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何為科學(xué)？科學(xué)就是永遠(yuǎn)的探索！

延伸你的感官 像科學(xué)家一樣探索未知領(lǐng)域

編者按：小學(xué)是科學(xué)的前浪漫階段，初中則是浪漫階段，所以小學(xué)科學(xué)課程的核心目標(biāo)是：全面打開感官，激發(fā)孩子對科學(xué)的無限興趣，培養(yǎng)科學(xué)探究思維。面對自然世界的各種現(xiàn)象，提出問題，做出猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去證明，證實(shí)或者證偽，得到結(jié)論，進(jìn)行進(jìn)一步探究，這就他們認(rèn)識客觀世界的方式。River教室的孩子們正是這樣，在物質(zhì)科學(xué)的領(lǐng)域探究著天地萬物運(yùn)行的奧秘。

《聲現(xiàn)象——聲音的產(chǎn)生》課堂實(shí)錄

授課班級：六年級River教室

授課時間：2020年2月25日

播放音頻：形形色色的聲音(1:30min)

師：請問你聽到了什么？

之：各種各樣的聲音，警車聲，Michael Jackson的歌聲，《大魚》的聲音

棟：大自然的聲音，人造聲音

師：是的，生活中我們總能聽到各種各樣的聲音，那么針對你聽到的形形色色的聲音，你能提出什么問題？

洋：這些聲音為什么各不相同？（為什么不同物體發(fā)出出的聲音不同）

       我們是如何聽到這些聲音的？現(xiàn)在我們在電腦的兩端，聲音是怎么傳播過來的？

宸：聲音到底是如何產(chǎn)生的？

師：OK，是的，我們生活中能聽到聲音，一定是涉及到大家所說聲音的產(chǎn)生，傳播，接收，那么除此之外，剛才洋說到聲音是各不相同的，誰能具體說一下聲音有何不同？

之：鳥和人發(fā)出的聲音不同

洋：聲音的音調(diào)不一樣，有些聲音刺耳，有的悅耳，有的聲音宏亮，有的低沉～

宸：我們不看人的臉，如果是熟悉的人光聽聲音就能聽出來是誰

魁：男生聲音低沉，偏粗，女生尖銳，偏細(xì)

師：好的，聲音有高低之分，也就是音調(diào)不同，這是聲音的一種特性；此外，我們還可以聽聲辨人，不同的人有不同的聲音特色，這也是聲音的一種特性；那么如果我分別大聲，小聲喊你的名字，一樣嗎？

宸：不一樣，聲音的大小，響亮程度不一樣。

師：是的，聲音除了有音調(diào)高低之分，有音色差異，還有大小之分，就是響度不同，總之這些都是聲音的特性。好的，接下來的幾節(jié)課就會圍繞聲音的產(chǎn)生、傳播、接收，還有聲音的特性及其利用展開探究。無論如何我們肯定要先從源頭處展開探究，那么，今天我們就先來探究聲音的產(chǎn)生。

師：請問，聲音是如何產(chǎn)生的？你有何猜想？

魁：聲音應(yīng)該是通過振動，讓空氣振動，振動耳膜，然后我們能聽見

庸：可能是….沒注意過

堯：碰撞產(chǎn)生的吧…

師：好的，可能跟碰撞或者振動有關(guān)系，這都是大家的猜想，那么其實(shí)我們生活中可能沒有聚焦過這個問題，那么接下來我們通過一個實(shí)驗(yàn)一起來聚焦一下，再來猜想。好，請仔細(xì)觀察，描述你觀察到的現(xiàn)象。

