資源簡介

【聲音】單元解讀
教科版四年級培訓
1.避免無關的事實性探究
2.實現學習機制與課堂教學的統一
科學探究活動的連續設計，可以促進課程內容在事實與事實之間、事實與概念之間發生關聯，進行相互作用，并避免無關的事實性知識的簡單羅列，同時，也容易實現學習機制與課堂教學的統一。
科學概念的形成需要“架構”
科學探究過程需要連續
課程設計要成為學生學習科學、理解科學的思維方式。
少而精的主題，在連貫、系統地學習和探究中，才能發展兒童對科學的理解。
學習主題需要精簡
概念架構
課題精簡
連續探究
科學理解
教科版四年級教材簡單說明
1.用連貫、相關、綜合的內容組織課程。
2.促進課題之間、單元之間相互關聯。
任何一個科學概念的建構不應是知識點和技能的簡單集合，而應是一個內容豐富、知識、技能和觀點可以相互支撐的架構。
科學理解需要認知的發展
大單元設計在關注學生原有認知和經驗方面表現出它的優勢。在連續的、相關的探究中，知識、技能、方法都不是簡單的集合，而是相互支撐架構起來的一個系統，思維的發展也變得連續了，這樣的認知過程有利于促進學生學習科學、理解科學。
1
【聲音】在課程標準中的位置和作用
2
單元的認知特點——思維、邏輯、方法
3
單元解讀
目錄
CONTENTS
【聲音】在課程標準中的位置及作用
1
物質科學領域的概念表述
聲音
（作為教師，你會想到什么？）
概念一：物體具有一定的特征，材料具有一定性能。
概念六：機械能、聲、光、電、磁是能量的不同表現形式。
概念理解困難
1.聲音為什么是能量的表現形式？——物質、聲波、能量
2.聲音與能量是什么關系？——涉及到聲音本質的認識
課程設計特點及教學應對
【聲音】在課程標準中的位置與作用
01
1.教科版教材【聲音】單元的特點是什么
2.【聲音】單元是如何促進學習機制與課堂教學的統一
6.1.3聲音的高
低、強弱與物體振動有關。
6.1.1
聲音可以
在氣體、液體和固體中向各個方向傳播。
【聲音】在課程標準中的位置與作用
01
6.1.2
聲
音
因
物
體振動而產生。
1.物體具有一定的特征，材料具有一定的性能。
2.水是一種重要而常見的單一物質。
3.空氣是一種常見而重要的混合物質。
4.物體的運動可以用位置、快慢和方向來描述。
5.力作用于物體，可以改變物體的形狀和運動狀態。
6.機械能、聲、光、電、熱、磁是能量的不同表現形式。
主要概念：6.1聲音因物體振動而產生，通過物質傳播。
聲音是力嗎？
以橡皮筋為例：
拉伸、按壓、揉搓，橡皮筋不能發聲——看上去與力無關。
彈撥或橫向拉動，橡皮筋能發聲——看上去與力有關。
結論：在課堂教學條件下，只有從振動的角度，才可發現聲音和力的關系。所以，振動是產生聲音的唯一條件。
01
聲音是能量嗎？
在物理上，通常用兩個量來描述物體（物質）：物體在某一時刻的運動狀態（位置）和在這一狀態下所具有的能量。
結論：物體在振動狀態下（即平衡位置附近的往返運動），具有的能量即聲能。
02
聲音是波嗎？
物體的振動帶動周圍介質（如空氣）的振動，而介質的振動有引起它周圍其他介質的繼續振動，如此振動形式不斷傳播，直到耳，讓我們聽到聲音。
結論：物體的振動是以波的形式在不同媒介中傳輸。
03
一、“聲音是能量的表現形式”簡單分析
01
力、能量、波彼此相互聯系，都能形成解釋，但又不是獨立的。
處于振動狀態下的物體/物質具有能量——振動能，這種振動能遇到某些介質（比如空氣）就會發生相互作用，即波的疊加，并產生了聲音。
