徐敬洪

廣東省佛山市順德區(qū)李介甫小學(xué)信息科技教師，順德區(qū)創(chuàng)客教育聯(lián)盟講師團(tuán)成員，公眾號(hào)“玩轉(zhuǎn)信息技術(shù)”創(chuàng)辦人，致力于創(chuàng)客教育和人工智能的研究，曾多次輔導(dǎo)學(xué)生在省、市、區(qū)級(jí)創(chuàng)客競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。

主講人：徐敬洪

教學(xué)背景

噪聲污染是生活中常見(jiàn)的污染之一。日常生活中，樓上樓下發(fā)出的各種聲音，馬路上汽車(chē)行駛的聲音和鳴笛聲……這些來(lái)自身邊的聲音，都是學(xué)生熟悉的噪聲。如何阻隔這些噪聲，是社會(huì)一直關(guān)心的問(wèn)題?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求，3～4年級(jí)學(xué)生應(yīng)能了解聲音可以在不同物質(zhì)中傳播的相關(guān)知識(shí)，了解生產(chǎn)生活中的噪聲現(xiàn)象和防噪辦法。

隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷發(fā)展，公路、高鐵等交通設(shè)施已經(jīng)成了學(xué)生身邊熟悉而又普遍的基礎(chǔ)設(shè)施，而如何減少道路交通噪聲，是公眾一直十分關(guān)心的問(wèn)題。此案例中，我們選取了一個(gè)典型的需要降低噪聲的地方：城市公路。我們模擬公路的隔離帶，并且嘗試給隔離帶替換不同的阻隔材料，分別探究同一材料的隔音效果，并對(duì)比不同材料的隔音效果。

教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)思維：能在教師指導(dǎo)下，以“使用不同阻隔材料后聲音的強(qiáng)弱不同”為依據(jù)，說(shuō)明不同材料對(duì)噪聲的阻隔能力不一樣。

探究實(shí)踐：能夠利用模擬聲級(jí)計(jì)等傳感器，結(jié)合身體感官，描述不同材料對(duì)聲音的阻隔效果。

態(tài)度責(zé)任：通過(guò)探究活動(dòng)了解噪聲的危害，培養(yǎng)良好的社會(huì)責(zé)任感、環(huán)保意識(shí)以及保護(hù)自身聽(tīng)力的意識(shí)。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)觀察和跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)，知道不同的材料對(duì)噪聲有不同的阻隔能力。

教學(xué)難點(diǎn)：能夠利用模擬聲級(jí)計(jì)等傳感器，結(jié)合身體感官，描述不同材料對(duì)聲音的阻隔效果。

教學(xué)準(zhǔn)備

一、材料準(zhǔn)備

椴木板若干，棉花、廢紙等不同的阻隔材料，行空板1塊，平板電腦（或其他模擬汽車(chē)聲音的設(shè)備），模擬聲級(jí)計(jì)1個(gè)，杜邦線(xiàn)若干。

二、制作實(shí)驗(yàn)裝置

利用椴木板（或其他材料）模擬制作公路隔離帶，隔離帶兩邊分別放置行空板和聲音播放設(shè)備，行空板與模擬聲級(jí)計(jì)連接。（如圖1所示）

三、編寫(xiě)硬件程序

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，編寫(xiě)程序所需要實(shí)現(xiàn)的功能是借助行空板和模擬聲級(jí)計(jì)，記錄使用不同阻隔材料的情況下，在隔離帶的另一端所檢測(cè)到的聲音分貝值。在行空板的屏幕上，我們主要記錄或者顯示三個(gè)分貝值。

第一個(gè)是當(dāng)前環(huán)境的分貝值，考慮環(huán)境中會(huì)自帶一定的環(huán)境噪聲，且不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，環(huán)境噪聲本身存在差異。因此，在程序設(shè)計(jì)上，我們希望能在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前就將當(dāng)前環(huán)境的噪聲分貝值記錄下來(lái)，作為空白對(duì)照。

第二個(gè)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)分貝值，這是為了便于實(shí)時(shí)觀察當(dāng)前的分貝值。最后，由于噪聲的分貝值不是一個(gè)恒定的值，即使噪聲是我們自己模擬出來(lái)的，也必然會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化。因此，我們編寫(xiě)程序，讓程序以列表的方式，每隔1秒記錄1次測(cè)試期間的分貝值。測(cè)試結(jié)束后，以測(cè)試過(guò)程中記錄得到的最大分貝值，作為該次測(cè)試過(guò)程中的參考分貝值。部分主程序如圖2所示。

教學(xué)過(guò)程

一、情境導(dǎo)入

1.身邊的噪聲

教師播放有關(guān)噪聲危害的視頻，引導(dǎo)學(xué)生討論：這些噪聲對(duì)人們有哪些危害？除此之外，我們?nèi)粘Ｉ钪羞€能聽(tīng)到哪些噪聲？

通過(guò)討論，學(xué)生初步了解身邊對(duì)人們生活產(chǎn)生危害的噪聲，并認(rèn)識(shí)到這些噪聲除了影響人們學(xué)習(xí)、生活和休息之外，對(duì)我們的聽(tīng)力也會(huì)有不同程度的影響。

