“声生不息”--探究声波灭火的奥秘

本文发布于2019/5/25 10:30:36 阅读(246)  推荐(0) 

填报单位:广西科技馆 项目实施场所:综合使用场馆内外场地
项目类型:展览教育类项目 目标人群年级:学生7-9年级
每次活动接待人数:10-15人 课时时长和课时数:每课时45-60分钟,共计2课时
课时和活动次数安排:每次/天1 课时,分2次/天进行 活动时段安排:学期内的周二至周五,学期内的周末,寒暑假,节日(小长假)
1.项目研发团队

苏超

35

广西科技馆展教部主管

计算机科学与技术

项目负责

许世梅

33

广西科技馆展教部副部长

行政管理

项目组织运营

莫芊芊

34

广西科技馆科技辅导员

汉语言文学

项目策划

赵寒寒

25

广西科技馆科技辅导员

音乐表演

项目运营

曾德蓉

29

广西科技馆科技辅导员

电气工程及其自动化

项目运营




2.项目研发背景与目标

关于声音的知识在八年级上学期会有了比较详细具体的学习,但是无论是在学校还是日常生活中,受众对于简单的声波究竟可以传递多少信息,声音具有多大能量是在学校课本上感受不到的。本教学课程拟在声学基础知识的前提下,带领孩子感受更多声波的神奇魅力。 第五届全国科技馆科技辅导员大赛期间,我馆曾在趣味科学实验赛中表演过《声生不息》。相较于当年对于实验资料搜集时困难程度,现在找寻声波灭火的原理已经比较容易。但是仍然应看到目前绝大部分受众并不知道声波灭火的知识点,即使知道也很容易把声波灭火和空气炮灭火的原理搞混。因此,希望通过实验、对比等方式,让受众重新认识声波,引起受众对于基础科学的探索热情,并学会用科学思维方式去进行科学实验。

3.项目设计概述

针对八年级物理课本声现象的教学内容,在研究了声音的产生与传播、声音的特性、声的利用与危害后,以“探索声波灭火的奥秘”为主题,利用生活中常见的手机、平板电脑、音响、蜡烛及酒精灯等实验室器材的教学资源,以“基于实物的体验式学习、基于实践的探究式学习”为教学理念,以体验式学习、多感官学习、情境教学和做中学为主要教学方法,以实验-讨论-实验验证的活动形式,以达成《初中科学课程标准》规定“经历科学探究过程,增进对科学探究过程的理解,发展科学探究能力,初步养成科学探究的习惯,增强创新意识”的教学目标,学会声波的一些特性以及对于空气的影响,通过对声的利用的兴趣引导,加强课本知识学习的印象。

4.教学对象与受众分析

1.活动对象:7—9年级 2.受众分析:该年级段的学生对于声音及声波的基础知识已经有一定了解,初步掌握了声音是由物体的振动产生的,声音的传播需要介质。声音有频率、音色和响度等性质。学生有想要了解更多声音应用的好奇心,具有主动探索知识和独立解决问题的能力。小组活动形式的探究有助于培养学生的主动探究、沟通协作的能力,通过老师的引导帮助学生掌握获取科学知识的基本方法,掌握观察、实验、收集处理信息的基本技能,不断提高对科学的兴趣,了解科学发现带来的重大技术发明及其产生的社会影响。

5.教学内容

1.对接《义务教育初中科学课程标准》,了解声音的特性,知道声音传播方式。 2.声音具有特性。物体振动的频率高,发出声音的音调高,物体振动的幅度大,发出声音的响度大。 3.不同发声体的材料、结构不同,发出的音色也不同。 4.声音作为一种波,既可以传递信息,也可以传递能量。 5.具有观察、实验、收集和处理信息的初步技能。 6.了解如何通过日常用品来进行科学小实验的设计。 7.通过实验了解火燃烧的条件以及加深对于波的了解。