聲能不僅僅是能量，還表現為傳播的特點。所以用了能量的“表現形式”來描述。
1.“物質科學就是研究物質及其運動和變化規律的基礎自然科學”。
廣義上（定性的角度），研究聲音，是研究物質的運動（振動）和變化（傳播、音色等），而且這種運動、變化有其獨有的特征。
物體的運動（振動）決定了它具有的狀態（波動）和具有的能量形式（產生了聲音）。
4.在哲學上，物質是惟一的事實上存在的實體。所有的實體和概念都是物質的一種構成、描述和表達；所有的現象和意識都是物質相互作用的結果。
3.如何看待物質與能量——
愛因斯坦質能方程：E=mC2
能量是物質的一種描述和表達！
在“質能方程”中，能量和質量是一回事！
如果我們理解了聲音是能量的表現形式，整個物質科學領域——光、熱、電、磁就都能理解了。而不用去追究聲波、電場、磁場、光波是不是物質這樣的問題了。
2.狹義上（定量的角度）物體波動的定量描述可用波長和頻率來表示，并與能量相關：
理解
定性認識
描述與表達
定量理解
能量與質量
01
二
、聲音與能量的關系分析
E：能量
h：普朗克常數
λ：波長
ν：頻率
E=h?
c/λ=h?cν
能量與波長成反比，與頻率成正比；
能量公式對聲、光、電、熱、磁都適用。
通過以上分析，我們會發現，對于物質的認識，不能僅僅從是否是一個“實體”來認知，更需要從能量角度以及物質的描述和表達來認識。這就是聲音這個單元在物質科學領域中的最主要的作用。
三、單元學段目標要求與課程設計
01
6.1.1
舉例說明聲音在不同物質中可以向各個方向傳播。
6.1.2舉例說明聲
音
因
物
體振動而產生。
6.1.3-1聲音有高
低、強弱之分；制作簡易裝置，知道振動的變化會使聲音發生改變。
傳播
音高
音量
噪聲
產生
6.1.3-2知道噪聲的危害和防治；知道保護聽力。
聲音
工程與技術目標：
18.3-2在制作過程中及完成后進行相應的測試和調整。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
聽聽聲音
前概念探查
2
聲音是怎樣產生的
聲音產生
3.
聲音是怎樣傳播的
聲音傳播
4
我們是怎樣聽到聲音的
傳播/噪聲
5
聲音的強與弱
音強
6
聲音的高與低
音高
7
讓弦發出高低不同的聲音
測試與調整
8
制作我的小樂器
制作與測試
【聲音】單元的認知特點
——思維、邏輯、方法
2
1
對學生原有認知的了解是單元學習的基礎。
用更多的聲音問題可激發學生關注熱情。
3
對傳播的認知是在不斷的觀察、分析、對比中獲得的。
用連續的探究和證據的分析來理解傳播概念。
5
在觀察中，發現振動幅度對音量的影響。
在比較中，發現音量強與弱是怎么獲得的。
7
用弦振動獲得的信息，形成對音高深層次理解。
對弦的調整和測試，體會弦樂器的工作原理。
2
用實驗的方法體會振動的含義。
觀察物體振動的狀態并與聲音建立聯系。
4
用分析和實驗的方法，體會鼓膜的作用。
在分析人耳構造的基礎上，理解保護聽力的方法。
6
在觀察中，發現振動快慢對音高的影響。
在實驗中，體會改變音高的辦法。
8
單元的認知特點——思維、邏輯、方法
02
用制作小樂器，測試對【聲音】的總體認知。
【聲音】單元解讀
——教與學建議
3
