聲學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中增強(qiáng)互動性和實(shí)踐性的探索

1、聲學(xué)根底教學(xué)中增強(qiáng)互動性和理論性的探究聲學(xué)根底教學(xué)中增強(qiáng)互動性和理論性的探究聲學(xué)是一門理論性和外延性較強(qiáng)的學(xué)科。聲學(xué)根底課程是一門為學(xué)員們從事聲學(xué)應(yīng)用和研究工作提供必備知識和才能的專業(yè)根底課。我們在教學(xué)過程中，根據(jù)突出教學(xué)互動和理論聯(lián)絡(luò)理論的原那么，從根底理論、專業(yè)技術(shù)根底和工程理論三方面完善和優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，從擴(kuò)大課堂交流、增加案例教學(xué)、演示實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計、鼓勵學(xué)員自主學(xué)習(xí)等方面探究了教學(xué)方法的改進(jìn)，營造了知識內(nèi)涵豐富、思維活潑的課堂氣氛。學(xué)員進(jìn)步了對聲學(xué)領(lǐng)域的興趣，對根底知識的理解更加深入，專業(yè)知識構(gòu)造和技能得到了開展，發(fā)現(xiàn)和分析問題的意識與才能得到了較好的鍛煉。一、明確聲學(xué)根底教學(xué)工

2、作的改進(jìn)方向本文關(guān)注互動性和理論性，這主要來自于對學(xué)員通過根底理論考核、進(jìn)入后續(xù)學(xué)習(xí)階段的調(diào)查和反思。在畢業(yè)設(shè)計和課題研究中，局部學(xué)員存在不擅長提出和發(fā)現(xiàn)問題、不能很好地獨(dú)立開展研究工作以及不擅長同周邊老師和同學(xué)交流協(xié)作等情況。對此，專業(yè)根底課應(yīng)該承當(dāng)起針對性訓(xùn)練的責(zé)任。構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為課本知識只是關(guān)于各種現(xiàn)象的較為可靠的假設(shè)和解釋，不是問題的最終答案，不是對現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征。只有在運(yùn)用書本知識的過程中去把握真理，才能實(shí)現(xiàn)課本知識的真正價值。因此，個體主動建構(gòu)意義對于知識的學(xué)習(xí)和價值的表達(dá)具有重要意義。從構(gòu)建主義的主要觀點(diǎn)中，不難發(fā)現(xiàn)這樣一個事實(shí)：沒有知識的理論應(yīng)用和教學(xué)中的有效交流互動，就

3、不會有真正高效和高質(zhì)量的課堂。二、改革教學(xué)內(nèi)容與方法一正確的學(xué)習(xí)動機(jī)與傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識的掌握相比，學(xué)員構(gòu)建知識意義和對所學(xué)理論的運(yùn)用對學(xué)員主觀能動性的發(fā)揮有更高的要求。在傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響下，不少學(xué)員對課程學(xué)習(xí)的關(guān)注仍然集中于考試大綱限定的內(nèi)容，優(yōu)先目的仍然是在考試中拿高分。假如不糾正這種主觀意識，學(xué)員很難全身心投入到圍繞交流互動和理論應(yīng)用所設(shè)置的教學(xué)環(huán)節(jié)中，老師圍繞課程建立所做改進(jìn)的成效也會大打折扣。因此，改變學(xué)習(xí)動機(jī)的重要性甚至優(yōu)于對教學(xué)內(nèi)容與途徑的改進(jìn)。首先，對學(xué)員開展學(xué)習(xí)理念和動機(jī)教育。通過對本課程在整個專業(yè)課程體系中地位和作用的闡述使學(xué)員明確學(xué)習(xí)的真正目的和意義。通過對先進(jìn)教學(xué)理念和

