儿童“声音”概念访谈及分析.doc

科学 儿童“声音”概念访谈及分析长沙市岳麓区博才阳光实验小学 肖超一、位置及情况分析“声音”是小学科学课程中“物质世界”中的“能量的表现形式”分支的一个单元，教材设置为四年级教学内容。对于声音学生很常“见”，因为周围的生活环境里总能听到各种声音，却又看不见，不仅看不见还摸不着。因此学生有很多体验，同时也因为这些体验而产生很多关于声音的问题。二、相关知识的梳理 声音是由物体振动产生，能在各物质中传播的能量形式，是物质实体。产生声音的物体叫声源物体。声音的传播过程是由声源物体以振动的方式在物质中传递，将声波传播到远方，声音的传播在不同的介质中速度不同。音调、音色、响度是声音的三要素，也是描述声音的基本指标。音调又称音高，它与物体振动的频率有关，物体振动的越快音高越高，物体振动的频率越慢音高越低；响度又称声强或音量，它与物体振动的振幅有关，振动的振幅越大音量越大，振动的振幅越小音量越小。人在听声音的时候有一个可听频率范围，超出这个范围无论响度大小如何，人都是无法听到的。音量可视作人的主观感受，它与声源和听声的人之间的距离有关，距离越远同一声音听到的音量越小。在同种介质中由于物体振动存在阻力声音在传播过程中音量会不断减弱。声音在传播过程中碰到障碍物反弹形成回声，人耳有分辨声音停顿相差为0.1秒两个声音的能力，如果原声音与回声相隔不足0.1秒人就辨别不出，超过0.1秒则会听到回声。声源的振动引起周围空气振动进而引起耳膜振动，再通过一系列的振动和电信号传给大脑，通过大脑分析人就能听到声音。三、访谈背景介绍那么，儿童对声音的认识又是怎样的呢？我们将以访谈的方式了解儿童对于声音的认识和他们对于声音现象的解释。本次访谈的对象是随机抽取长沙市岳麓区的三所学校不同年级，总共60名学生，分为两块，一部分是已经系统学习过声音单元的四年级、五年级学生40人（后称“已学”），可能在学习完的时间长短不同学生的声音概念会有不同，在此暂且归为一类。另一部分是还没有学习过有关声音知识的三年级学生20人（后称“未学”）。遗憾的是部分访谈卷在进行分析的时候任未完成，造成三年级学生概念收集不够，统计可能存在偏差。访谈学生使用的都是教科版科学教材，教材中涉及的科学知识主要有：声音的产生和传播，音量、音高和物体振动的关系，人听到声音的原理等，三个部分共7课。设计的访谈问卷着重于调查“声音”“声音的产生与传播”“音量和音高”“回声”“人听声音的原理”的认识情况。本报告的结果是对所有随机抽取的学生统一采用访谈的方式一对一进行，访谈老师进行交流提问，并适时追问，学生回答。访谈过程中注意师生平等，以学生说为主，可视作交流、谈话。四、访谈情况分析及教学看法（一）你听过哪些声音？声音是怎么产生的？这个问题的目的是调查学生生活环境中听到的声音的情况和“声音是由振动产生的”的认识。学生在回答第一个问题时问题不大，例如，水流声、汽车声、说话声、上课铃声、机器声.个别学生会提到访谈时听到的声音。第二个问题，学生对于声音的产生存在着以下几种典型的答案如：摩擦、碰撞、振动、动等。未学（单位：人）已学（人）总数（人）摩擦61420碰撞8614振动21214动404不知道（说出发声地方）51419其他（电、收缩）112（注：表中数据是指存在这种概念的人数，有部分学生存在多种认识，如：认为摩擦和碰撞都能产生声音，所以人数大于总人数。）在访谈过程中，学生对于振动的了解较少，原因是很少有振动发声的可供学生直观体验的生活现象，而像摩擦、碰撞产声的体验生活中实例较多，由此可以看出中年级学生概念的建立仍倚重于生活中具体的体验。