全國優(yōu)質(zhì)課一等獎中小學(xué)科學(xué)創(chuàng)客實驗課《智能留言機(jī)》科技興趣小組活動獲獎?wù)n件（少年開發(fā)智力）

智能留言機(jī)比特實驗室

“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私語。嘈嘈切切錯雜彈，大珠小珠落玉盤?！边@是唐朝詩人白居易寫的《琵琶行》，詩句中描寫了琵琶優(yōu)美的琴音。無論是天籟的自然音，還是人為的琴音，我們都希望把它記錄保存下來。想一想，如何將聲音保存記錄下來呢？本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)、探索智能留言機(jī)。了解聲音的傳播要素與記錄保存方式認(rèn)識與了解語音錄放模塊、探究紅外傳感器的特性能運用自我構(gòu)思設(shè)計、摸索與嘗試操作等方法來完成項目任務(wù)在合作完成任務(wù)的過程能發(fā)揮特長積極承擔(dān)任務(wù)，善于提出自己觀點并能和組員友好相處項目任務(wù)小組名稱

項目負(fù)責(zé)人電子工程師結(jié)構(gòu)工程師小組職能分工測試工程師導(dǎo)入1聽聽有哪些聲音，想象場景夏天的夜晚，知了仍在鳴叫，閃電劃過發(fā)出陣陣轟鳴，隨后，大雨而至春暖花開，鳥兒在鳴叫，積雪消融，落入水中，發(fā)出清脆的滴答聲河水蕩漾，拍打著堤岸叢林深處，鳥叫蟲鳴海浪滾滾為什么我們能聽到聲音由于物體振動，引起了周圍介質(zhì)的振動（固體、液體、氣體都是介質(zhì)），然后這種振動，逐步傳播開去，傳到人耳處，引起人耳耳膜的振動，再通過神經(jīng)傳遞給大腦。人就聽到聲音了。實際上，大部分聲音都是通過空氣，傳到人的耳朵里的。蘇教版《科學(xué)》四年級上冊《奇妙的聲音王國》顯露在外面，我們通常所說的耳朵叫耳廓，它是敞開的一扇大門。聲波從耳廓進(jìn)入耳道，振動鼓膜。鼓膜是一片緊繃的小皮，聲波會使它振動。鼓膜與一個被稱做錘骨的小骨頭連接，振動波由錘骨再傳給另外的兩塊小骨—砧骨和鐙骨，然后進(jìn)入耳蝸。耳蝸是一種蝸牛殼狀的管道，內(nèi)部充滿液體。耳蝸的液體由此產(chǎn)生了波動，并推動從液體里一行行毛發(fā)細(xì)胞中伸出來的纖毛，這種纖毛通常只有在顯微鏡下才能看得見。纖毛運動產(chǎn)生神經(jīng)信號，通過類似于電話線的結(jié)構(gòu)—人體內(nèi)的神經(jīng)傳遞給大腦。這樣，我們就聽到了聲音。聲音傳播要素聲源發(fā)出聲音耳朵介質(zhì)傳播聲音（固體、液體、氣體）（蘇教版物理八年級上）平時我們說話的聲音通過空氣傳入耳朵，當(dāng)你捂起耳朵，聲音直接通過頭骨的震動傳入耳朵，仔細(xì)聽聽，是不是和平時聽到自己的聲音不一樣了呢月球上沒有空氣無法傳播聲音月球上沒有用來傳播聲音的介質(zhì)空氣，所以宇航員說話必須借助無線電。太空中的聲音旅行者號飛船旅行者的金唱片美國于1977年8月20日和9月5日分別發(fā)射了“旅行者1號”和“旅行者2號”兩艘宇宙飛船，兩艘宇宙飛船上各帶有一張名片為“地球之音”的銅質(zhì)鍍金激光唱片，這張金唱片承載著人類與宇宙星系溝通的使命。北京時間2014年9月13日凌晨2點，美國國家航空航天局(NASA)召開新聞發(fā)布會，宣布37年前發(fā)射的“旅行者1號”探測器已經(jīng)離開太陽系，正在飛向別的恒星。地球圖片115張各國問候語55句人類音樂90分鐘地球上的聲音人類給外星人聽了什么聲音Kiss,MotherandChild（親吻，母親和孩子）Birds,Hyena,Elephant（鳥，鬣狗，大象）Volcanoes,Earthquake,Thunder（火山，地震，雷電）Footsteps,Heartbeat,Laughter（腳步，心跳，笑聲）MorseCode,Ships（莫爾斯碼，輪船）55種語言中有4種中國方言廣東話各位都好嗎？祝各位平安健康快樂閩南話“太空朋友汝好！汝呷飽未？有閑來阮這坐坐！”（譯：太空朋友你們好！你們吃飽了沒有？有空來我們這兒坐坐?。﹨钦Z祝你們大家好！普通話各位都好吧，我們都很想念你們，有空請到這來玩90分鐘的音樂中，最長的是古琴曲流水(7分37秒），比貝多芬的命運交響曲還長（7分20秒）MurmursofEarth地球的呢喃旅行者金唱片“高山流水”最先出自《列子·湯問》，傳說伯牙善鼓琴，鐘子期善聽。伯牙鼓琴志在高山，鐘子期曰：“善哉，峨峨兮若泰山?！敝驹诹魉?，鐘子期曰：“善哉，洋洋兮若江河?！辈浪?，鐘子期必得之。鐘子期死后，伯牙痛失知音，摔琴絕弦，終身不操，故有高山流水之曲。后用“高山流水”比喻知音或知己。當(dāng)時，音樂編輯安德魯·揚打電話給哥倫比亞大學(xué)教授周文中，請他推薦一首中國樂曲。他本以為周文中需要時間考慮，沒想到周文中毫不遲疑地答道:“《流水》！這是一首人類意識與宇宙共鳴的冥想曲，用古琴演奏，這種樂器在耶穌降生之前幾千年就有了。自孔子時代起，《流水》一曲就是中國文化的組成部分。選送這首樂曲足以代表中國。”

