跨学科主题学习指导案例物理学科案例7“声声入耳”音乐会

案例7“声声入耳”音乐会跨学科主题学习课程规划表课题名称“声声入耳”音乐会年级八年级涉及学科物理：声音的产生与传播，声音的特性，改变音调的方法，声音的利用，噪声的控制方法。音乐：认识乐谱，乐器调音，乐器演奏。美术：音乐会设计图符合基本美学知识。工程技术：根据声音的产生与传播，自制“看声音器材”，根据超声波原理组装超声波制雾机、超声波智能门杆、超声波智能垃圾桶；根据控制噪声的方法，组装噪声提示器。信息技术：制作电子海报，剪辑视频，网络投票，优化展示及评估方法。意义价值本课题以声学基础知识为载体，策划并开展实践活动，统整物理、音乐、美术和工程技术等多学科课程资源，引导学生在任务驱动下进行实践活动，使学生在活动中构建声学知识体系，对声学知识形成系统的认识，并学会从跨学科视角综合分析和解决实际问题，形成乐于思考、勇于探索、敢于创新的科学素养。通过了解超声技术在现代信息技术中的应用，培养科技强国的责任感和使命感。学习任务将初中物理声学内容与音乐、美术、工程技术、信息技术等其他学科内容融合，分析举办音乐会、演奏自制乐器、设计场地等实际问题中涉及的声学知识；举办一场“声声入耳”音乐会。学习目标1.聚焦“演奏自制乐器”与“设计场地”，了解声音的产生和传播条件、声音的特性、现代技术中声学知识的一些应用、噪声的危害及控制方法。能用这些知识解释相关现象和问题，有将声学知识应用于日常生活、工程实践、社会发展的意识。2.通过击鼓实验、敲打音叉实验，体会实验探究中的转换法、放大法，认识声的产生。3.通过“声音的传播条件”的探究，经历科学探究过程，学习科学探究的基本方法，养成提出问题、主动探究的能力。通过自主实验探究“影响橡筋琴琴弦音调高低的因素”，学习控制变量法，提高收集信息、分析结果、得出结论的科学探究能力。4.通过观察、实验、制作等科学实践活动，提高对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理规律，勇于探究日常用品或新器件中的物理原理。通过参与“声声入耳”音乐会，关注科学技术对社会发展、自然环境及人类生活的影响，规范自己的行为，有将科学服务于人类的意识。重点难点重点：1.通过实验，认识声音的产生和传播条件。2.了解声音的特性。了解现代技术中声学知识的一些应用。知道噪声的危害及控制方法。3.理解科学探究中常用的方法，比如放大法、转换法、控制变量法等。难点：1.了解声音的特性，如听音识人。2.通过制作噪声提示器、超声波制雾机、超声波智能门杆、超声波智能垃圾桶等，了解声音的应用。学情分析学生对声音的原理比较熟悉，小学科学课上已对声音的产生与传播、音调、响度、音色有所介绍，以上知识为本课题的学习奠定了良好的理论基础。大部分学生知道声音的产生，但不知道传播条件；知道声音的高低、大小，但是不能区分高低与大小；知道响度、音调、音色是声音的特性。对于本课题而言，需要进行重新且深入的学习。对八年级学生来说，从物理学视角进一步理解声音的传播条件、声音音调和响度与哪些因素有关还存在一定困难。同时，学生对声学知识缺乏系统的认识。由于学生刚接触物理，科学探究能力、团结协作能力和解决问题的能力均需培养。本案例以项目式学习理论为指导，结合SOLO分类理论进行评价设计，对教学内容从跨学科角度进行分解，引导学生在跨学科实践活动中建构科学概念，理解声现象在生产生活中的应用。课程实施规划学习主题任务实践任务课时选题（创设真实情境，明确实践课题）任务1：为迎接国庆节，举办一场音乐会。课时1规划（确定任务方案，明确实践步骤）任务2：作为音乐会总导演，分解任务，讨论实施方案。实施（建构相关知识，经历实践过程）任务3：拆解橡筋琴，认识其如何发声，小组自制橡筋琴和其他乐器。任务4：通过实验，了解声的传播条件，设计音乐会场地的地点、音箱摆放位置、嘉宾入座区域。课时2任务5：通过实验，了解声音的特性，小组对自制乐器调音，演奏自制乐器。