同特性以及聲學(xué)在當(dāng)代技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。在初中物理學(xué)習(xí)中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的感知能力，而聲學(xué)作為教材的起始部分，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。因此，這一部分的教學(xué)應(yīng)當(dāng)采用直觀的方式呈現(xiàn)，圍繞聲音的基礎(chǔ)原理、特性及其應(yīng)用，通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)和教學(xué)工具，將聲音的概念具體化。

在安排教學(xué)活動(dòng)時(shí)，首先需識(shí)別課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，并決定實(shí)驗(yàn)展示的目的，旨在引入新概念或幫助學(xué)生理解規(guī)則。基于知識(shí)點(diǎn)特性，進(jìn)行教學(xué)規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)展示不僅提供了學(xué)生需要的直觀素材，也展示了邏輯流程，因此，實(shí)驗(yàn)展示的目標(biāo)和特點(diǎn)要明確。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)遵循“3W”原則：展示內(nèi)容、展示原因、展示方式。這三個(gè)問題幫助實(shí)驗(yàn)展示與教學(xué)緊密結(jié)合。例如，在講解“聲音頻率”時(shí)，因“頻率”概念抽象，教師可通過(guò)琴弦振動(dòng)和示波器波形展示來(lái)使其具體化。在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，要考慮可用資源。學(xué)校資源有限，教師可鼓勵(lì)學(xué)生利用社區(qū)資源。通過(guò)利用這些資源，教師可制作教學(xué)工具，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示。

八年級(jí)學(xué)生是初中聲學(xué)教學(xué)的主要對(duì)象，這些學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)物理，對(duì)學(xué)科感到生疏，通常難以將日常實(shí)例與物理理論相結(jié)合，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)上遇到挑戰(zhàn)。這與他們的思維發(fā)展階段緊密相關(guān)。若教師未能將知識(shí)點(diǎn)以直觀的方式展示，學(xué)生可能在掌握物理概念時(shí)遇到難題，無(wú)法深入理解。通過(guò)使用圖表等工具使抽象知識(shí)形象化，學(xué)生能形成創(chuàng)造性思維，從物理現(xiàn)象的表面深入到其內(nèi)涵。盡管八年級(jí)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)時(shí)間不長(zhǎng)，但他們?cè)跀?shù)學(xué)和科學(xué)課程中對(duì)聲學(xué)知識(shí)已有初步了解，這為他們的物理學(xué)習(xí)提供了基礎(chǔ)。

總體來(lái)說(shuō)，初中聲學(xué)知識(shí)點(diǎn)雖然比較簡(jiǎn)單，但仍然包含一些難以理解的概念。因此，教師在教學(xué)時(shí)需要關(guān)注學(xué)生的直觀感受，確保實(shí)驗(yàn)活動(dòng)簡(jiǎn)單且直觀。這樣的教學(xué)方法不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，還能夠有效提升他們的核心素養(yǎng)，為他們的未來(lái)學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

這種教學(xué)理念與將抽象物理概念直觀化的教學(xué)思想不謀而合。我們的目標(biāo)是將那些看似難以理解的物理量通過(guò)一系列的教學(xué)手段，轉(zhuǎn)化為學(xué)生能夠直觀感受和理解的形式。這樣一來(lái)，學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中，不僅能夠領(lǐng)悟到科學(xué)的本質(zhì)，還能夠逐步形成正確的科學(xué)觀念，這對(duì)于他們的認(rèn)知發(fā)展至關(guān)重要。

這種方法對(duì)于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的緊密聯(lián)系具有不可替代的作用。通過(guò)實(shí)際的觀察和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠深刻感受到物理學(xué)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，理解物理學(xué)在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步中的關(guān)鍵角色。這種認(rèn)識(shí)不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，還能夠激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力，讓他們更加積極地參與到科學(xué)探究中。

更為重要的是，這種教學(xué)方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。當(dāng)學(xué)生意識(shí)到物理學(xué)對(duì)于社會(huì)發(fā)展的重要性時(shí)，他們更有可能產(chǎn)生對(duì)社會(huì)的責(zé)任感，愿意將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題的過(guò)程中。

