“声音在不同物体中的传播”实验教具的设计与应用 科学论文

“声音在不同物体中的传播”实验教具的设计与应用摘要：声音是抽象的，而小学的科学学习需要直观、具体的实验现象或数据来帮助学生理解科学知识、形成科学思维。本文中的创新实验教具开发是以教材中“声音在不同物体中的传播”实验为依托，以小学科学新课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 为准则，对原型实验中的不足进行改进。通过对实验教具的改进创新，使用声音测试软件等信息技术，获得更直观有效的实验效果。关键词：声音的传播，实验创新，科学思维引言：“声音在不同物体中的传播”是教科版小学科学四年级上册《声音》单元中一个实验探究活动，旨在引导学生进一步了解“声音”。在实际教学中，笔者发现，按照教材建议的实验材料进行探究，学生并不容易区别和描述“声音在不同物体中传播的差异”。如何对实验教具进行改进与创新，达到教学目标的同时又能培养学生的科学素养？本文以对实验教具的改进创新为重点，进行了如下的思考与探究。一'现用教材中声音的传播实验学情分析实验原型该教学 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 是让学生借助实验和想象，对声音的传播方式进行描述，学生尝试设计实验并探究声音在不同物体中的传播情况。本课主要分为“振动物体与声波”、“声音在不同物体中的传播”这两部分内容。针对“声音在不同物体中的传播”活动，教材中的实验设计思路如下：选用一米长度的木尺、折叠的铝箔、棉线和尼龙绳这四种物体作为实验材料；实验方法则是学生们分别拉住实验材料的两端，一位学生将正在振动的音叉接触实验材料的一端，其他学生用耳朵和手在实验材料的另一端去感觉声音引起的振动和声音大小的不同。实验教学中存在的问题教学时，笔者发现，在亲身经历该探究活动的同学中，约30%的同学认为振动的音叉接触木尺后在另一端听到的声音响度最大；而50%的同学则认为是铝箔传播声音后响度最大；还有20%的同学不能区别木尺和铝箔传播声音效果的差异。同样，学生对声音在棉线和尼龙绳的传播后的响度大小比较也存在争议。该实验 教学设计 散步教学设计免费下载洗衣歌教学设计免费下载汽车材料教学设计下载爱护水资源教学设计下载一师一优课教学设计下载 存在以下两点问题：一是教材提供的实验器材和实验方法，基本上是全“手动”，还需要小组多人合作；四年级的学生的动手操作能力并不强，手拿实验材料会出现不稳、不好控制等情况，导致对比实验不严谨。二是学生只用感官来判断不同物体的传声效果，导致一些学生对于声音在不同物体中传播效果的比较结果并不明确，实验可重复性差，不易得到较为准确的实验结论，甚至会出现错误的认知。二'实验改进策略及创新点实验原理及设计思路该实验原理是声音以波的形式传播，声音在传播过程中会引起介质中的质点发生振动。而在不同的介质中，声音的衰减情况不同，声音的传播速度也不同，声音接收处的响度大小就不同即传播声音的效果不同E。在学生对于声音相关前概念的学习基础上，本课将通过控制实验变量和利用数据分析来引导学生设计实验。重点是为学生提供自制的创新探究实验台，学生利用该实验台可以探究不同材质的物体对传播声音的影响；还可以探究同一材质的物体的长度、粗细和方向等因素对声音传播的影响。通过自制实验台，充分发挥学生科学探究的主动性和创造性，不局限于研究一种因素对于声音传播的影响。自制实验教具图1声音在不同物体中的传播实验教具自制改进创新的“声音在不同物体中的传播”实验教具，如图1所示。该实验教具整体由亚克力板组装而成，有声源装置、用于对比传播声音效果的实验材料以及收音测试装置三个主要部件，它的具体改进创新点如下。具体创新要点如下所述:（1）声源装置声源装置是由量角器和弹簧和音叉组成，小锤敲击音叉的力度由小锤拉开的角度来调节，如图2所示。声源装置处还设计了抽屉式声源轨道，如图3所示。该轨道的作用是让声源装置能在不同的材料间移动，方便学生操作从而提高实验效率。图2声源装置图3声源轨道（2）实验材料实验选用横截面直径均为2毫米的铝丝、竹丝、尼龙绳和棉线这四种不同材质的物体作为实验探究材料，如图4所示。另外使用拉绳扣将实验材料固定拉直，简单有效，还可以减少手拿实验材料带来的不稳定性，如图5所示。以上在实验材料上的改进既能让实验达成教学目标，又能通过严格控制实验变量减小实验误差。图4实验材料（由上而下，依次是棉线、尼龙绳、竹丝、铝丝）（3）收音测试装置将信息技术与教学相结合，能有效突破该实验的重难点，提高课堂实验的效率⑵。