姚春玲 吳莉榮 吳義生

小學(xué)科學(xué)課程里“聲音的傳播”是小學(xué)科學(xué)四個領(lǐng)域之一——物質(zhì)世界的“能量”分支的一個內(nèi)容，與運動和力、物質(zhì)與材料等相關(guān)領(lǐng)域聯(lián)系緊密（見圖1）。本次研究主要關(guān)注小學(xué)生對“聲音的傳播”以及“人耳是怎樣聽到聲音”的具體認識。我們的研究著重針對以下幾個方面：了解學(xué)生對“聲音在傳播過程中能量逐漸衰減”的認識；了解學(xué)生對“人耳是怎樣聽到聲音”的看法；了解學(xué)生對“真空能否傳聲”的認識；了解學(xué)生對“聲音傳播的路徑”以及“聲音的反射”的認識。我們利用情境性問題問卷調(diào)查，并輔以訪談的方式對北京地區(qū)的小學(xué)生進行了調(diào)查。本次調(diào)查的對象是四年級的69名學(xué)生，調(diào)查之前，這些被調(diào)查的小學(xué)生在科學(xué)課上沒有接觸過有關(guān)聲音的內(nèi)容。

圖1 “聲能”所處知識領(lǐng)域及其與相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)系圖

一、小學(xué)生對“聲音在傳播過程中能量逐漸衰減”的認識

總體來說，由于在日常生活中有這方面的豐富經(jīng)驗，絕大部分同學(xué)都關(guān)注到了聲音在向遠處傳播過程中，人的主觀感受的變化，極少數(shù)同學(xué)對此沒有回應(yīng)。事后進一步訪談發(fā)現(xiàn)，這幾位同學(xué)沒有理解該題的答題方式，因而未作答，但是他們表達的看法都比較準(zhǔn)確。

1.離四五步遠

小學(xué)生認為，在離自己四五步距離聽別人大聲說話，聽的聲音（很）大、（很）清楚甚至很刺耳的共62人（其中有2人認為聽到的聲音很刺耳），占89.86%；有1人覺得聽到的聲音有點小，占1.45%；有2人認為聽不清，占2.90%；還有4人沒作答，占5.80%。訪談后發(fā)現(xiàn)，這4位同學(xué)沒有理解題意，不知道用什么方式回答，但在與其交談時發(fā)現(xiàn)，他們認為聽到的聲音很清楚。

2.離10米遠

小學(xué)生對10米的距離大概有多遠，認識比較模糊，他們對這一問題的回答出現(xiàn)了以下五種情況。認為聽到的聲音較大、不太響（大）、音量中等的有20人，占28.99%；認為聽到的聲音小，能聽得清（見）的有27人，占39.13%；認為聽到的聲音特別小、不太清楚、有點模糊的有17人，占24.64%；有2人認為聲音聽得很清楚、有一點刺耳，占2.90%；還有3人沒有作答，占4.35%。與上一題情況不同的是，這3人沒作答是因為他們對10米的距離大約有多遠認識不清，或者沒有關(guān)注過這種情況，不好回答。

3.隔著一堵墻

隔著的“這堵墻”引起了學(xué)生的困惑，有些學(xué)生追問這堵墻是像有頂?shù)姆孔拥膲Ρ谶€是院墻。教師預(yù)測，在他們的意識里，這兩種“墻”隔音效果是不同的，因此，教師并沒有具體指明是哪種墻。在這種情況下，認為聽到的聲音很?。ㄝp、細）、好像變聲了的有33人，占47.83%；認為聽到的聲音不太清楚，幾乎聽不見的有16人，占23.19%；有13人認為聽不見聲音，占18.84%；另外，分別有1人認為聲音不大也不小，1人認為聲音比較大，1人認為聲音中等，并且從墻上面?zhèn)鞑?，這位同學(xué)的意識里已經(jīng)有“聲音的衍射”思想的萌芽了。這一組同學(xué)各占1.45%的比例，還有4位同學(xué)沒有作答，占5.80%。這4人中有沒理解題意的，也有糾纏于什么樣的“墻”而沒有作答的。