认为只要东西在动就会产生声音的三年级有四人而四年级没有，原因是四年级对于运动的描述拥有了更具体的表述。在调查的过程中还发现，有部分学生，说不出发声的原因，原因存在三种情况：1、不知道怎样表达。2、有一定的认识能否定一些不对的概念，但确实不知道科学概念是什么。3、这块的认识是空白。发声原因是“其他”的学生，认为电和收缩能产生声音，举例为收音机和人体的气管。就本题从表中数据可以发现：摩擦、碰撞是两个典型的迷思概念，学生是通过生活中的现象推断出来的结果，而且这些现象在生活中比较常见；不考虑不同学校教学效果的差异，从“已学”人数来看，可以看出这两个概念具有一定的顽固性。从具有正确概念的人数分布来看教学起到了一定的作用，但显然作用效果不理想。从表中可以看出无论是“未学”还是“已学”儿童，学生还是以现象体验为主，由于振动的难以观察，缺少体验，导致学生大部分存在着迷思概念。对教学措施的看法：四年级学生已有上科学课一年多的经历。实验能力，尤其是观察能力都得到了一定的发展。同时通过一年的观察描述的训练已经能对振动这样一个比较复杂的现象作出准确的描述，“声音”安排在四年级教学比较合理。对于存在的典型错误概念应设计大量的实验产生可供直观观察的现象，与学生原有概念不断的产生冲突，迫使学生自主放弃原有概念，继而寻找新的解释。这就要求教师在教学中提供给学生大量的且有结构的材料，同时不断的引导思考。如，音叉、皮筋、直尺的持续发音，引导观察没有对其进行摩擦和碰撞时，它们仍然在发声的思考，依靠实证将学生的思维不断逼近客观存在的真理。再结合对发声皮筋、直尺等运动的观察和发声的音叉在水中的现象，从而理解振动这种运动方式，帮助学生重构概念。（二）演示：用轻重不同的力气敲击桌子。问，两次声音有什么不同？这个问题调查的是学生对“音量”进行描述的情况，音量一般采用大和小来进行描述，这也是教学中的准确描述方法。首先确定的是学生是否感觉到了不同，通过访谈学生都能感知两次敲击存在明显不同，而对于如何描述听到的不同却存在这下列一些情况：未学（单位：人）已学（人）总数（人）大小不同91524轻重不同122840高低不同022清脆程度不同011洪亮和低沉011厚细不同011长短不同011急缓不同011（注：同上表。）本题中，学生能很好的感知两次声音存在的不同，同时也能坚定而且准确的描述，这点在访谈过程中可以看出来。在该题中，两次声音的大小不同是正确的描述，而能够正确描述的学生在未学部分中占45%，已学部分中占37.5%，总人数中占40%，未学的正确概念比例要高于已学部分正确概念比例，造成这种情况的原因是四五年级拥有更多的描述方式，个别同学向往更新奇的答案，而三年级能够用来给他描述的词语却比较有限。轻重不同所占人数比例是本题所有答案中最高的，达到总人数的66.7%，轻重是从手用力的角度出发的，学生看到的就是老师用两次大小不同的力敲桌子，也就是敲桌子的轻重不同。从这里可以充分的表明，所访谈的学生获得信息的渠道主要还是是直观感受。在已学部分中有学生存在错误概念，特别有两位同学认为听到的两次声音就是音调不同，可见在学生中存在无法辨认声音高低和大小的情况，也就是不能区别音量和音调。在调查的三年级学生中虽然没有出现这种情况，但并不能说明这种情况不存在，。从已学学生的访谈结果可以发现：40人参与访谈，却出现了50个答案，有5种除主要答案外的其他描述，这可以从一定程度上说明四、五年级学生能够用来提供给他们描述的词语较多，也体现了他们希望表现自己不同的看法，这点是科学学习的一个优点。对教学措施的看法：很显然，学生在这个问题上存在的错误概念较少，而是在描述方式上存在问题，注意在教学中引导学生正确描述是重点。