4、成功理論案例的討論，進(jìn)步學(xué)員對開展理論、思維、交流等方面才能的重視程度，同時鼓勵積極主動的學(xué)習(xí)和以個性和興趣為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式。其次，為學(xué)員自主性、創(chuàng)造性開展?fàn)I造較為寬松的外部條件。鼓勵和支持學(xué)員發(fā)表不同的意見。降低學(xué)員的傳統(tǒng)課業(yè)負(fù)擔(dān)，給學(xué)員的學(xué)習(xí)留有余地。適當(dāng)改進(jìn)課程評價方式，擴(kuò)大課堂表如今整個成績中的比重，將學(xué)員關(guān)注的重點(diǎn)從期末考試打高分上轉(zhuǎn)移，使學(xué)員有意愿、有時間、有時機(jī)自主安排學(xué)習(xí)進(jìn)程。二教學(xué)內(nèi)容的完善教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)理念的重要載體?？紤]到聲學(xué)廣泛的外延性，為了結(jié)合學(xué)科分支特色、開展理論教學(xué)和效勞學(xué)員的后續(xù)學(xué)習(xí)，課程理論局部除一般的共用根底以外，還增加了專業(yè)技術(shù)根底方面的內(nèi)容。聲學(xué)領(lǐng)域的理

5、論和應(yīng)用無法以理論的形式單獨(dú)存在。盡管實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的掌握不是理論課程的教學(xué)目的，但在課堂教學(xué)中增加假設(shè)干與理論內(nèi)容親密相關(guān)的演示實(shí)驗(yàn)或虛擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值實(shí)驗(yàn)仍然是必要的。例如麻省理工學(xué)院振動與波課程在理論講授中間插穿了大量的實(shí)驗(yàn)演示，將理論和技術(shù)的教學(xué)與演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。這樣可增加學(xué)員的感性認(rèn)識和學(xué)習(xí)興趣，通過理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的互相比照和驗(yàn)證加深學(xué)員的認(rèn)識和理解，并引發(fā)學(xué)員關(guān)于各局部理論內(nèi)容之間的聯(lián)絡(luò)和整體性考慮。一個經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)工程通常包含多方面的物理現(xiàn)象。例如駐波管測量材料吸聲和隔聲系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，與振動理論、平面波的反射和透射、波導(dǎo)中的聲傳播、吸聲和隔聲等多個教學(xué)單元有關(guān)，包含駐波、聲阻抗、簡正波

6、等多個重要的聲學(xué)概念，比擬合適在理論課中間引用和展示。三課堂專題研討與評價方式的改進(jìn)我們對經(jīng)典教材和傳統(tǒng)教學(xué)大綱的內(nèi)容進(jìn)展了優(yōu)化，盡量縮減核心知識和方法以外的理論內(nèi)容。在課堂教學(xué)主體以理論講授為主的同時，加強(qiáng)了課堂專題研討環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)中討論與授課內(nèi)容關(guān)系親密、具有實(shí)際應(yīng)用背景的專題問題或案例。局部研討主題與理論內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。為了在專題研討中增強(qiáng)理論與理論的聯(lián)絡(luò)，便于學(xué)員考慮、交流和質(zhì)疑，專題的設(shè)計考慮了多個方面。第一，貼近生活、科研和工程實(shí)際。從學(xué)員身邊的聲學(xué)現(xiàn)象和問題中取材，便于引起學(xué)員自主學(xué)習(xí)和理論的興趣。第二，專題討論的內(nèi)容從簡單到復(fù)雜逐步展開，覆蓋原理、特性、根本理論、理