無論小學(xué)生在這些具體情境里是如何作答的，從總體上看，他們已經(jīng)認識到聲音在向遠處傳播的過程中音量會變小，尤其是要穿過類似于“墻”這樣的物體。用他們的話來說，由于墻上有特別小的“洞”，聲音要穿過曲曲折折的“通道”會損失很多能量，所以，聲音會變小。因此，在教學(xué)這個知識點時，只需用一至兩個演示實驗引起他們對往日經(jīng)驗的回憶，讓他們意識到聲音的傳播有些類似于他們在跑步。跑步會累，是因為身體里有能量損耗，同樣，這里的聲音在傳播時也會有能量耗損，至于損失的能量變成了什么，今后在學(xué)習(xí)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化時可以進一步研究。

二、小學(xué)生對“人耳是怎樣聽到聲音”的看法

在調(diào)查過程中，我們發(fā)現(xiàn)，接近90%的小學(xué)生對外界的聲音是怎樣傳到耳朵里，引起我們的聽覺的認識是模糊的。即使是大人，對這個問題也不一定認識得很清楚。因此，我們認為這個知識點對小學(xué)生來說是個難點。

僅有9人認識到外界的聲音進入外耳道后會引起鼓膜振動，振動傳到聽小骨，再經(jīng)過半規(guī)管，然后到達耳蝸，再傳達給聽神經(jīng)，我們就聽到聲音了，占13.04%。其中有一位同學(xué)還提到了聽神經(jīng)要將信號傳給大腦。另外，占86.96%的高比例的同學(xué)出于猜測，將聲音在耳中的傳播畫成什么路徑的都有，其中有7.25%的同學(xué)甚至連耳蝸的作用可能都沒聽說過，而認為外界的聲音進入外耳道后引起鼓膜振動后，直接傳進咽鼓管里去了（見圖2）。

圖2 人耳構(gòu)造示意圖

這個知識點對于小學(xué)生來說，之所以難以理解和無法想象，還在于聲音在耳朵里的傳播路徑看不見、摸不著，以至于小學(xué)生乃至大多數(shù)成人對此沒有形成形象的認識。如果有學(xué)生提到相關(guān)知識，在教學(xué)時，我們可以采用多媒體動畫甚至真實的視頻資料，再現(xiàn)這個傳播過程，強調(diào)鼓膜、聽小骨、半規(guī)管及耳蝸的傳導(dǎo)作用，這個難題就迎刃而解了。

三、小學(xué)生對“真空能否傳聲”的認識

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近半小學(xué)生認為太空中沒有空氣（或者說是真空），無法傳播聲音，也有的同學(xué)認為太空里彼此直接說話時都聽不見。另外一多半小學(xué)生則將宇航員在太空中要借助無線電交流的原因歸結(jié)于太空距離地球遠，或者是宇航員的太空頭罩的阻隔等，其中有近三成的小學(xué)生根本不知道為什么要這樣做。

有26人正確地回答出了原因——太空中無空氣（或回答是真空的），無法傳播聲音，占37.68%；有7人認為在太空中直接相互說話會聽不見，占10.14%，兩項合起來共占47.82%。也就是說，這一小半小學(xué)生能夠意識到太空中如果不借助無線電，聲音是無法傳播到彼此的耳朵里的。還有2人覺得太空里信號不好或者沒有信號，所以手機不能用，這部分學(xué)生占2.90%；2人認為宇航員的頭被頭罩罩起來了，因此，直接說話對方聽不見，這部分學(xué)生也占2.90%；2人認為太空中沒有引力和重力，無法將聲音傳播出去，這部分小學(xué)生對聲音傳播的介質(zhì)毫無意識，錯誤地想象成重力或者引力能充當(dāng)聲音傳播的媒介；更有2人與眾不同地認為，因為太空中聲音會向四面八方傳出，筆者估計他們認為聲音的傳播就像正在跑離自己的同學(xué)，跑遠了就聽不到他的腳步聲了。最后，還有19人根本不知道這是怎么回事，占總數(shù)的27.54%。

