趙云++曾新吾++張文++龔昌超

[摘 要]對(duì)教學(xué)互動(dòng)和理論聯(lián)系實(shí)踐的重視是提高專業(yè)基礎(chǔ)課程質(zhì)量和效益的關(guān)鍵。聲學(xué)基礎(chǔ)是聲學(xué)專業(yè)重要的理論基礎(chǔ)課，課堂教學(xué)改進(jìn)的具體實(shí)踐措施包括：結(jié)合理論內(nèi)容和工程實(shí)際設(shè)計(jì)專題研討，結(jié)合學(xué)科特色增加專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容，增加典型演示實(shí)驗(yàn)，圍繞學(xué)員身邊問(wèn)題設(shè)計(jì)和實(shí)施開(kāi)放性課題研究，以及學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)教育和課程評(píng)價(jià)修訂等。通過(guò)教學(xué)和實(shí)踐的緊密結(jié)合，學(xué)員對(duì)聲學(xué)理論的興趣、學(xué)習(xí)積極性和自主性進(jìn)一步增強(qiáng)，在專業(yè)思維、知識(shí)、實(shí)踐和研究能力等方面的素質(zhì)進(jìn)一步提高。

[關(guān)鍵詞]聲學(xué)；課堂教學(xué)；實(shí)踐；互動(dòng)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）02-0148-03

聲學(xué)是一門實(shí)踐性和外延性較強(qiáng)的學(xué)科。聲學(xué)基礎(chǔ)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(shí)和能力的專業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，依據(jù)突出教學(xué)互動(dòng)和理論聯(lián)系實(shí)踐的原則，從基礎(chǔ)理論、專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)和工程實(shí)踐三方面完善和優(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(jì)、鼓勵(lì)學(xué)員自主學(xué)習(xí)等方面探索了教學(xué)方法的改良，營(yíng)造了知識(shí)內(nèi)涵豐富、思維活躍的課堂氛圍。學(xué)員提高了對(duì)聲學(xué)領(lǐng)域的興趣，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解更加深刻，專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)和技能得到了發(fā)展，發(fā)現(xiàn)和分析問(wèn)題的意識(shí)與能力得到了較好的鍛煉。

一、明確聲學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)工作的改進(jìn)方向

本文關(guān)注互動(dòng)性和實(shí)踐性，這主要來(lái)自于對(duì)學(xué)員通過(guò)基礎(chǔ)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(jì)和課題研究中，部分學(xué)員存在不善于提出和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、不能很好地獨(dú)立開(kāi)展研究工作以及不善于同周邊教師和同學(xué)交流協(xié)作等情況。對(duì)此，專業(yè)基礎(chǔ)課應(yīng)該承擔(dān)起針對(duì)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(shí)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(wèn)題的最終答案，不是對(duì)現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征。只有在運(yùn)用書(shū)本知識(shí)的過(guò)程中去把握真理，才能實(shí)現(xiàn)課本知識(shí)的真正價(jià)值”。因此，個(gè)體主動(dòng)建構(gòu)意義對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)和價(jià)值的體現(xiàn)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(gè)事實(shí)：沒(méi)有知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用和教學(xué)中的有效交流互動(dòng)，就不會(huì)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(dòng)機(jī)

與傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的掌握相比，學(xué)員構(gòu)建知識(shí)意義和對(duì)所學(xué)理論的運(yùn)用對(duì)學(xué)員主觀能動(dòng)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(duì)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)先目標(biāo)仍然是在考試中拿高分。如果不糾正這種主觀意識(shí)，學(xué)員很難全身心投入到圍繞交流互動(dòng)和實(shí)踐應(yīng)用所設(shè)置的教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師圍繞課程建設(shè)所做改進(jìn)的成效也會(huì)大打折扣。因此，改變學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重要性甚至優(yōu)于對(duì)教學(xué)內(nèi)容與途徑的改進(jìn)。

首先，對(duì)學(xué)員開(kāi)展學(xué)習(xí)理念和動(dòng)機(jī)教育。通過(guò)對(duì)本課程在整個(gè)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(guò)對(duì)先進(jìn)教學(xué)理念和成功實(shí)踐案例的討論，提高學(xué)員對(duì)發(fā)展實(shí)踐、思維、交流等方面能力的重視程度，同時(shí)鼓勵(lì)積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)和以個(gè)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)造性發(fā)展?fàn)I造較為寬松的外部條件。鼓勵(lì)和支持學(xué)員發(fā)表不同的意見(jiàn)。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(píng)價(jià)方式，擴(kuò)大課堂表現(xiàn)在整個(gè)成績(jī)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(shí)間、有機(jī)會(huì)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(kāi)展實(shí)踐教學(xué)和服務(wù)學(xué)員的后續(xù)學(xué)習(xí)，課程理論部分除一般的共用基礎(chǔ)以外，還增加了專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)方面的內(nèi)容。

