资源简介

【声音】单元解读
教科版四年级培训
1.避免无关的事实性探究
2.实现学习机制与课堂教学的统一
科学探究活动的连续设计，可以促进课程内容在事实与事实之间、事实与概念之间发生关联，进行相互作用，并避免无关的事实性知识的简单罗列，同时，也容易实现学习机制与课堂教学的统一。
科学概念的形成需要“架构”
科学探究过程需要连续
课程设计要成为学生学习科学、理解科学的思维方式。
少而精的主题，在连贯、系统地学习和探究中，才能发展儿童对科学的理解。
学习主题需要精简
概念架构
课题精简
连续探究
科学理解
教科版四年级教材简单说明
1.用连贯、相关、综合的内容组织课程。
2.促进课题之间、单元之间相互关联。
任何一个科学概念的建构不应是知识点和技能的简单集合，而应是一个内容丰富、知识、技能和观点可以相互支撑的架构。
科学理解需要认知的发展
大单元设计在关注学生原有认知和经验方面表现出它的优势。在连续的、相关的探究中，知识、技能、方法都不是简单的集合，而是相互支撑架构起来的一个系统，思维的发展也变得连续了，这样的认知过程有利于促进学生学习科学、理解科学。
1
【声音】在课程标准中的位置和作用
2
单元的认知特点——思维、逻辑、方法
3
单元解读
目录
CONTENTS
【声音】在课程标准中的位置及作用
1
物质科学领域的概念表述
声音
（作为教师，你会想到什么？）
概念一：物体具有一定的特征，材料具有一定性能。
概念六：机械能、声、光、电、磁是能量的不同表现形式。
概念理解困难
1.声音为什么是能量的表现形式？——物质、声波、能量
2.声音与能量是什么关系？——涉及到声音本质的认识
课程设计特点及教学应对
【声音】在课程标准中的位置与作用
01
1.教科版教材【声音】单元的特点是什么
2.【声音】单元是如何促进学习机制与课堂教学的统一
6.1.3声音的高
低、强弱与物体振动有关。
6.1.1
声音可以
在气体、液体和固体中向各个方向传播。
【声音】在课程标准中的位置与作用
01
6.1.2
声
音
因
物
体振动而产生。
1.物体具有一定的特征，材料具有一定的性能。
2.水是一种重要而常见的单一物质。
3.空气是一种常见而重要的混合物质。
4.物体的运动可以用位置、快慢和方向来描述。
5.力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态。
6.机械能、声、光、电、热、磁是能量的不同表现形式。
主要概念：6.1声音因物体振动而产生，通过物质传播。
声音是力吗？
以橡皮筋为例：
拉伸、按压、揉搓，橡皮筋不能发声——看上去与力无关。
弹拨或横向拉动，橡皮筋能发声——看上去与力有关。
结论：在课堂教学条件下，只有从振动的角度，才可发现声音和力的关系。所以，振动是产生声音的唯一条件。
01
声音是能量吗？
在物理上，通常用两个量来描述物体（物质）：物体在某一时刻的运动状态（位置）和在这一状态下所具有的能量。
结论：物体在振动状态下（即平衡位置附近的往返运动），具有的能量即声能。
02
声音是波吗？
物体的振动带动周围介质（如空气）的振动，而介质的振动有引起它周围其他介质的继续振动，如此振动形式不断传播，直到耳，让我们听到声音。
结论：物体的振动是以波的形式在不同媒介中传输。
03
一、“声音是能量的表现形式”简单分析
01
力、能量、波彼此相互联系，都能形成解释，但又不是独立的。
处于振动状态下的物体/物质具有能量——振动能，这种振动能遇到某些介质（比如空气）就会发生相互作用，即波的叠加，并产生了声音。
声能不仅仅是能量，还表现为传播的特点。所以用了能量的“表现形式”来描述。
1.“物质科学就是研究物质及其运动和变化规律的基础自然科学”。
广义上（定性的角度），研究声音，是研究物质的运动（振动）和变化（传播、音色等），而且这种运动、变化有其独有的特征。
物体的运动（振动）决定了它具有的状态（波动）和具有的能量形式（产生了声音）。
4.在哲学上，物质是惟一的事实上存在的实体。所有的实体和概念都是物质的一种构成、描述和表达；所有的现象和意识都是物质相互作用的结果。
3.如何看待物质与能量——
爱因斯坦质能方程：E=mC2
能量是物质的一种描述和表达！
在“质能方程”中，能量和质量是一回事！
如果我们理解了声音是能量的表现形式，整个物质科学领域——光、热、电、磁就都能理解了。而不用去追究声波、电场、磁场、光波是不是物质这样的问题了。
2.狭义上（定量的角度）物体波动的定量描述可用波长和频率来表示，并与能量相关：
理解
定性认识
描述与表达
定量理解
能量与质量
01
二
、声音与能量的关系分析
E：能量
h：普朗克常数
λ：波长
ν：频率
E=h?
