宁波海曙：2019STEM项目作业案例（四）迷你隔音房
迷你隔音房
宁波市海曙区古林镇薛家小学 王新春
【真实情境】
随着科技的发展，各种机械设备的创造和使用，给人类带来了繁荣和进步，但同时也产生了越来越多而且越来越强的噪声。为了降低噪声对我们生活、学习的危害，我们必须合理地实施降低噪声的措施。比如音乐教室、歌剧院等建筑在设计的时候需要考虑降低噪声。为了更好地睡眠，许多房屋在建造的时候也会考虑降噪措施。
本课程由两个任务组成，第一个任务是制作一个迷你的吸声装置，初步分析出哪些材料更具吸声效果；第二个任务是制作一个至少能容纳一位四年级学生的“隔音小房间”。通过动手实践，让学生体会科学和工程在实际生活中的融合方法，培养学生解决问题的能力和动手实践的能力。
【课程领域】
科学、工程、技术、数学
【建议年级】
四年级
【建议时长】
第一个任务：60分钟
第二个任务：120分钟
【课程任务】
让学生认识一些吸声材料，探索消声的途径和方法。在动手实践环节，学生需要设计并制作一个迷你隔音房（吸声装置），设计图需要图文结合，并且要考虑制作的成本。制作时，需要强调按图制作。基于隔音房的需求，学生利用所学知识，设计实验，探究吸声材料、吸声装置的安装位置及其他可能的因素对消声的影响。最后各小组进行成果展示测评。本课程注重培养学生观察分析问题、解决问题的能力，增强社会责任感。最后，以制作消声盒的经费开支、隔声效果这两方面作为主要的评价标准，来判断学生的制作的“产品”是否具有竞争力。
【教学目标】
知识与技能：
声音的传播可以被阻断或减弱。
在工程设计时，要考虑时间成本和材料成本。
过程与方法：
通过设计制作吸声装置的活动，让学生体会“提出问题→提出可行的解决方案→制作模型→测试模型→改进设计”的研究思维。
情感态度与价值观：
培养学生减少噪声的社会责任感。
【教学重难点】
重点：利用吸声材料可以阻断或减弱声音的传播。
难点：让学生意识到“设计是为制作服务的”这一工程思维。
【教学器材的准备】
能发声的小玩具、尺子、剪刀、透明胶、双面胶、毛毡、报纸、棉花、纸盒、分贝计、KT板小屋。
【教学过程】
一、导入：创设真实情境
1. 视频（神奇的小房间）：调查迷你KTV内外的音量变化。
2. 提问：看了这个小调查，你有什么想法？有什么问题？
3. 谈话：事实上，具有这种功能的小房间还有很多（出示音乐教室、录音棚、电影院的图片和资料）。
4. 提问：如果这些房间不具备隔音效果，会有什么危害？
5. 小结：是的，噪声污染会严重影响我们的学习和生活，降低噪声非常有必要。
6. 揭题：接下来的研究，我们将一起来建造一间迷你的隔音房。
二、头脑风暴
1. 提问：生活中，哪些物体或设计可以降低噪声？
2. 介绍吸声材料（吸声材料降噪是利用吸声材料松软多孔的特性来吸收一部分声波）。
3. 介绍吸声设计（微软吸声实验室图片和资料、窗户的双层设计等）。
三、任务执行与反思
（一）第一个任务的执行与反思
1.明确任务和评价量规
（1）出示材料区的材料：纸盒、发声玩具、标有价格的吸声材料（毛毡、报纸、棉花）、工具（尺子、剪刀、透明胶），并介绍（重点介绍不同价位的吸声材料）。
（2）任务要求：选择合适的材料，设计一个吸声装逼，比较哪一组的吸声装置对声音的屏蔽效果最好。
（3）出示评价量规，小组内先分析评价量规，对于不清楚的内容可以用笔圈起来。
吸声装置的评价量规
|
主要 指标 |
1分 |
2分 |
3分 |
第一组 |
第二组 |
第三组 |
第四组 |
第五组 |
第六组 |
第七组 |
第八组 |
|
分工 合作 |
小组分工不明确，只有一两位学生在指挥或者做事 |
小组分工明确，但个别成员不知道自己的分工 |
小组分工明确，每个成员都能完成自己的任务 |
||||||||
|
设 计 图 |
缺少文字和图画设计 |
有文字和图画说明，但是说明较混乱，没有对每种材料的加工和用量进行说明 |
文字和图画说明设计合理，对每部分使用的材料进行了加工和用量的详细介绍 |
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|
制作 成本 |
所用材料的成本最高 |
所用材料的成本居中 |
所用材料的成本最低 |
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|
隔音 效果 |
分贝计测试分贝值最高 |
分贝计测试分贝值居中 |
分贝计测试分贝值最低 |
·提问：对于这个评价量规，你有什么疑问？
·答疑：介绍“制作成本”的统计方法：
材料费用单
|
序号 |
材料名称 |
