优化实验设计，凸显核心素养

声音的特性是解释声现象的重要理论基础，教材中用三个不同的实验分别探究声音的三个特性，但是在现实生活中，声音的三个特征是同时存在不可分割的。因此，有必要对教材中的实验进行整合和优化。

一、重构知识，形成科学的物理观念

“声音的特性”的核心概念是“声音”，联系“声音的产生和传播”，声音的产生来源于物体的“振动”，声音的传播形式是“声波”，结合“振幅”“频率”等概念，可以重新进行物理概念构图，如图1所示。

二、细化过程，突出物理科学思维

实验探究1：探究影响声音强弱的因素。

提出问题：声音的强弱受什么因素影响。

作出假设：声音的强弱（大小）可能和声源的振幅有关。

设计实验：①将钢制刻度尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面;②控制伸出桌面刻度尺的长度相同;③改变用力的大小，拨动刻度尺使其顶端呈现三种不同程度的弯曲，观察其振动幅度，听声音大小。

实验现象：影响声音强弱（大小）的因素，女口表l。

实验分析：在实验中，学生直观感受的是“手用力大小的改变——刻度尺弯曲程度变化——声音发生变化”，学生容易忽略声音产生的本质是“振动”。改进后的实验表格设计增加了观察的具体过程，凸显“振动”产生声音，从而得出结论“振动幅度大响度大，振动幅度小响度小”，凸显学科本质和科学思维。

三、改进实验器材，优化实验探究

实验探究2：辨别声音。

提出问题：如何辨别不同物体发出的声音。

设计实验：运用控制变量法开展研究，不变量为刻度尺向下弯曲的距离和刻度尺伸出桌面的长度，自变量为刻度尺的材料。分别将塑料刻度尺和钢制刻度尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面。控制用力大小使刻度尺向下弯曲的距离和伸出桌面刻度尺的长度相同，拨动刻度尺，听声音。

实验现象：辨别不同物体发出的声音，如表2。

实验分析：实验器材的改进是用钢制刻度尺和塑料刻度尺两种不同材质的刻度尺进行实验，通过眼看、耳听，可以观察到声音的三个特性。不同材料的物体其响度、音调和音色都不同，将声音的三要素统一在声源物体中。

总之，通过重构知识、细化过程、改进器材，不仅可以实现方便、准确、快速地完成实验探究，而且凸显了物理学科的核心素养。

作者单位：江苏省南京一中明发滨江分校