湖南理工学院物理与电子科学学院,岳阳
文化教育的核心使命在于文化传承,而教育本身是民族文化薪火相传的重要媒介。在中国,非物质文化遗产作为中华优秀传统文化的瑰宝,值得我们传承和弘扬。将非物质文化遗产巧妙融入物理教学,不仅能激发学生对物理的好奇与热爱,还能让物理课堂成为传承文化精髓的生动舞台。湖南岳阳地区的“洞庭渔歌”承载着深厚的历史底蕴与地方文化特色,在湖南岳阳地区流传已久[1]。它是当地民众喜爱的民间音乐,对学生群体而言,几乎是耳熟能详、充满亲切感的音乐记忆。这种独特的音乐艺术可作为声学教学资源,应用于“探究声音的特性”一节的教学中,能激发学生的学习兴趣和对本土文化的热爱。
教师为学生们演唱一首具有代表性的洞庭渔歌片段,引出乐音的概念。
师:同学们,刚刚老师给大家演唱了我们岳阳的洞庭渔歌。大家觉得老师唱得好听吗?
生:好听!
师:像这样的声音我们可以统称为乐音,物理学中把有规律、好听悦耳的声音叫作乐音。虽然老师唱得还不错,但要是有伴奏就好了,我想请大家用不同的乐器(排箫、琵琶和编钟)帮老师伴奏。可是这些乐器有些同学可能不熟悉,那我们先从物理学的角度一起来研究这些乐器的发声原理。
设计意图:一首大家耳熟能详且极具地方特色的歌曲活跃了课堂氛围,激发学生的民族自豪感。以“为老师伴奏”的任务驱动学生学习,激发学生的学习兴趣,培养学生的美育,实现跨学科教学。
以研究乐器相关原理作为切入点,分析乐器发出的不同声音,引入声音的三个特性,并通过简单的实验,探究影响声音三个特性的因素。
(1)学生活动一:“风扇拨尺子”
拿钢尺轻触转动的扇叶(如图1所示),听钢尺发出的声音,保持钢尺的位置不变,改变风扇的档位,再听钢尺发出的声音,对比钢尺前后两次发出的声音有何不同。
图 1 “风扇拨尺子”演示焦距
Figure 1 Demonstration teaching aid of “using a fan to blow a ruler”
师:小组实验结束,你能不能说说在刚刚的实验中你听到的声音有什么不同?
生:风扇档位低,钢尺振动越慢,发出的声音越低沉;档位越高,钢尺振动越快,发出的声音越尖细。
师:观察得很仔细!大家说的“低沉”“尖细”描述的就是声音的音调,音调指的是声音的高低。那请大家根据刚刚的实验猜想一下,音调的高低可能与什么有关?
生:可能与物体振动的快慢有关。
师:猜想是否成立,还需要验证。接下来,我们一起来进行实验探究。
设计意图:通过改变风扇档位以改变钢尺振动快慢,同时控制拨动钢尺的力度保持相同,使学生通过动手实验直观感知音调高低与钢尺振动快慢的关联。
教师演示实验:用大小相同的力敲击两支频率不同的音叉,并通过声音传感器Analyzer接收声音以呈现声音的波形图,引导学生从波形图上认识频率[2]。
师:同学们,老师这里有两支频率不同的音叉,接下来,我用相同的力去敲击它们,请同学们注意听两支音叉发出的声音有什么不同?你们能比较它们的振动快慢吗?
生:听起来好像一支音叉音调低,另一支音调高,但是振动快慢无法比较。
师:这是我提前在手机上下载好的Analyzer软件,它能把接收到的声音转换成对应的波形图,物体振动的快慢便可以通过波形图进行比较。接下来,我再次用相同的力敲击两支音叉,并把得到的波形图投屏,你们能看出两个波形图的区别吗?
生:第二个波形图的波形看起来比第一个波形图密集。
师:没错!通过波形图波形的疏密程度可以比较振动的快慢。波形越密集,发声体振动得越快,也就是振动频率越高,我们听到的声音的音调也越高。
(2)学生活动二:小组实验“探究音调和频率的关系”
师:接下来进行分组实验验证(分别为“排箫组”“琵琶组”和“编钟组”),请你们利用桌上的手机和乐器,探究不同音调的声音波形图的变化。注意在实验中,你们需要用相同的力吹长短不同的琴管、拨粗细不同的琴弦和敲大小不同的编钟,同时感受音调的高低,观察波形图的变化,并通过波形图试着分析音调和频率的关系。
生:物体振动得越快,振动的频率越高,音调就越高,波形越密集;物体振动得越慢,振动的频率越低,音调就越低,波形越稀疏。
师生互动:所以,音调的高低与物体振动的频率有关,物体振动的频率越高,发出的声音的音调越高。
设计意图:通过小组合作探究的方式,让学生亲身经历探究过程,培养其探究意识和小组合作能力。从发声的本质出发,借助手机传感器呈现声音的波形图,有助于学生直观了解音调与振动频率的关系。
教师用大小不同的声音演唱一句洞庭渔歌。
师:刚刚老师演唱的两次渔歌有什么不同吗?