根據(jù)對以上調(diào)查結(jié)果的分析，我們認為，過半小學(xué)生對“真空能否傳聲”是不清楚的，因此，這個知識點可以在學(xué)生學(xué)完聲音可以通過氣體、液體、固體傳播之后作為拓展內(nèi)容講解。建議有條件的話，可以在課堂上用真空泵抽掉玻璃密封罩內(nèi)的空氣，模仿真空環(huán)境，將鬧鈴放進這個近似真空的環(huán)境里，讓學(xué)生親身體驗這種效果。缺少真空泵的學(xué)校可以運用實驗錄像或者其他多媒體的方式，將真空無法傳聲形象化，這樣可以鞏固這一小半同學(xué)的認識，更能澄清另外大半同學(xué)的思路。

四、小學(xué)生對“聲音傳播的路徑”以及“聲音的反射現(xiàn)象”的認識

小學(xué)生對“聲音傳播的路徑”的認知比較模糊，其原因在于傳播的過程看不見、摸不著，難以形象地呈現(xiàn)，只能憑自己的經(jīng)驗或者曾經(jīng)看過的科普書上的介紹來猜測和估計。80%以上的小學(xué)生提到了聲音在傳播過程中遇到山會反彈回來，只有一位同學(xué)用文字的形式明確指出了聲音遇到山反射回來形成了回聲。

完全不知道回聲是怎么回事的小學(xué)生有6人，占8.70%；將回聲理解成傳到遠處的聲音的有4人，占5.80%；其余85.50%的小學(xué)生認為回聲是聲音在傳播過程中被山反彈回來，進入人耳后形成的，其中有1人沒有畫圖，只是直接用文字描述為“因為聲波反射”。但是他們對聲音的具體傳播路徑和傳播形式看法不一，具體情況如下。

有18人畫出了聲音傳播的波面，占總數(shù)的26.09%；有13人畫出了自己的喊聲傳到山上再返回來進入自己的耳朵，經(jīng)過的路徑就跟操場上跑道的形狀類似，這部分小學(xué)生占總數(shù)的18.84%；有10人畫的聲音沿直線傳到山前，再自到達位置起，沿直線路徑返回，進入自己的耳朵，這部分小學(xué)生占總數(shù)的14.49%；有8人畫的聲音的反射圖與光的反射圖類似，這部分小學(xué)生占總數(shù)的11.59%；有4人畫的聲音的傳播形式有些讓人出乎意料，他們認為聲音是以一個個圓形的形式沿直線向前推進，遇到阻礙的山后又以同樣的形式沿直線返回，這部分小學(xué)生占總數(shù)的5.80%；有3人認為自己的喊聲從自己發(fā)出后，轉(zhuǎn)了一大圓圈反射后，有一部分進入自己的耳朵里，還有一部分傳到山外去了，這部分小學(xué)生占總數(shù)的4.35%；還有2人認為聲音沿直線傳到山上后，從到達位置兩側(cè)反彈。稍有區(qū)別的是，其中1人認為反彈回來的聲音沿直線傳播，另外1人認為反彈回來的聲音沿弧線傳播。這兩部分小學(xué)生各占總數(shù)的1.45%。

對于 “回聲”這個知識點，由于小學(xué)生認知水平發(fā)展的限制，應(yīng)該是一個非常難理解的教學(xué)點。如果有學(xué)生提到相關(guān)知識，建議在此只需讓小學(xué)生了解聲音傳播時候遇到障礙物會有反射，產(chǎn)生回聲的現(xiàn)象就可以了，沒有必要再拓展到具體的傳播形式和反射方式。

綜上所述，聲音的傳播形式抽象，傳播過程中的表現(xiàn)由于與能量等其他知識相關(guān)，我們無法對小學(xué)生解釋完整、透徹，只能先幫助小學(xué)生形成初步印象和主要概念。隨著其認知和思維發(fā)展的進步，進入高學(xué)段乃至中學(xué)后，再引入抽象的聲音傳播過程中能量損失的原因等相關(guān)知識。

（作者單位：1&2.北京師范大學(xué)實驗小學(xué) 3. 安徽省樅陽縣府君小學(xué)）

責(zé)任編輯：趙彩俠

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