基于翻轉(zhuǎn)課堂的《噪聲與振動(dòng)控制》教學(xué)設(shè)計(jì)

苑春苗 陳洋洋 王泠峰 尚融雪

摘? 要：根據(jù)《噪聲與振動(dòng)控制》課程特點(diǎn)，結(jié)合該課程教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及翻轉(zhuǎn)課堂核心理念，以教學(xué)模式變更、優(yōu)化課程內(nèi)容體系、評(píng)價(jià)項(xiàng)目及考核形式多樣化為導(dǎo)向，對(duì)該課程進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)。以期能夠促進(jìn)學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考能力，提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：噪聲與振動(dòng)控制;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)模式設(shè)計(jì);PBL

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）11-0114-05

Abstract： According to the characteristics of "Noise and Vibration Control" course， combined with the problems found in the teaching project of the course and the core concept of flipped classroom， guided by the change of teaching mode， the optimization of the course content system， the evaluation project and the diversification of assessment forms， we has designed the characteristics of the course， in order to promote students' absorption and internalization of knowledge， enhance independent learning ability， independent thinking ability， and improve training quality.

Keywords： noise and vibration control; flip classroom; teaching model design; PBL

新工科建設(shè)提出了我國(guó)工程教育發(fā)展的新思維、新方式、新理念。新工科，“工科”是本質(zhì)，“新”是取向，新工科提出的人才培養(yǎng)新要求需要新的教學(xué)方法，也需要新的教學(xué)形態(tài)[1]。在新工科建設(shè)的重中之重是新工科領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，應(yīng)從文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)維度著力構(gòu)造中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，故要以教學(xué)方式變革為引導(dǎo)著力培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)及獨(dú)立思考能力[2-3]。與此同時(shí)，教育信息化的腳步也逐漸加快，高等教育教學(xué)模式也正經(jīng)歷著重大變革，即線上教育與傳統(tǒng)教育融合沖擊的教學(xué)模式的變革過程[4-5]，在教學(xué)模式變革過程中，教育工作者需要開拓新的教學(xué)方法[6]。

噪聲危害是一個(gè)社會(huì)問題，涉及到生產(chǎn)生活的方方面面。噪聲問題屬于世界范圍內(nèi)三大環(huán)境問題之一，如果噪聲問題得不到有效控制，會(huì)造成人員生理和心理?yè)p傷，影響工作順利開展。振動(dòng)往往產(chǎn)生噪聲，不利于安全生產(chǎn)[7]。《噪聲與振動(dòng)控制》課程內(nèi)容主要包括噪聲控制的基本原理及量度方法、傳播過程、危害及控制標(biāo)準(zhǔn)、控制措施等，是研究噪聲產(chǎn)生、傳播、危害及控制，為人們創(chuàng)造良好聲學(xué)環(huán)境的一門科學(xué)，對(duì)于控制噪聲污染，減輕噪聲引起的職業(yè)病具有重要意義。為了更好地培養(yǎng)安全工程專業(yè)人才，使之能夠解決噪聲與振動(dòng)問題等復(fù)雜安全問題，本文基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式核心理念，對(duì)《噪聲與振動(dòng)控制》課程進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是指學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的講解視頻，課堂則變?yōu)閹熒g和學(xué)生相互之間的交流探討的場(chǎng)所，包括答疑解惑、合作探究等，從而促進(jìn)提升課堂的教育效果[8]。2011年Gerstein最先構(gòu)建了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型，該模型包括四個(gè)階段：體驗(yàn)學(xué)習(xí)階段、概念探究階段、意義建構(gòu)階段及展示應(yīng)用階段[9]。張金磊認(rèn)為信息技術(shù)和活動(dòng)學(xué)習(xí)是實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂的兩個(gè)必要因素，將翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式分為課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)[10]。曾貞認(rèn)為“反轉(zhuǎn)”教學(xué)有三個(gè)關(guān)鍵步驟：觀看視頻前的學(xué)習(xí)，討論并提出問題;觀看視頻時(shí)的學(xué)習(xí)，根據(jù)問題摸索答案;應(yīng)用并解決問題的學(xué)習(xí)，深入問題進(jìn)行探究[11]。

基于心理學(xué)的角度對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式進(jìn)行分析，該教學(xué)模式本質(zhì)上是降低了認(rèn)知負(fù)荷，更合理地分配學(xué)習(xí)者的認(rèn)知資源，從而獲得較好的學(xué)習(xí)效果[12]。另外，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程可以分為兩個(gè)部分：信息傳遞和吸收內(nèi)化。翻轉(zhuǎn)課堂把信息傳遞關(guān)口前移，能使學(xué)生把知識(shí)吸收內(nèi)化，能突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，把學(xué)生由淺到深地引向深度學(xué)習(xí)[13]。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，知識(shí)傳遞是通過教師課前錄制教學(xué)視頻，學(xué)生觀看學(xué)習(xí)該視頻完成的，而知識(shí)內(nèi)化是教師與學(xué)生在課堂上探討學(xué)習(xí)完成的，所以翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂在教學(xué)各環(huán)節(jié)均有所差異，具體如表1所示。

