7-8岁美式少儿工程课教案：初探声学工程

3小鼓手夸梅一.故事引入（5min）老师阅读故事今天的故事发生在一个神秘的国度，它是非洲加纳（地图看下位置）故事的主人公叫夸梅，夸梅是一个盲人小孩，他生活在非洲加纳的一个小山村里虽然看不见，但他具有超敏的听力，他对声音很敏感夸梅非常喜欢音乐，喜欢拍打非洲鼓去演绎喜欢的音乐有一天，夸梅和他的表兄科菲正在森林里玩耍，突然听到了一种非常特别的鸟叫声，这个声音深深吸引了夸梅夸梅给这种鸟起名泡泡鸟，夸梅想要记录下泡泡鸟的声音，但又不知道该怎么做科菲的爸爸是一名声学工程师，科菲想到了爸爸和他说过的“大象听力计划”，这项计划目标追踪濒临灭绝的加纳森林大象该项目使用声音帮助科学家了解大象的行为和动作,以及对加纳森林中的大象种群进行普查在开放的非洲大草原中，通过空中观察对大象进行计数和追踪但是，森林里的大象被周围的树叶遮蔽了，很难进行视觉观察大象听力计划会记录可听见的和次声的（低于人类的听力范围）大象的叫声，一种是可以听见的大象声音，另一种是听不见的很低的次声波，以计数和跟踪这些动物声学工程师会去用频谱图去记录大象的叫声，从而让大象的叫声可以被看见夸梅也想用频谱图去记录泡泡鸟的声音，他想让泡泡鸟的声音被看见但他却不知道该怎么做二.声学工程师（10min）这就是夸梅的故事听完故事，我们需要去了解声学工程师是如何记录大象叫声的首先我们需要去了解一下声学工程师声学工程师致力于解决诸如衰减声音，放大声音以及制作有用的声音等问题，努力控制或衰减不想要的声音是声学工程的主要重点，比如说高速公路和居民区之间建造的墙壁，可以防止车辆产生的噪音干扰在家中的人放大声音的应用，可以请声学工程师在诸如音乐厅，录音室，礼堂和宗教建筑之类的地方放大声音声学工程师还致力于产生有用的声音其中包括用于医疗诊断的超声波，用于导航的声呐和用于地质勘测的地震测试声学工程师有时会设计声音转换为其他形式或者能量去表示设计的技术将声音转换为图形（声音属性的视觉表示）表示，比如频谱图声学工程师可以从事的项目范围很广，从乐器发声到动物（例如鲸鱼或蝙蝠）如何使用声音或如何产生语音等（播放视频、记笔记）三.衰减声音确定学校中的主要声音和干扰声音（8min）衰减声音是声学工程师的工作内容之一，声音可以分为主要声音即你想要的有用声音,干扰声音即你不需要的声音声学工程师会衰减干扰声音从而放大主要声音小朋友们你们在学校里每天会听到哪些声音呢？请在便利贴上写下一种你在学校里经常会听到的声音然后我们将这些声音进行分类，首先这种声音的来源是生物还是机器，其次这种声音是主要声音还是干扰声音，请你们在黑板上贴一贴声学工程师衰减的是主要声音还是干扰声音呢？那我们该如何去衰减竞争声音呢？首先我们需要去探究一下声音是如何产生的四.振动是所有声音的来源（10min）两个小朋友为一组，老师会给每一组小朋友发放一个音叉和一碗水（透明塑料碗）实验

一、请小朋友用音叉轻轻敲击桌面，感知声音的产生实验二:音叉敲击桌面后，将音叉贴近脸颊感受音叉的变化实验三敲击后用手迅速按住振动的音叉观察是否能发出声音实验四音叉轻轻敲击桌面后放入水中，通过水去观察音叉的变化得出结论声音是由振动产生的五.测试和比较不同的材料（30min）了解了振动是声音的来源，下面我们要变身声学工程师开始去研究如何衰减声音一一阻止振动首先我们需要做一个能发出声音的装置，我们会利用大透明塑料盒、三根粗细不同的橡皮筋模拟一个吉他小朋友们可以用手去拨动皮筋，听一听它们发出的声音是否一样通过实验会发现粗的皮筋发出的音调高，细的皮筋发出的音调低音调指的是声音的高低，它是由声音振动频率决定的，用高低形容，它是声音的一个属性声学工程师衰减声音的方法主要有两种方法:在声源处的阻止振动和在传播过程中的阻止振动下面我们先来研究如何阻止声源处的振动去衰减声音老师会发放铝箔、毛毡、黏土这三种材料，你们可以逐一利用这三种材料将皮筋进行包裹观察声音的衰减效果在这之前，请你们先观察描述一下这三种材料的性质，老师会将它们记录在黑板上分别将三种材料将皮筋进行包裹再拨动皮筋观察，观察对比声音的衰减效果并完成记录单经过实验，你们发现哪一种材料衰减声音的效果最好？为什么？这些材料是从哪里去衰减声音的接下来我们去研究如何在传播过程中去衰减声音老师需要你们制作另外一个乐器，我们会选用纸筒、4张铝箔、4张毛毡、一个橡皮筋去模拟一个号角

一、学生在号角一端不垫任何东西

二、分别铺上一张铝箔、三张铝箔、一张毛毡、三张毛毡并用橡皮筋固定发出“你好”的声音去观察记录衰减声音的效果并完成记录单经过实验，你们发现哪一种情况衰减声音的效果最好？为什么？这些材料是从哪里去衰减声音的？六.总结（10min）声学工程师经常致力于控制声音，他们可以通过设计一种技术来做到这一点，该技术可以帮助聚焦主要声音并淹没竞争性声音声学工程师使用多种方法来衰减声音或使声音安静,包括阻止声源处的振动，阻止通过物质的振动传播在声源处停止振动可防止物体振动，从而停止声音产生声学工程师经常使用此技术来使汽车，工厂和装配线中的大型机器，家用产品（例如搅拌器）和嘈杂的商用飞机发动机的零件嘎嘎作响当无法在声源处停止声音时，最常使用防止振动通过物质传播的技术，但是工程师希望防止噪声成为干扰这种阻尼的一个例子是在高速公路和居民区之间建造的墙壁，可以防止车辆产生的噪音干扰在家中的人。