對本單元解釋的第一文本是教師用書。每一課都有明確的課程設計背景和教學目標，是教師教學的基本依據。其中四維目標（科學概念目標、科學探究目標、科學態度目標、以及科學、技術、社會與環境目標）的確定，不僅是對課程標準中課程內容和目標的細化，也是教學最基本的要求。
本人的解讀應該是教師用書基礎之上的單元總結，力圖用少量文字和有限時間解釋大篇幅文本和圖示，
1.背景：用揚聲器刻畫出來的一幅聲波圖。
是揚聲器發出的聲音引起周圍空氣的振動，產生了“波”。
是對物質運動（振動）的形象描述。
是對“聲音是能量的表現形式”的直觀解釋。
2.文字：不足百字的描述直接揭示本單元學習的主要內容：
物體是怎樣發出聲音的？
我們是怎樣聽到聲音的？
為什么各種聲音都是不同的？
單元首頁——科學的觀察視角
03
01
01
01
第一課
聽聽聲音
——認知起點
了解初始想法，關注聲音問題
1.感受聲音的無處不在
聽一聽身邊的各種聲音，區分聲音的不同。
描述聲音。在傾聽基礎上的描述，并且指導學生用一些科學詞匯進行描述。這個詞匯表教師可根據實際情況做豐富處理。
2.了解學生對聲音問題的原有認知
用記錄表記錄“對聲音問題的思考”——已經知道的和還想知道的。在本單元結束的時候，教師應對照這個班級記錄表，檢驗學生學習效果。
這部分內容是本課的核心，聲音單元學習的起點和基礎。
3.拓展活動——聽一段簡單的樂曲，識別音高的不同。教學中要找一曲簡單、類似音階的曲目，便于學生識別。
03
第二課
聲音是怎樣產生的
用簡單、直觀的實驗，建立物體振動與聲音的聯系
【聚焦】
聲音是怎樣產生的？
【探索】
1.觀察橡皮筋的振動（本課主要活動）
拉伸、按壓、揉搓，橡皮筋不發聲——好像聲音與力的大小無關，力只是改變橡皮筋的形狀。
彈撥、橫向拉動，橡皮筋發出聲音——好像聲音與力有關系。仔細觀察和分析，會發現聲音只與橡皮筋運動的狀態有關，橡皮筋在平衡位置做往返運動、即振動時，才能聽到它發出的聲音。初步形成“振動產生聲音”的認知。
2.觀察更多的發聲物體——撥動鋼尺、擊鼓、敲擊音叉
用探索【1】的方法和邏輯，進一步發現振動與聲音的關系。
【研討】
將觀察的事實經過邏輯推理，轉化為證據。
體驗人體的發聲器官——聲帶的振動。
觀察現象
本課教學要點：
1.初步建立“聲音是物體振動產生的”的概念，并且概念的建立源于對物體振動狀態的觀察。
2.概念建立的思考點首先是觀察“物體是如何發出聲音的“。振動是關鍵詞。
03
結論一：詳寫內容……點擊輸入本欄的具體文字，簡明扼要的說明分3.項內容，此為概念圖解，請根據您的具體容酌情修改。
第三課
聲音是怎樣傳播的
對“傳播”認知是理解聲音本質的重要前提
【聚焦】
鼓聲是怎樣從一個地方到達另一個地方的？
【探索】
1.聲音在氣體中傳播。借助一個真空玻璃罩，首先是思考不能聽到聲音的原因是什么，再通過觀察和解釋，發現聲音傳播與媒介（空氣）的關系。
2.聲音在固體中的傳播。借助書桌聽聲音，發現聲音可以在固體中傳播。
3.聲音在液體中的傳播。借助音叉和水槽，發現更多的傳播特點。
用擊打過的音叉觸及水面：音叉的振動引起水面的波動，出現水波紋，可以解釋聲音與波有關。
將擊打音叉浸入水中，可聽到音叉振動發出的聲音，可以證明聲音能在液體中傳播。
隔著水槽聽到了音叉振動的聲音，可以證明聲音是經過液體和固體進行傳播的。
【研討】
1.回應【聚焦】問題
2.進一步思考，也與【探索1】互為佐證。
【拓展】
土電話：學生感興趣、解釋傳播的好方法。
以分析和實驗為基礎，理解保護聽力的方法