二、教學(xué)思考

（一）課程定位

東北大學(xué)參照工程教育專業(yè)認(rèn)證的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架設(shè)置了數(shù)學(xué)自然科學(xué)類，人文社會(huì)科學(xué)類學(xué)科，基礎(chǔ)教育類，專業(yè)教育類，實(shí)踐類五個(gè)客群模塊，而《噪聲與振動(dòng)控制》被定位為專業(yè)教育類。本課程特點(diǎn)是以學(xué)生生活中、工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象或感興趣的科學(xué)（或技術(shù)）問題為切入點(diǎn)，將基本聲學(xué)理論與噪聲在工業(yè)中的實(shí)際控制措施結(jié)合起來，以達(dá)到學(xué)以致用的目的，使學(xué)生在以后的工作中能夠進(jìn)行噪聲方面的安全管理、環(huán)境管理，進(jìn)行噪聲職業(yè)危害的辨識(shí)、評(píng)價(jià)與控制。

《噪聲與振動(dòng)控制》是安全工程專業(yè)的核心課程，是安全工程技術(shù)的重要組成部分?！对肼暸c振動(dòng)控制》是聲學(xué)理論在工程科學(xué)中的應(yīng)用，涉及環(huán)境、電子、材料、力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域知識(shí)。具有內(nèi)容多、理論性強(qiáng)、難度高、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。課程學(xué)習(xí)目標(biāo)為使學(xué)生能夠應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科內(nèi)容和專業(yè)知識(shí)解決噪聲與振動(dòng)等復(fù)雜安全工程問題以及對(duì)問題進(jìn)行建模與求解;能夠利用噪聲原理等自然科學(xué)知識(shí)進(jìn)行復(fù)雜工程問題的識(shí)別和分析;能夠利用噪聲原理等自然科學(xué)知識(shí)對(duì)復(fù)雜安全問題進(jìn)行合理的分析，拿出最優(yōu)的問題解決方案。

（二）教學(xué)中的問題

通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行調(diào)查結(jié)合筆者多年來講授《噪聲與振動(dòng)控制》課程的授課經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出該課程在傳統(tǒng)課堂的教學(xué)過程中主要存在如下問題：

1. 教學(xué)過程中集中于講解知識(shí)信息，而往往忽略了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的吸收內(nèi)化情況。《噪聲與振動(dòng)控制》課程教學(xué)內(nèi)容分為七個(gè)章節(jié)，教學(xué)任務(wù)較重，同時(shí)由于課時(shí)少，在有限的課堂教學(xué)中，教師往往把主要精力集中于傳遞知識(shí)信息，難以兼顧學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握及內(nèi)化情況。

2. 傳統(tǒng)教學(xué)的課堂采取群體教學(xué)方式，不能突出因材施教。在群體教學(xué)下，教師按照大綱要求按部就班地傳授知識(shí)，重視學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)，而較少考慮其感性認(rèn)識(shí)。

3. 傳統(tǒng)課堂教學(xué)為了充分利用課堂時(shí)間，往往缺乏教學(xué)引導(dǎo)環(huán)節(jié)，重結(jié)果輕過程，無法鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考能力。不符合“新工科”背景下以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教學(xué)要求。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

為了改變《噪聲與振動(dòng)控制》以往教學(xué)過程中存在的問題，根據(jù)新工科背景下學(xué)生核心素養(yǎng)的具體要求，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極探索以改變教學(xué)模式為導(dǎo)向的東北大學(xué)安全工程專業(yè)《噪聲與振動(dòng)控制》課程教學(xué)方法的改進(jìn)。依照《噪聲與振動(dòng)控制》課程的基本特點(diǎn)，以教學(xué)模式變更、學(xué)生學(xué)習(xí)方式變化、優(yōu)化課程內(nèi)容體系、評(píng)價(jià)項(xiàng)目及考核形式多樣化為著力點(diǎn)，參照翻轉(zhuǎn)課堂的核心理念，對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

（一）教學(xué)模式變更

基于翻轉(zhuǎn)課堂的核心理念及系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)理論，在有關(guān)學(xué)者關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合自身對(duì)該課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)《噪聲與振動(dòng)控制》課程的教學(xué)模式進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，將教學(xué)活動(dòng)分為課前設(shè)計(jì)階段、課堂設(shè)計(jì)階段兩個(gè)階段。該模式能夠啟發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)課程中的問題進(jìn)行探究，重視學(xué)生對(duì)課程知識(shí)內(nèi)容的主觀體驗(yàn)與吸收內(nèi)化，能夠滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，有利于提升學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。