7、論局限、設(shè)計理論和理論應(yīng)用等方面。例如為了形象的解釋質(zhì)點(diǎn)振動學(xué)的理論和結(jié)果，對常見的電動揚(yáng)聲器進(jìn)展發(fā)散討論。首先討論典型電動揚(yáng)聲器的根本工作原理。其次，由所學(xué)的集中參數(shù)系統(tǒng)理論預(yù)測電動揚(yáng)聲器的特性。再次，引導(dǎo)學(xué)員圍繞理論的局限性進(jìn)展質(zhì)疑：哪些實(shí)際中的因素沒有考慮，理論的局限如何影響設(shè)計和應(yīng)用，如何改進(jìn)理論和修正這些問題等。然后，演示工程中通過數(shù)值仿真建立揚(yáng)聲器模型的過程和結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)員比照兩種研究方法。最后，從理論的角度引導(dǎo)學(xué)員以設(shè)計者的身份針對詳細(xì)的應(yīng)用需求分析揚(yáng)聲器設(shè)計的思路、流程和關(guān)鍵問題。通過對常見聲學(xué)元件全方位的討論，學(xué)員加深了對集中參數(shù)系統(tǒng)振動理論的記憶和運(yùn)用，進(jìn)步了學(xué)習(xí)興趣。在明

8、確理論重要性和有效性的同時，學(xué)員發(fā)現(xiàn)，理論也不是問題的全部答案。通過老師的引導(dǎo)，學(xué)員提出了很多理論以外本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理的問題，架起了理論與理論的橋梁。此外，通過專題研討，學(xué)員們的交流表達(dá)才能得到了鍛煉。為發(fā)揮感性因素在學(xué)習(xí)中的積極作用，研討中除原理性錯誤外，老師一般會給予學(xué)員正面評價為主，幫助其樹立自信心。在學(xué)員適應(yīng)課堂環(huán)境后，鼓勵他們圍繞特定專題閱讀課外文獻(xiàn)、自主準(zhǔn)備研討問題和發(fā)言內(nèi)容。為了糾正單純以考試成績?yōu)閷W(xué)習(xí)動機(jī)的風(fēng)氣，引導(dǎo)學(xué)員多考慮、多質(zhì)疑、多交流和多理論，必須改進(jìn)課程的評價方式。修訂以后的評價體系加強(qiáng)了學(xué)習(xí)過程考核，包括課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、附加積分、所占比例不超過50

9、%的考試成績等。其中課堂表現(xiàn)不僅由老師評價，還包括學(xué)員互評。評價內(nèi)容包括答復(fù)下列問題、專題準(zhǔn)備、發(fā)言次數(shù)和質(zhì)量等。通過附加積分的措施引導(dǎo)學(xué)員以自己感興趣的方式為增強(qiáng)教學(xué)過程中的交流互動和理論應(yīng)用做奉獻(xiàn)。四設(shè)置開放性任務(wù)聲學(xué)根底理論可以看作是一個完好的聲學(xué)系統(tǒng)的理論。從工程理論的角度看，一個典型聲學(xué)系統(tǒng)的研制離不開對聲波產(chǎn)生、傳播和接收等方面知識的運(yùn)用，離不開對各類典型聲學(xué)功能器件的利用和設(shè)計。研究型和開放性任務(wù)通過聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計解決學(xué)員熟悉或感興趣的問題，以小組協(xié)作的形式綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)學(xué)員所掌握的聲學(xué)根底知識和技能，鼓勵學(xué)員學(xué)以致用，啟發(fā)學(xué)員獨(dú)立考慮、解決問題和創(chuàng)新思維。結(jié)合課堂教學(xué)的進(jìn)度，在

10、課外開展適度的研究型教學(xué)工作，可作為本科生進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計和研究生進(jìn)入課題研究環(huán)節(jié)前的訓(xùn)練和預(yù)演。該項(xiàng)工作也可以結(jié)合國家或高校的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練工程和研究生創(chuàng)新課題進(jìn)展。三、開放性研究課題的組織施行下面以聲凝聚空氣污染治理任務(wù)為例說明開放性課題研究的施行過程。眾所周知，以P2.5為主的空氣污染治理是當(dāng)前群眾普遍關(guān)注的熱門話題。已有研究說明，聲凝聚過程可以高效聚集微小顆粒、較為顯著地增強(qiáng)傳統(tǒng)除塵設(shè)備在控制P2.5排放方面的效果。聲凝聚系統(tǒng)是一個完好的聲學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計主要包括理論和實(shí)驗(yàn)兩方面的內(nèi)容。理論局部涉及整體的聲學(xué)方案設(shè)計、管道構(gòu)造設(shè)計、聲場與微小顆?；ハ嘧饔?。實(shí)驗(yàn)局部包括聲場特性的測試和凝聚

