張 旺 王瀟毅 伍 科

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，安徽 蕪湖 241002)

2017年教育部頒布的《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》提出：“綜合實(shí)踐活動(dòng)是從學(xué)生的真實(shí)生活和發(fā)展需要出發(fā)，從生活情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為活動(dòng)主題，通過(guò)探究、服務(wù)、制作、體驗(yàn)等方式，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的跨學(xué)科實(shí)踐性課程?！眲⒈N教授指出：綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種基于物理知識(shí)和科學(xué)方法的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，開展綜合實(shí)踐活動(dòng)可以拓寬物理課程的視野、發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)和優(yōu)化物理課程的探究性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)。中學(xué)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)關(guān)注物理知識(shí)的整體性運(yùn)用與創(chuàng)新，以提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。筆者以“比較材料的隔聲性能”為例，探討綜合實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 核心素養(yǎng)下教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定

“比較材料的隔聲性能”是蘇科版物理八年級(jí)上冊(cè)中第一章“聲現(xiàn)象”中安排的綜合實(shí)踐活動(dòng)，活動(dòng)內(nèi)容是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，比較各種材料的隔聲性能。以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，進(jìn)行活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思路如圖1所示，整個(gè)活動(dòng)包括活動(dòng)前期、中期和后期三個(gè)部分。在活動(dòng)前期教師進(jìn)行活動(dòng)動(dòng)員，創(chuàng)設(shè)符合生活實(shí)際的情境，讓學(xué)生積極參與、主動(dòng)探究。在活動(dòng)中期學(xué)生自主進(jìn)行探究，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)和管理。在活動(dòng)后期學(xué)生以實(shí)驗(yàn)展示、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式進(jìn)行成果匯報(bào)，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究活動(dòng)的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)與反思，根據(jù)活動(dòng)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

圖1

在探究材料的隔聲性能過(guò)程中，滲透比較法、控制變量法等科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念，隔聲材料的應(yīng)用與社會(huì)生活聯(lián)系緊密，能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。核心素養(yǎng)下“比較材料的隔聲性能”的綜合實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

表1

2 “比較材料的隔聲性能”教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

以物理核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，運(yùn)用智能手機(jī)，開展“比較材料的隔聲性能”綜合實(shí)踐活動(dòng)。

2.1 在活動(dòng)前期創(chuàng)設(shè)情境，明確主題

在開展綜合實(shí)踐活動(dòng)之前，教師以圖片或視頻的形式向?qū)W生展示噪音的危害，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到噪音對(duì)社會(huì)生活的影響。然后鼓勵(lì)學(xué)生在課后用手機(jī)拍攝生活中有關(guān)噪音的圖片或視頻，發(fā)到班級(jí)微信或QQ群中，并引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，尋找防治噪音的途徑。

教師選取有代表性的圖片或視頻在課堂中進(jìn)行展示，學(xué)生通過(guò)之前的學(xué)習(xí)和查閱的資料知道防治噪音的途徑主要有消聲、隔聲和吸聲等，其中隔聲在生活中的應(yīng)用較為廣泛，例如在高架道路的兩邊建有隔音屏，以減弱噪音的影響(圖2)。

圖2

最后教師提出問(wèn)題：不同材料的隔聲性能有何區(qū)別？如何比較不同種類材料的隔聲性能？

結(jié)合隔聲材料在生活中的應(yīng)用，確定本次綜合實(shí)踐活動(dòng)的主題為“比較材料的隔聲性能”。將全班學(xué)生分成若干小組，開展探究活動(dòng)。

2.2 在活動(dòng)中期實(shí)施項(xiàng)目研究

(1) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施探究

為了探究各種材料的隔聲性能，先選取幾種不同的材料，本次探究提供生活中常見的3種隔聲材料：隔音棉、滌綸混紡毯和普通海綿板，將它們依次編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)材料。

再選取聲源，教科書中提出選取鬧鐘為聲源，鬧鐘指針走動(dòng)發(fā)出的聲音雖然穩(wěn)定，但聲音過(guò)小、不便調(diào)控。為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，可利用智能手機(jī)和藍(lán)牙音箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在智能手機(jī)上下載安裝Frequency Sound Generator軟件，軟件界面如圖3所示，通過(guò)調(diào)控，手機(jī)可發(fā)出不同響度或不同音調(diào)的聲音。將藍(lán)牙音箱連接到智能手機(jī)上，可連續(xù)調(diào)控聲音的強(qiáng)弱。

圖3

根據(jù)藍(lán)牙音箱的大小制作一個(gè)木盒，將隔聲材料均勻置于木盒中的側(cè)壁、底部和頂部，再將音箱置于隔聲材料中，用隔聲材料把音箱完全包裹起來(lái)，將木盒的蓋子蓋緊，可根據(jù)在木盒外聽到的盒內(nèi)音箱發(fā)出聲音的強(qiáng)弱來(lái)比較材料的隔聲性能。