管平湖（1897—1967），中國著名古琴演奏家、畫家但為展示人類的不同音樂文化，初選出世界各地代表性樂曲達(dá)五十多首，最后，評委們決定從中選出二十七首，長度仍然很受限制。而管平湖演奏的《流水》時間長達(dá)七分三十七秒，無疑太長了。周文中堅持七分多鐘的《流水》一點都不能刪節(jié)，必須完整收入。這個提議得到所有評委一致通過。《流水》成為那張唱片中最長、也是最早確定入選的樂曲。長度僅次于它的，是貝多芬的《第五交響樂》第一樂章，七分二十秒。周文中對《流水》的欣賞與信心是出于對中國音樂傳統(tǒng)的理解與古琴的感情。周文中1923～華裔美國作曲家古琴與古箏我們剛才提到的音樂《流水》是古琴曲，但很多人把古琴和古箏混為一談。那么，古琴和古箏有什么區(qū)別呢？首先是外觀。古琴是七根弦，故古稱“七弦琴”。琴弦由絲絨繩系住，拴繞于弦軸上，屬彈撥樂類的“無馬樂器”。而古箏一般為21根弦，琴弦均勻排列于箏面上，每根弦均由人字形的弦馬支起，屬彈撥樂類的"有馬樂器"。古琴，七根弦，無支撐的弦馬。古箏，一般21根弦，有支撐的弦馬。其次是音色，古琴雖只有七根弦，但一弦多音，其音域?qū)掃_(dá)四個多八度，借助面板上的十三個"琴徵"，可以彈奏出許多的泛音和按音。音色含蓄而深沉，古樸而典雅，表現(xiàn)力富有內(nèi)涵，異常豐富，故古時被文人雅士列為"琴、棋、書、畫"之首。而古箏基本上是一弦1－2個音，同一弦中移動弦馬（柱），可以調(diào)作音高，音域?qū)拸V，音量宏大，音色淳厚優(yōu)美，悠揚悅耳，表現(xiàn)力豐富而形象。一般古詩中提到的彈琴，都是古琴?！蔼氉捏蚶?，彈琴復(fù)長嘯。深林人不知，明月來相照?！蓖瑯邮歉呱搅魉?，古琴和古箏演繹不同的風(fēng)韻古琴聲古箏聲最后是曲譜，古時多用“文字譜”，到了唐朝后多用“減字譜”。減字譜每一字塊為由漢字減少筆畫后組合而成的復(fù)合字。這種譜式主要只記指法動作和弦序、徽位而不記音高和節(jié)奏，所以是屬于指法譜。下圖為古代的文字譜。古琴減字譜古箏譜（簡譜）古琴的擺放位置應(yīng)當(dāng)寬頭朝右，窄頭朝左，最細(xì)的線朝自己，徽位點和最粗的弦在對面。古琴的琴軫，也就是寬的那頭，是要懸空在擺桌子右側(cè)外面的。劉亦菲，你的古琴拿反了，寬的那頭跑左手了。。。把圖轉(zhuǎn)一下，這樣才對其實劉亦菲演的真的很有仙氣，把琴擺正就完美了94版老三國，周郎月下為小喬彈琴，可惜又拿反了導(dǎo)演好偏心，諸葛亮就拿對了有的人可能覺得，古琴擺不擺正，似乎沒有太大影響，大多數(shù)人也沒有發(fā)現(xiàn)。其實，在86版《紅樓夢》開拍前，所有的演員都進(jìn)行過專業(yè)培訓(xùn)，內(nèi)容不僅有紅學(xué)相關(guān)的國學(xué)知識，還包括琴棋書畫等一系列傳統(tǒng)技藝。或許現(xiàn)在演員沒有這么多時間去培訓(xùn)，但導(dǎo)演拍的時候，畫個幾分鐘百度一下琴怎么擺是可以做到的。一部作品是否經(jīng)典，可能不是當(dāng)時的收視如何，而是它是否能禁得起時間的檢驗。老版的四大名著雖然拍攝年代久遠(yuǎn)，也存在不少問題，但他們確實對得起四大名著這個稱號。