環(huán)境噪聲控制工程授課深度的實(shí)踐加強(qiáng)

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摘要：環(huán)境噪聲控制工程課程是聲學(xué)理論與工程學(xué)科交叉性課程，是環(huán)境工程專業(yè)專業(yè)必修課之一。針對在教學(xué)過程中，存在學(xué)生學(xué)習(xí)深度一般和學(xué)科掌握寬度較窄的問題，論文提出在教學(xué)中加強(qiáng)可視化教學(xué)和拓寬式案例教學(xué)等教學(xué)方法；通過可視化教學(xué)，能夠促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容從感官上進(jìn)一步加深理解；拓寬式案例教學(xué)，通過以本課程為核心進(jìn)行案例講解，同時(shí)加強(qiáng)噪聲控制實(shí)際中相關(guān)學(xué)科知識了解和重點(diǎn)掌握，能夠進(jìn)一步促進(jìn)課程講解的完善和學(xué)生對工程實(shí)際的認(rèn)知面。

關(guān)鍵詞：可視化教學(xué)；拓寬式案例教學(xué)，環(huán)境噪聲控制工程

環(huán)境噪聲控制工程，是高等院校環(huán)境工程專業(yè)一門重要專業(yè)課程，是聲學(xué)基礎(chǔ)理論與工程學(xué)科的交叉性課程，由于課程涉及物理學(xué)科知識，致使授課內(nèi)容的理解需要較強(qiáng)的想象力[1-4]。河北工業(yè)大學(xué)開設(shè)環(huán)境工程專業(yè)以來，環(huán)境噪聲控制工程主要以洪宗輝等主編的《環(huán)境噪聲控制工程》（北京：高等教育出版社，2002），毛東興等主編的《環(huán)境噪聲控制工程》（北京：高等教育出版社，2010）、賀啟環(huán)等主編《環(huán)境噪聲控制工程》（清華大學(xué)出版社，2012）為教學(xué)參考教材，結(jié)合教學(xué)計(jì)劃課時(shí)，撰寫授課講義；同時(shí)，針對聲學(xué)基礎(chǔ)理論建議學(xué)生參閱杜功煥等著《聲學(xué)基礎(chǔ)》（南京大學(xué)出版社，2012）。自2003年開始環(huán)境噪聲控制工程課程，河北工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)至今已經(jīng)近15年的授課歷程。在授課過程中，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際工程反饋，不斷改善授課方式和方法，從課堂授課的理論性、系統(tǒng)性上逐漸得到完善。隨著環(huán)境保護(hù)受到的重視程度越來越高，作為環(huán)境污染因子的噪聲污染，在工程實(shí)際和社會生活中受到的重視程度逐漸提升，因此，環(huán)境噪聲控制工程的授課應(yīng)不斷結(jié)合實(shí)際，在完善理論授課同時(shí)，思考如何使得授課內(nèi)容逐漸與實(shí)際結(jié)合緊密，同時(shí)也使得學(xué)生經(jīng)過課程的學(xué)習(xí)，能夠?qū)υ肼暤漠a(chǎn)生、傳播控制工程等理論進(jìn)行多學(xué)科的理解和把握[5-6]。