课时3任务6：了解噪声的控制方法和声音的利用，为音乐会增加现代声学技术设备。课时4总结（展示实践成果，总结交流评价）任务7：举办音乐会，介绍小组分工，演奏自制乐器，展示自制器材。任务8：交流总结，完成活动报告。课时5跨学科主题学习课时教学设计表第1课时学习任务1.为迎接国庆节，举办一场音乐会。2.作为音乐会总导演，分解任务，讨论实施方案。学习目标1.了解自制乐器和现代技术中声学知识的应用、噪声的危害及控制方法。2.通过举办音乐会，跨学科运用知识解决实际问题，培养积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。重点难点重点：1.了解声学知识在日常生活、工程实践、社会发展中的应用。2.从真实情境出发，共同探讨举办音乐会的实践方案和评价奖励方案。难点：了解现代技术中声学知识的应用、噪声的危害及控制方法，提出将现代声学技术运用到音乐会场地设计中的建议。学情分析学生对声比较熟悉，小学科学课上已对声的产生与传播、音调、响度、音色，以及噪声的控制有所介绍，以上知识为本节课的学习奠定了良好的理论基础，但缺乏现代技术对声音利用的介绍。由于时间较久，大部分学生已经忘记，同时对声学知识缺乏系统的认识。对于刚学习物理的八年级学生来说，要从物理学视角进一步了解声在生活中的应用，其科学探究能力、团结协作能力和解决问题的能力均需培养，对举办音乐会有心理上的畏难情绪。本节课对教学内容从跨学科角度进行分解，引导学生在跨学科学习活动中建构科学概念，分解音乐会任务，理论联系实际，解决综合问题。教学过程任务1：为迎接国庆节，举办一场音乐会。实践意图学生活动教师组织学业要求1.创设情境，引发思考，培养学生的问题意识。2.用声学技术在生活中的应用，激发学生学习兴趣。观看与声学相关的现代应用技术的视频、乐器演奏视频，回忆小学所学声学知识，思考声学技术在日常生活中的音响、智能控制等方面的应用。1.问题引入：国庆节快到了，同学们计划举办一场音乐会，来庆祝祖国的生日，如果你作为音乐会的总导演，会怎样设计这场音乐会呢？2.播放关于“声”的现代技术应用视频、演奏乐器的现场表演视频，引导学生回忆小学科学所学的声学知识，尝试简单解释声学现象。3.引导学生思考声学技术在日常生活中的其他应用。1.能从声学的视角观察日常生活中的现代技术发展。2.能认识到现代声学技术对社会发展的推动作用。任务2：作为音乐会总导演，分解任务，讨论实施方案。实践意图学生活动教师组织学业要求1.利用角色扮演，引导学生快速进入本案例学习中，在真实、综合的情境中发现问题，并思考解决方法。2.通过演奏自制乐器和自制器材的视频，降低学生的畏难情绪，激发学生敢于实践的精神。3.通过交流展示，营造良好的跨学科学习氛围。1.角色代入。作为音乐会总导演，思考并讨论举办音乐会需要准备哪些内容，制订音乐会实践方案。2.观看演奏自制乐器的视频，完善音乐会实践方案。3.以小组为单位，完成课后实践作业：画音乐会设计图纸，展示交流音乐会举办方案。1.引导学生设计音乐会实践方案，讨论怎样开展活动。2.播放演奏自制乐器视频，引导学生将演奏自制乐器作为表演节目，进行场地布置，思考怎样将现代声学技术应用在音乐会中。3.展示一些音乐会图片，引导学生讨论制订音乐会的评价奖励规则。1.能根据已有的生活经验和学过的物理知识，在教师的引导下，讨论制订出合理的实践方案和评价奖励规则。2.能根据所学知识，填写实践案例日志，学会归纳总结。3.能小组协作完成音乐会设计图，提升团结协作、主动交流的能力。跨学科主题学习课时教学设计表第2课时学习任务1.拆解橡筋琴，认识其如何发声，小组自制橡筋琴和其他乐器。2.通过实验，了解声的传播条件，设计音乐会场地的地点、音箱摆放位置、嘉宾入座区域。学习目标1.通过振动实验，了解放大法、转换法。2.通过“真空闹钟”“土电话”“听到水中手机发出的声音”实验，推理出声音传播的条件，培养学生观察演示实验、获取与处理信息、基于证据得出结论并做出解释的能力。