6.教学目标

科学知识:了解相关声音的特性、声波与风(冲击)波的区别以及声音的传播方式。 科学探究:了解并体验科学探索的一般过程;能在观察比较中提出可探究的科学问题,通过对比观察、动手实验、分析概括、探究声音的奥秘。 科学态度:对科学保持好奇心和探究热情,尝试运用多种思路完成科学探究,学会从多角度认识声音的特性,学会尊重科学,尊重他人,懂得合作与分享。 科学、技术、社会与环境:有将科学技术运用于日常生活、社会实践的意识,乐于探究实验现象中的物理学原理,乐于参与观察、实验等科学实践, 养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。

7.教学场地与教学准备

教学场地

教学场地 教学场地可在实验室,青少年工作室,培训教室,学校教室、梦想剧场等多种场合进行。考虑到声波灭火实验的效果场地都应选择在无风或风较小的室内。

教学准备

教学环境:考虑到声波灭火实验的效果场地都应选择在无风或风较小的室内。 实验器材:PPT电脑,投影、学习单、灯光、线圈式喇叭,功放器,手机/平板电脑(搭载如Frequency Sound Generrator 等可调输出声音频率的软件),蜡烛,打火机,尺,纸,木板,分贝仪,木块,小刀,气球,剪刀,透明胶等。 防护器材:灭火器,隔音耳罩。 其他材料:学习记录单,笔。