三、傳統(tǒng)樂器與初中物理融合教學(xué)的策略

（一）引入傳統(tǒng)樂器激發(fā)學(xué)生興趣

在課程導(dǎo)入部分，通過(guò)在課堂上展示傳統(tǒng)樂器，如古箏、琵琶、二胡、大鼓等，并結(jié)合歷史故事和文化背景的講述，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)和互動(dòng)討論，以及利用多媒體資源，激發(fā)學(xué)生對(duì)聲學(xué)知識(shí)的興趣。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)文化傳承的重要性，鼓勵(lì)跨學(xué)科聯(lián)系和創(chuàng)新挑戰(zhàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中感受聲音的產(chǎn)生和變化，從而提高他們的學(xué)習(xí)熱情和參與度，加深對(duì)聲學(xué)原理的理解。

（二）創(chuàng)造教學(xué)情景引出物理問題

當(dāng)學(xué)生在對(duì)這些樂器有了基本的了解以后，教師可以告訴學(xué)生，人類對(duì)音樂的感知既受先天聽覺特質(zhì)的影響，也受后天文化與環(huán)境習(xí)得的影響。這些習(xí)得的影響不僅塑造了我們對(duì)音樂的感受，還強(qiáng)化了我們對(duì)音樂的生理和心理反應(yīng)。比如，頻率接近人類發(fā)聲的樂器，如吉他或二胡，往往能引發(fā)聽者的愉悅和傾訴感。盡管如此，樂器聲音的物理特性依舊能夠觸發(fā)我們的先天聽覺反應(yīng)，例如，高音區(qū)的緊張和激情，以及中低音區(qū)的放松和舒緩。音色的差異也能在聽覺和心理層面產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，例如，低沉的音色可能引發(fā)沉重感，而清脆的音色則可能帶來(lái)輕松感。樂器的聲波能量通過(guò)身體振動(dòng)和壓力直接作用于心理，即使人耳難以感知的次聲波也能與人體器官產(chǎn)生共鳴。這表明，盡管音樂感知帶有主觀色彩，樂器聲音的客觀特性，特別是音色，對(duì)聽覺感受仍有重要作用。因此，分析胡琴類樂器聲音的物理成因，不僅有助于我們理解音色的形成機(jī)制，還能幫助我們認(rèn)識(shí)到音色對(duì)聽覺和心理感知的影響，以及這背后的聲學(xué)原理。

基于此可以提出如下問題：1.樂器頻率與音高的關(guān)系：探究不同樂器（如吉他、二胡）的頻率如何影響音高，以及這些頻率為何能引起特定的情感反應(yīng)，如愉悅和傾訴感。2.音色與樂器材料的關(guān)系：研究樂器的音色是如何由其材料、形狀和構(gòu)造決定的。學(xué)生可以探究不同樂器音色的物理成因及其對(duì)聽覺感受的影響。3.響度與振幅的關(guān)系：探討樂器的響度是如何與振幅相關(guān)的，以及響度變化如何影響聽眾的情感體驗(yàn)和心理狀態(tài)。4.振幅與聲波能量的關(guān)系：研究樂器的振幅如何影響聲波的能量，以及這些能量如何通過(guò)身體振動(dòng)和壓力影響人的心理感受。5.聲音的產(chǎn)生與擴(kuò)散：探究聲音是如何由樂器的振動(dòng)產(chǎn)生，以及聲音如何在空氣中傳播和擴(kuò)散。學(xué)生可以學(xué)習(xí)聲音傳播的物理原理，以及不同環(huán)境對(duì)聲音傳播的影響。

（三）開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證探究物理問題

由于聲學(xué)概念的抽象性，如聲波和聲音頻率等不可見因素，學(xué)生理解起來(lái)較為困難。為了讓學(xué)生更輕松地把握這些概念，需要運(yùn)用一些技巧來(lái)實(shí)現(xiàn)理論的形象化，以便學(xué)生能夠形成具體的感知能力。演示實(shí)驗(yàn)在此過(guò)程中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。在聲學(xué)教學(xué)中，通過(guò)實(shí)施演示實(shí)驗(yàn)，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)他們的參與意愿和創(chuàng)新精神，同時(shí)突破單一演示的局限，提供多元化的教學(xué)體驗(yàn)。在實(shí)踐教學(xué)中，教師可以打造一個(gè)全方位、分級(jí)的演示實(shí)驗(yàn)環(huán)境，展現(xiàn)一系列相互銜接的實(shí)驗(yàn)，使聲學(xué)知識(shí)變得具體可見。此外，教師還可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，以圖像、視頻等形式展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理，充分利用教學(xué)資源，為可視化演示實(shí)驗(yàn)提供輔助。