中國的傳統(tǒng)文化博大精深，弘揚傳統(tǒng)文化，也許就是把古琴擺對這一個小小的細(xì)節(jié)。（PS老三國雖然古琴擺反了但里面不少古琴曲真的很經(jīng)典，特別是其中諸葛亮出山時的《有為歌》，被改編為琴歌《臥龍吟》后，至今仍是古琴音樂會上經(jīng)久不衰的演奏曲目。前面的鏈接有，騰訊視頻沒法比較難下大家自己上網(wǎng)感受下20年前電視劇的配樂水平吧）《三國演義》元末明初，羅貫中120回《水滸傳》元末明初，施耐庵120回《西游記》明，吳承恩，100回《紅樓夢》清，曹雪芹，120回四大名著聲音是如何保存的聽了這么多動聽的聲音，同學(xué)們有沒有想過這些聲音是如何保存的？聲音能記錄下來，是因為它是一種連續(xù)的空氣振動，屬于機(jī)械振動中的縱波，具有大小和方向，我們能通過一定的技術(shù)手段記錄到這種機(jī)械振動，于是聲音就能被記錄。聲音的機(jī)械振動放不出來點這記錄聲音的方式常用的不外乎兩種，一種是模擬，一種是數(shù)字。模擬方式，就是將聲音的空氣震動，變成大小強(qiáng)弱對應(yīng)的連續(xù)的電信號，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)的磁信號，記錄在能被磁化的介質(zhì)上，如鋼絲錄音機(jī)（很早的設(shè)備）、磁帶錄音機(jī)就是這個原理。被磁化的介質(zhì)以一定的速度通過線圈（磁頭）時，強(qiáng)弱變化的磁場感生出強(qiáng)弱變化的電場，形成對應(yīng)變化的電流，讓后將這種電流通過一定方式的放大，就還原出記錄的聲音了。模擬方式還有一種不是用磁介質(zhì)的，就是黑膠唱片，它的記錄原理前面和使用磁介質(zhì)是一樣的，也是將空氣震動信號變成電信號，但后面就是將電信號再轉(zhuǎn)換成一種機(jī)械振動，帶動一根記錄針，將振動的規(guī)律記錄在黑膠母碟上，也就是在母碟上刻出一圈一圈的凹槽，就制作出黑膠唱片的母版，然后通過一定的技術(shù)手段翻版出能實用的黑膠唱片。還原聲音時，則正好是上述記錄過程的反向，將唱針放到凹槽里，轉(zhuǎn)動唱片，唱針就會根據(jù)凹槽的深淺、彎曲產(chǎn)生對應(yīng)的機(jī)械振動，然后這種機(jī)械振動再轉(zhuǎn)換為電信號，通過檢波和放大，就還原出記錄的聲音了。數(shù)字方式，也是首先將聲音的空氣振動轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)變化的電信號，然后對這種連續(xù)變化的信號進(jìn)行采樣（每隔一個時間段，得到電信號大小的一個值，間隔的時間越短，得到的一系列的電信號值越接近連續(xù)的波形值），將采樣得到的一串?dāng)?shù)據(jù)通過一定的算法進(jìn)行轉(zhuǎn)換、壓縮，最后得到聲音信號的一串?dāng)?shù)據(jù)，然后以文件的形式記錄下來?；胤艅t是上述過程的逆向運算，最后得到一個變化的電信號，驅(qū)動揚聲器，將這種變化的電信號轉(zhuǎn)換為空氣振動，形成我們聽到的聲音。我們馬上要拼裝的智能留言機(jī)就是使用數(shù)字方式。聲音的傳播需要哪三個要素？