8.项目日程规划

次序

时间点

活动时长

活动内容

1

假期,学校科学课等

45分钟

了解声波的产生,了解声音的特性,进行哪个频率的声波可以灭火的实验

2

假期,学校科学课等

60分钟

对于声波灭火通过改变声音的频率、音源与火焰距离、声音大小等变量进行实验,并进行总结和拓展实验。



9.教学过程


第一阶段:通过实验导入问题,进行燃烧条件的讨论。

阶段目标:了解声音灭火现象并讨论产生现象的原因

教育活动脚本

1.教学内容

观看视频、通过实验导入问题:为什么声音可以灭火。

2.时间分配:10分钟

3.教学方法:基于问题的学习、探究式学习,

4.活动方式:观看、操作、体验、

设计思路

◆设计意图

本阶段旨在提出问题,制造悬念,并指出解决问题的核心就是破坏火焰燃烧三要素,为接下来实验进行铺垫。

◆学情分析

由于声波灭火并不是生活中常见现象,能迅速引起受众兴趣。同时火焰形成原因该年龄段已经有所了解,可以引发深入思考。

教学策略

应采用主要提出问题,并把问题交给受众回答的方式,引起受众的思考。

第二阶段:实验探究:确定目标

阶段目标:声波与风(冲击波)的区别

教育活动脚本

设计思路

1.教学内容

指出声波灭火与空气炮灭火的不同。

2.时间分配10分钟

3.教学方法:基于问题的学习、探究式学习

4.活动方式:操作、体验、讨论

◆设计意图

声波灭火在某些方面与空气炮相似,通过讨论以及实验的方式让受众重新思考二者的区别。

学情分析

由于二者较为相似,有可能会更加搞混,在表达时需谨慎。

◆教学策略

通过讨论、制造声波、制作空气炮等方式让受众了解二者有区别。

第三阶段:实验探究:对比实验

阶段目标:通过实验验证声波与风的不同

教育活动脚本

设计思路

1.教学内容

通过空气炮与音响播放声音的对比进行问题的验证。

2.时间分配:25分钟

3.教学方法:多感官认知,基于问题的学习、探究式学习,

4.活动方式:观看对比实验,操作论证

◆设计意图

加深受众对于声波灭火的原因并不是风这一概念的印象,破除网上错误解释。

◆学情分析

由于喇叭在振动时也会影响空气,应通过说明、实验等方式让受众了解并排除这一干扰。

◆教学策略

指导受众动手操作、进行讨论,加深对于二者区别的认识。

第四阶段:实验探究:声波灭火

阶段目标:通过改变实验变量进行声波对火焰影响的实验。

教育活动脚本

设计思路

1.教学内容

通过改变声音的频率、音源与火焰距离、声音大小等变量进行声波灭火实验。

2.时间分配:35分钟

3.教学方法:基于问题的学习、探究式学习

4.活动方式:观看对比实验,动手操作

◆设计意图

引到受众学会观察、记录科学实验现象,并学会改变实验变量得出实验结论。

◆学情分析

本阶段重点在于反复调整实验变量进行实验,应充分发挥受众能动性,不需要进行过多指定范围干预。

教学策略

指导受众动手操作、进行实验数据记录,加深对于声波灭火的认识。实验时考虑时间因素可以进行分组,分别对应频率、距离、声音大小进行变量实验,最后进行汇总报告讨论;在时间允许的情况下可以进行交换实验条件进行验证实验。

第五阶段:实验探究:总结、实验拓展

阶段目标:通过实验数据讨论声音灭火原理,并利用其它材料进行实验拓展。

教育活动脚本

设计思路

1.教学内容

根据实验数据让受众讨论声波灭火的原理并进行总结,同时进行实验拓展,若要加强或减弱声波灭火效果改如何进行实验设计并验证。

2.时间分配:25分钟

3.教学方法:基于问题的学习、探究式学习,

4.活动方式:讨论、总结、试验拓展。

设计意图

对本堂课进行总结,说明声波灭火原理和条件。

◆学情分析

受众在通过实验验证后对于声波灭火有了一定的了解,通过解释声波对于空气的影响加深受众对于原理的理解。同时受众会更加好奇如何继续强化或弱化声波灭火的效果。

◆教学策略

指导受众动手操作、进行讨论;引导受众合理假设如何设计场景或者条件使声波灭火的效果发生变化,并动手实验、尝试;引导受众学习声波灭火的原理,并探究如何拓展声波灭火实验。




10.项目成果及评估

本项目目前主要采用形成性评估和终结性评估。形成性评估主要在活动过程中进行,在教育活动中,学生的探究参与配合学习单的,同时辅导员通过提问、观察可以实施的了解学生对于活动内容的接受程度,随时调整。终结性评估主要是通多问卷调查和访谈的形式进行,积极了解学生对于教育活动的评价和意见,最后辅导员们进行活动反思,填写教育活动总结。

11.项目特色分析

该项目与我馆以前科学课程相比极大的加强了科学探究的过程,并提升了科学探究的自由度 。以往进行科学课程设计时往往只重视了“我教你学”的方式,而该课程模仿了在实验室进行真正科学实验的步骤,排除了相似因素的干扰,反复改变实验变量进行实验,得到最贴合实际的实验数据,并通过数据了解实验原理。由于声波灭火现在依然处在研究阶段,没有进行大规模的使用,因此在实验拓展时也提供了大量的自由创新的机会,可以发挥受众的想象力,自行设计实验方式并验证。同时也可以激发受众对于该项技术是否可以投入生活的兴趣,对于科技与生活有了全新的认识与思考。此外,也能通过该课程告诉受众,基础科学同样也能成为新科技。由于声波灭火可进行拓展实验的选择非常多,因此该课程还可拓展为系列课程。

12.专家评语

专家1:本项目适宜采用演示性的教学策略。不适宜采用探究式教学和基于问题的教学方式。 本项目需要特别注意安全。

专家2: “声波灭火”主题的实验探究值得培育,但教案需重新设计,围绕燃烧三要素、声音的特性和传播方式以及两者之间构成灭火的关系展开实验探究,避免说教,以问题为导向,层层深入,引导受众假设、实验、分析,最后自己得出结论。 建议: 1、进一步梳理、归纳教学目标; 2、按教学模式的规范划分教学阶段,制定阶段目标,使条理更加清晰; 3、关注教学模式和教学方法的区别; 4、教学过程中可以融入、介绍科学实验的方法,如比较法、控制变量法等; 5、深化设计教案内容; 6、注意错别字。

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