c/λ=h?cν
能量与波长成反比，与频率成正比；
能量公式对声、光、电、热、磁都适用。
通过以上分析，我们会发现，对于物质的认识，不能仅仅从是否是一个“实体”来认知，更需要从能量角度以及物质的描述和表达来认识。这就是声音这个单元在物质科学领域中的最主要的作用。
三、单元学段目标要求与课程设计
01
6.1.1
举例说明声音在不同物质中可以向各个方向传播。
6.1.2举例说明声
音
因
物
体振动而产生。
6.1.3-1声音有高
低、强弱之分；制作简易装置，知道振动的变化会使声音发生改变。
传播
音高
音量
噪声
产生
6.1.3-2知道噪声的危害和防治；知道保护听力。
声音
工程与技术目标：
18.3-2在制作过程中及完成后进行相应的测试和调整。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
听听声音
前概念探查
2
声音是怎样产生的
声音产生
3.
声音是怎样传播的
声音传播
4
我们是怎样听到声音的
传播/噪声
5
声音的强与弱
音强
6
声音的高与低
音高
7
让弦发出高低不同的声音
测试与调整
8
制作我的小乐器
制作与测试
【声音】单元的认知特点
——思维、逻辑、方法
2
1
对学生原有认知的了解是单元学习的基础。
用更多的声音问题可激发学生关注热情。
3
对传播的认知是在不断的观察、分析、对比中获得的。
用连续的探究和证据的分析来理解传播概念。
5
在观察中，发现振动幅度对音量的影响。
在比较中，发现音量强与弱是怎么获得的。
7
用弦振动获得的信息，形成对音高深层次理解。
对弦的调整和测试，体会弦乐器的工作原理。
2
用实验的方法体会振动的含义。
观察物体振动的状态并与声音建立联系。
4
用分析和实验的方法，体会鼓膜的作用。
在分析人耳构造的基础上，理解保护听力的方法。
6
在观察中，发现振动快慢对音高的影响。
在实验中，体会改变音高的办法。
8
单元的认知特点——思维、逻辑、方法
02
用制作小乐器，测试对【声音】的总体认知。
【声音】单元解读
——教与学建议
3
对本单元解释的第一文本是教师用书。每一课都有明确的课程设计背景和教学目标，是教师教学的基本依据。其中四维目标（科学概念目标、科学探究目标、科学态度目标、以及科学、技术、社会与环境目标）的确定，不仅是对课程标准中课程内容和目标的细化，也是教学最基本的要求。
本人的解读应该是教师用书基础之上的单元总结，力图用少量文字和有限时间解释大篇幅文本和图示，
1.背景：用扬声器刻画出来的一幅声波图。
是扬声器发出的声音引起周围空气的振动，产生了“波”。
是对物质运动（振动）的形象描述。
是对“声音是能量的表现形式”的直观解释。
2.文字：不足百字的描述直接揭示本单元学习的主要内容：
物体是怎样发出声音的？
我们是怎样听到声音的？
为什么各种声音都是不同的？
单元首页——科学的观察视角
03
01
01
01
第一课
听听声音
——认知起点
了解初始想法，关注声音问题
1.感受声音的无处不在
听一听身边的各种声音，区分声音的不同。
描述声音。在倾听基础上的描述，并且指导学生用一些科学词汇进行描述。这个词汇表教师可根据实际情况做丰富处理。
2.了解学生对声音问题的原有认知
用记录表记录“对声音问题的思考”——已经知道的和还想知道的。在本单元结束的时候，教师应对照这个班级记录表，检验学生学习效果。
这部分内容是本课的核心，声音单元学习的起点和基础。
3.拓展活动——听一段简单的乐曲，识别音高的不同。教学中要找一曲简单、类似音阶的曲目，便于学生识别。
03
第二课
声音是怎样产生的
用简单、直观的实验，建立物体振动与声音的联系
【聚焦】
声音是怎样产生的？
【探索】
1.观察橡皮筋的振动（本课主要活动）
拉伸、按压、揉搓，橡皮筋不发声——好像声音与力的大小无关，力只是改变橡皮筋的形状。
弹拨、横向拉动，橡皮筋发出声音——好像声音与力有关系。仔细观察和分析，会发现声音只与橡皮筋运动的状态有关，橡皮筋在平衡位置做往返运动、即振动时，才能听到它发出的声音。初步形成“振动产生声音”的认知。
2.观察更多的发声物体——拨动钢尺、击鼓、敲击音叉