2.噪聲的防治

教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生，為了減少這些影響，現(xiàn)實(shí)生活中人們采取了哪些措施。緊接著，教師播放有關(guān)噪聲防治的視頻、圖片，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思考：這些防治噪聲的方法有什么特點(diǎn)？

教師小結(jié)：通過(guò)觀看視頻和剛剛的討論，我們知道，防治噪聲的方法有兩大類(lèi)。第一類(lèi)是直接降低噪聲聲源的大小和強(qiáng)弱，但是有些噪聲本身并不能從根源上降低，所以我們采用比較多的方法是利用隔音帶進(jìn)行有效的隔音。今天，我們就一起來(lái)探究一下，不同材料的隔音效果有什么不一樣。

二、實(shí)驗(yàn)探究

本實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分：一是探究同一材料的隔音效果；二是探究不同材料的隔音效果。二者的區(qū)別在于所控制的變量不一樣，前者是控制“材料”這一變量不變，后者則是控制“噪聲”這一變量不變。

1.教師講解實(shí)驗(yàn)裝置的使用

（1）搭建裝置，把連接模擬聲級(jí)計(jì)的行空板和平板電腦分別放置于隔離帶的兩側(cè)，并固定模擬聲級(jí)計(jì)和平板電腦的位置，避免增加變量。平板電腦也可以換成其他能播放聲音的設(shè)備，但是該設(shè)備必須可以線(xiàn)性調(diào)節(jié)聲音，以便我們控制“噪聲”這一變量。

（2）以同一種隔音材料為例，在隔離帶放入隔音材料，盡可能把隔離帶塞滿(mǎn)。

（3）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，點(diǎn)擊行空板上的“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，在另一側(cè)使用平板電腦播放汽車(chē)?guó)Q笛聲，播放完畢后點(diǎn)擊“結(jié)束測(cè)試”按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄此過(guò)程中的最大分貝值?？刂聘粢舨牧喜蛔?，改變?cè)肼暤闹担蛘呖刂圃肼暤拇笮〔蛔?，改變隔音的材料，即可完成多組數(shù)據(jù)的記錄。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，運(yùn)行行空板上的實(shí)驗(yàn)程序。

2.學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)

由于本探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩個(gè)不同變量的探究，因此，課堂上可以讓學(xué)生分成兩個(gè)小組，分別就其中一個(gè)變量進(jìn)行探究。

（1）同一材料的隔音效果探究

學(xué)生開(kāi)始測(cè)試后，先不放入隔音材料，以30%的音量播放汽車(chē)?guó)Q笛聲，記錄模擬聲級(jí)計(jì)所記錄的聲音大小，保持其他變量不變，以20%的幅度增加汽車(chē)?guó)Q笛聲的音量，然后分別記錄不同音量大小下的噪聲大小。隨后，放入隔音材料，重復(fù)以上操作，以此對(duì)比同一材料在噪聲大小不同的情況下隔音效果的差異。記錄表1如下。

（2）不同材料的隔音效果探究

學(xué)生記錄環(huán)境聲音，汽車(chē)?guó)Q笛聲以30%的音量大小進(jìn)行播放且音量始終保持不變，更換隔音帶的材料，分別測(cè)試不同材料下降噪后的音量大小，以此對(duì)比不同材料在同一噪聲下的隔音效果。更改汽車(chē)?guó)Q笛聲的播放音量后重復(fù)上述探究，即可在不同的噪聲條件下，分別探究不同材料的隔音效果。記錄表2如下。

三、分享總結(jié)

學(xué)生以小組為單位，以圖表、PPT等形式展示小組實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，并嘗試通過(guò)分析數(shù)據(jù)總結(jié)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生可以用Excel軟件展示圖表，讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更直觀。

教師結(jié)合本節(jié)課的兩組探究實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)“同一材料的隔音效果”和“不同材料的隔音效果”兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并引導(dǎo)學(xué)生在生活中注意觀察，多思考生活中的科學(xué)現(xiàn)象。

教學(xué)反思

本課以“身邊的噪聲”創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察生活，了解噪聲的危害，并以此過(guò)渡到生活中的噪聲防治。學(xué)生借助行空板等開(kāi)源硬件，搭建實(shí)驗(yàn)裝置，分別展開(kāi)“同一材料的隔音效果”與“不同材料的隔音效果”兩組探究，通過(guò)觀察和跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)，知道不同的材料對(duì)噪聲有不同的阻隔能力，并能結(jié)合模擬聲級(jí)計(jì)等傳感器，描述不同材料對(duì)聲音的阻隔效果。

本課涉及兩個(gè)變量的探究，因此在探究過(guò)程中應(yīng)當(dāng)把學(xué)生分為兩組，分別就兩個(gè)變量進(jìn)行探究，這樣既達(dá)到了控制變量的目的，又能分別對(duì)兩個(gè)變量進(jìn)行有效深入的探究。另外，本實(shí)驗(yàn)涉及對(duì)聲音分貝的測(cè)量，所以對(duì)課堂的紀(jì)律要求較高，要求學(xué)生盡可能保持安靜，避免造成干擾，小組之間也可以適當(dāng)拉開(kāi)距離，避免小組之間產(chǎn)生噪聲，互相干擾。