音乐盒很常见，音乐盒由外壳，机芯组成，为什么音乐盒要有外壳呢？只有一个机芯不是也能发声吗？市面上售卖的音乐盒大部分是木质、塑料、玻璃等材料的，为什么不选择布料、泡沫等材料呢？音乐盒的外壳做什么形状又美观，又能够让机芯发出最动听的声音呢？ 北京育英学校STEM级社团的施展、张朕瑄同学展开了STEM课程《热卖的音乐盒》的学习、探索和实践，设计了一个与众不同的音乐盒，这个音乐盒体型不大不小，适合放在家里，既可以当美观的摆设又可以听美妙的音乐。 作者：北京育英学校STEM级社团施展 指导、编辑李玮琳老师 统筹梁秋颖老师 大家好，我是STEM级社团的施展，在这次STEM课程学习中，我和张朕瑄同学一组，在开展学习和实践之前，我们首先进行了小组分工，我负责总设计，张朕瑄负责协助工作。我们仔细商量后，决定设计一个与众不同的音乐盒，这个音乐盒的体型不大不小，适合放在家里，既可以当美观的摆设又可以听美妙的音乐。 第一阶段，选择材料 在制作音乐盒之前，我们想到社团曾经进行过不同材料和空腔体积对响度等影响的实验，我们将机芯直接放在空气中和将机芯放在玻璃杯、纸杯、塑料杯等不同材料中进行响度测试。 实验发现，机芯直接在空气中的发出的声音响度是最小的，放在玻璃杯里的响度是最大的，这是因为音乐盒实际上是个共鸣腔，机芯只有在坚硬的弹性材料中，让声波在共鸣腔内得到充分的反射才能听到悦耳的声音。 另外，光滑的材料可以让声音音色更加清脆，粗糙的材料会让声音略显沉闷。结合这个实验结果，我们决定采用光滑的亚克力板做音乐盒的材料。 第二阶段，确定尺寸，制作样品 确定好材料之后，确定尺寸也是很关键的一步。我们各小组之前都用三合板或五合板做出来过一批大小不一的样品，我们小组做的是立方体的音乐盒样品（见下图），我和张朕瑄负责测试各个样品的响度。 测试数据显示，不同空腔的大小也是影响音乐盒发声大小的一个关键因素，空腔过大时，比如空腔大小在40cm40cm40cm，响度更大，但音色并不是最佳，而空腔过小时，比如空腔大小在10cm10cm10cm，响度虽然降低了，但音色也无法达到最佳，只有大小适中，比如尺寸在20cm20cm20cm左右，响度综合音色才会达到理想值，根据这个实验结果，我们小组决定采用20cm20cm20cm的主要空腔尺寸进行制作。 第三阶段，设计出音乐盒的最终外观 在制作样品的时候，我利用caxa制图软件在电脑画出过设计图纸，综合前两个阶段，我调整了设计图上的最终尺寸、大小及部件的数量。 由于caxa设计软件中的设计图都是黑底，图案由白色的线条组成，无法填充颜色，因此我设计完总设计图后，又分别将白色、蓝色、红色、黄色的部件按颜色分别制作出来多个部件设计图，并将文件的名称注明成部件需要制作出来的颜色，以便后期进行激光切割的时候可以知道哪个部件是什么颜色，这样既省时间又清晰明了，不会弄错。 接下来我详细给大家讲讲音乐盒的外观及寓意：这个音乐盒设计成正方体的形状，四周和顶面的主色用白色，显得简洁而干净；四个侧面的正中间分别用四个红色圆形表示太阳，太阳的左上角点缀育英学校的校徽，代表着我们是育英学校的希望，每个侧面的上下都用黄色的细长条进行装饰，代表着我们如金子一般会闪闪发光。 顶部用白色的正方形板面做基础，下面粘接四根细长条拼接成的蓝色镂空正方形板面，镂空让整体设计会更加灵动，颜色采用蓝色，跟我们的校服主色一样，代表着我们是育英的学生；基础板上面的四周是红色细长条进行装饰，两侧用英文立上music和box，能体现出来这是音乐盒。最后，我们在英文字母的另外一侧，立上一只猫咪图案，显得既可爱又活泼。 第四阶段，制作音乐盒 老师帮助我们用激光切割彩色亚克力板，然后我们进行粘接，在这个制作过程中就不是一帆风顺了，我遇到了小小的困难，由于亚克力板比较光滑，在粘四面的时候因为尺寸问题粘不上，于是经过多次试验，我把每一面都粘接在底部的侧面，多加点胶，反复按压就能粘接好。 最后进行音乐盒调音。音乐盒芯是钉在带孔的顶板上的，顶部留有较小的间隙，我认为这可以增大音量。整装完毕后，我们怀着激动的心情开始用分贝仪器测音，我扭动旋钮，音乐响起，我把测音器平行放在离音乐盒十厘米处，音量75分贝以上，并且声音响亮又清脆，完美！我们很开心，大功告成！ 音乐盒的制作过程既让我们增强了动手能力，又在动手的同时不断思考和探索，有创意又有科学的融入，这是一次非常美妙的体验！ 教师说 大家都知道STEM是什么含义，我们团队一直在探索STEM课程的开发和实施之路。《热卖的音乐盒》这个项目的确不是原创，但是在关于声音相关物理知识的学习，CAXA软件的学习和创新使用确实原创的设计。 四年制初一的学生没有被软件使用而困住，没有被庞大的激光切割机给唬住，同学们一步一个脚印，从对空腔共鸣原理的探究，到对CAXA软件的开发使用，到作品的组装制作，同学们践行了探索和实践的理念。文章是同学们将思维展现出来的一种方式，我们的课程探索之路也没有停止。期望更多的同学们加入我们的探索之旅。
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