3.通过学习声速、回声，阅读“科学世界”，初步形成科学的自然观，增强社会责任感、民族自豪感。重点难点重点：了解声音是由物体振动产生的，知道声音的传播需要介质。难点：声音的传播需要介质。学情分析学生虽然对声有一定了解，但是由于刚接触物理，缺少从物理学的视角对生活中的声学现象进行分析的能力，需要在教师的引导和帮助下掌握物理学习的基本方法。本节课的主要任务是让学生了解声的产生与传播，可以通过实验视频和生活小实验来聚焦展示声的产生与传播，课后自制乐器和思考音乐会场地设计，让学生逐渐体会到学以致用的乐趣。教学过程任务3：拆解橡筋琴，认识其如何发声，小组自制橡筋琴和其他乐器。实践意图学生活动教师组织学业要求1.用橡筋琴作为问题引入对象，紧扣音乐会主题。2.拆解橡筋琴，引导学生观察物体的振动，了解发声原因。3.通过观察演示实验，培养获取与处理信息、基于证据得出结论并做出解释的能力。4.通过自主实验，了解放大法与转换法，提高实践操作能力。1.学生观察橡筋琴、鼓、音叉，感受人发声的过程，归纳总结声音的产生条件。2.小组自选发声器材和辅助器材，比如绿豆与喇叭、乒乓球与音叉等，放大发声物体的振动，总结出物体发声的共同点——振动。1.弹奏橡筋琴，引导学生观察橡皮筋和其他物体发声的过程，分析声音的产生条件，强调其中蕴含的物理方法：转换法、放大法。2.向学生介绍发声器材和辅助器材，让小组自选器材放大物体发声时的振动，总结物体发声有哪些共同点。1.能通过观察物体的振动等关键物理现象，分析发声的本质，掌握分析现象的基本方法。2.能小组合作完成实验操作，放大发声物体的振动，了解放大法与转换法。任务4：通过实验，了解声的传播条件，设计音乐会场地的地点、音箱摆放位置、嘉宾入座区域。实践意图学生活动教师组织学业要求1.通过实验提升学生基于证据得出结论并做出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。2.基于生活场景，认识科学本质，了解科学、技术之间的关系，形成探索自然的内在动力。3.通过阅读材料，帮助学生从物理学视角认识自然、解决相关实际问题，初步形成科学的自然观，增强社会责任感、民族自豪感。1.思考交流声音传播到耳中是否需要媒介。2.学生观看实验后，完成实验现象填空，推理出声音的传播条件。3.观察实验现象，总结归纳：声是靠介质传播的。声能靠固体、液体、气体等介质传播。真空不能传声。4.了解声波、声速、回声，以及声波到达人耳后，如何被大脑感知。5.阅读声学知识在我国古代建筑中的应用材料，了解声的应用。6.个人完成纸质作业，小组完成课后实践作业。1.问题引入：自制乐器能弹奏出乐音，这些声音需要媒介进行传播吗？2.播放“真空闹钟”实验的视频引导学生推理：声音的传播需要介质，真空不能传声。3.演示实验“土电话”“听到水中手机发出的声音”，启发学生思考声音在固体、液体中的传播。4.向学生介绍：声音的传播方式——声波，声波到达人耳后怎样让大脑感知，声速，回声。5.让学生阅读有关声学知识在我国古代建筑中的应用的材料，如天坛的“三音石”等。6.布置课后练习题和课后实践作业(制作橡筋琴、水杯琴等)。1.能从物理学视角观察事物，学会联系其他学科思考问题，能解释日常生活中声音如何传播。2.能对简单物理实验中的信息进行归纳推理，得到声音传播需要条件的物理结论。3.能自主阅读“科学世界”，初步认识科学本质。4.能独立填写项目日历，完成纸质作业，思考音乐会音箱摆放位置、嘉宾入座区域选择。能小组协作完成实践作业，自选器材自制乐器。跨学科主题学习课时教学设计表第3课时学习任务通过实验，了解声音的特性，小组对自制乐器调音，演奏自制乐器。学习目标1.围绕演奏自制乐器，通过“拨齿轮”“敲鼓面”“听音辨器”等小实验，推理出频率与音调的关系、振幅与响度的关系，学会物理探究的基本方法。2.通过观察波形图，学会辨别波形图中的不同声音，以及声音音调的高低、响度的强弱。