1.實(shí)驗(yàn)一：借助木琴探究聲音的產(chǎn)生與傳播

作為一種打擊樂器，木琴由音板、支架、共鳴腔和敲擊棒四個(gè)主要部分構(gòu)成。音板一般采用紅木材質(zhì)，而支架則多為金屬。每個(gè)音板下方裝有不同長(zhǎng)度的鋁制共鳴腔，這些共鳴腔的搭配能夠提升木琴音量的擴(kuò)張和延續(xù)。音板的音域由其長(zhǎng)度和寬度決定，較短的音板發(fā)出高音，較長(zhǎng)的音板則發(fā)出低音。演奏時(shí)，利用兩根木制敲擊棒擊打音板，產(chǎn)生清晰且有力的音樂。木琴常需與其他樂器共同演繹，具有獨(dú)樹一幟的音色特點(diǎn)。

共鳴筒在木琴中具有至關(guān)重要的作用，它通過(guò)共振原理來(lái)提升音質(zhì)。共振是物理學(xué)中的一個(gè)基本概念，描述的是當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)在特定頻率下振動(dòng)時(shí)，其振幅會(huì)比在其他頻率下更加強(qiáng)烈，這個(gè)頻率即為共振頻率。共振還涉及一個(gè)物體振動(dòng)能夠引起其他物體振動(dòng)的現(xiàn)象。共振既有正面效應(yīng)，也可能帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。在小提琴演奏中，共振有助于產(chǎn)生更加豐富和悅耳的音色。但是，如果共振頻率與物體自身的結(jié)構(gòu)頻率一致，可能會(huì)導(dǎo)致物體結(jié)構(gòu)的破壞。在木琴演奏過(guò)程中，控制力度和撥弦角度同樣至關(guān)重要。撥弦時(shí)，撥片與弦的夾角應(yīng)為30°，這樣的撥弦角度可以產(chǎn)生清晰而顆粒感豐富的音色。當(dāng)撥片與弦成30°角時(shí)，由于共鳴效應(yīng)，木琴能夠展現(xiàn)出最佳的音色。這些分析表明，物理學(xué)知識(shí)對(duì)于木琴演奏具有顯著的重要性。

2.實(shí)驗(yàn)二：借助大鼓探究聲音的響度、能量

在前面的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)掌握了聲音的產(chǎn)生與傳播的相關(guān)知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)二中繼續(xù)探究聲音的響度以及聲波中蘊(yùn)含能量這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)。在教師的引導(dǎo)下，可以在鼓面附近均勻地鋪上一層塑料顆粒。為了控制變量，可以讓鼓槌分別從20cm、50cm和100cm的高度落下。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用分貝測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量鼓槌每一次下落并撞擊鼓皮時(shí)產(chǎn)生的聲音分貝值。同時(shí)，學(xué)生需要觀察在鼓面附近的塑料顆粒產(chǎn)生的位移大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：（1）當(dāng)鼓槌分別從20/50/100cm高度落下時(shí)，第一次撞擊產(chǎn)生的分貝分別是50dB/68dB和87dB，可以推測(cè)同一材料的物體在借助不同外力引起震動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的聲音響度是有所不同的。（2）鼓面附近的塑料顆粒隨著鼓槌的撞擊而發(fā)生了彈跳，因此，聲音是具有能量的。

（四）教師引導(dǎo)總結(jié)物理知識(shí)體系

依據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，可以對(duì)聲學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，總結(jié)內(nèi)容如下：

綜上所述，通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行物理教育，讓學(xué)生在享受樂趣的同時(shí)吸收物理知識(shí)，這種方法不僅提升了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，也豐富了物理教學(xué)的形式，使得初中物理課堂擺脫了單調(diào)乏味。

參考文獻(xiàn)：

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（岳光，1991年生，男，漢族，山東曹縣人，大學(xué)本科，中級(jí)教師，研究方向：初中物理）