依據山野中凝聽到的聲音，有系統地介紹聲音的傳導，物理性質，並寫成教案
Embedded Files
### **自然聲學探索教案：山野聲音的物理奧秘**
**課程名稱**：從蟲鳴到風嘯——聲音科學的野外實證
**教學對象**：國中自然科／高中物理（跨領域整合）
**課程時間**：90分鐘（可拆分為理論40分鐘＋實作50分鐘）
**核心概念**：聲波傳導、頻率與振幅、介質影響、生物聲學
---
### **一、教學目標**
1. **知識層面**：
- 理解聲波的產生與傳導路徑，分析不同介質（空氣、固體、水）的傳聲效率。
- 認識聲音三要素（頻率、振幅、音色）與其物理意義。
2. **探究層面**：
- 透過山野實測，驗證環境變因（濕度、溫度、障礙物）對聲音的影響。
- 對比生物聲（鳥鳴）與非生物聲（溪流）的波形特徵差異。
3. **應用層面**：
- 思考人類活動噪音對自然聲景的干擾，提出科學減噪方案。
---
### **二、教學準備**
1. **工具組**：
- 基礎設備：手機（安裝頻譜分析App如Spectroid）、聲級計（分貝儀）、振動音叉（440Hz）。
- 自製教具：簡易「土電話」（紙杯＋棉線）、長木棍（固體傳聲實驗）。
2. **場地需求**：
- 多樣化聲景區域（森林、溪畔、空曠岩地），建議陰天（濕度高，利於聲音傳導比較）。
3. **學習單**：附聲波圖表、介質傳導比較表、生物聲頻率範圍參考。
---
### **三、教學流程**
#### **階段1：現象觀察 → 問題提出（15分鐘）**
1. **靜默聆聽任務**：
- 學員閉眼記錄1分鐘內聽到的所有聲音，分類為：
- **生物聲**（鳥、蟲、蛙）
- **非生物聲**（風、水、落石）
- **人為聲**（遠方車聲、飛機）
2. **關鍵提問**：
- 「為什麼啄木鳥的敲擊聲比蟋蟀叫傳得更遠？」
- 「溪水聲在霧天聽起來更清晰，可能原因為何？」
#### **階段2：理論架構 → 聲學三要素（25分鐘）**
1. **介質實驗組**（分組操作）：
| **介質類型** | 實驗方法 | 學員記錄（傳聲效果★～★★★★★） |
|--------------|---------------------------|-------------------------------|
| 空氣 | 音叉震動，測5公尺外音量 | ____________ |
| 固體（木材） | 耳朵貼近木棍，敲擊另一端 | ____________ |
| 水面 | 手指輕劃水，聽水下聲音 | ____________ |
2. **參數測量競賽**：
- 使用手機頻譜App，測量以下聲音的**主頻率**與**持續時間**：
- 風搖樹葉（寬頻噪音） vs. 蟬鳴（窄頻純音）
- 比較「近距離鳥叫」與「50公尺外鳥叫」的頻率衰減差異。
#### **階段3：野外聲學探究（40分鐘）**
1. **環境變因實驗**：
- **濕度影響**：同一地點，測量乾燥地面與潑水後地面的腳步聲回響差異。
- **溫度梯度**：清晨（低溫）vs. 午後（高溫）的遠方聲音可聽度比較。
2. **生物聲學挑戰**：
- 推測「貓頭鷹低頻叫聲」的演化優勢（低頻聲波繞射能力強，利於穿過密林）。
#### **階段4：應用與反思（10分鐘）**
1. **聲景地圖繪製**：
- 標註各測點的分貝值與主要聲源，分析「自然安靜區」與「噪音熱點」。
2. **減噪設計提案**：
- 若在溪邊設置步道，如何利用聲波反射原理（如堆石牆）阻隔公路噪音？
---
### **四、評量與延伸**
1. **實作評量**：
- 完整度：是否記錄三種介質的傳聲數據？
- 推論力：能否用「波長」解釋高頻聲（鳥鳴）比低頻聲（雷）易被障礙物阻擋？
2. **延伸活動**：
- **仿生設計**：模仿生物發聲結構（如蟬腹共鳴腔）製作樂器。
- **聲景保育**：錄製瀕危物種叫聲（如山羌），分析棲地破碎化對聲波傳播的影響。
---
### **五、教學提示**
- **安全第一**：溪畔實驗需遠離急流，禁止獨自行動。
- **低科技備案**：若無測量工具，可改用「相對比較法」（如A聲音比B聲音尖銳→頻率較高）。
- **跨科連結**：
- 生物：動物聽覺範圍比較（蝙蝠超聲波vs.人類可聽聲）。
- 地科：逆溫層對聲音傳遞的影響（解釋「聲音清晰之夜」）。
此教案將抽象聲學理論轉化為可觸摸的自然現象，透過「假設→驗證→應用」三步驟，培養學生像聲學家一樣思考。
Google Sites
Report abuse