重点难点重点：1.通过实验，了解声音的特性。2.辨别波形图。难点：通过实验，了解声音的特性。学情分析学生在上节课对声有一定了解，但还不能区分音调与响度，并且在实验方面的经验不够丰富，需要在教师的引导和帮助下逐渐形成物理实验思维。本节课的主要任务是让学生了解声的特性，可以通过小实验来探究影响声的特性的因素，课后演奏自制乐器，让学生提高学习物理的兴趣，了解物理学在日常娱乐生活中的应用。教学过程任务5：通过实验，了解声音的特性，小组对自制乐器调音，演奏自制乐器。实践意图学生活动教师组织学业要求1.通过演示实验，让学生体会问题、证据、解释、交流的科学探究过程，培养推理论证的科学思维。2.通过学生实验，锻炼学生的动手能力，使学生学会有目的地观察，体会实验的乐趣。3.让学生感受不同音调的高低，体会模型建构，用波形图展示波的信息，培养分析图像的能力。1.观察弹拨橡皮筋的实验，总结并分享：用粗的橡皮筋弹奏时，声音低沉；用细的橡皮筋弹奏时，声音尖锐。2.观察“拨齿轮”实验现象，自主进行“钢尺”实验，了解频率，归纳总结：声音音调高低是由物体振动的快慢决定的，振动越慢，音调越低；振动越快，音调越高。3.观察波形图，发现同一段时间内，振动的声波越多，音调越高。1.情境引入：教师弹拨不同粗细的橡皮筋，让学生感受声音的不同，引出音调。2.在学生的协助下完成“拨齿轮”实验，探究音调与振动的关系。引导学生观察齿轮振动次数和音调，了解频率，简单推理出频率与音调的关系。3.播放不同的音频文件，让学生闭眼倾听，哪个音调高，哪个音调低。睁眼观察不同音调的波形图的不同。向学生介绍辨别波形图音调高低的方法。1.能辨别声音的高低，知道音调。2.能通过实验，观察齿轮振动的快慢和音调的高低，观察钢尺振动的快慢与音调的高低，总结归纳出频率与音调的关系。3.能辨别波形图中不同声音音调的高低。通过纸屑、鼓等简单的实验器材，让学生感受到物理实验的简单有效，激发其动手实验的兴趣与信心。1.闭眼倾听，发现第一个声音的音调高，第二个声音大。知道声音的响度的定义。2.观看演示实验，思考出纸屑的作用：放大鼓面的振动。认识转换法和振幅。观察到：纸屑被弹得越高，鼓面的振幅越大，响度越大；碎纸屑被弹得越低，鼓面的振幅越小，响度越小。推理出振幅影响声音的响度，物体的振幅越大，产生的声音响度越大。3.听出第一个声音响度大，第二个响度小。学会辨别波形图响度高低的方法：波形图中，波峰与波谷之间的垂直距离越大，响度越大。1.问题引入：播放两个音频文件，一个音调高、响度大，另一个音调低、响度大。让学生闭眼倾听，分辨哪个声音的音调高，哪个声音大，引出响度。2.将一些碎纸屑撒在鼓面上，用鼓槌分别轻击、重击鼓面，让学生对比碎纸屑被弹起的高度，感受响度的大小。思考纸屑的作用，介绍振幅，引导学生探究响度与振动幅度的关系。3.播放不同的音频文件，让学生闭眼倾听，哪个响度大，哪个响度小。睁眼观察不同响度的波形图的不同。向学生介绍辨别波形图响度大小的方法。1.能分辨音调高低与响度强弱的区别。了解振幅。2.能通过实验现象，加深对放大法的理解，推理出振幅与响度的关系。3.能辨别波形图中不同声音响度的强弱。通过小游戏，增加学生课堂参与度，体会“听音辨器”中所蕴含的物理知识，形成物理观念。1.分辨出弹奏的乐器分别是吉他和钢琴。知道发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同，音色是声音的另一种特性。2.观察不同音色的波形图，知道波的形状不同，音色不同。3.独立填写实践日志和课后练习。小组完成课后实践作业，撰写300字以上的实践报告。4.自愿录制探究影响琴弦音调高低的因素的实验视频。1.游戏引入，播放不同乐器演奏的乐曲《小星星》，让学生分辨是哪种乐器演奏的，引出音色。2.播放不同的音频文件，让学生闭眼倾听，睁眼观察不同音色的波形图的不同。3.布置课后练习及小组课后实践作业(演奏自制乐器)。4.