聲學(xué)領(lǐng)域的實(shí)踐和應(yīng)用無(wú)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)目標(biāo)，但在課堂教學(xué)中增加若干與理論內(nèi)容密切相關(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(dòng)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(lái)。這樣可增加學(xué)員的感性認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相互對(duì)比和驗(yàn)證加深學(xué)員的認(rèn)識(shí)和理解，并引發(fā)學(xué)員關(guān)于各部分理論內(nèi)容之間的聯(lián)系和整體性思考。一個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常包含多方面的物理現(xiàn)象。例如駐波管測(cè)量材料吸聲和隔聲系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，與振動(dòng)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(gè)教學(xué)單元有關(guān)，包含駐波、聲阻抗、簡(jiǎn)正波等多個(gè)重要的聲學(xué)概念，比較適合在理論課中間引用和展示。

（三）課堂專題研討與評(píng)價(jià)方式的改進(jìn)

我們對(duì)經(jīng)典教材和傳統(tǒng)教學(xué)大綱的內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，盡量縮減核心知識(shí)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(shí)，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)系密切、具有實(shí)際應(yīng)用背景的專題問(wèn)題或案例。部分研討主題與理論內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

為了在專題研討中增強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，便于學(xué)員思考、交流和質(zhì)疑，專題的設(shè)計(jì)考慮了多個(gè)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(wèn)題中取材，便于引起學(xué)員自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐的興趣。第二，專題討論的內(nèi)容從簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步展開(kāi)，覆蓋原理、特性、基本理論、理論局限、設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐應(yīng)用等方面。例如為了形象的解釋質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)學(xué)的理論和結(jié)果，對(duì)常見(jiàn)的電動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行發(fā)散討論。首先討論典型電動(dòng)揚(yáng)聲器的基本工作原理。其次，由所學(xué)的集中參數(shù)系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)電動(dòng)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)行質(zhì)疑：哪些實(shí)際中的因素沒(méi)有考慮，理論的局限如何影響設(shè)計(jì)和應(yīng)用，如何改進(jìn)理論和修正這些問(wèn)題等。然后，演示工程中通過(guò)數(shù)值仿真建立揚(yáng)聲器模型的過(guò)程和結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)員對(duì)比兩種研究方法。最后，從實(shí)踐的角度引導(dǎo)學(xué)員以設(shè)計(jì)者的身份針對(duì)具體的應(yīng)用需求分析揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的思路、流程和關(guān)鍵問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)常見(jiàn)聲學(xué)元件全方位的討論，學(xué)員加深了對(duì)集中參數(shù)系統(tǒng)振動(dòng)理論的記憶和運(yùn)用，提高了學(xué)習(xí)興趣。在明確理論重要性和有效性的同時(shí)，學(xué)員發(fā)現(xiàn)，理論也不是問(wèn)題的全部答案。通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)員提出了很多理論以外的問(wèn)題，架起了理論與實(shí)踐的橋梁。此外，通過(guò)專題研討，學(xué)員們的交流表達(dá)能力得到了鍛煉。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(cuò)誤外，教師一般會(huì)給予學(xué)員正面評(píng)價(jià)為主，幫助其樹(shù)立自信心。在學(xué)員適應(yīng)課堂環(huán)境后，鼓勵(lì)他們圍繞特定專題閱讀課外文獻(xiàn)、自主準(zhǔn)備研討問(wèn)題和發(fā)言內(nèi)容。

為了糾正單純以考試成績(jī)?yōu)閷W(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的風(fēng)氣，引導(dǎo)學(xué)員多思考、多質(zhì)疑、多交流和多實(shí)踐，必須改進(jìn)課程的評(píng)價(jià)方式。修訂以后的評(píng)價(jià)體系加強(qiáng)了學(xué)習(xí)過(guò)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(guò)50%的考試成績(jī)等。其中課堂表現(xiàn)不僅由教師評(píng)價(jià)，還包括學(xué)員互評(píng)。評(píng)價(jià)內(nèi)容包括回答問(wèn)題、專題準(zhǔn)備、發(fā)言次數(shù)和質(zhì)量等。通過(guò)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(guò)程中的交流互動(dòng)和實(shí)踐應(yīng)用做貢獻(xiàn)。

（四）設(shè)置開(kāi)放性任務(wù)

聲學(xué)基礎(chǔ)理論可以看作是一個(gè)完整的聲學(xué)系統(tǒng)的理論。從工程實(shí)踐的角度看，一個(gè)典型聲學(xué)系統(tǒng)的研制離不開(kāi)對(duì)聲波產(chǎn)生、傳播和接收等方面知識(shí)的運(yùn)用，離不開(kāi)對(duì)各類典型聲學(xué)功能器件的利用和設(shè)計(jì)。研究型和開(kāi)放性任務(wù)通過(guò)聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決學(xué)員熟悉或感興趣的問(wèn)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)基礎(chǔ)知識(shí)和技能，鼓勵(lì)學(xué)員學(xué)以致用，啟發(fā)學(xué)員獨(dú)立思考、解決問(wèn)題和創(chuàng)新思維。結(jié)合課堂教學(xué)的進(jìn)度，在課外開(kāi)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(jì)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(guó)家或高校的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目和研究生創(chuàng)新課題進(jìn)行。