在木盒中放置不同的隔聲材料，在木盒外聽到聲音的強(qiáng)弱可反映材料的隔聲性能，教科書中提到讓學(xué)生感受聲音的變化，但僅憑聽覺感受主觀性較大，有學(xué)者提出用環(huán)境監(jiān)測(cè)站的專用聲強(qiáng)計(jì)來(lái)測(cè)量聲音的強(qiáng)弱，使得測(cè)量結(jié)果更加精確。隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)的教學(xué)功能越來(lái)越強(qiáng)大，在活動(dòng)中可用智能手機(jī)代替聲強(qiáng)計(jì)來(lái)測(cè)量聲音的強(qiáng)弱。在智能手機(jī)中下載安裝分貝噪音測(cè)試軟件，軟件界面如圖4所示，利用該軟件不僅可以直接測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)聲音的強(qiáng)弱，還能顯示聲音強(qiáng)弱的變化，利用上述材料和裝備可進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)(圖5)。

圖4

圖5

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自行設(shè)計(jì)一個(gè)表格來(lái)記錄數(shù)據(jù)。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求有序開展探究活動(dòng)，在探究過(guò)程中，教師應(yīng)根據(jù)各小組的進(jìn)展情況進(jìn)行指導(dǎo)，確保每個(gè)小組的探究活動(dòng)能夠順利進(jìn)行。

完成探究活動(dòng)后，每組應(yīng)向老師進(jìn)行階段匯報(bào)，教師根據(jù)每個(gè)小組的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)析，對(duì)每個(gè)小組所做的工作給予肯定并鼓勵(lì)，同時(shí)對(duì)探究過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題也要及時(shí)指正。教師可在各個(gè)小組所提交的數(shù)據(jù)記錄中選擇一份較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示(表2)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

表2

觀察表2的數(shù)據(jù)可知：對(duì)于同一種隔聲材料，距離發(fā)聲體越遠(yuǎn)，所測(cè)得的聲音越弱；木盒中包裹音箱的材料不同，在距離相同的情況下，所測(cè)得的聲音強(qiáng)弱也不同，即不同材料的隔聲性能有差別。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程和數(shù)據(jù)分析中，需要用到控制變量法、比較法等科學(xué)方法，教師可在探究中滲透科學(xué)方法的教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和證據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出結(jié)論。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可知：噪音的強(qiáng)弱與距離發(fā)聲體的遠(yuǎn)近有關(guān)，距離發(fā)聲體(噪聲源)越遠(yuǎn)，所聽到的噪音越弱；不同材料的隔聲性能不同，當(dāng)距離發(fā)聲體的遠(yuǎn)近相同時(shí)，測(cè)得的聲音越弱，說(shuō)明該種材料的隔聲性能越好，所以在這三種材料中，隔音棉的隔聲性能最好，滌綸混紡毯次之，普通泡沫板最差。

2.3 活動(dòng)后期：總結(jié)評(píng)價(jià)，提出新問(wèn)題

學(xué)生通過(guò)綜合實(shí)踐活動(dòng)，比較了不同材料的隔聲性能，同時(shí)還探究了噪聲的強(qiáng)弱與距離噪聲源遠(yuǎn)近的關(guān)系。各組成員就探究過(guò)程進(jìn)行交流，對(duì)探究過(guò)程進(jìn)行自評(píng)，反思探究中的不足之處并思考：材料的隔聲性能除了與材料的材質(zhì)有關(guān)，還與什么因素有關(guān)？學(xué)生提出猜想：可能與材料的厚度、密度等有關(guān)，根據(jù)猜想進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。引導(dǎo)學(xué)生在交流討論中提出新的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生課后深入探究。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合實(shí)踐活動(dòng)具有較強(qiáng)的綜合性和開放性，教師和學(xué)生都需要投入一定的時(shí)間和精力做好前期準(zhǔn)備工作。在探究過(guò)程中，各小組應(yīng)該合理分配任務(wù)，協(xié)作完成探究，同時(shí)教師要對(duì)各組的探究活動(dòng)進(jìn)行合理管控；最后進(jìn)行匯報(bào)與交流，展示活動(dòng)成果。本活動(dòng)以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，運(yùn)用智能手機(jī)等開展“比較材料的隔聲性能”綜合實(shí)踐活動(dòng)，從搜集資料、確定項(xiàng)目主題、實(shí)施項(xiàng)目、得出結(jié)論到討論交流，整個(gè)活動(dòng)過(guò)程都以學(xué)生為主體，使學(xué)生經(jīng)歷較完整的探究過(guò)程，獲得開放性的技術(shù)訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的核心素養(yǎng)。