单价 |
所用数量 |
总价 |
|
1 |
毛毡 |
6元/块 |
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|
2 |
报纸 |
1元/块 |
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|
3 |
棉球 |
2元/粒 |
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4 |
双面胶 |
2元/卷 |
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5 |
透明胶 |
2元/卷 |
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|
共计 |
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·介绍:隔音效果的检测方法。
·温馨提示：
（1）设计要为制作服务！
（2）轻声讨论！
2.设计
（1）小组完成设计图。
（2）填写“材料费用单”。
（3）汇报交流自己的设计。
3.制作模型
（1）从材料区领取对应的材料。师讲解：如果制作过程中需要增加材料，需修改“材料费用单”。
（2）引导：先分工，每个人明确自己的任务。
（3）小组制作并调试（小组内使用分贝仪作为初步检测）。
（4）教师根据评价量规进行打分。
4.测试与研讨
（1）作品拿到检测区，提问：检测的时候，我们应该注意些什么？
（2）师检测，一位学生将分贝仪的数据记录到EXCEL中。
（3）投影隔音效果最佳的作品，小组成员来介绍自己小组是如何分工的，吸声装置从内到外分别用了哪种材料？有什么特点？
5.反思
（1）提问：如果可以考虑使用其他的吸声材料，你希望增加什么材料？为什么觉得这种材料效果更好？
（2）小组修改设计图。
（二）第二个任务的执行与反思
1.明确任务和评价量规
（1）出示材料区的材料：标有价格的吸声材料（毛毡、报纸、棉花）、自带的一些吸声材料、工具（尺子、剪刀、透明胶）、KT板小屋。
（2）任务要求：选择合适的材料，制作一件迷你隔音房，这间小屋至少能容纳一位同学（指定某一位学生），在里面放置一个音响，比较哪一组的小屋隔音效果最好。
（3）出示评价量规。
迷你隔音房的评价量规
|
主要 指标 |
1分 |
2分 |
3分 |
第一组 |
第二组 |
第三组 |
第四组 |
第五组 |
第六组 |
第七组 |
第八组 |
|
分工 合作 |
小组分工不明确，只有一两位学生在指挥或者做事 |
小组分工明确，但个别成员不知道自己的分工 |
小组分工明确，每个成员都能完成自己的任务 |
||||||||
|
设 计 图 |
缺少文字和图画设计 |
有文字和图画说明，但是说明较混乱，没有对每种材料的加工和用量进行说明 |
文字和图画说明设计合理，对每部分使用的材料进行了加工和用量的详细介绍 |
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|
制作 成本 |
所用材料的成本最高 |
所用材料的成本居中 |
所用材料的成本最低 |
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隔音 效果 |
分贝计测试分贝值最高 |
分贝计测试分贝值居中 |
分贝计测试分贝值最低 |
2.设计
（1）小组完成设计图。
（3）汇报交流自己的设计。引导：我们用了哪些吸声材料，我们的设计是怎样的。
3.制作模型
（1）从材料区领取对应的材料。
（2）引导：先分工，每个人明确自己的任务。
（3）小组制作并调试。
（4）教师根据评价量规进行打分。
4.测试与研讨
（1）作品拿到检测区，检验内容：
·是否能容纳指定的一位同学。
·用分贝仪检测噪音。
（2）师检测并将数据记录到EXCEL中。
（3）评选出最佳的作品，小组成员来介绍自己小组是如何分工的，迷你隔音房从内到外分别用了哪种材料？有什么特点？
5.总结和反思
思考：在本次活动中，你对小组的表现最自豪的是什么？哪些地方需要改进？
四、拓展延伸
1.带领学生参观音乐教室，你能否从音乐教室的隔音设计中得到启发来改进我们的迷你隔音房？
2.提问：生活中，还有哪些方法可以降低或减少噪声？
参考文献：
[1] 陈如平，李佩宁.美国STEM课例设计（小学卷）[M].北京：教育科学出版社，2018.
[2]刘徽.STEM学习中的有效失败研究[R].杭州：浙江省STEAM教育协同创新中心，2018.