【聚焦】
耳是怎樣使我們聽到聲音的？
【探索】
1.觀察耳結構圖的目的，不是為了識記，是要分析和推測耳的結構與功能之間的關系，發現耳是怎樣聽到聲音的。
2.用最直接、簡單的方法，在比較之中體會耳郭的作用。
3.模擬鼓膜振動的實驗，是對聲音產生和傳播的進一步解釋，并為第5課聲音的強弱問題的研究做了鋪墊。這個實驗也是本課的主要活動。
【研討】
1.在分析和實驗基礎上的推測，是科學課一個重要特點。經過【探索】2-3的實驗之后，學生對耳的功能有了基本的認知，這時可以再來重新認識耳的結構圖，引起學生對聽力的關注，使后續保護聽力的課程安排水到渠成。
2.在體驗了耳郭的功能之后，解釋聽診器的工作原理就比較容易了。這里的關鍵是要讓學生了解聲音有聚合作用。事實上聲波和光一樣，都能被聚合，聲、光的這個特點在現代科技中應用非常廣泛。（本質上聲光有很多相同之處）
03
第四課
我們是怎樣聽到聲音的
第5課
聲音的強與弱
在連續的探究中“架構”聲音的概念——音量
【聚焦】
音量（聲音強弱）是聲音的重要屬性。音量是什么？聲音怎么形成的強與弱？
【探索】
本課力圖用系列的探究活動，獲得對音量的解釋。
1.觀察尺子振動幅度的變化，建立振幅與音量的聯系。
尺子伸出桌面的長度是一個模糊的量，需要根據材料的特點確定。關鍵是尺子的長度有利于觀察到振動幅度的變化。
要盡量避免尺子與桌面發生拍打現象，以免影響聽聲音和觀察振幅。
“振幅”是物理上專有名詞，是物體振動產生的最大值。如果學生不容易理解，可以用“振動的幅度”描述它。
2-3.觀察橡皮筋和鼓面振動幅度的變化
這兩個實驗都是【探索】1的延續。橡皮筋振動幅度比較容易觀察，但是聲音的區分度不大；鼓面振動不容易比較，但是發出的聲音區分度大。所以2-3的【探索】活動需要在【探索】1的基礎上進行，這里需要思維的高度參與。
【研討】
1.記錄表的分析和歸納，不是三個實驗的簡單集合，每個實驗（事實）之間、事實與概念（音量）要發生相互作用，才能對音量形成解釋。
2.任何一個科學概念的建構不應是知識點和技能的簡單集合，而應是一個內容豐富、技能和觀點可以相互支撐的架構。在教學中要樹立這樣的觀念。
觀察現象
03
觀察現象
在連續的探究中“架構”聲音的概念——音高
有了上一課的研究基礎，本課的討論就比較容易了……
【聚焦】
音高（音調）是聲音另外一個重要屬性。音高是怎么產生的？
【探索】
本課力圖用系列的探究活動，獲得對音量的解釋。
1.敲擊鋁片琴
構造特點：鋁片琴的音條和共鳴管都是由金屬材料制成的（材料同質），音條的薄厚寬窄相同。我們討論的問題只與音條有關。先引導學生觀察鋁片琴結構，作出相應預測——音條的長度可能會影響聲音的高或低
敲擊鋁片琴，發現音條之間聲音高低的變化規律，與猜測進行比較，是否可以形成對音高變化規律的初步判斷？
2.吹口琴
吹口琴，找聲音變化的規律，猜測口琴里面簧片可能的結構是什么樣子的。
觀察口琴的結構，簧片的變化規律與你的猜測是否一致？能否形成判斷音高變化的證據？
【探索】1-2的實驗，不是簡單的敲擊比較，需要引導學生對研究的問題做深層次思考，如：
鋁片琴、口琴的結構有什么特點？這些特點對音高變化可能有什么影響？
從物體結構與功能的關系，我們會發現聲音高低變化的規律嗎？
03
第6課
聲音的高與低（1）
本課教學要點：
1.對音高的認知是本課的難點，需要調動學生的思維，用邏輯推理的方式發現音高的變化規律。