三、開(kāi)放性研究課題的組織實(shí)施

下面以聲凝聚空氣污染治理任務(wù)為例說(shuō)明開(kāi)放性課題研究的實(shí)施過(guò)程。

眾所周知，以PM2.5為主的空氣污染治理是當(dāng)前大眾普遍關(guān)注的熱門話題。已有研究表明，聲凝聚過(guò)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PM2.5排放方面的效果。聲凝聚系統(tǒng)是一個(gè)完整的聲學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括理論和實(shí)驗(yàn)兩方面的內(nèi)容。理論部分涉及整體的聲學(xué)方案設(shè)計(jì)、管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、聲場(chǎng)與微小顆粒相互作用。實(shí)驗(yàn)部分包括聲場(chǎng)特性的測(cè)試和凝聚效果與規(guī)律的測(cè)試。

我們?cè)趯W(xué)員自愿的基礎(chǔ)上成立了減排課題課外小組。小組的目標(biāo)是以目前城市機(jī)動(dòng)車PM2.5減排的迫切需求，基于聲凝聚的基本原理提出并完成具體的技術(shù)方案。首先，在教師的指導(dǎo)下，小組通過(guò)集體研討確定了任務(wù)內(nèi)容和工作計(jì)劃表。第二階段完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(zhǎng)進(jìn)行了分解。小組不定期進(jìn)行討論分享進(jìn)展，協(xié)調(diào)進(jìn)程。本階段后期我們召開(kāi)了方案評(píng)審會(huì)，由學(xué)員主講自己的方案，邀請(qǐng)其他教師和高年級(jí)研究生參與評(píng)分。最終勝出的方案進(jìn)入到實(shí)現(xiàn)階段。在第四階段，對(duì)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)行課題研究最終的成果以研制報(bào)告、公開(kāi)的學(xué)術(shù)論文和專利的形式體現(xiàn)，所有學(xué)員共享研究成果。為了體現(xiàn)公平公正的原則，在各工作階段整理了完成清單，對(duì)各位學(xué)員在研究期間的主要貢獻(xiàn)進(jìn)行了記錄和評(píng)價(jià)。

開(kāi)放性課題的實(shí)施創(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(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。在任務(wù)分配環(huán)節(jié)，學(xué)員的興趣和個(gè)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(lè)趣和價(jià)值。整個(gè)開(kāi)放性任務(wù)的實(shí)施能夠較好地幫助學(xué)員確立創(chuàng)造的信念和提高自信心。

四、總結(jié)與問(wèn)題討論

基于教學(xué)實(shí)踐中的調(diào)查和構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，本文認(rèn)為，對(duì)教學(xué)互動(dòng)和理論聯(lián)系實(shí)踐的重視是提高專業(yè)基礎(chǔ)課程質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。聲學(xué)基礎(chǔ)課程根據(jù)這一原則改進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容和方法。為了增加教學(xué)互動(dòng)，在主要的教學(xué)單元引入了與講授理論關(guān)系密切的課程專題研討。在課堂教學(xué)中通過(guò)經(jīng)典演示實(shí)驗(yàn)加深對(duì)基本理論的理解和思考。借助聲學(xué)外延性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在學(xué)員自愿的基礎(chǔ)上，圍繞以學(xué)員熟悉或感興趣的問(wèn)題，設(shè)計(jì)和實(shí)施了能夠綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)所掌握的聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的開(kāi)放性課題研究活動(dòng)。同時(shí)，實(shí)施了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)教育和課程評(píng)價(jià)修訂的配套措施，調(diào)動(dòng)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，基本滿足了學(xué)員日后從事聲學(xué)相關(guān)工作和研究對(duì)專業(yè)思維、知識(shí)和能力的需求。

相對(duì)于傳統(tǒng)以講授為主的理論課教學(xué)，互動(dòng)性和實(shí)踐性活動(dòng)的開(kāi)展對(duì)參與教學(xué)活動(dòng)的教師和學(xué)員提出了更高的要求。首先，它要求教師具備更加全面的知識(shí)技能儲(chǔ)備和更高的教學(xué)水平。其次，它增加了教師課程設(shè)計(jì)、建設(shè)和學(xué)員課前課后準(zhǔn)備的工作量。再次，由于對(duì)個(gè)性化差異的重視，教學(xué)活動(dòng)的不確定性在增加，對(duì)教學(xué)進(jìn)程的控制和對(duì)教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)定的要求面臨挑戰(zhàn)；評(píng)價(jià)體系修訂后的長(zhǎng)期效果需要進(jìn)一步觀察。最后，對(duì)教學(xué)資源的需求進(jìn)一步多樣化，需要整個(gè)教學(xué)環(huán)境的配合和教學(xué)管理部門的支持。

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[責(zé)任編輯：陳 明]