1. 課前設(shè)計(jì)階段

通過教師課前錄制教學(xué)視頻全面講解課程基本知識(shí)，學(xué)生根據(jù)自身的時(shí)間規(guī)劃，在線下課堂開始前個(gè)性化地選擇學(xué)習(xí)時(shí)間。在制作教學(xué)視頻時(shí)，為了滿足教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，教師要綜合考慮《噪聲與振動(dòng)控制》課程的教學(xué)大綱要求、教學(xué)視頻的觀感體驗(yàn)、教學(xué)視頻的時(shí)間長(zhǎng)度等因素，使得課程知識(shí)的講解視頻既能夠滿足課程大綱要求，也能夠兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)能力等具體情況。學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)視頻課程完成后，總結(jié)并在線上討論區(qū)提交關(guān)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的收獲與疑惑，方便教師把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也能夠在課前學(xué)生自行討論疑惑之處，提升課程學(xué)習(xí)效率。

2. 課堂設(shè)計(jì)階段

通過視頻教學(xué)將信息傳遞關(guān)口前移，最大限度地增加線下課堂時(shí)間，教師與同學(xué)一起在課堂共同探究，能夠使學(xué)生能較好地把知識(shí)吸收內(nèi)化，課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)包括如下要素：確定問題、合作探究、成果交流、總結(jié)反饋等。教師從學(xué)生提出的疑惑或問題以及教師準(zhǔn)備的探究問題中，選出若干有價(jià)值的問題;學(xué)生分為若干小組，選擇解決某一問題。在此過程中，按照問題的難易程度，老師可把較難的問題劃分為若干子問題，同時(shí)教師也應(yīng)引導(dǎo)同學(xué)展開探究過程;學(xué)生完成合作探索之后，進(jìn)行匯報(bào)交流;教師應(yīng)對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)同學(xué)們普遍反映的問題進(jìn)行集中解答，指出學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)內(nèi)容，梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行課后復(fù)習(xí)。

（二）優(yōu)化課程內(nèi)容體系

《噪聲與振動(dòng)控制》課程采用由東北大學(xué)出版社出版的《噪聲控制原理與技術(shù)》，其主要包括噪聲控制的基本原理及量度方法、傳播過程、危害及控制標(biāo)準(zhǔn)、控制措施等內(nèi)容。在教學(xué)活動(dòng)過程中，可通過編制思維導(dǎo)圖的形式，明確各章節(jié)內(nèi)容的聯(lián)系及學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，教師在錄制視頻講解課程有關(guān)知識(shí)等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)合理地分配章節(jié)內(nèi)容講解時(shí)間。同時(shí)針對(duì)噪聲原理等理論知識(shí)模塊，應(yīng)根據(jù)該內(nèi)容對(duì)具體應(yīng)用過程中的作用進(jìn)行取舍，舍棄難度較大且對(duì)實(shí)際應(yīng)用及課程內(nèi)容體系的理解幫助較小的內(nèi)容，通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以降低學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的難度。同時(shí)，新工科建設(shè)要求人才培養(yǎng)回歸工程實(shí)踐本質(zhì)[14]，在課程內(nèi)容設(shè)置方面應(yīng)增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，使學(xué)生更易將理論聯(lián)系到具體生產(chǎn)生活的實(shí)踐之中，以期符合新工科下人才培養(yǎng)的新要求。

優(yōu)化課程內(nèi)容體系應(yīng)以使學(xué)生能夠達(dá)到下列具體要求為導(dǎo)向：

（1）掌握噪聲的基本概念與術(shù)語(yǔ)、產(chǎn)生原理、傳播過程（大氣及室內(nèi)）、量度危害及標(biāo)準(zhǔn)、隔聲、吸聲等各方面的基本內(nèi)容;（2）掌握隔聲、吸聲設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題;（3）能夠解釋生活中常見的聲學(xué)現(xiàn)象;（4）掌握噪聲控制的基本原理、方法及控制流程。