在访谈过程中，之所以会出现有很大一部分学生认为两次声音是轻重不同，原因是学生认真的看着老师敲桌子的这样一个活动，很自然的就将这个活动联系到了表述。在进行音量的教学时，可利用多媒体播放两个相同物体制造出来的音量不同的声音，反复引导学生描述，适时比较不同描述，让其在学生之间做出评定，发挥学生自己的力量逐步引导学生自己进行正确的描述。（三）演示实验：用某乐器或物体发出高低不同的声音。问：两种声音有什么区别？本题调查的是学生对“音调”的理解情况，描述音调一般用高低，但考虑学生年级的因素，用其他的描述方式，比如：尖锐、清脆等词语来描述的也可视作正确概念。同样的访谈过程中，首先确定学生是否感觉到了不同。通过活动每位学生都能明显的感觉到了不同，这方面不存在问题。而要求学生进一步描述时，学生的答案表现情况有下面几种：描述情况未学（单位：人）已学（人）总数（人）高低不同6915粗细不同112尖锐不同5813清脆不同31316模仿（叮、当）033响亮不同3811说不清358音符不同112（注：同上表）本题是所有访谈题目中学生回答时间最长的，几乎没有学生能够很自信的说出坚定的答案。首先学生能辨别两次声音完全不同，但当问到哪里不同时学生表现的很为难。在我的访谈过程中，试着提出了另一个问题：这次声音的不同和前面声音的不同一样吗？大部分学生能够肯定不一样。从表格数据的分散程度来看，可以发现学生对于音调的描述是一个难点；同样这点，也能从“说不清”这部分的人数的多少可以看出来。访谈的答案中出现了尖锐、清脆等描述方式，从访谈学生本身的条件考虑，这样的答案可以认为是正确概念。访谈过程中正确概念的学生所占比例情况。完全正确的（用高、低描述）：未学30%、已学22.5%、总数25%，有正确概念（清脆、尖锐、高低）：未学70%、已学75%、总人数73.3%，从这样一个数据可以看出，学生拥有正确概念的比例较高，导致学生难以肯定的原因是表达方式的难以确定。已学部分拥有正确概念的学生高于未学的学生，可见教学起到了一定的效果。教学过程中，对于这个知识点的教学应该是统一了描述方式的，即用“高、低”，也就是说已学的学生在完全正确的描述上应该会要高于未学，这才是应有的教学效果。但从数据的表现却是未学（30%）大于已学（22.5%）。导致这样的原因可能是在教学过程中未作相应的要求，即确定对音调的描述方式只用“高、低”。任然有部分学生存在这错误概念，如：“响亮程度”不同，这部分学生还是不能区别音调和音量。在已学和未学中，分别有一位学生提到了“音符”不同。这两位学生中有一位是在非常喜欢音乐的。而另一位情况不熟悉。能够肯定的是，音乐方面对她进行声音的描述有帮助。但显然学生没有理解音乐上的音符和音调的区别，认为音符就是音调（1.2.3.4.5.6.7.）。从“模仿（叮、当）”可以看出，较高年级的学生总是比较能利用自己的方式来表达自己的想法。对教学措施的看法：“音调”的教学是声音单元教学的难点，这个在教学过程中就能很明显的感觉到。学生总是描述不清楚，因为就算是老师告诉学生音调用高和低描述，并且演示制造出两个高低不同的声音，让他们来确定哪个高，哪个低，学生都很难确定。这方面的能力需要结合音乐课的音调反复练习，才能使得学生能够正确判别。为了提高这课的教学效果，同时也培养学生严谨的科学态度，在教学过程中，一定要确定描述方法，当学生提出像清脆、尖锐等描述方式的时候，首先肯定他的描述方式没有错，然后再让他明白还有更好的描述方式，并且这也是科学上面正确的描述方式。结合上面音调练习反复描述，从而重构学生的科学概念。（四）创设情境：用塑料袋包住正在闹铃的闹钟放入水里。问：还能听见声音吗？