基于核心素养的初中物理综合实践活动设计①——以“比较材料的隔声性能”为例

张 旺 王潇毅 伍 科

(安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241002)

2017年教育部颁布的《中小学综合实践活动课程指导纲要》提出：“综合实践活动是从学生的真实生活和发展需要出发，从生活情境中发现问题，转化为活动主题，通过探究、服务、制作、体验等方式，培养学生综合素质的跨学科实践性课程。”刘炳昇教授指出：综合实践活动是一种基于物理知识和科学方法的项目学习活动，开展综合实践活动可以拓宽物理课程的视野、发展学生的个性特长和优化物理课程的探究性学习结构。中学物理综合实践活动关注物理知识的整体性运用与创新，以提高学生的核心素养。笔者以“比较材料的隔声性能”为例，探讨综合实践活动的教学设计。

1 核心素养下教学目标的设定

“比较材料的隔声性能”是苏科版物理八年级上册中第一章“声现象”中安排的综合实践活动，活动内容是通过实验探究，比较各种材料的隔声性能。以物理学科核心素养为导向，进行活动教学设计，设计思路如图1所示，整个活动包括活动前期、中期和后期三个部分。在活动前期教师进行活动动员，创设符合生活实际的情境，让学生积极参与、主动探究。在活动中期学生自主进行探究，教师对学生的实践活动进行指导和管理。在活动后期学生以实验展示、实验报告等形式进行成果汇报，教师引导学生对探究活动的过程和结果进行评价与反思，根据活动情况进行点评并总结。

图1

在探究材料的隔声性能过程中，渗透比较法、控制变量法等科学方法，培养学生的科学思维能力，进而促进学生形成物理观念，隔声材料的应用与社会生活联系紧密，能够培养学生的科学态度与责任。核心素养下“比较材料的隔声性能”的综合实践活动教学目标如表1所示。

表1

2 “比较材料的隔声性能”教学活动设计

以物理核心素养为导向，运用智能手机，开展“比较材料的隔声性能”综合实践活动。

2.1 在活动前期创设情境，明确主题

在开展综合实践活动之前，教师以图片或视频的形式向学生展示噪音的危害，使学生认识到噪音对社会生活的影响。然后鼓励学生在课后用手机拍摄生活中有关噪音的图片或视频，发到班级微信或QQ群中，并引导学生查阅相关资料，结合生活经验，寻找防治噪音的途径。

教师选取有代表性的图片或视频在课堂中进行展示，学生通过之前的学习和查阅的资料知道防治噪音的途径主要有消声、隔声和吸声等，其中隔声在生活中的应用较为广泛，例如在高架道路的两边建有隔音屏，以减弱噪音的影响(图2)。

图2

最后教师提出问题：不同材料的隔声性能有何区别？如何比较不同种类材料的隔声性能？

结合隔声材料在生活中的应用，确定本次综合实践活动的主题为“比较材料的隔声性能”。将全班学生分成若干小组，开展探究活动。

2.2 在活动中期实施项目研究

(1) 设计实验方案，实施探究

为了探究各种材料的隔声性能，先选取几种不同的材料，本次探究提供生活中常见的3种隔声材料：隔音棉、涤纶混纺毯和普通海绵板，将它们依次编号为1号、2号和3号材料。

再选取声源，教科书中提出选取闹钟为声源，闹钟指针走动发出的声音虽然稳定，但声音过小、不便调控。为了使实验现象更加明显，可利用智能手机和蓝牙音箱进行实验，在智能手机上下载安装Frequency Sound Generator软件，软件界面如图3所示，通过调控，手机可发出不同响度或不同音调的声音。将蓝牙音箱连接到智能手机上，可连续调控声音的强弱。

图3

根据蓝牙音箱的大小制作一个木盒，将隔声材料均匀置于木盒中的侧壁、底部和顶部，再将音箱置于隔声材料中，用隔声材料把音箱完全包裹起来，将木盒的盖子盖紧，可根据在木盒外听到的盒内音箱发出声音的强弱来比较材料的隔声性能。

在木盒中放置不同的隔声材料，在木盒外听到声音的强弱可反映材料的隔声性能，教科书中提到让学生感受声音的变化，但仅凭听觉感受主观性较大，有学者提出用环境监测站的专用声强计来测量声音的强弱，使得测量结果更加精确。随着科技的发展，智能手机的教学功能越来越强大，在活动中可用智能手机代替声强计来测量声音的强弱。在智能手机中下载安装分贝噪音测试软件，软件界面如图4所示，利用该软件不仅可以直接测得一段时间内声音的强弱，还能显示声音强弱的变化，利用上述材料和装备可进行探究实验(图5)。

图4

图5

在进行实验之前，学生可根据实验要求自行设计一个表格来记录数据。学生按照实验要求有序开展探究活动，在探究过程中，教师应根据各小组的进展情况进行指导，确保每个小组的探究活动能够顺利进行。

完成探究活动后，每组应向老师进行阶段汇报，教师根据每个小组的实际情况进行评析，对每个小组所做的工作给予肯定并鼓励，同时对探究过程中所出现的问题也要及时指正。教师可在各个小组所提交的数据记录中选择一份较为准确的数据进行展示(表2)，引导学生认真观察实验数据并进行分析。

表2

观察表2的数据可知：对于同一种隔声材料，距离发声体越远，所测得的声音越弱；木盒中包裹音箱的材料不同，在距离相同的情况下，所测得的声音强弱也不同，即不同材料的隔声性能有差别。在实验过程和数据分析中，需要用到控制变量法、比较法等科学方法，教师可在探究中渗透科学方法的教育，培养学生的科学思维能力。

引导学生基于实验现象和证据进行分析，总结出结论。通过实验探究可知：噪音的强弱与距离发声体的远近有关，距离发声体(噪声源)越远，所听到的噪音越弱；不同材料的隔声性能不同，当距离发声体的远近相同时，测得的声音越弱，说明该种材料的隔声性能越好，所以在这三种材料中，隔音棉的隔声性能最好，涤纶混纺毯次之，普通泡沫板最差。

2.3 活动后期：总结评价，提出新问题

学生通过综合实践活动，比较了不同材料的隔声性能，同时还探究了噪声的强弱与距离噪声源远近的关系。各组成员就探究过程进行交流，对探究过程进行自评，反思探究中的不足之处并思考：材料的隔声性能除了与材料的材质有关，还与什么因素有关？学生提出猜想：可能与材料的厚度、密度等有关，根据猜想进一步设计实验方案。引导学生在交流讨论中提出新的问题，培养学生的质疑创新能力，鼓励学生课后深入探究。

3 结语

综合实践活动具有较强的综合性和开放性，教师和学生都需要投入一定的时间和精力做好前期准备工作。在探究过程中，各小组应该合理分配任务，协作完成探究，同时教师要对各组的探究活动进行合理管控；最后进行汇报与交流，展示活动成果。本活动以培养学生的核心素养为目标，运用智能手机等开展“比较材料的隔声性能”综合实践活动，从搜集资料、确定项目主题、实施项目、得出结论到讨论交流，整个活动过程都以学生为主体，使学生经历较完整的探究过程，获得开放性的技术训练，培养了学生的创新意识，提高了学生的核心素养。