演示實(shí)驗(yàn)：一個會發(fā)聲的音叉，一個橡皮錘，用橡皮錘敲擊音叉

冉：橡皮錘敲擊音叉，會發(fā)出振動的聲音

師：好，首先能聽到聲音，其次音叉在振動，那么你看到振動了么？

粟：看不太清楚，我們可以在放大鏡、顯微鏡下看，放大就能看到振動了

師：好，敲擊后，音叉可能在振動，但不確定我們需要去驗(yàn)證，如何驗(yàn)證音叉在振動呢？演示實(shí)驗(yàn)：敲擊音叉后，旁邊放一個玻璃杯。

師：OK，你看到了什么？

然：敲擊音叉后，靠近杯子，可以聽到杯子在吱吱吱響。

師：說明什么？

然：音叉在振動。

師：好，也就是說敲擊音叉后，我們觀察到1音叉發(fā)聲；2音叉在振動。那么，問題來了，音叉為什么會發(fā)出聲音？

聲：振動！

師：大家都認(rèn)為音叉發(fā)聲是因?yàn)檎駝?？可是我明明看到的是“敲擊“音叉，才發(fā)出聲音的啊

然：因?yàn)榍昧酥蟛庞姓駝?，有的物體本就能振動

辛巴：敲擊能夠?qū)е抡駝印?/p>

師：好的，沒問題，也就是說你們?yōu)槭乔脫魧?dǎo)致的振動才讓音叉發(fā)聲？“敲”也是為了產(chǎn)生振動？

生：對，但是其它的方式也能產(chǎn)生振動，比如撞擊。

師：好，總之音叉發(fā)聲，要么跟“敲”有關(guān)，要么跟敲擊后的“振動”有關(guān)，現(xiàn)在，誰能用事實(shí)說服先反駁我，就認(rèn)為“敲擊”音叉才會發(fā)聲。

生：……

師：我們再來觀察一下實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)），請問你看到了什么？

石頭：就是敲擊音叉，音叉會發(fā)出聲音，然后在振動

師：那么請問，敲音叉音叉發(fā)聲，但是當(dāng)我不敲了，橡皮錘離開之后還有聲音嗎？

石頭：有的

師：就是說，敲擊音叉發(fā)聲，拿開錘子，音叉繼續(xù)發(fā)聲，所以發(fā)聲跟“敲擊”直接相關(guān)嗎？

石頭：不直接相關(guān)，不是直接原因

【備注：對于聲音的產(chǎn)生，孩子當(dāng)下的已有經(jīng)驗(yàn)是：物體發(fā)聲是因?yàn)榻o它一個外力作用，這是他的認(rèn)知。哪怕有些孩子通過看書等途徑知道“振動”，但其實(shí)并不不清晰其中原因，此時老師必須提出質(zhì)疑，把討論點(diǎn)先聚焦到“敲”的問題上，破除他的已有認(rèn)知】

師：那么音叉發(fā)聲跟“敲”不敲沒關(guān)系，這個“敲”只是讓音叉振動了！好的，那么音叉發(fā)聲自身的振動有關(guān)系，對嗎？

生：是的

師：好，我們再來觀察一下實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)），請問你看到了什么？

石頭：就是敲擊音叉，音叉振動了，也發(fā)出聲音，當(dāng)用錘子靠近，就沒聲音了。

師：那這個錘子做了什么，它沒聲音了？

石頭：橡皮錘阻斷了音叉的振動，讓它從動態(tài)變成了靜態(tài)，就沒有聲音了。

師：也就是說音叉發(fā)聲過程，如果用外力讓音叉停止震動，聲音立刻消失。對嗎？這說明了什么？

辛巴：音叉發(fā)聲是因?yàn)檎駝?/p>

師：好的，敲擊音叉，音叉振動發(fā)聲，若不振動就不能發(fā)聲，歸根結(jié)底音叉發(fā)聲是因?yàn)樗陨碓谡駝樱瑢幔?/p>

生：是的。

師：OK，就是說聲音是由物體自身振動產(chǎn)生的，敲、撞擊之類的都是一個誘因而已。認(rèn)同嗎？

生：認(rèn)同。

師：好，我們達(dá)成了一個基本的共識，猜想聲音是由物體振動產(chǎn)生的。

【備注：通過聚焦音叉發(fā)聲，從正反兩個角度說明：敲擊音叉發(fā)聲，歸根結(jié)底是因?yàn)橐舨孀陨碓谡駝?，若不振動就不能發(fā)聲，敲擊只是一個外因。在如何破除敲和震動之間的必然關(guān)系上，一個有力的反例就是有的敲沒有引起震動，那就沒有聲音的產(chǎn)生。】