本题想要了解的是学生对声音传播的理解。声音能够通过塑料袋、水传播出来吗？在进行这项调查之前，首先确定学生能够明白：我们周围有空气，声音能够在空气中传播。空气单元在三年级上册，所以这个访谈卷上的问题设置的是合理的。声音能够在任何有介质的环境中传播，不同介质传播声音的速度不同；由于传播过程中介质振动的阻力不同，所以不同介质中声音传播的距离也就不同。本题首先让学生确定能不能传出来，也就是能不能听得见，然后再进一步了解学生的解释，访谈结果如下：未学（单位：人）已学（人）总数（人）听得见92433理由声音能够传出来，水和塑料袋不能完全挡住，但能挡住一些。里面有空气，不是真空的，能够传声，同样也能通过水和塑料袋。听不见111627理由水和塑料袋都能挡住声音268水能挡住声音527塑料袋能挡住声音415袋子里的空气与外面的空气隔绝了不能传播（只有空气才能传播）。077在进行本题的访谈时，学生往往能很快做出答复，而且能够坚定的说出理由，拥有科学概念的学生，都知道水和塑料袋不能完全阻挡声音，可能是在平时的时候有过相类似的体验。未学（三年级）大部分学生主动提出，通过水和塑料袋后声音会减弱，但没有学生提出和空气有什么关系。已学（四五年级）学生中有部分学生明确提到“真空”不能传声，声音之所以能传出来是因为闹钟的振动传给了袋子里面的空气，进而传给袋子、水再传给外面的空气，所以能听到声音。可见四、五年级学生更理解声音的传播过程，而三年级学生任然停留在现象的体验上。通过数据我们可以发现，拥有科学概念的人数所占比例：未学45%、已学60%、总数55%，教学效果较为明显。访谈的60名学生中有27名学生存在错误概念。其中未学部分认为不能听见声音完全是老师创造情景中的水、塑料袋造成的。他们认为在这种情景下肯定会听不到声音，而且理由也很简单基本没有过多的思考。已学部分学生中，认为听不见的原因是水和塑料袋共同的作用的学生较多，这部分学生还没有完全理解“声音变小了”和“听不见”之间的区别，他们认为这样做，声音肯定会变小，小到我们无法听见，所以是听不见。存在这种想法的的学生不能认为他的理解是错误的，老师该做的是正确引导这之间的不同，让学生理解。在四、五年级的访谈中，有7位学生认为这样做不能听见声音，他们认为声音的传播只能依靠空气，如果中间有不是空气的东西把声音隔断，声音就无法传播过去。这一类学生知道声音的传播需要介质，但认为声音传播的介质只有空气，其他物体都不能传声。导致这样的原因是他们在科学课上有过相关知识的学习，然后在记忆或者概念建立的时候存在偏差。对教学措施的看法：四年级学生已经有了物质三态的认识，在教学过程中应该由一种物质引申到一类物质状态的物质进行教学，如：空气气体 水液体 木头固体，来证明。空气能传播声音，那么像气体这一种状态的物质都能传播声音。然后实验水能不能传播声音，实验的方法可以用两块石头或强力磁铁，使它们在水中发生碰撞听声音，由水这种物质引申到液体这一类物质。如果学生有不同的看法，可适当多选几种液体实验。同样的，让学生再做实验，耳朵贴在桌面，然后另一个学生轻声敲桌子，感觉木头的传声从而引申到固体。通过试验后学生会发现，固体、液体、气体都可以传声，物体都能传声。（五）你听过回声吗？你认为回声是怎么产生的。产生回音的条件：需要有一个大的反射面；声源与反射面的距离要超过17米，有传播介质。本题访谈学生关于回声的了解，首先确定学生是否有回声体验。访谈过程中所有的学生都有过回声的体验，并能说出一些听到回声的地点，如：桥洞、体育馆.等。可以确定无论是已学还是未学的学生都知道产生回声需要特定的环境。