2.將學過的聲音知識（聲音的產生、傳播）、技能（分析、假設、推理等）結合起來，并與認識世界的物質觀相互支撐，形成正確認識聲音的方法和視角。
第6課
聲音的高與低（2）
【探索】
3.鋼尺振動快慢與音高的關系實驗
這是本課的核心實驗，是建立音高與振動頻率關系的唯一實驗。教學中需要放慢速度，讓學生真正發現二者之間的關系。
頻率一詞可用振動快慢來描述，學生能定性解釋即可。
圖中提供的方法（鋼尺伸出桌面長度、依次實驗、重復3次，以及柱形圖中的數據）都是為了將振動可視化，教學中可做微調，但是這個過程不能忽略。
整個活動，從”設計——觀察——記錄——柱形圖——結論“是對所學知識和探究能力的考驗，也滲透了學習科學、理解科學的一般方法。
【研討】
1.承接【探索】3，是建構概念的關鍵所在。
2.可與【研討】1結合起來，形成音高的規律性變化。
3.根據給出的圖片，推測這些物體音高的變化規律是什么，只是歸納推理，不需要檢驗。
03
第7課
讓弦發出高低不同的聲音
聲音問題的研究比較抽象，振動不容易被觀察、振幅不容易被區分、頻率更難可視化……
橡皮筋和弦都是干擾比較少的研究材料。在研究橡皮筋的基礎上，再來研究弦，相對容易。
【聚焦】
弦的音高與哪些因素有關？
【探索】
本課可以看成是一個項目研究，用STEM學習方式可豐富學習內涵。需要說明和解釋：
1.要讓每個人都清楚要解決問題是什么。
2.活動手冊中的記錄表只是推測有哪些因素可能會影響弦的音高和音高變化的規律。
3.這是一種特殊的學習方式，【探索】和【研討】是整合在一起的，不受教材體例的限定。
在“設計能讓弦的音高發生連續變化的方案”中，注意區分單弦和多弦的體驗是不同的：
單弦：弦不動，手指連續移動；手指的位置不變，弦松緊變化。
多弦：手指在多根琴弦上連續移動。
03
第8課
制作我的小樂器
本課試圖用“技術與工程”領域的觀點來闡述制作過程及調試與測試。可以用STEM學習方式來豐富學習內涵。
需要說明和解釋：
1.引導學生選擇合適的材料，并能清楚這種材料改變音高的方法。建議先畫出設計圖。
2在制作的過程中要不斷的調試和改進，直到它能發出動聽的聲音。
3.展示與交流的目的是發現其他人制作的長處，改進自己的制作。
4.本課可作為聲音單元的應用和總結課。
03
1.用好教師用書和活動手冊
教材是教學文本的統稱，包括教科書、教師用書、學習手冊等。教科書主要是通過文字和圖片傳遞科學教育的各種信息，圖片和文本都是有內涵、有教學研究價值的。
教師用書在對圖片的解釋和教學的指導上是最具說服力的，是教師完成教學任務最基本的依據。所以，用好教師用書是第一要務。教學的至始至終都應該研究好教師用書。
學生活動手冊是學生學習科學的抓手。手冊里的各種記錄表不僅反映了科學學習的過程，也體現了學生學習程度和學，不可或缺，教學中需要指導學生用好活動手冊。
2.理解探究活動的概念指向
聲音單元探究活動（實驗）的邏輯線索是很明顯的，在教學中占有很大比例，但是因為聲音的產生、傳播、音高音量等實驗有很多不太容易控制，顯示度不高，成為教學的難點。所以，需要教師在充分理解實驗目的和指向的前提下，進行適當調整，同時需要指導學生仔細觀察現象，注重思維的加工和信息的整理。實際上，這些實驗對聲音概念的深入理解和應用都是“講述”無法達到的。
2點建議：
03

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