師：這是通過觀察現(xiàn)象推理得知的猜想，那么大千世界如此多的聲音，所有的聲音都是由振動產(chǎn)生的嗎？

生：不一定

師：怎么辦？

洋：做實(shí)驗(yàn)去證明。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 1

師：昨天讓大家準(zhǔn)備了一些儀器，先用你們最熟悉的吉他，好，實(shí)驗(yàn)儀器是吉他，那么實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗?/p>

生：驗(yàn)證聲音是由振動產(chǎn)生

師：這個當(dāng)然是大猜想，那么對于吉他發(fā)聲來說，要驗(yàn)證的是？吉他發(fā)聲是由吉他弦振動產(chǎn)生的，當(dāng)然有可能我們的猜想會錯。那么，為了驗(yàn)證我們的猜想，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

曉：拿兩個吉他，首先用手撥動第一個吉他的一根弦，嗡的聲音，你會發(fā)現(xiàn)另一個吉他也會顫動。

師：OK，你描述的是兩個吉他發(fā)聲的現(xiàn)象，那么現(xiàn)在針對本實(shí)驗(yàn)，我們先來驗(yàn)證一個吉他的發(fā)聲與振動間的關(guān)系，怎么做？

洋：用手撥動吉他的一根弦，觀察弦是否會振動

師：好，大家現(xiàn)在都動手操作一下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？

之：撥動弦后，可以看到吉他弦在動，摸一下吉他身子也在動。

師：OK，撥動弦，可以看到弦在振動，那你還有其他發(fā)現(xiàn)么？耳朵聽到了什么孩子們？

之：有的，有聲音產(chǎn)生

師：是的，所以結(jié)果是，用手撥動吉他弦1會發(fā)出聲音，是耳朵聽到的；2還觀察到弦在振動，是眼睛看到的，一定要明確這兩點(diǎn)。好，還有什么發(fā)現(xiàn)？

之：額…老師，就是撥弦后發(fā)出聲音，那么再把一根手指放到弦上，它就立刻沒聲音了。

師：沒有生意的同時，還能看到弦還在振動嗎？

生：不能

師：所以，我們會得到這樣的結(jié)果，撥動弦，弦振動發(fā)聲，停止弦的振動，聲音立刻消失，認(rèn)同嗎？（認(rèn)同）那么，我們能得到什么結(jié)論？

堯：聲音的產(chǎn)生是因?yàn)檎駝?/p>

師：就我們這個實(shí)驗(yàn)而言，其實(shí)是？吉他發(fā)聲是由吉他弦振動產(chǎn)生的。當(dāng)然在這個過程中，大家也發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)一根弦在振動時，會影響到另一根弦，這個是一個很有趣的現(xiàn)象，是我們后面會討論到的一個問題。好的，那們只用了這一個實(shí)驗(yàn)，夠么？（不夠）

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 2

師：是的，那么我們進(jìn)行第二個實(shí)驗(yàn)，大家都有的尺子。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟是什么？

鎂：驗(yàn)證尺子發(fā)聲和振動的關(guān)系。然后就是用一個手在桌子上壓住一遍，另一個手撥動尺子，觀察是否有振動現(xiàn)象。

師：好，大家都動手操作一下，請完整的描述你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，看到了什么，聽到了什么？鎂：就是用手撥動尺子會發(fā)現(xiàn)，尺子會彈起來，就是在擺動，也是振動….還有尺子發(fā)出聲音

師：OK，也就是尺子振動，產(chǎn)生聲音，那如果此時我們讓尺子停止振動，會怎么樣？

鎂：沒有聲音了

師：好，就是說尺子振動發(fā)聲，停止尺子振動，聲音立刻消失。那么，你能得到什么結(jié)論？

冉：尺子發(fā)聲是由尺子振動產(chǎn)生的。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 3

師：好，實(shí)驗(yàn)繼續(xù)，接下來我們用鼓來驗(yàn)證。我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?？怎么做?/p>

