室內(nèi)聲場教學方法探討

摘要：本文以環(huán)境噪聲控制工程課程中的室內(nèi)聲場聲壓級的計算教學內(nèi)容為例，基于教學中遇到的問題，對課程呈現(xiàn)的知識內(nèi)容進行分解，提出了分別重新繪制圖表的改進措施，并分析了可能遇到的困難以及對策。

關(guān)鍵詞：環(huán)境噪聲控制工程；教學內(nèi)容；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0180-02

近年來，高?！董h(huán)境噪聲控制工程》課程教學得到了普遍關(guān)注，并提出了許多切實可行的改進措施[1-5]。該課程有些圖表需要直接應用，但教材并沒有涉及該圖表的來歷以及如何繪制，這給正常教學增加了一定難度。如響度指數(shù)曲線，給出了響度指數(shù)和頻帶聲壓級與頻率間的關(guān)系。教材內(nèi)容呈現(xiàn)的是根據(jù)倍頻程頻帶聲壓級值，利用響度指數(shù)曲線查出相應的響度，再進行復合噪聲的響度和響度級計算。同學們對教材內(nèi)容學習并沒有困難，但對響度指數(shù)曲線是如何得到的比較感興趣。遺憾的是，教材和參考書都很少涉及響度指數(shù)曲線繪制的相關(guān)內(nèi)容。我們在教學實踐中，也是直接將教材中的原圖掃描到課件上，按照教學內(nèi)容直接講解，有意避免提及如何得到響度指數(shù)曲線。又如室內(nèi)聲壓級的計算，教材給出了房間內(nèi)聲壓級計算圖表，其目的是使學生利用該圖表能簡便計算室內(nèi)某點的聲壓級。但該圖表多個X軸的應用，增加了教學難度。近年來，我們嘗試繪制了三個圖表，分別探討指向性因數(shù)、房間常數(shù)以及房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響，發(fā)現(xiàn)此舉更易被同學們理解，同時也發(fā)揮了同學們計算機繪圖特長，激發(fā)了其學習專業(yè)知識的興趣，一定程度上達到調(diào)動學習積極性的目的。

本文以講授房間內(nèi)聲壓級計算圖表為例，分析教學中存在的問題，提出相應的改進措施，探討教學中遇到的困難，并提出對策，對近年來我校環(huán)境噪聲控制課程新的教學方法進行總結(jié)，希望逐步推廣應用到本課程其他圖表的教學中。

一、教學中存在的問題

室內(nèi)聲場聲壓級計算公式的推導以及相關(guān)因素的影響分析是教學的重點和難點。我們以前是通過PPT逐步推導室內(nèi)聲壓級公式，隨后直接掃描教材中的房間內(nèi)聲壓級計算圖表[6]，分析相對聲壓級與聲源距離、指向性因數(shù)以及房間常數(shù)間的關(guān)系。直接應用教材中的原圖進行教學，沒有增加教師的備課負擔，但增加了課堂教學難度，增加了同學們理解上的難度。

教學效果反饋表明，室內(nèi)聲壓級的計算公式推導，容易被同學們理解和接受，不是學習上的難點。然而，依據(jù)該計算公式，探討與聲源距離、指向性因數(shù)、房間常數(shù)對房間中某一位置的相對聲壓級的影響，成為教學的難點。大部分同學對教材中的原圖似懂非懂，原圖中的四個X軸是理解上的攔路虎，在理解指向性因數(shù)影響相對聲壓級規(guī)律上有難度，也不知道怎樣用此圖進行計算。同學進一步提出，吸聲處理是通過提高房間的平均吸聲系數(shù)實現(xiàn)的，那么能否直接分析房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響？

二、改進措施

針對同學們提出的疑問，我們提出繪制系列圖表，替代教材中的原圖，通過分別探討指向性因數(shù)、房間常數(shù)以及房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響，解答同學們的疑問，進一步闡述房間中某一位置的相對聲壓級與聲源距離、指向性因數(shù)、房間常數(shù)以及房間平均吸聲系數(shù)之間的關(guān)系。

