4城市消声——设计制作轻轨消声装置-小学科学+生活融合实践研究

024 小学科学 + 生活融合实践研究 城市消声——设计制作轻轨消声装置 重庆市江北区玉带山小学校　赵子苇 一、项目背景 随着社会经济和城市化的快速发展，私人和公共交通工具逐渐增多。为了实 现人类与城市、环境的和谐共生，我们必须要保护环境，合理采取措施来降低噪 声污染及其危害。我们可以通过限制交通流量来降低各种交通工具的行驶噪声， 但更重要的应该是为各种交通工具如汽车、轻轨、地铁设置降噪装置，从而最大 限度地减少噪声带来的负面影响。 二、教学建议 教学对象为四年级学生，4 人为一小组，课时计划 3 课时。 三、教学目标 本项目通过让四年级学生了解声音产生与传播的基本知识，结合城市生活中 真实存在的需要解决的噪声问题，让学生从分析问题、解决问题的过程中巩固所学， 并探讨如何去解决新问题，培养创新能力。同时，通过让学生动手实践，体会科学、 工程等学科在真实生活中的融合运用，培养学生动手解决问题的能力、工程设计 能力和社会责任感。 教学过程 （一）导入 1. 介绍声音相关基本概念，让学生认识声音 ①声音：了解声音是如何产生和传播的。 ②消声：消声的本质是将振动的压力波强度降低或阻断压力波，可通过阻断 振动传导的介质或以某种方式消除振动来实现。后者一般通过吸声材料来完成。 ③介质：声音是物质振动产生的波动，波动的传递需要靠介质传播才能听到。 介质主要分为气体，液体和固体。 ④吸声材料：任何材料都能吸收声音，但是吸收程度不同。吸声材料大多为 疏松多孔的材料，如毯子、矿渣棉等，其吸声原理是声波深入材料的孔隙，孔隙 025 第一部分　项目课程 多为内部互相贯通的开口孔。教师可大致介绍录音室的吸音材料及功能。 2. 创设情境 本项目是为重庆市轻轨设置消声装置，在课堂上，教师首先向学生介绍轻 轨的基本结构，让学生了解轻轨列车的车轮和轨道是如何接触的、轨道是如何设 计的、轨道下需要哪些支撑材料、噪声产生的原因。然后，让学生思考设计降低 噪声的方案，并用图画出来。考虑到学生个体差异可能较大，教师可提前将轻轨 列车和铁轨的横截面示意图打印出来，让学生在示意图上进行文字和图画的补充 即可。 （二）任务实施及反思 1. 任务一 （1）出示任务和评价量规 用给定的材料（材料定量）设计一个吸声装置，并给该装置设计一个发声器， 如小闹钟等。观察声音的屏蔽效果。投票选出最佳的吸声装置制作小组。 教师可从文字及图画设计、分工合作、制作成本、吸声效果、小组展示说明 5 个方面来设计评价量规。 （2）准备材料 闹钟（或其他能发声的小玩具）、毛毡、报纸、棉球、胶带（教师均剪成若 干大小相等的部分），大小合适的塑料盒或纸盒（大小相同）、分贝计。 （3）小组合作 小组合作讨论，初步设计装置方案。 （4）展示交流 小组展示，大家讨论交流后，教师可以继续提出问题。 ①你们设计的吸声装置的吸声效果是由一层材料产生还是由多层材料产 生的？ ②你们的设计是否考虑了密闭性？密闭性对声音的吸收有什么作用？ ③按照成本单（见下表）上所列出的各项材料的价格，如何设计小组装置的 价格？ 026 小学科学 + 生活融合实践研究 成本单 序号 材料名称 单价 使用数量 / 单位 总价 / 元 1 毛毡 12 元 / 张 2 报纸 2 元 / 张 3 棉球 3 元 / 份 4 胶带 1 元 / 卷 5 纸盒（塑料盒） 2 元 / 个 小组完善方案的设计，领取材料，准备制作装置。 （5）任务实施 要求学生根据评价量规思考制作，教师给予适当指导。 （6）总结与反思 全部小组制作完成后，教师组织学生讨论。 ①你们小组怎么分工的？ ②哪一组的隔音效果最佳？ ③怎么解决密闭性问题的？ ④为什么同样的材料采用不同的叠放顺序会产生不同的隔音效果？ ⑤如果可以考虑其他吸声材料的话，你希望增加什么材料？ ⑥为什么这种材料有比较好的效果？ ⑦有没有其他的设计？有没有办法做到完全隔音？ 2. 任务二 （1）出示任务和评价量规 通过小组讨论，各小组根据各自消声设计和教师下发的轻轨列车和铁轨的横 截面示意图，在图上进行标注和设计，要求列出所使用的材料，画出图示并用详 细的文字说明装置的大小、形状和安装位置，说明噪声来源。同时，要求在设计 图上标记每个组员贡献的想法（包括没有被采纳的）。 教师可从文字及图画设计、观点的多样与统一、合理创新、小组展示说明 4 个方面来设计评价量规。 027 第一部分　项目课程 （2）准备材料 图纸、轻轨列车和铁轨的横截面示意图。 （3）任务实施 要求学生根据评价量规思考制作，教师给予适当指导。 （4）展示交流 小组展示成果，所有成员必须参与并体现明确的分工。小组之间互相评价， 师生共同交流。 ①轻轨噪声的来源是唯一的吗？ ②哪些装置是固定在轻轨上的？哪些装置是固定在铁轨和铁轨附近的？ ③是否考虑了通过地面传导的噪声？ ④采用了哪种或哪几种吸声材料？这些材料如何固定？ ⑤装置是否会产生其他负面影响？ （5）总结与反思 全部小组制作完成后，教师组织学生讨论。 ①你们小组在设计意见上是否有分歧？有哪些分歧？你们是如何统一意 见的？ ②你们是如何进行消声设计的？ ③这个装置是否对车厢内的人也有影响？ ④能否让你们设计消声装置成本更低？变得更小巧？ ⑤消声装置是否会对环境造成影响？