收音测试装置主要由锥形桶、自制可移动支架和手机组成，如图6所示。锥形桶能减少声音扩散，手机支架能固定手机的位置，提高实验准确性。手机软件可用于教学和实验：一是同屏软件，二是声音测试软件。通过同屏软件，学生可以在教师演示实验时观察直观的实验效果，同时学习测试软件的使用方法，声音测试软件则是用于直接观察和记录声音的变化情况，如图7所示。三、创新实验装置在实验教学中的应用1.实验教具的使用方法该实验教具可以作为教师的演示实验，也可以作为学生分组实验台。该实验教具的具体使用方法是：首先将横截面直径相同、长度相同，只是材质不同的铝丝、竹丝、尼龙绳和棉线这四种物体，利用拉绳扣固定拉直在实验台上。其次，将声源装置上的小锤拉开的角度准确控制，从而控制受小锤敲击后的音叉振动幅度；接着将振动的音叉接触实验材料的一端，在另一端先用手和耳朵去感觉声音经过传播后的不同，利用感官来初步感受声音的振动与传播；同时手机上的声音测试软件进行测试，实验过程中，学统一记录手机在声音接受处测试到的音量最大值用于数据分析。，实验教学过程（1）创设情境，导入新课生观通振动题音叉麒刚盖牌什现声和体来羿室点课的提供帛引入尼龙福种“土电话”，引导学生思考：声音在不同物体中传播会有什么不同呢？利用情境提问激发学生探究学习兴趣，利用观察实验和体验活动让学生先认识到声音传播的（理°提出问题,设计实验教师先使用自制实验教具向学生演示该实验教具的使用方法，然后让学生利用所提供的实验材料设计对比实验，进行探究性学习。（3）小组合作，实验探究学生分工合作，操作简便，如图8所示。测试声音在不同的材料中传播后，在声音接受处的最大响度值。每种材料测试3次，尽可能减少实验误差，然后根据实验现象，进行描述和记录。图8学生实验（4）小组讨论，总结交流学生根据实验现象和实验记录单上的数据进行总结分析，得出结论：声音在铝丝、竹丝、尼龙绳和棉线这四种实验材料中，相同声源发出的声音通过铝丝传播后收集到的响度最大，以上四种材料传播声音效果顺序是：铝丝〉竹丝〉尼龙绳〉棉线。（5）联系生活，拓展延伸在总结交流后，引导学生联系生活实际，说一说声音在不同物体中传播的效果差异，并尝试用所学的科学知识去解释和描述这些声音传播的现象，真正体现学以致用。3.实验教学反思通过本课的实验探究，学生经历了聚焦思考问题，动手操作以及交流讨论等科学探究过程，最终能够依据数据和现象，分析归纳出科学知识。小学科学教育是以培养学生的科学素养为宗旨，强调以丰富的活动为主要教学形式，这些活动需要是学生熟悉的、能直接引起他们学习兴趣的、精心选择和设计的、具有教育意义的⑶。通过这样的实验教学，不仅培养了学生对比实验的理性思维习惯，也为学生升入中学后进一步学习声音的速度等物理知识奠定科学的、准确的认知基础。而本课手机上的声音测试软件等信息技术的使用，让学生的实验更加易于观察和分析，也让学生感受到科学课堂的与时俱进。四、实验教具的教学优势该自制实验教具的设计运用整合思维，通过对实验材料、信息技术与实验方法上的改进与创新，具备了操作简单、现象明显、对比直观等特点。通过该实验教具，抽象的声音变成直观形象的数据和图形，提高了实验的直观性、可重复性和科学性。该实验装置的改进不仅能让学生进行该实验的定性研究，还能让学生进行定量研究。利用感官的体验和对数据的分析、比较和归纳，培养良好的数据意识，推动学生科学思维能力的培养。该实验教具可演示使用也可分组实验使用，充分满足课堂需求、提高课堂效率，激发学生积极参与科学探究并获得乐趣。学生在利用该实验教具探究实验的过程中建构科学概念，掌握科学方法，培养科学态度和科学精神⑷。五、结语实验教学上的不断改进与创新，能够激发学生真正参与学习。实验教具的改进与创新让教师和学生都在不断学习和利用，真正发挥实验教具的作用，运用到实际教学中去。利用身边易得的材料，简便的加以改进，注重多种教学方法和教学内容的融合，也可以借助新的信息技术力量，让实验数据精准化、实验现象直观化、实验结果定量化，进一步构建学生科学的知识体系⑸。总之，通过实验教学教具的设计和创新，能更有效地促进科学课堂实验教学的实施，达到培养学生科学素养的教学目的！参考文献苏安良李琳杨笑：《声学知识的'‘十不同”》，《数理化学习》2018年1期陈雪蓉：《浅谈信息技术在实验教学中点石成金之效一一以声音的传播一课教学为例》，《小学教学参考》2018年21期《义务教育小学科学课程标准》，北京师范大学出版社2017年版杨晓鹏梁芳：《小学科学建构科学概念的策略研究》，《教育教学论坛》2016年12期周岳玲：《"声音在不同物体中的传播”实验的改进》，《实验教学与仪器》2013年4期