11、效果與規(guī)律的測試。我們在學(xué)員自愿的根底上成立了減排課題課外小組。小組的目的是以目前城市機(jī)動車P2.5減排的迫切需求，基于聲凝聚的根本原理提出并完成詳細(xì)的技術(shù)方案。首先，在老師的指導(dǎo)下，小組通過集體研討確定了任務(wù)內(nèi)容和工作方案表。第二階段完成系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)備。由于采用了小組協(xié)作的形式，工作根據(jù)各位學(xué)員的特長進(jìn)展了分解。小組不定期進(jìn)展討論分享進(jìn)展，協(xié)調(diào)進(jìn)程。本階段后期我們召開了方案評審會，由學(xué)員主講自己的方案，邀請其他老師和高年級研究生參與評分。最終勝出的方案進(jìn)入到實(shí)現(xiàn)階段。在第四階段，對勝出方案的技術(shù)細(xì)節(jié)采取進(jìn)一步研究和明確。小組進(jìn)展課題研究最終的成果以研制報告、公開的學(xué)術(shù)論文和專利的形式表達(dá)，所

12、有學(xué)員共享研究成果。為了表達(dá)公平公正的原那么，在各工作階段整理了完成清單，對各位學(xué)員在研究期間的主要奉獻(xiàn)進(jìn)展了記錄和評價。開放性課題的施行創(chuàng)設(shè)了一種有利于學(xué)員學(xué)習(xí)潛能發(fā)揮的情境和條件，使學(xué)員的自主性和創(chuàng)造性能得以充分發(fā)揮。學(xué)員有充分的自由度選擇工作內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源、應(yīng)用理論學(xué)習(xí)成果、管理工作進(jìn)度以及評價學(xué)習(xí)效果。在任務(wù)分配環(huán)節(jié)，學(xué)員的興趣和個性得到了充分尊重，這令他們體驗(yàn)了在團(tuán)隊(duì)中分工協(xié)作的樂趣和價值。整個開放性任務(wù)的施行可以較好地幫助學(xué)員確立創(chuàng)造的信念和進(jìn)步自信心。四、總結(jié)與問題討論基于教學(xué)理論中的調(diào)查和構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，本文認(rèn)為，對教學(xué)互動和理論聯(lián)絡(luò)理論的重視是進(jìn)步專業(yè)根底課程質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。聲學(xué)根底課程根據(jù)這一原那么改進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容和方法。為了增加教學(xué)互動，在主要的教學(xué)單元引入了與講授理論關(guān)系親密的課程專題研討。在課堂教學(xué)中通過經(jīng)典演示實(shí)驗(yàn)加深對根本理論的理解和考慮。借助聲學(xué)外延性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在學(xué)員自愿的根底上，圍繞以學(xué)員熟悉或感興趣的問題，設(shè)計和施行了可以綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)所掌握的聲學(xué)根底知識和技能的開放性課題研究活動。同時，施行了學(xué)習(xí)動機(jī)教育和課程評價修訂的配套措施，調(diào)動了學(xué)員積極參與教學(xué)改革的積極性。上述工作貫徹了高等教育的培養(yǎng)理念。從課程教學(xué)的效果看，根本滿足了學(xué)員日后從事聲學(xué)相關(guān)工作和研究對專業(yè)思維、知識和才能的需求。相對于傳統(tǒng)以講授為主的理論課教學(xué)，互動