房間內(nèi)距聲源r米處的聲壓級為：

式中：L為聲壓級，dB；L為聲功率級，dB；R為指向性因數(shù)；r為距聲源的距離，m；R為房間常數(shù)，R=，S為房間內(nèi)表面面積，m2；α為房間內(nèi)的平均吸聲系數(shù)。

對于房間內(nèi)某一聲源，其聲功率級為定值。因此，房間中各處聲壓級的相對變化就由等式右邊的第二項決定?？梢姡仁接疫叺牡诙椌褪窍鄬β晧杭?。我們以10lg（+）對距離r作圖，分別探討指向性因數(shù)、房間常數(shù)和房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響。

（一）指向性因數(shù)的影響

假設(shè)房間常數(shù)為500，指向性因數(shù)分別為1，2，4和8時，10lg（）對距離r作圖。如圖1所示，不同的指向性因數(shù)取值，相對聲壓級都隨著與聲源距離的增加而逐漸降低，進一步增加與聲源距離，相對聲壓級與距離無關(guān)，不再隨距離的增加而降低。當指向性因數(shù)R由1逐漸增加到8時，相對聲壓級變化值逐漸變小。這表明房間內(nèi)的聲源處于不同的位置，相對聲壓級變化規(guī)律不變，但變化值隨指向性因數(shù)值的增加而減少。

（二）房間常數(shù)的影響

假設(shè)指向性因數(shù)R=1，房間常數(shù)分別為10，50，100，500，1000m2時，10lg（）對距離r作圖。由圖可知，隨著房間常數(shù)的逐漸增加，相對聲壓級變化值顯著增大。這表明，隨著房間常數(shù)的增加，房間內(nèi)受聲點處的聲壓級將顯著降低，達到了吸聲降噪目的。

（三）房間平均吸聲系數(shù)的影響

要探討房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響，首先要確定房間內(nèi)表面積，以及聲源在房間內(nèi)的位置。假設(shè)某房間大小為6×7×3m3，內(nèi)表面積為162 m2，聲源置于房間的中心，指向性因數(shù)R=1。當房間平均吸聲系數(shù)分別為0.06，0.1，0.2，0.4和0.6時，對應的房間常數(shù)分別為10.3m2，18m2，40.5m2，108m2和243m2，再以10lg（）對距離r作圖，探討房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響。由此可見，對于給定的房間，房間平均吸聲系數(shù)的影響，就是房間常數(shù)的影響，房間平均吸聲系數(shù)對相對聲壓級的影響呈現(xiàn)與房間常數(shù)相同的影響規(guī)律。

三、困難與對策

幾年來的教學實踐表明，對教材中的知識內(nèi)容進行分解，分別繪圖探討指向性因數(shù)、房間常數(shù)以及房間平均吸聲系數(shù)對房間中某一位置相對聲壓級的影響，容易講清楚其影響規(guī)律，加深了同學們對該知識點的理解。但在改進教學的過程中也遇到了一些困難，如電腦雖然比較普及，但同學們對Excel公式的應用以及繪圖功能這方面的知識還比較欠缺，大多同學還不會使用如Origin等專業(yè)的繪圖軟件。如果直接將繪圖任務(wù)作為作業(yè)，同學們完成起來會有困難。我們在課堂上直接利用Excel軟件進行繪圖，詳細講解繪圖的整個過程，再將其作為作業(yè)布置。同時我們也鼓勵同學們利用課余時間學習Origin等專業(yè)繪圖軟件，利用函數(shù)繪圖功能完成圖形的繪制。

四、結(jié)語

繪制三個圖表替代教材中的一個圖表，成功實現(xiàn)了對知識點的分解，降低了同學們的學習難度，加深了其對知識點的理解和掌握。在改進教學的實踐中，教師要吃透教材，掌握教學中的重點和難點，分析教學改進過程中各個環(huán)節(jié)可能遇到的困難，利用教師的引領(lǐng)作用，才能更好地調(diào)動學生學習的主動性和積極性。

參考文獻：

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