一节课如何挖掘思维深度，让学生在自主探究中解决问题

在游戏中感知声音的奥秘

“同学们喜欢音乐吗？”课堂一开始，教师就通过这样一个简单又亲切的问题调动学生的积极情绪，引领学生一起走进声音探索的世界。

这节课通过一个名为“辨音比赛”的游戏串联起来。规则就是学生闭上眼睛仔细静听教师制造的声音，然后回答教师的问题。

▲科学课《声音的高与低》

首先，教师在同一个琴键上敲击两次，进行点拨：第一次是重重地敲一下，第二次是轻轻地敲一下。引导学生说出两个声音的区别是什么，得到答案：第一个声音强，第二个声音弱。教师对此进行复述强调，并记录在黑板上。

接着，教师继续敲击琴键发出声音，并让学生说出区别：一个声音强，一个声音弱。在学生认识到声音强弱的基础上，教师提问：声音的强弱可以用一个词来表述，是什么？

对于这个问题，有同学联想到了之前所学的知识——声音的强弱跟物体的振动幅度有关，于是给出了“振动幅度”这个答案。

这个答案与教师的预设不符，但教师还是对学生的积极思考给予了鼓励。在之后的讨论交流中，教师循循善诱，最终一点点的让学生认识到：声音的强弱可以称为音量。

然后，教师第三次让学生闭上眼睛，敲击两个琴键，让学生说出两个声音的区别。得到学生的反馈：两个声音，一个高，一个低。教师又吹奏两次口琴，依然得出答案：两个声音，一个高，一个低。

几个游戏环节下来，在教师的引导下，学生回顾了之前所学的关于声音强弱的知识，也对声音的高低有了一个初步的感知。

▲教师演示口琴吹奏

 

在实验中探索声音的高与低

随着学生对声音高低有了基本感受，教师带领学生正式进入本节课研究主题——声音的高与低。教师很快抛出了第一个问题：高低不同的声音有什么样的特点？

学生在教师的帮助之下给出了概括性的答案：低音就是听起来比较低沉、比较粗，高音听起来更尖锐，更细。

紧接着教师又抛给了学生第二个问题：声音的高低不同与什么因素有关？这个问题对于学生有一定的难度，学生在思考之后尝试进行回答。

有的学生说声音的高低和敲击的力度有关。教师对于这个答案做出了否认：刚刚敲击的力度是一样的，而且力度影响到的是声音的强弱，轻敲则声音弱，重敲则声音强。

又有学生给出答案——和物体的材质有关。这些答案虽然不正确，但都体现学生积极的思维。

对此，教师设计让学生通过实验探究来真正理解声音的高低到底和什么有关。在实验探究中，教师给每组学生都准备了铝片琴和口琴两件材料。探究对学生提出了三个要求：

听——按顺序敲击铝片琴和吹奏口琴，听声音的高与低。

看——看声音的高低不同时铝片琴和口琴的特点。

想——思考声音的高低与物体的特点有什么关系。

教师给学生五分钟时间进行实验，要求学生按组填写好第一份课堂学习单。在学生以小组为单位进行合作探究时，教师不断对学生行为进行观察并适时给出指导，保证每个学生都参与到探究过程当中。

探究结束之后，教师请小组进行成果汇报，展示刚刚完成的学习单。一组学生派代表分享了自己的成果：铝片琴的簧片越短，声音越高，簧片越长，声音越低；口琴的簧片越短，声音越高，簧片越长，声音越低。

然后得出结论：声音的高低与发声部位的长短有关，发声部位越长，音高越低，发声部位越短，音高越高。这一结论得到了其他学生和教师的认可。

在这一结论的基础上，教师又提出问题引发学生新的讨论：已知声音是由物体振动产生的，那么声音的高低与物体振动的哪一个特点有关呢？一番讨论之后，学生依然没有得到正确答案。

这时，教师拿出一把钢尺问道：怎样让钢尺发出高低不同的声音？有了前面的结论，学生很快给出答案：可以改变钢尺的长短。

教师顺势提出第二个探究实验的思考问题：改变钢尺的伸出长度，声音的高低怎样变化？振动特点又会怎样变化？教师依然给学生五分钟时间进行实验并填写好第二份课堂学习单。这次实验，教师依然给出了三个要求：

