中國傳統(tǒng)科技文化與STEM教育之生產(chǎn)生活用具

李湘黔

STEM知識(shí)素養(yǎng)

人文知識(shí)

聽甕的發(fā)明距今約有2500年，《墨子·備穴》中對(duì)聽甕的制造和使用方法有詳細(xì)的說明，其內(nèi)容的大概意思為：將一個(gè)甕埋在地下，在甕口上蒙一層薄皮革，側(cè)耳伏在甕口上面，就可以聽到周圍的動(dòng)靜。在后來的使用過程中，人們對(duì)聽甕不斷改進(jìn)，使其逐漸發(fā)展成為一種非常有效的竊聽工具。唐代就出現(xiàn)了葫蘆狀枕形聽甕，晚上睡覺的時(shí)候?qū)⒙牣Y放在頭下，外面有動(dòng)靜便能迅速察覺到。民間將聽甕改造成聽管，成語“隔墻有耳”就和這個(gè)有關(guān)。明代茅元儀《武備志》中記載：“甕聽，用七石甕，覆于地道內(nèi);擇耳聰人坐聽于甕下，以防城中鑿地道?！鼻迥┰鴩酰ㄔ鴩木诺埽┞暑I(lǐng)的湘軍進(jìn)攻太卜天國都城天京（今南京）時(shí)，城內(nèi)的太平軍在城墻腳下埋設(shè)聽甕偵測(cè)城外的動(dòng)靜，導(dǎo)致湘軍一時(shí)無法破城。

宋代時(shí)，竊聽器的使用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，出現(xiàn)了多功能竊聽器——“矢服”。矢服是利用空腔接納聲音的原理而發(fā)明的。宋代沈括在《夢(mèng)溪筆談·器用》中記載：“古法以牛革為矢服，臥則以為枕，取其中虛，附地枕之，數(shù)里內(nèi)有人馬聲，則皆聞之。蓋虛能納聲也。”矢服，就是盛裝箭（矢）的器具，用牛皮制作而成。當(dāng)時(shí)的偵察兵都會(huì)配備這種工具，拿出箭矢，吹足氣，夜里枕在頭下，幾里以內(nèi)的人馬聲都能竊聽到。

科學(xué)知識(shí)

聲音必須通過介質(zhì)傳播，如氣體、液體和固體。聲音在氣體中傳播以輻射特性為主，在固體中傳播以傳導(dǎo)特性為主，而在液體中傳播時(shí)以上兩種特性均存在。聲音在固體中的傳播速度比在空氣中快，而且皮革等物體的使用，可以放大我們聽到的效果，聽診器也是使用了類似原理制作而成的。

STEM活動(dòng)實(shí)踐

創(chuàng)意實(shí)踐

自制聽診器

材料

直徑約為1cm的橡膠管、小圓柱體（如中性筆的筆蓋等）、小漏斗、氣球、剪刀、膠帶等。

創(chuàng)意參考步驟

1.將漏斗下端插到橡膠管中，另一端用一個(gè)小圓柱體密封（比如中性筆的筆蓋）。

2.將氣球的吹氣嘴剪掉，留下大的那一截，撐開，蒙在漏斗口一端，拉緊，粘牢。

3.將漏斗口一端貼近胸口，另一端貼近耳朵，看看能不能幫你聽到心跳聲。

創(chuàng)意改良

查找資料，了解電子聽診器的使用及其原理，看看相比最原始的聽診器，有哪些改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)。

創(chuàng)意挑戰(zhàn)

1.我國民眾選購西瓜的時(shí)候，總是喜歡“敲打”幾下，根據(jù)聲音判斷西瓜是否成熟，是否“返沙”（沙瓤）。請(qǐng)你查找資料并親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)一下，這種判斷方式是否有科學(xué)依據(jù)。

2.傳統(tǒng)的聽診器使用簡單有效，但是有以下不便：

（1）聲音比較微弱，受到環(huán)境噪聲的影響很大;

（2）聽診效果依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)判斷，可能會(huì)導(dǎo)致聽診結(jié)果不準(zhǔn)確;

（3）只能用耳朵聽，表現(xiàn)力還不夠強(qiáng)，尤其是聽診效果不好對(duì)比。

所以為了解決以上問題，我們可以利用電子設(shè)備對(duì)聽診聲音進(jìn)行可視化處理。請(qǐng)你結(jié)合信息技術(shù)，將聽診器聽到的聲音記錄起來，并分析對(duì)比聲波的特點(diǎn)。