用探索【1】的方法和逻辑，进一步发现振动与声音的关系。
【研讨】
将观察的事实经过逻辑推理，转化为证据。
体验人体的发声器官——声带的振动。
观察现象
本课教学要点：
1.初步建立“声音是物体振动产生的”的概念，并且概念的建立源于对物体振动状态的观察。
2.概念建立的思考点首先是观察“物体是如何发出声音的“。振动是关键词。
03
结论一：详写内容……点击输入本栏的具体文字，简明扼要的说明分3.项内容，此为概念图解，请根据您的具体容酌情修改。
第三课
声音是怎样传播的
对“传播”认知是理解声音本质的重要前提
【聚焦】
鼓声是怎样从一个地方到达另一个地方的？
【探索】
1.声音在气体中传播。借助一个真空玻璃罩，首先是思考不能听到声音的原因是什么，再通过观察和解释，发现声音传播与媒介（空气）的关系。
2.声音在固体中的传播。借助书桌听声音，发现声音可以在固体中传播。
3.声音在液体中的传播。借助音叉和水槽，发现更多的传播特点。
用击打过的音叉触及水面：音叉的振动引起水面的波动，出现水波纹，可以解释声音与波有关。
将击打音叉浸入水中，可听到音叉振动发出的声音，可以证明声音能在液体中传播。
隔着水槽听到了音叉振动的声音，可以证明声音是经过液体和固体进行传播的。
【研讨】
1.回应【聚焦】问题
2.进一步思考，也与【探索1】互为佐证。
【拓展】
土电话：学生感兴趣、解释传播的好方法。
以分析和实验为基础，理解保护听力的方法
【聚焦】
耳是怎样使我们听到声音的？
【探索】
1.观察耳结构图的目的，不是为了识记，是要分析和推测耳的结构与功能之间的关系，发现耳是怎样听到声音的。
2.用最直接、简单的方法，在比较之中体会耳郭的作用。
3.模拟鼓膜振动的实验，是对声音产生和传播的进一步解释，并为第5课声音的强弱问题的研究做了铺垫。这个实验也是本课的主要活动。
【研讨】
1.在分析和实验基础上的推测，是科学课一个重要特点。经过【探索】2-3的实验之后，学生对耳的功能有了基本的认知，这时可以再来重新认识耳的结构图，引起学生对听力的关注，使后续保护听力的课程安排水到渠成。
2.在体验了耳郭的功能之后，解释听诊器的工作原理就比较容易了。这里的关键是要让学生了解声音有聚合作用。事实上声波和光一样，都能被聚合，声、光的这个特点在现代科技中应用非常广泛。（本质上声光有很多相同之处）
03
第四课
我们是怎样听到声音的
第5课
声音的强与弱
在连续的探究中“架构”声音的概念——音量
【聚焦】
音量（声音强弱）是声音的重要属性。音量是什么？声音怎么形成的强与弱？
【探索】
本课力图用系列的探究活动，获得对音量的解释。
1.观察尺子振动幅度的变化，建立振幅与音量的联系。
尺子伸出桌面的长度是一个模糊的量，需要根据材料的特点确定。关键是尺子的长度有利于观察到振动幅度的变化。
要尽量避免尺子与桌面发生拍打现象，以免影响听声音和观察振幅。
“振幅”是物理上专有名词，是物体振动产生的最大值。如果学生不容易理解，可以用“振动的幅度”描述它。
2-3.观察橡皮筋和鼓面振动幅度的变化
这两个实验都是【探索】1的延续。橡皮筋振动幅度比较容易观察，但是声音的区分度不大；鼓面振动不容易比较，但是发出的声音区分度大。所以2-3的【探索】活动需要在【探索】1的基础上进行，这里需要思维的高度参与。
【研讨】
1.记录表的分析和归纳，不是三个实验的简单集合，每个实验（事实）之间、事实与概念（音量）要发生相互作用，才能对音量形成解释。
2.任何一个科学概念的建构不应是知识点和技能的简单集合，而应是一个内容丰富、技能和观点可以相互支撑的架构。在教学中要树立这样的观念。
观察现象
03
观察现象
在连续的探究中“架构”声音的概念——音高
有了上一课的研究基础，本课的讨论就比较容易了……
【聚焦】
音高（音调）是声音另外一个重要属性。音高是怎么产生的？
【探索】
本课力图用系列的探究活动，获得对音量的解释。
1.敲击铝片琴
构造特点：铝片琴的音条和共鸣管都是由金属材料制成的（材料同质），音条的薄厚宽窄相同。我们讨论的问题只与音条有关。先引导学生观察铝片琴结构，作出相应预测——音条的长度可能会影响声音的高或低