按长度变化顺序依次拨动钢尺。

从侧面观察钢尺的振动特点。

重复实验至少三次。

由于振动的特点肉眼难以观察，小组汇报时学生的结论产生了分歧。有的学生认为：尺子长度越长，振动速度越慢，音高越低。而另一部分学生则持相反意见。

对于这一现象的出现，教师早已做好了准备，通过一个摄像机放慢32倍的视频来向学生展示音高与振动特点的关系。

视频中采用控制变量的方法，用同样的力度拨动10cm、13cm、16cm、19cm的钢尺，分别展示钢尺振动的速度，最后通过慢放观察得出结论：尺子振动部位越长，振动越慢，音高越低；尺子振动部位越短，振动越快，音高越高。

 

在拓展中挖掘思维的深度

课堂接近尾声，教师又带领学生回到一开始的“辨音比赛”游戏，检测学生的学习成果，继续挖掘学生的深度思维。

教师先拿出一架风铃琴，风铃的长度从左到右依次变长。如果从左到右敲击风铃琴会出现什么情况呢？通过刚刚的学习，学生们异口同声地回答：声音越来越低。教师随后也用实践证明了学生回答的正确性。

教师又拿出一排编钟，大小从左到右越来越大，敲击之后让学生辨音，编钟越大，音高越低，编钟越小，音高越高。通过这次辨音，教师告诉学生：发声物体的大小也可以决定声音的高低。

接下来，教师向学生展示一排长短相同，粗细不同的金属管，让学生思考如果进行敲击，声音的高低会怎样？

经过前面的一系列学习活动，学生积极地发表了自己的看法：金属管越粗，发出的声音越低；金属管越细，发出的声音越高。教师对这种现象也做出总结：发声部位的粗细也会影响声音的高低。

最后，教师用试管自制了一个小乐器，试管排成一排，从左向右试管中的液柱越来越低。借助这个小乐器，教师又引导学生思考两个问题：

如果从左到右依次敲击试管液柱的部分，声音的高低会怎样变化？

如果从左到右依次吹奏试管，声音的高低会怎样变化？

▲教师自制的试管小乐器

答案分别是由低到高和由高到低。那么，这又是为什么呢？在教师的一步一步点拨之下，学生开始思考差异背后的原因，最后依据前面的知识得出了新的结论：敲击试管时是液柱在振动发出声音，而吹奏时是试管中的空气振动发出声音。这一回答博得了教师和其他学生的喝彩。

课堂最后，教师和学生一起对本节课所学知识了进行总结归纳：较短的物体振动比较快，发出的声音音高比较高；而长的物体振动比较慢，发出的声音音高比较低。

在游戏与实验中，这次对于声音的探秘告一段落。学生在这场探究之旅中，不断思考，培养解决问题能力的同时也深入发展了科学思维，落实了科学核心素养。

 

杭州市基础教研室附属学校副校长，正高级教师李霞老师对本节课进行了点评：

我们在推进思维型教学时根据小学科学教材的特点、教学内容的特点，把小学科学的知识进行了三种知识类型的分类。

比如说事实型概念用科学概念的思维型教学模式；对于今天这样的简单科学规律的探究和认识侧重于探究方法，采用科学探究的教学模式；对来自生活中的真实问题，是一个问题解决的过程，就有问题解决的教学模式。

谈到模式，我们就会想模式就是流程。我们可以谈模式，但课堂不是模式化的，模式化的课堂是整齐划一的，没有灵动的教学策略和教学思想在里面。

真正要体现思维型教学模式，核心是五大原理。如果不创设情境，不和生活连接，那么这个课堂的研究是没有价值的，所以要情境创设。如果教学内容无法引起学生的认知冲突，这个教学是无效的。引发认知冲突成为学生自己主动探究的一个问题之后，有一个在教师帮助下的自主建构的过程。

我们希望体现一个理念：教师是课程的设计者，学生是发展中的人。教师应该是课堂上的学生中最棒的那一位，而班级里最优秀的孩子是班级里最棒的一个小老师。

所以说教师是在整个课程设计过程中，在尊重儿童的认知规律和学习基本路径的基础上，去精心设计从此岸到彼岸的一个支架，让学生去发展概念，获得解决问题的能力。教师在课堂上把自己设计成学生的同伴，陪伴学生一点点完成整个学习过程。

这节课是一个典型的思维型探究课程，郝老师从情境创设、问题提出、假设提出、发现探究到获得发现再到生活中的应用，总体上从生活中来到生活中去，帮助学生经历探究的过程。

本节课上课片段：

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