思考聲音的記錄方式有哪兩種？生活中見過哪些留言機(jī)？實驗2麥克風(fēng)接受聲音的空氣振動轉(zhuǎn)換為電信號芯片保存剛才的電信號，斷電后依然保存喇叭把芯片保存的電信號，轉(zhuǎn)換為聲音的空氣振動電池盒錄音按鈕錄音麥克風(fēng)語音錄放模塊紅外探測模塊喇叭同學(xué)們在八年級下冊《數(shù)學(xué)》第七章學(xué)習(xí)過統(tǒng)計表，請同學(xué)們設(shè)計表格，探究紅外傳感器的測量距離與角度，記錄表格，寫出分析結(jié)果。探究角度紅外傳感器感應(yīng)（是or否）距離紅外傳感器感應(yīng)（是or否）0°015°2cm30°4cm45°6cm……思考實驗過程中遇到問題小組間是如何解決的？紅外傳感器是否靈敏？如何調(diào)節(jié)？設(shè)計創(chuàng)作3小鈍角扇形小直角三角形長方形小直片圓形正方形3D造型模塊鉚釘?shù)恼_使用方式①將器材上想要鉚接的孔對準(zhǔn)連接模塊的正確方式②插入鉚釘③用力把鉚釘按到底3設(shè)計構(gòu)思(Conceive)是以抽象思維為主導(dǎo)、包括形象思維、潛意識思維和靈感思維等的心理活動。一切人類活動都需要構(gòu)思這一生命的光華。而創(chuàng)造性，更是構(gòu)思的靈魂所在，是最顯著的特性。本項目設(shè)計主題定為儲物盒。小組成員討論確定設(shè)計作品，構(gòu)思為誰設(shè)計、什么時候使用、什么場合使用項目設(shè)計步驟13設(shè)計查閱儲物盒的相關(guān)圖片，以便小組之間討論確定外觀造型，可參考以下范例。2功能介紹：家庭多用電子留言儲物盒有9個功能，由兩大部分組成。背景板是一只白兔，因為老媽是屬兔的，意思是告訴老爸：如果再忘記帶東西，肯定又會被老媽訓(xùn)！兔子的耳朵上可以貼便簽，告訴家里人今天要做的事情；兔耳朵的下面是倒走的時鐘，可以告訴我們準(zhǔn)確的時間；時鐘下面是一個溫度傳感器，只要拍一下手，就可以知道當(dāng)時的溫度，提醒家人增減衣物；再向下是一個筆筒；兔子身上有三個鉤子，可以掛手表、眼鏡，還有我的月票卡；儲物盒的底座可以分為三部分，左邊是由三塊擋板構(gòu)成的立體空間，是放手機(jī)、錢包的地方；中間三個格子，分別放我的、老媽和老媽的鑰匙，別擔(dān)心放錯的問題，因為每個格子的顏色都不一樣哦！座底的最右邊是一個透明的小盒子，便簽本和用過的便簽紙都可以放在里面，由我一個星期整理一回。另外在兔子的背上還裝置了傳感器電路留言機(jī)，我用一個，爸媽用一個，誰的LED燈亮了，就說明誰的留言機(jī)里有信息，使用起來方便極了。3設(shè)計畫出結(jié)構(gòu)草圖33設(shè)計討論在搭建外形時遇到了哪些問題？有哪些注意事項？完成的作品跟自己預(yù)先設(shè)想的是否一致？為什么？演講展示4演講比一比誰最棒設(shè)計新穎、美觀外形色彩搭配漂亮制作精細(xì)、牢固評價4展示

你們小組成功了嗎？碰到了哪些問題？是如何解決的？

在這個項目中，別人對我的評價：

積極主動，貢獻(xiàn)很大

有一定作用

沒起到什么作用在小組合作中，我們小組：

比較融洽，全都熱