敲击铝片琴，发现音条之间声音高低的变化规律，与猜测进行比较，是否可以形成对音高变化规律的初步判断？
2.吹口琴
吹口琴，找声音变化的规律，猜测口琴里面簧片可能的结构是什么样子的。
观察口琴的结构，簧片的变化规律与你的猜测是否一致？能否形成判断音高变化的证据？
【探索】1-2的实验，不是简单的敲击比较，需要引导学生对研究的问题做深层次思考，如：
铝片琴、口琴的结构有什么特点？这些特点对音高变化可能有什么影响？
从物体结构与功能的关系，我们会发现声音高低变化的规律吗？
03
第6课
声音的高与低（1）
本课教学要点：
1.对音高的认知是本课的难点，需要调动学生的思维，用逻辑推理的方式发现音高的变化规律。
2.将学过的声音知识（声音的产生、传播）、技能（分析、假设、推理等）结合起来，并与认识世界的物质观相互支撑，形成正确认识声音的方法和视角。
第6课
声音的高与低（2）
【探索】
3.钢尺振动快慢与音高的关系实验
这是本课的核心实验，是建立音高与振动频率关系的唯一实验。教学中需要放慢速度，让学生真正发现二者之间的关系。
频率一词可用振动快慢来描述，学生能定性解释即可。
图中提供的方法（钢尺伸出桌面长度、依次实验、重复3次，以及柱形图中的数据）都是为了将振动可视化，教学中可做微调，但是这个过程不能忽略。
整个活动，从”设计——观察——记录——柱形图——结论“是对所学知识和探究能力的考验，也渗透了学习科学、理解科学的一般方法。
【研讨】
1.承接【探索】3，是建构概念的关键所在。
2.可与【研讨】1结合起来，形成音高的规律性变化。
3.根据给出的图片，推测这些物体音高的变化规律是什么，只是归纳推理，不需要检验。
03
第7课
让弦发出高低不同的声音
声音问题的研究比较抽象，振动不容易被观察、振幅不容易被区分、频率更难可视化……
橡皮筋和弦都是干扰比较少的研究材料。在研究橡皮筋的基础上，再来研究弦，相对容易。
【聚焦】
弦的音高与哪些因素有关？
【探索】
本课可以看成是一个项目研究，用STEM学习方式可丰富学习内涵。需要说明和解释：
1.要让每个人都清楚要解决问题是什么。
2.活动手册中的记录表只是推测有哪些因素可能会影响弦的音高和音高变化的规律。
3.这是一种特殊的学习方式，【探索】和【研讨】是整合在一起的，不受教材体例的限定。
在“设计能让弦的音高发生连续变化的方案”中，注意区分单弦和多弦的体验是不同的：
单弦：弦不动，手指连续移动；手指的位置不变，弦松紧变化。
多弦：手指在多根琴弦上连续移动。
03
第8课
制作我的小乐器
本课试图用“技术与工程”领域的观点来阐述制作过程及调试与测试。可以用STEM学习方式来丰富学习内涵。
需要说明和解释：
1.引导学生选择合适的材料，并能清楚这种材料改变音高的方法。建议先画出设计图。
2在制作的过程中要不断的调试和改进，直到它能发出动听的声音。
3.展示与交流的目的是发现其他人制作的长处，改进自己的制作。
4.本课可作为声音单元的应用和总结课。
03
1.用好教师用书和活动手册
教材是教学文本的统称，包括教科书、教师用书、学习手册等。教科书主要是通过文字和图片传递科学教育的各种信息，图片和文本都是有内涵、有教学研究价值的。
教师用书在对图片的解释和教学的指导上是最具说服力的，是教师完成教学任务最基本的依据。所以，用好教师用书是第一要务。教学的至始至终都应该研究好教师用书。
学生活动手册是学生学习科学的抓手。手册里的各种记录表不仅反映了科学学习的过程，也体现了学生学习程度和学，不可或缺，教学中需要指导学生用好活动手册。
2.理解探究活动的概念指向
声音单元探究活动（实验）的逻辑线索是很明显的，在教学中占有很大比例，但是因为声音的产生、传播、音高音量等实验有很多不太容易控制，显示度不高，成为教学的难点。所以，需要教师在充分理解实验目的和指向的前提下，进行适当调整，同时需要指导学生仔细观察现象，注重思维的加工和信息的整理。实际上，这些实验对声音概念的深入理解和应用都是“讲述”无法达到的。
2点建议：
03

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