一問題原因

環(huán)境噪聲控制工程課程授課完畢后，經(jīng)過對歷課程考試分析及畢業(yè)設(shè)計(jì)題目選題的分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于噪聲處理方面工程理解不足，同時(shí)針對有關(guān)噪聲處理的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目認(rèn)識深度不夠、興趣不大。授課小組經(jīng)過討論分析，歸納出導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因存在三點(diǎn)原因。首先，對于環(huán)境工程涉及到行業(yè)認(rèn)識存在片面性。二十世紀(jì)八十年代，環(huán)境工程專業(yè)發(fā)源于給水排水專業(yè)，隨著環(huán)境污染現(xiàn)象的多層次出現(xiàn)，逐漸對社會中存在的固體廢物、廢氣處理等領(lǐng)域進(jìn)行了研究，環(huán)境工程專業(yè)涉及的內(nèi)容逐漸變寬。隨著人民生活水平的提升，人民環(huán)保意識進(jìn)一步增強(qiáng)，對于環(huán)境污染的認(rèn)識程度進(jìn)一步深刻。水體污染、大氣污染、固體廢物污染之外，噪聲污染、光學(xué)污染等逐漸得到科研工作者的認(rèn)識和研究。因此，針對環(huán)境噪聲污染控制工程的認(rèn)識程度應(yīng)該進(jìn)一步增強(qiáng)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)深度和廣度進(jìn)一步加大。其次，環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生對于環(huán)境中存在問題及采取工程技術(shù)手段處理環(huán)境問題認(rèn)識局限性較大，普遍將環(huán)境工程認(rèn)為是進(jìn)行污水處理和廢氣處理、固體廢物處理的工程學(xué)科，僅僅認(rèn)識到污染物污染性質(zhì)和處理邏輯技術(shù)，而對污染產(chǎn)生的原發(fā)性自然現(xiàn)象原因和后發(fā)性工程技術(shù)原因掌握不足。因此，對環(huán)境中存在的噪聲、顏色、光學(xué)污染認(rèn)識不足。最后，環(huán)境噪聲控制工程課程，在進(jìn)行具體工程設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)聲學(xué)基礎(chǔ)理論、材料、力學(xué)知識，在一定意義上該課程涉及學(xué)科寬，而學(xué)生僅僅通過《環(huán)境噪聲控制工程》一門課程學(xué)習(xí)到的內(nèi)容相對要淺、泛，因此導(dǎo)致針對實(shí)際工程或者實(shí)際污染現(xiàn)象的理解存在掌握知識的不足和片面?？傊h(huán)境噪聲控制工程課程屬于以聲學(xué)理論理解為基礎(chǔ)，同時(shí)以工程設(shè)計(jì)為主的課程；因此，要改變學(xué)生對于噪聲控制工程課程認(rèn)識的淺、泛意識，需要從授課方式的角度加強(qiáng)工程實(shí)踐和可視化教學(xué)方式教學(xué)的完善。

二可視化和拓寬式案例教學(xué)

（一）可視化教學(xué)噪聲控制工程是一門交叉性課程，以物理學(xué)為基礎(chǔ)，涉及數(shù)學(xué)、聲學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科，理論性較強(qiáng)，同時(shí)又是一門工程實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課，涉及的物理公式和計(jì)算較多[7-8]。可視化教學(xué)不僅僅是多媒體教學(xué)，更是一種將理論意識或者言語講授難于理解的授課內(nèi)容運(yùn)用可以看的見、聽的見的感官教學(xué)方法，通過可視化教學(xué)方式讓學(xué)生通過眼觀、耳聽的途徑，使得授課內(nèi)容從單純感官角度進(jìn)一步進(jìn)入思維深層次，進(jìn)行環(huán)境噪聲控制理論和工程的理解。例如，環(huán)境噪聲控制工程課程中，在講授“聲波的基本性質(zhì)和傳播規(guī)律“內(nèi)容時(shí)，對于波的分類及對于相、初級相位、波類型等概念的理解。完全可以利用動漫系統(tǒng)做成動畫進(jìn)行可視化講解。在講解聲波類型和傳播方式時(shí)，可以以圖1為例，理解聲波在空氣中傳播，是聲波振動源振動導(dǎo)致傳播介質(zhì)依次發(fā)生在原位發(fā)生振動，根本是振動源存在的動能經(jīng)過振動介質(zhì)進(jìn)入人耳后，被感官系統(tǒng)感知。而單個振動質(zhì)點(diǎn)的振動模擬，比如初相位、周期的概念可以通過動漫圖2解釋；r指振動質(zhì)點(diǎn)離開振動原點(diǎn)最大位置；振動過程中，彈簧離開原點(diǎn)產(chǎn)生的力可以理解為聲波聲壓。空間，存在很多質(zhì)點(diǎn)，不同質(zhì)點(diǎn)具有統(tǒng)一初相位，就是波振面（圖3）；在理解波振面的前提下，依據(jù)波陣面類型分為不同聲波類型，平面、球面、柱面聲波等。