访谈结果如下：未学（单位：人）已学（人）总数（人）反射壁192645距离347传播介质044不知道167 从访谈的结果可以看出，大部分学生（75%）知道产生回声的基本原理既是声音的反射。所以对于产生回音的反射壁这个概念基本上能够理解。但在这个方面有小数同学认为，产生回音的场所一定要是密封的，他们这样认为的原因是如果不密封，声音就会从周围走掉。可见这部分个同学仍然没能很好的理解“听不见”和“声音很小”之间的区别。要能听到回声，声音的传播距离差距离差要超过17米。当然对于小学生来讲不需要知道的这么仔细，但通过体验学生却能得出产生回音的条件和距离有关，即要产生回音，那么这个场所一定要比较开阔。从访谈的结果来看“已学”和“未学”之间差别不大，原因是在教材中没有设置相关内容，所以在教学中也就没有涉及相关知识。传播介质是声音传播的必要条件，产生回声首先是声音的传播。由于三年级还未学习过声音传播的相关知识，所以没有学生能够将传播介质联系到回声。而四年级知道声音的传播需要介质（部分理解为需要空气），但能够联系到回声的人较少（10%）。访谈过程中没有学生能够完全说出这三个要素的。访谈结果为“不知道”的同学，并不是没有体验，他们都听过回声。在进一步提醒“产生回声的这些地方有什么相同的吗？”学生仍然不能说出来。导致这样的原因可能是他们一时没能找到好的表达方式。在访谈过程中有两位同学分别提到了回声就像“空气反弹”和“电磁场反射”一样，需要肯定的是他们理解了回声既是声音的反射这一概念。举这样的例子解释是他们的一种描述方式，即“就和*一样。”而这种描述方式往往停留在表象相同上。对教学措施的看法：回声现象的教学内容虽然没有在教材中体现，但往往在上课的过程中就有学生会提到，因为他们对于这个充满了好奇。结合四年级学生的认知规律，可设置一些室外体验活动如“寻找回声。”首先引导学生分小组，在老师为学生规定的环境内找回声。然后，全班同学来讨论产生回声和不产生回声的两个场所（体育馆和室外田径场）有什么不同，分析可能的原因（与壁和距离有关）。最后设置固定场景验证。通过这样的活动不断让学生体验、思考，使学生获得关于回声的科学概念。在教学回声之前必须确定学生知道声音传播的要素，要产生回声，首先声音必须传播。这方面只要培养学生联系知识的习惯即可，即在解决新问题前先回想下，它与之前我们学过的有联系吗，有怎样的联系？（六）我们人是怎样听见声音的？人体听声音的路径分为两种方式：一种是气传导路径，另一种是骨传导路径。通常我们所说声音的传导是指第一种。气传导路径：物体振动引起周围介质（包括气体、液体、固体等）的波动，这种波动只有作用于听觉器官才能产生听觉，耳是我们常说的听觉器官。波动通过外耳进入，引起中耳的鼓膜振动，鼓膜将振动传给听骨链和前庭窗，再通过内耳的毛细胞将振动转变为电信号通过听觉视觉传给大脑中的听觉中枢。骨传导路径：物体振动引起周围介质（包括气体、液体、固体等）的波动，不经过外耳和中耳，直接通过颅骨刺激内耳。本题访谈调查学生对于人听声的理解，小学生在这题中需要掌握的有，物体振动产生声音，声音能够以声波的方式继续传播，当传到我们耳中的时候，波动会引起耳膜振动，再通过一系列的传播最后传给大脑，通过大脑的处理后我们就能听到声音了。本题访谈结果如下：未学（单位：人）已学（人）总数（人）能完整说出具体过程的01010说出传播途径的61319只能说到耳111728耳和心101耳和嘴202从访谈的结果可以看出：对于未学来说要能具体说出人听声的过程是很困难的，除了是从课外书上看到过，否则学生是不可能完全知道的。通过访谈结果也能说明这点。对于小学生而言能够了解声音传播途径，可以说达到了教学目标，从表中可以看出，