项目以“基于实物的体验式学习和基于实践的探究式学习”为设计思路，结合浙江省科技馆人气展品资源“管道音乐”，围绕声音的原理开展探究，跟着展品探究科学。对接小学《科学》教科版四年级上册“声音是怎么产生的？”这节课进行拓展，吸引学生发现和关注声音背后的科学与趣味，学习声音由振动产生的原理，学会用放大转换法观察振动现象，通过实验探究总结物体发声的规律。

项目准备

本项目以小学四年级学生为目标教学对象，利用角色扮演（声音研究员和小小调音师），采用PBL项目式学习和5E学习环相结合的教学模式，以任务为导向，引导学生从“管道音乐”这一展品能演奏出美妙音乐的探秘任务入手，探究声音的由来。通过一系列层次分明、设计巧妙的实验，在充满乐趣的氛围中探索物体发出声音的条件及其影响规律，最后学以致用，引导学生利用多种生活中常见的材料DIY一件小乐器。

图1 观察和体验展品“管道音乐”

图2 巧用玻璃杯奏乐

项目分析

根据儿童认知发展理论，四年级9～10岁的学生，正处于“具体运算阶段”，学生已经可以进行表象逻辑思维。课程以科技馆丰富的展品资源作为支撑，从“管道音乐”展品出发，开展基于实物的体验式学习。通过循序渐进的环节，结合种类丰富、精心设计的实验，由易到难，逐步探索乐器发出声音的原理，调动学生的积极性，进而探究声音产生的条件和影响因素。另外，通过DIY设计，将所学的与声音相关的科学知识学以致用，在乐趣中探索知识，在学习中提升实践能力。

项目实施

阶段1：观察管道乐器，了解声音是如何产生的

①引导学生根据任务内容，担任声音研究员，以小组PK和展厅寻宝的方式，快速在展厅找到该阶段任务对应展品“管道音乐”。“管道音乐”展品如图1所示，由一排形状相似、长短不同的管道组成。②引导学生用击打板敲击不同的管道，敲击其中一根管道后，发出声音，触摸管道，手指能感知到管道在振动，由此引入课程探究的主要问题——声音是如何产生的。③观察并分析不同长度的管道对应音调的变化规律，分析音调高低的影响因素，根据观察，学生发现管道乐器发出的音调与管道长度有关。管道越长，音调越低，管道越短，音调越高。④经过练习，引导学生摸索管道音乐发声规律，并敲击出简单的旋律。本阶段通过小组PK的方式促进了组员之间的合作，调动了学生的探索积极性。 

阶段2：巧用玻璃杯奏乐，探究声音产生的奥秘

①通过学习展品“管道音乐”，知道了声音是如何产生的，并了解了影响管道乐器音调高低的因素，引导学生思考管道长度影响音调的原理。②经过讨论交流，让学生利用玻璃杯进行实验，学习声音产生的原理，并对比玻璃杯加水前后发出声音的规律变化，分析玻璃杯内水量的多少与音调高低的关系。③引导学生根据观察到的规律，通过改变玻璃杯内水量模拟管道乐器，并演奏简单的乐曲。通过对展品的体验式学习，引导学生动手操作，在实践中获得乐趣，在乐趣中探索科学规律，提升学生学习的自主性。

图3 鬃人舞动

图4  舞动的小蛇

阶段3：多种场景学习，深入理解关键知识和概念

①利用课程提供的北京鬃人和跳舞小蛇材料包、钢尺、橡皮筋、不同粗细钢管、不同长度吸管、不同高低的音叉等实验器材，学生可进一步观察振动现象，分析振动现象对声音的影响规律。②学生利用钢尺、橡皮筋、不同粗细钢管、不同长度吸管、不同高低的音叉等器材，通过一系列控制变量实验，探究发声体的长短、粗细、厚薄、松紧、大小等因素对声音高低的影响。学生通过丰富多彩的实验器材及一系列巧妙的科学实验，发现音调高低与发声体振动的频率有关,频率越大,音调就越高。

阶段4：DIY小乐器，学以致用

①为学生提供多种粗细大小不同的吸管、木头片、塑料杯、塑料瓶、橡皮筋、剪刀、试管等DIY材料，鼓励学生根据所学知识，设计1件小乐器。②学生现场展示自己制作的小乐器，分享乐器的设计思路，并在现场演奏简单的乐曲。

图5 利用钢尺观察振动现象

阶段5：交流评价，巩固学习成果

学生对活动内容进行回顾，分享自己在活动中“所看所听所想所思”，通过交流评价强化学生在各阶段实验、观察、思考过程中的学习效果，引导学生掌握实验方法，提升思维能力。同时，在这一过程中，教师也可以了解和评价学生的学习效果，及时发现问题、解决问题，带给学生更好的课程体验。