布置小组演奏自制乐器。组织学生进行交流展示。能听音辨器，知道音色。跨学科主题学习课时教学设计表第4课时学习任务了解噪声的控制方法和声音的利用，为音乐会增加现代声学技术设备。学习目标1.自制噪声提示器，了解控制变量法，培养运用跨学科知识解决问题的能力。2.通过“跳舞的火焰、电流”“声音炮”及大量生活实例，了解现代声学技术在日常社会生活中的应用，培养乐于思考和实践、敢于探索和创新的精神。重点难点重点：通过实验和生活实例，了解现代技术中声学知识的一些应用。知道噪声的危害及控制方法。难点：思考如何融合现代声学技术，为音乐会增加亮点。学情分析学生学习声的产生与传播、声音的特性的过程中，初步具备了实验探究能力，但还不够熟练，需要在教师的引导和帮助下学习更多物理实验方法。学生已经对声学知识有了初步认识，通过实验和生活实例，以及课后小组组装超声波器材，可以进一步了解现代技术中声学知识的一些应用，了解噪声的危害及控制方法。教学过程任务6：了解噪声的控制方法和声音的利用，为音乐会增加现代声学技术设备。实践意图学生活动教师组织学业要求1.针对音乐会要求，提出噪声解决方案。2.运用噪声知识指导和规范个人行为，培养学生关心他人的意识。1.从心理和生理角度了解噪声的定义，声音强弱的等级，以及日常生活中各种活动声音的分贝上限值。2.思考交流举办音乐会降低噪声的方法，总结出控制噪声的途径：防止噪声产生，阻断噪声传播，防止噪声进入耳朵。1.情境引入：举办音乐会的过程中，会对周围的学生产生影响。向学生讲解不同角度下噪声的定义，声音强弱的等级，日常生活中各种活动声音的分贝上限值。2.引导学生从声音产生与传播的过程和途径，思考从声音的产生、传播、人耳感知三个方面来控制噪声。能从举办音乐会的实际问题中，理解噪声的定义，提出如何减少噪声危害的问题，并结合生活经验给出控制噪声的建议。1.将举办音乐会情境与物理教学内容紧密结合，激发学生的求知欲和学习热情，促进学生学以致用。2.通过超声波在生活中的应用实例，引导学生深化对物理规律的认识，领悟其内涵及相互联系，培养学生根据所学知识解释现实中的简单问题的能力。3.通过组装器材与录制探究视频，培养学生动手操作的实践能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。1.思考如何为音乐会增加亮点：可以在喇叭面前加蜡烛，为音乐会跳舞；做游戏“声音炮”，比较谁熄灭的蜡烛多，为音乐会活跃气氛；改造自制超声波烟雾机，加入香水，为音乐会增香。2.了解超声波、次声波。3.学生观察超声波智能门杆，思考后认为可以改装到音乐会入场处，限制人流量。4.独立填写实践日志和纸质作业，小组完成课后实践作业。组装超声波器材，合作完成实践作业，并进行交流展示。(选做)1.情境引入：你能为音乐会设计哪些项目，让我们的音乐会更加引人人胜呢？2.播放“跳舞的火焰”、声音炮的视频。演示“跳舞的电流”，解释原因。举例超声波加湿器、超声波清洗机，引出超声波、次声波，让学生了解现代声学技术在生活中的应用。3.向学生列举“声音可以传递信息”的实例，演示超声波智能门杆。4.布置个人纸质作业，小组课后实践作业。教师提供超声波应用的相关资源，让学生自制“看见声音实验器材”。1.知道声学技术对社会发展的推动作用，能融合现代声学技术为音乐会增添亮点。2.能独立完成课后练习，填写实践日历。跨学科主题学习课时教学设计表第5课时学习任务1.举办音乐会，介绍小组分工，演奏自制乐器，展示自制器材。2.交流总结，完成活动报告。学习目标1.通过展示自制乐器和器材、撰写活动报告，丰富对声的世界的认知，形成跨学科学习意识，能用所学知识解释有关现象，将现代声学技术灵活运用于日常生活中。2.通过小组合作剪辑视频、自制宣传海报，培养主动学习的态度。3.通过参加“声声入耳”音乐会，学习科学家和工程技术人员锲而不舍的探索精神，养成刻苦钻研、勇于进取的品质。重点难点解释生活中的声现象，灵活运用现代声学技术。