（二）拓寬式案例教學(xué)方法拓寬式案例教學(xué)方法是指在授課過程中，結(jié)合實(shí)際案例，進(jìn)行以專業(yè)性交叉緊性強(qiáng)的學(xué)科進(jìn)行講解和分析，同時(shí)，針對實(shí)際案例涉及到的相關(guān)學(xué)科進(jìn)行初步的講解和分析，讓學(xué)生從宏觀上認(rèn)識到案例是搬到教室的實(shí)際工程，認(rèn)識到工程案例的復(fù)雜和涉及學(xué)科的寬度大，從而調(diào)動學(xué)習(xí)積極性和認(rèn)識到案例理解理論提升性。環(huán)境噪聲控制工程作為一門交叉性專業(yè)課，對涉及到學(xué)科授課內(nèi)容深度和寬度具有層次性和深度不均性要求，理解或者掌握深度具有層次性。環(huán)境噪聲控制工程授課過程中，授課內(nèi)容主要以本專業(yè)為中心，同時(shí)涵蓋工程實(shí)施及工程運(yùn)行涉及到相關(guān)交叉學(xué)科內(nèi)容的普及、理解。這在一定程度上，要求學(xué)生對交叉學(xué)科進(jìn)行多方面的學(xué)習(xí)和理解。在進(jìn)行噪聲處理工程案例教學(xué)過程中，如果僅僅講授所屬專業(yè)的案例內(nèi)容，導(dǎo)致案例教學(xué)內(nèi)容逐漸產(chǎn)生單一化，學(xué)生學(xué)習(xí)知識模糊化，可能授課結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生普遍認(rèn)為自己學(xué)習(xí)專業(yè)在實(shí)際中最重要，最終導(dǎo)致案例教學(xué)學(xué)習(xí)不完善，教學(xué)效果達(dá)不到實(shí)際的案例教學(xué)要求，從而導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后處理實(shí)際工程問題具有知識運(yùn)用的片面性。因此，交叉性工程課程－環(huán)境噪聲控制工程教學(xué)，除了對聲學(xué)基礎(chǔ)理論講解之外，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際案例工程，對于涉及到的工程學(xué)科其他專業(yè)進(jìn)行講解，尤其介紹與授課課程交叉性、結(jié)合強(qiáng)度較大的學(xué)科。例如，環(huán)境噪聲處理工程中關(guān)于隔聲、吸聲等噪聲控制技術(shù)的講解，比如隔音窗、高速公路隔音板等。進(jìn)行拓寬式案例教學(xué)中，除了講解隔聲、吸聲聲學(xué)原理外，更應(yīng)該對隔聲、吸聲效果有關(guān)的材料學(xué)科進(jìn)行初級的講解；同時(shí)，對影響隔聲、吸聲效果的工程地質(zhì)和建筑設(shè)備方面的相關(guān)知識也應(yīng)該有初步的認(rèn)識性的講解。拓寬式案例教學(xué)會從整體角度認(rèn)識到講解專業(yè)課程在工程案例中的重要性，同時(shí)對工程實(shí)際實(shí)施和可能會對工程造成影響的相關(guān)學(xué)科有個宏觀的把握。拓寬式案例教學(xué)方式課程授課，學(xué)生對涉及到專業(yè)課程學(xué)習(xí)深度和廣度進(jìn)一步增大，學(xué)習(xí)的興趣進(jìn)一步變寬。

三總結(jié)

作為一門聲學(xué)基礎(chǔ)和工程學(xué)科交叉性課程，《環(huán)境噪聲控制工程》在授課過程中，存在理解難度大，工程理解性差等問題。通過近十五年的教學(xué)總結(jié)和畢業(yè)生調(diào)研，認(rèn)為可以從課堂教學(xué)可視化和拓寬式案例教學(xué)方法角度進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，這在一定程度上加重了授課教案的寫作，同時(shí)也要求授課人員對交叉學(xué)科進(jìn)行多了解、多學(xué)習(xí)。

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作者：張威 張長平 齊旭東 王曉歐 王菲 蘇琴 單位：河北工業(yè)大學(xué)能源與工程學(xué)院