《声音的高与低》教学设计

[摘要]本教学设计以教科版小学科学四年级上册《声音的高与低》一课为基础，旨在帮助学生理解音高与振动频率的关系[1]，区分音高与响度。课程通过科学实验（钢尺振动）、音乐感知（听音辨高）和信息技术工具（Audacity软件），将抽象的音高概念转化为直观的现象，突破学生的学习难点。教学设计以“实验探究→信息技术验证→音乐感知”为主线，融合科学、音乐与信息技术，打造沉浸式学习体验[2]，注重培养学生的科学探究能力、跨学科思维和实践能力[3]。

[关键词]音高;振动频率;音乐感知;信息技术;跨学科融合;Audacity软件

一、教材分析

本课以“声音的高与低”为核心，通过科学实验、音乐感知和信息技术工具，帮助学生理解音高与振动频率的关系[4]。课程融合多学科资源，突破学生理解难点，培养跨学科思维与实践能力。

二、学情分析

1.已有认知

学生已有认知能区分声音的大小（响度），但对音高概念模糊，往往不能正确区分声音的“高”和“低”，同时对音高和物体振动频率的关系缺乏科学概念。

2.学习兴趣

学生对敲击乐器、音乐游戏兴趣浓厚。

信息技术工具（Audacity软件）能激发学生的好奇心和探索欲。

3.学习难点

抽象概念理解：音高与振动频率的关系较为抽象，学生难以直接感知，且难以观察到振动频率的变化。

三、教学目标

1. 科学概念

声音不仅有大小不同，也有高低之分。

知道音高与物体振动频率有关，频率越高，音调越高。

2. 科学探究

通过实验观察不同物体的振动频率与音高的关系。

使用信息技术工具分析声音的频率特征。

3. 科学态度

培养细致观察、合作交流的习惯。

体验科学与音乐结合的魅力，激发学习兴趣。

4. STSE目标

认识声音在音乐、通信等领域的重要作用。

三、教学重难点

重点：通过实验探究音高与振动频率的关系。

难点：理解音高的抽象概念，将物体振动频率可视化、直观化。

四、教学过程

（一）导入：音乐游戏“听音辨高”

1. 情境激趣（2分钟）

教师活动：播放两段音频（高音鸟鸣、低音鼓声），提问：“这两段声音有什么不同？”

学生听后回答（如“一段声音尖细，一段声音低沉。”）

教师引导：“声音不仅有大小，还有高低。今天，我们就来探究声音高低的秘密！”

板书：《声音的高低》。

2. 初步感知 （5分钟）

教师活动：敲击高音音叉和低音音叉，让学生听辨音高。提问：“哪个音叉的声音更高？哪个更低？”

学生活动：仔细听辨音高，尝试描述声音特点（如“高音清脆，低音浑厚”）。

教师引导：“这两个音叉发出的声音高低不同，也叫‘音高’不同。我们用‘音高’这个词表示声音的高低。”

板书：音高。

（二）探索1：振动频率与音高的关系（10分钟）

实验1：钢尺振动实验

教师提问：“音高究竟和什么有关呢？今天，我们就用钢尺来当‘小科学家’探索一下吧，钢尺伸出5厘米、10厘米和20厘米，拨动后猜一猜：哪次振动更快？声音更高？”

学生活动：仔细思考，作出猜想（钢尺伸出短时，振动快，发出声音高；钢尺伸出长时，振动慢，发出声音低）。

教师介绍：“实验步骤：（1）将钢尺一端固定在桌边，另一端伸出不同长度（5厘米、10厘米、20厘米）。（2）拨动钢尺，观察振动快慢与音高的关系。”

学生实验并填写记录单。

师生研讨总结：“音高和钢尺振动快慢有关，振动快慢也称振动频率，钢尺伸出短时，振动快，发出声音高；钢尺伸出长时，振动慢，发出声音低。”

板书：与振动频率有关。

（三）探索2：信息技术分析音高（15分钟）

教师介绍：“通过实验，我们发现音高与振动频率有关。接下来，我们用信息技术工具进一步验证！”

1.音频分析

教师介绍：“Audacity软件能录制声音并生成声波波形图，直观展示声音的振动特征[5]，通过对比波形图，我们可以观察不同长度钢尺的振动差异。”

教师展示：（1）使用音频分析软件Audacity录制钢尺振动声音。（ 2）观察波形图，比较不同长度钢尺的振动频率。

教师引导：“波形图中，振动频率高的声音有什么特征？”

学生讨论并汇报（“波形密集，振动频率高，声音高”）。

教师小结：振动频率越高，波形越密集，音调越高。

2. 音乐感知

教师提问：“你们想不想感受 Audacity软件的魅力？”拿出吉他和口风琴，“谁会弹奏吉他和吹口风琴，想请他们上来表演。”

学生活动1：一位学生用吉他弹奏高低不同的音符，另一位学生用Audacity软件录制声音，分析波形。

学生活动2：一位学生由短到长吹奏口风琴，另一位学生用Audacity软件录制声音，分析波形。

教师小结：“科学与信息技术、音乐相结合，我们可以更直观地理解音高！”

（四）研讨与拓展（8分钟）

1. 知识梳理

教师引导，学生总结：振动频率和音高的关系。

2.拓展

利用家中物品（如杯子、瓶子）制作简易乐器，演奏高低不同的音调。

参考文献：

1. 教科版小学科学四年级上册教材. （2020）. 《声音的高和低》. 北京： 教育科学出版社.

2. 李明. （2021）. 《跨学科教学在小学科学中的应用》. 教育研究， 42（3）， 56-62.

3. 中华人民共和国教育部. （2017）. 《义务教育小学科学课程标准》. 北京： 人民教育出版社.

4. 刘伟. （2022）. 《声音现象的科学探究与教学设计》. 科学教学研究， 43（4）， 33-40.

5. Audacity Team. （2023）. Audacity音频编辑软件用户手册. [在线] 可访问： https：//www.audacityteam.org/