浅议利用模型和概念图解决声音单元几个疑难问题

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1、浅议利用“模型”和“概念图”解决《声音》单元几个疑难问题浙江省湖州市南浔锦绣实验学校沈跃群【摘要】围绕概念和模型学习是有效的学习方式，本文浅议了利用“模型”和“概念图”来解决《声音》单元的几个疑难问题。由于物体发出声音时人的眼睛常常看不到它在振动，更无法看清声音的高低强弱变化是振动不同引起的，声波也是看不到的，所以如何让学生直观的理解声音的产生、变化与传播形式，成了本单元的疑难问题。本文阐述了用“模型”和“概念图”作支架，解决这个单元中典型的四个疑难问题，分别是：声音是由物体振动产生的；音量与音

2、高概念的本质区别；在探索“音高是由物体振动的频率决定”的过程中，发现“物体特征——音高特点——振动速度”三者之间的关系；声音以波的形式传播。【关键词】声音模型概念图疑难问题解决策略韦钰院士在《围绕概念和模型组织教学》的讲座中指出：认知科学和神经教育学的研究成果表明围绕概念和模型学习是有效的学习方式。她说：“要发展在一个领域里的学习能力，学生必须具有两方面的基础，一是具有深入而扎实的科学知识，另一方面是具有一个强有力的概念框架。”①模型能够帮助学生深刻地理解概念，概念图能够帮助学生建立概念之间的联

3、系，包括旧概念与新概念，新概念与新概念之间的关系，从而使学生理解一个概念在整体结构中的位置，建立起整个概念框架。笔者几年的教学经历发现，在《声音》单元存在几个有待解决的疑难问题，教学中我试着用建立模型和制作概念图的方法去解决它们，现略述如下。疑难问题一：声音是由物体振动产生的。也许很多老师都不认为这是个疑难问题，因为无论你是以直接讲授法教完此课，还是以阅读方法学这一课，亦或用探究方法教学这一课，上完课问学生：“声音是怎样产生的？”他们都会对你说：“声音是物体振动产生的。”然而，接下去你敲击桌子发

4、出声音，问桌子怎么会发出声音？学生会回答，因为你敲击了，而不是桌子受到敲击产生了振动；当你击掌发出声音，让学生解释，他们也不会告诉你，因为手掌在振动，空气在振动，他们还是只关注到表面的原因——击打。这说明他们只是背出了一句话：“声音是由物体振动产生的”，却根本没有建构起这个概念。当听到声音时，他们脑中出现的表象，不是这个物体振动的图像，而是“击打”动作，概念水平依然停留在前概念状态：“撞击使物体发出了声音”。而概念建构的标志之一就是能用概念科学地解释生活中的现象。【解决策略】：1．建立振动的模型

5、，认识振动是怎样一种运动。（1）观察描述钢尺、橡皮筋的振动状态，建立初步的振动模型。在拨动钢尺、橡皮筋，使其发声的活动中，让学生观察钢尺发声时是怎样的？橡皮筋发生时是怎样的？让学生用语言和手势来描述看到的现象，教师随机板画：钢尺发声时的状态：橡皮筋发声时的状态：用图式来帮助学生认识发声的钢尺、橡皮筋都在不断重复地作往复运动。再与只用力弯曲尺子，尺子不发声作对比，知道只有来回运动了尺子才发声。同样，把弹拨橡皮筋发声时的状态与只拉伸橡皮筋不发声时的状态作对比，认识到橡皮筋来回运动了才会发声。（2）推

6、测验证鼓、音叉发声时的运动状态，知道发声的物体都在振动，建立振动概念。钢尺发声时在不断地来回运动，运动停止，声音也停止了。橡皮筋发声时也在不断地作来回运动，运动停止，声音也停止了。那么鼓、音叉发声时是否也在不断地作来回运动呢？我们能用眼睛直接看到吗？怎样可以证明？这样学生在老师启发下可以通过用手摸的方式来感觉鼓面、音叉的振动，也可以借助泡沫塑料在鼓面上的跳动来证明鼓发声时，鼓面的确也是在作上下来回运动，音叉发声时，用手指轻轻接触，手很麻，说明音叉发声时也在快速来回运动。从而给出概念：这种不断重复

7、地往返运动，叫振动，并用不完全归纳法得出结论，物体发声时都在振动。2．利用概念图，认识“撞击”、“振动”、“声音”之间的联系。5E教学模式关于概念的转变中提到：“安德森（1987）认为，探究活动对概念的转变起很大作用，但是学生并不能自己完成这种转变。”教师要“提供应用和整合新概念的机会”“在新的情境中运用新学习的概念，有利于学生将新概念与原有知识进行整合。”②据此，在建立了振动模型，认识了振动是一种不断重复地往复运动，建构“物体振动产生声音”这一初步概念后，教师应当创设情境让学生应用概念解释，即

8、5E（参与、探究、解释、迁移、评价）中的第三步，从而帮助学生把前概念整合入学生已有的概念体系中。（1）师生互动，用新概念解释。①听音叉发出声音，解释：音叉的声音是怎样产生的？（因为音叉振动了）②用手握住正在发声的音叉，解释：为什么声音没了？（因为振动停止了。）③解释：敲击已经停止，为什么声音还有？（因为音叉还在振动）④最后制止振动，让音叉的音停止。⑤提升：你有什么发现？声音是怎么产生的？如果振动停止呢？（物体振动产生声音，没有振动就没有声音。）（2）利用概念图，建立新旧概念之间的联系。概念图是概