（三）學(xué)生學(xué)習(xí)方式

《噪聲與振動(dòng)控制》作為一門安全工程專業(yè)的專業(yè)必修課，對(duì)于該門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生必須要認(rèn)真閱讀大綱和參考教材，在課前認(rèn)真觀看學(xué)習(xí)視頻，并記錄教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，以便在課堂中共同探討研究，對(duì)于課堂中的小組探討問題應(yīng)積極參與，獨(dú)立提出自己的觀點(diǎn)，并與小組團(tuán)隊(duì)協(xié)作探究問題。同時(shí)以大綱規(guī)定的考核目標(biāo)為依據(jù)，全面系統(tǒng)的掌握教材課本的基本原理、基本概念以及基本方法，也應(yīng)該能夠了解到各章學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的不同，與密切的內(nèi)在聯(lián)系。應(yīng)把系統(tǒng)學(xué)習(xí)和重點(diǎn)深入掌握相結(jié)合，在全面系統(tǒng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上對(duì)重點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，掌握基本概念基本原理基本方法，以便能更好地把握本課程的全部?jī)?nèi)容。與此同時(shí)，同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中要注意循序漸進(jìn)，由淺入深，逐步提高。雖然課程內(nèi)容的講解視頻是教師在課前錄制完成的，但學(xué)生在課前學(xué)習(xí)過程中，不能將學(xué)習(xí)時(shí)間集中在某一天、某一周或某一個(gè)時(shí)間段，要將學(xué)習(xí)時(shí)間分散開來，以便能夠更深入的掌握噪聲振動(dòng)控制的具體知識(shí)。在掌握了噪聲振動(dòng)控制的基本概念，基本原理，基本技術(shù)和基本方法之后，同學(xué)們一定要重視理論聯(lián)系實(shí)際，重視將學(xué)到的理論應(yīng)用于實(shí)際，一定要提高自己分析問題解決問題的能力，以便于在以后的工作中能夠更好地應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)。

（四）評(píng)價(jià)項(xiàng)目及考核形式多樣化

為了公正、合理地評(píng)判學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，《噪聲與振動(dòng)控制》課程采取多主體、多項(xiàng)目評(píng)價(jià)方法。評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括過程評(píng)價(jià)（60%）及考核評(píng)價(jià)（40%）;過程評(píng)價(jià)包括課前學(xué)習(xí)情況占20%、課堂表現(xiàn)占30%、小組任務(wù)完成情況占10%。過程評(píng)價(jià)由教師、組員及學(xué)生自身三方面共同評(píng)價(jià)，取綜合得分為過程評(píng)價(jià)得分，各評(píng)價(jià)主體應(yīng)秉持客觀公正的態(tài)度進(jìn)行過程評(píng)價(jià)。

《噪聲與振動(dòng)控制》課程考核評(píng)價(jià)方法采取過程考核和期末考核相結(jié)合的考核方法。為培養(yǎng)安全工程復(fù)合型人才，在《噪聲控制原理與技術(shù)》課程的過程考核中，建立多維度的考核方式，提高學(xué)生綜合能力。比如，第六章（吸聲）的學(xué)習(xí)，以及第七章（隔聲）的學(xué)習(xí)，可以布置一個(gè)簡(jiǎn)單的吸聲設(shè)計(jì)或隔聲設(shè)計(jì)任務(wù)作為作業(yè)，考查學(xué)生的應(yīng)用能力，根據(jù)任務(wù)的難度和工程量，分配個(gè)人任務(wù)或小組任務(wù)，個(gè)人任務(wù)能鍛煉獨(dú)立思考能力，小組任務(wù)能培養(yǎng)協(xié)作交流能力;在學(xué)習(xí)第三章（噪聲的量度、危害及標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)，可以安排學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解噪聲控制技術(shù)在安全領(lǐng)域方面的應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境是如何量度噪聲、減小或避免危害、適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的。通過過程考核，可以全方位、多層次的培養(yǎng)學(xué)生能力。

《噪聲與振動(dòng)控制》課程的考核評(píng)價(jià)主要通過期末考核的形式進(jìn)行。該課程期末考核根據(jù)教學(xué)大綱分析，按照各知識(shí)對(duì)于學(xué)生掌握要求的不同，確定相應(yīng)的題型及考核方式。試卷對(duì)能力層次的要求結(jié)構(gòu)合理，參考課程特點(diǎn)，期末考核中理解占20%，掌握占30%，重點(diǎn)掌握占50%。

四、結(jié)束語(yǔ)

新工科背景下對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)提出的新要求、新能力。本文基于翻轉(zhuǎn)課堂核心理念，通過以教學(xué)模式變更、優(yōu)化課程內(nèi)容體系、評(píng)價(jià)項(xiàng)目及考核形式多樣化為導(dǎo)向，對(duì)東北大學(xué)安全工程專業(yè)《噪聲與振動(dòng)控制》課程的教學(xué)模式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，即以課前學(xué)習(xí)和課堂探究相結(jié)合的教學(xué)模式;同時(shí)對(duì)該課程內(nèi)容優(yōu)化，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了取舍，使之符合安全工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求;對(duì)該課程規(guī)定了評(píng)價(jià)及考核形式，使得評(píng)價(jià)體系能夠全方位、多角度地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程及掌握情況。通過對(duì)《噪聲與振動(dòng)控制》課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，我們以期能夠解決該課程以往教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，提升學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量及學(xué)生科學(xué)文化素養(yǎng)，使之能夠滿足新工科背景下對(duì)人才能力的要求。

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