庸：要證明，鼓發(fā)聲是由振動產(chǎn)生的?？梢酝拿嫔戏乓恍┬∩沉?，敲擊鼓面，看一下它是否會彈起來，就能說明鼓是不是在振動。

師：為什么要放小沙粒？

庸：可能鼓的振動不明顯，不容易看到，小沙粒很輕，一點(diǎn)振動就彈起來了。

師：好的，因?yàn)楣拿婵赡鼙容^堅(jiān)固，不易觀察到振動。所以我們通過沙粒的振動，來說明鼓發(fā)聲時鼓面在振動。好，我們來觀察一下，這里用的是碎紙屑。你觀察到了什么？

粟：敲鼓，能看到紙屑彈起來，

師：那個瞬間，你聽到什么了？

粟：有聲音發(fā)出，就是敲鼓，有聲音發(fā)出，并且紙屑彈起來

師：好，紙屑被彈起，說明鼓面在振動。也就是說，鼓發(fā)聲是由鼓面振動產(chǎn)生的。

師：OK，通過這三個實(shí)驗(yàn)，我們都驗(yàn)證了我們之前的猜想，得到結(jié)論：聲音是由物體振動產(chǎn)生的。

師：那么，加上音叉發(fā)聲，我們只是通過4個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，請問僅僅通過這幾個實(shí)驗(yàn)就可以得到這樣的結(jié)論了嗎？

粟：不可以，我們只做了這幾個實(shí)驗(yàn)太少了，誰知道別的物體是不是這樣。應(yīng)該嘗試各種物體，并且用一些公式去證明它，不能單純的做實(shí)驗(yàn)。

師：是的，只用這幾個實(shí)驗(yàn)太少了，我們應(yīng)該把目前世界上已知的所有物體都拿來做實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證他們發(fā)聲都是由振動產(chǎn)生的才可以？

生：是的

師：OK，確實(shí)是這樣，因?yàn)槲覀冎皇怯靡还?jié)課的實(shí)驗(yàn)來獲得這個結(jié)論，那么正?？茖W(xué)家要得到這樣的一個結(jié)論需要做大量的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行歸納才可以的。這就是科學(xué)探究的方法：實(shí)驗(yàn)歸納法！對科學(xué)來說，只要能夠找到大量可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)去證明它，我們就說它是對的，只要沒有反例，我們就認(rèn)為它OK，這就是科學(xué)的獨(dú)特之處，它的研究方法就是實(shí)驗(yàn)歸納法！而數(shù)學(xué)就不能這樣，數(shù)學(xué)要靠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评怼?/p>

師：這么看起來好像科學(xué)不太嚴(yán)謹(jǐn)?。侩y道不怕黑天鵝事件嗎？

辛巴：也是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌。驗(yàn)樗彩沁壿嫼芮逦摹?/p>

粟：科學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?/p>

洋：每一個步驟，細(xì)節(jié)都是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?/p>

師：對的，我們的探究過程是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。那么?shù)學(xué)科學(xué)的研究方法之所以不同，就是因?yàn)檠芯繉ο蟛煌?strong>科學(xué)的研究對象是客觀世界，不管是微觀還是宏觀，都是指宇宙星空、自然世界，它的研究起點(diǎn)就是我們的生活經(jīng)驗(yàn)。數(shù)學(xué)的研究對象是數(shù)與形的關(guān)系，比較抽象化的東西，它是遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)的。所以科學(xué)不可靠，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)本身是不可靠的，而恰恰因?yàn)檫@樣，我們才能不斷通過質(zhì)疑、發(fā)問，推翻以前的結(jié)論，獲得新的臨時性共識，進(jìn)而邁向一個新的臺階，一步步向前，所以科學(xué)的迷人之處就在此。

1解釋現(xiàn)象：用手敲擊桌子能聽到聲音，可是看不到振動呀？

  聚焦“微小振動”現(xiàn)象，尋找生活實(shí)例，思考如何讓不明顯的現(xiàn)象明顯起來。

2追問：剛才我們做實(shí)驗(yàn)用的音叉、吉他弦、鼓、尺子都是固體，也就是說固體可以通過振動發(fā)聲，那么請問，液體和氣體是否可以發(fā)聲？請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。

課下延展：通過小論文的方式或者拍攝視頻完成 （1尋找生活中的微小振動現(xiàn)象2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氣體、固體發(fā)聲）