生:声音的大小不同。
师:没错,物理学上我们把声音的强弱程度,也就是声音的大小叫作响度。
教师演示实验:用大小不同的力敲击同一支音叉,并通过声音传感器Analyzer接收声音来呈现声音的波形图,引导学生从波形图上认识振动幅度。
师:接下来,我用不同大小的力敲击同一支音叉,请大家仔细听音叉发出的声音有何区别?
生:响度不同。
师:请同学们试着猜一猜,响度的大小与什么有关?
生:和敲击的力度有关。
师:不错,同样我们还是借助手机软件来观察两次声音波形图的不同之处。
生:可以从波形图上看出两次振动的频率相同,但是起伏情况不一样。响度大的起伏比较大,响度小的起伏比较小。
师:观察得很仔细!你们说的起伏情况就是振动的幅度,也就是波峰到波谷之间的距离,而响度的大小与发声体振动的幅度有关。
学生活动:小组实验“探究响度和振幅的关系”
师:现在,请你们利用刚刚的乐器进行小组实验,探究不同响度的声音波形图的变化。注意在实验中,你们需要用大小不同的力吹同一根琴管、拨同一根琴弦和敲同一个编钟,同时感受响度的大小,观察波形图的变化,并通过波形图试着分析响度和振幅的关系。
生:物体振动的幅度越大,响度就越大,波形的振幅越大;振动的幅度越小,响度就越小,波形的振幅就越小。
师生互动:所以,响度的大小与发声体的振幅有关,振幅越大,响度越大。
设计意图:通过教师的演示和引导,帮助学生自主完成小组合作探究,培养学生的实验探究能力、分析能力和协调合作能力。借助信息软件,让学生更加直观地得出响度与发声体振动幅度的关系。
学生活动:“猜猜我是谁”
教师让全班学生闭上眼睛,再让提前安排好的一位学生唱两句渔歌,让其他学生听声识人。
师:同学们睁开眼睛,大家能不能告诉我刚刚是谁在唱渔歌?
生:是学习委员!
师:那大家是怎么判断出来的?
生:每个人的声音都有不同的特点,学习委员的声音有她自己的特色。
师:是的,声音的特色也叫音色,根据音色我们可以辨别不同的发声体。
让排箫、琵琶、编钟在响度相同的情况下发出同一音调的音,通过手机软件显示出三者的波形图,让学生们感受其声音,观察其波形图。发现:在音调、响度大致相同的情况下,由于三者结构和材质不同,发出声音的波形图存在差别[3]。
设计意图:通过“猜猜我是谁”的小游戏激发学生的学习兴趣,帮助学生理解音色的概念,了解音色是区别声音的又一重要特征。让学生聆听各种乐器的声音,通过手机传感器显示波形图,直观认识音色。
(1)生活中经常用“高”“低”来描述声音的特性,如“女高音”“男低音”“放声高歌”“低声细语”这四个词语中,“高”“低”描述的各是声音的什么特征?
(2)岳阳洞庭之畔,渔歌袅袅,每一曲皆因歌者之异,而 斑斓,各领风骚。(横线处选填“音调”“响度”或“音色”)
(3)如图2所展示的声音波形图甲、乙、丙,哪两个声音的音调相同?哪两个声音的响度相同?
图 2 声音波形图
Figure 2 Sound waveform diagram
设计意图:通过生活中常用的词语和洞庭渔歌的实例,检验学生对音调、响度、音色的理解情况。突出物理与生活相结合的理念,培养学生联系生活生产、运用物理知识解决问题的意识,以及保护和传承非物质文化的意识。
让学生谈谈本节课的收获,以学生作为课堂小结的主体,自主完成本节课的小结,教师辅助学生进行归纳和总结。
设计意图:帮助学生梳理整节课的知识,培养学生的归纳总结能力,使学生体验收获的喜悦。
利用桌上的乐器,小组合作帮助老师创作合适的伴奏,体验音调、响度和音色的区别。
设计意图:课内与课外相互呼应,通过小组合作完成课堂任务,锻炼学生的动手能力,达到智育和美育相互促进的目的。培养学生学习和了解洞庭渔歌的意识,锻炼学生的创新能力。
将非物质文化遗产融入物理教学,不仅是对传统文化的传承与弘扬,更是物理教学的一种创新尝试。通过“洞庭渔歌”这一具体案例,本文展示了如何在物理教学中巧妙地引入地方特色文化元素,使学生在学习物理知识的同时,感受文化的魅力和价值。笔者希望通过本文,为一线教育工作者提供一些思路,以便在今后的教学工作中挖掘更多相关非物质文化遗产教学元素,打造令人眼前一亮的创新型课堂[4]。
[1]方从戎.湖南洞庭渔歌的文化内涵及其生存现状[J].中国民族博览,2023(18).
[2]尚雪丽,赵苍,马丽娜,等.融合信息技术优化教学设计——以“声音的特性”教学为例[J].中学物理教学参考,2024,53(2).
[3]郎和,闹加周.非物质文化遗产在初中物理教学中的应用——以“声音的特性”教学为例[J].物理之友,2020,36(2).
[4]李志岩.非遗融入中学物理教学路径研究[N].河南经济报,2024-07-11(012).