建筑声环境课程教学方法与教学手段研究及实践 - 声学学报杂志社投稿

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建筑声环境课程教学方法与教学手段研究及实践

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声学是物理学分支学科之一，是研究声波的产生、传播、接收以及声波与物质的相互作用的科学。依据其学科特点，声学分为次声学、超声学、电声学、大气声学、音乐声学、语言声学、建筑声学、生理声学、心理声学、生物声学和水声学等。安徽建筑大学声学专业2011年经教育部批准开设，并于2012年秋季开始招生。该专业依托学校“大土建”学科优势，侧重建筑声学和电声学两个方向，目前是安徽省振兴计划项目支持建设专业，具有鲜明的建筑办学特色。

“建筑声环境”作为一门衔接建筑理论与声学设计的专业基础必修课程，其课程体系主要包括建筑厅堂室内音质设计和声环境的噪声控制两部分。课程内容不仅涉及到声学材料的结构与性能，还涵盖构件的安装、厅堂的体型设计以及声学音质效果主观评价等诸多方面。“建筑声环境”教学内容概念抽象，对理论联系实际的要求较高。[1]在理论课教学中，由于传统的多媒体PPT课件（文字+图片）不能实时动态演示声学设计过程中的音质变化，因而对其开展进一步的科学评价存在一定的困难，限制了学生对该门课程知识的理解和掌握。此外，“建筑声环境”课内实验教学环节，通常实验项目大多在混响室、消声室和隔声室进行，由于实际测量环境和过程与工程现场存在差别，因而不易于学生对实际建筑场地环境的认识和对实际工程应用能力的培养。为了提高“建筑声环境”课程的教学效果和教学质量，我们在该门课程的教学内容和教学方式方面进行了积极的研究和探索，并付诸教学实践，教学效果明显，受到学生的一致好评。

1 理论教学，注重营造沉浸式教学环境

在课堂教学中积极引入计算机多媒体模拟教学并积极开展便携式实验仪器现场教学，将物理概念和学生的视觉与听觉效果感知联系起来，努力将被动式PPT教学转换为PPT与“视听说”相结合的形式，营造沉浸式类现场教学环境。

借助便携仪器采用现场量化的形式展示声学物理参量，例如在第一章人的主观听觉特性章节中，鉴于不同年龄可听域不同，课上教师采用便携式声学设备播放单频段声音，学生由于耳朵的“年龄”不一，将能或不能听到此音频，差异性较明显。这种教学方式首先激发了学生探究人耳的听觉特性的兴趣，然后我们采用便携式功放、信号发生器、发声设备和声级计等仪器粗略绘制出每个学生的代表中等强度的各个频段响度感觉——70方的等响曲线。在完成这个课前小实验后，由于学生对各物理量有了感知值，教师在理论教学部分的讲解变得生动形象，学生易于接受和理解，起到了积极的教学效果。

采用实物展示与生活场景“快闪”的形式展现建筑环境物质实体与音质设计效果，例如在第三章的教学中将声学材料（试样）带入课堂，使同学认识了声学材料的构型与结构，其功能及效用，我们结合教室、大学生活动中心多功能大厅、体育馆、广播室、声学实验室等建筑场所声学材料的具体应用，对其声学特性与选用方法进行详述中，让同学所见、所用以及声学效果感知。但是并不是所有声学材料与构件都可以“搬”到课堂，受科研活动的启发，我们将虚拟化仿真计算机辅助设计软件，作为一种可视化音质设计工具进一步应用到实际课堂教学中，例如在第二章和第五章的部分教学中，利用有限元软件ANSYS模拟吸声材料或吸声结构吸声机理；在Hypermesh软件内进行消声器性能模拟；采用Virtual Lab进行振动噪声控制效果展示；同时利用Matlab软件实现教材第一章声音计量及声源指向性测量和第二章室内声场的效果展示；通过室内声场计算机辅助设计软件Ease与Odern软件参数化展示音质设计部分。进一步通过模拟置身模型内，实现学生和电脑内模型试点的一对一通话，即输入录音实时动态展示厅堂内试点音效，能让学生感受由结构等带来的声学缺陷；同时也将第一至第四章室内音质设计理论在实践中得以综合模拟应用。这种教学方式，极大的激发了学生的学习兴趣和学习热情。[2]

2 课内实验教学，注重现场和体验式教学

“建筑声环境”课程目前开设课内实验有：混响室法测吸声系数、构件隔声性能检测、声级计法测城市区域环境噪声和大学生活动中心声学检测。将课堂所授知识实用化，是实验的设计初衷。依托安徽建筑大学声学实验室，有消声室、隔声室及混响室三个主体功能实验室，建筑面积达200平方米，可以开展混响室吸声材料的吸声系数测量、驻波管吸声系数测试、隔声室隔声构件的隔声性能测试以及消声室声功率、噪声值测试等验证性实验及检测项目；另外,利用建筑面积达130平方米声学体验实验室,进一步开展体验对比教学，包括建筑声学领域中声环境设计和噪声与振动控制的几类具有普遍意义且声学重点关注的问题，包括可调混响设计、楼板撞击声控制、低频音效设计、管道消声设计、轻质板墙隔声设计、混响时间控制、耦合空间影响、结构传声控制、“房中房”隔声设计等12个功能体验实验，积极提高学生对建筑声环境的感知能力和工程实践设计应用能力，努力促进“建筑声环境”课程教学效果。

文章来源：《声学学报》网址: http://www.sxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0225/523.html