基于翻轉(zhuǎn)課堂的《噪聲與振動控制》教學設(shè)計

苑春苗 陳洋洋 王泠峰 尚融雪

摘? 要：根據(jù)《噪聲與振動控制》課程特點，結(jié)合該課程教學過程中發(fā)現(xiàn)的問題及翻轉(zhuǎn)課堂核心理念，以教學模式變更、優(yōu)化課程內(nèi)容體系、評價項目及考核形式多樣化為導向，對該課程進行了教學設(shè)計。以期能夠促進學生掌握教學內(nèi)容，增強自主學習能力、獨立思考能力，提高學生培養(yǎng)質(zhì)量。

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

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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方法，也需要新的教學形態(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、社會參與三個維度著力構(gòu)造中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)，故要以教學方式變革為引導著力培養(yǎng)學生的自主學習及獨立思考能力[2-3]。與此同時，教育信息化的腳步也逐漸加快，高等教育教學模式也正經(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模式的變革過程[4-5]，在教學模式變革過程中，教育工作者需要開拓新的教學方法[6]。

噪聲危害是一個社會問題，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，會造成人員生理和心理損傷，影響工作順利開展。振動往往產(chǎn)生噪聲，不利于安全生產(chǎn)[7]。《噪聲與振動控制》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、危害及控制標準、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)造良好聲學環(huán)境的一門科學，對于控制噪聲污染，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問題等復雜安全問題，本文基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式核心理念，對《噪聲與振動控制》課程進行了教學設(shè)計。

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學模式

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

基于心理學的角度對翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式進行分析，該教學模式本質(zhì)上是降低了認知負荷，更合理地分配學習者的認知資源，從而獲得較好的學習效果[12]。另外，學生的學習過程可以分為兩個部分：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，能使學生把知識吸收內(nèi)化，能突出學生的主體地位，強調(diào)學習主動性，把學生由淺到深地引向深度學習[13]。在翻轉(zhuǎn)課堂教學模式中，知識傳遞是通過教師課前錄制教學視頻，學生觀看學習該視頻完成的，而知識內(nèi)化是教師與學生在課堂上探討學習完成的，所以翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂在教學各環(huán)節(jié)均有所差異，具體如表1所示。

二、教學思考

（一）課程定位

東北大學參照工程教育專業(yè)認證的知識結(jié)構(gòu)框架設(shè)置了數(shù)學自然科學類，人文社會科學類學科，基礎(chǔ)教育類，專業(yè)教育類，實踐類五個客群模塊，而《噪聲與振動控制》被定位為專業(yè)教育類。本課程特點是以學生生活中、工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象或感興趣的科學（或技術(shù)）問題為切入點，將基本聲學理論與噪聲在工業(yè)中的實際控制措施結(jié)合起來，以達到學以致用的目的，使學生在以后的工作中能夠進行噪聲方面的安全管理、環(huán)境管理，進行噪聲職業(yè)危害的辨識、評價與控制。

《噪聲與振動控制》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。《噪聲與振動控制》是聲學理論在工程科學中的應(yīng)用，涉及環(huán)境、電子、材料、力學、高等數(shù)學等多個領(lǐng)域知識。具有內(nèi)容多、理論性強、難度高、應(yīng)用性強的特點。課程學習目標為使學生能夠應(yīng)用基礎(chǔ)學科內(nèi)容和專業(yè)知識解決噪聲與振動等復雜安全工程問題以及對問題進行建模與求解;能夠利用噪聲原理等自然科學知識進行復雜工程問題的識別和分析;能夠利用噪聲原理等自然科學知識對復雜安全問題進行合理的分析，拿出最優(yōu)的問題解決方案。

（二）教學中的問題

通過對學生學習過程進行調(diào)查結(jié)合筆者多年來講授《噪聲與振動控制》課程的授課經(jīng)驗，總結(jié)出該課程在傳統(tǒng)課堂的教學過程中主要存在如下問題：

1. 教學過程中集中于講解知識信息，而往往忽略了學生對于知識的吸收內(nèi)化情況。《噪聲與振動控制》課程教學內(nèi)容分為七個章節(jié)，教學任務(wù)較重，同時由于課時少，在有限的課堂教學中，教師往往把主要精力集中于傳遞知識信息，難以兼顧學生對知識的掌握及內(nèi)化情況。

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

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

三、教學設(shè)計

為了改變《噪聲與振動控制》以往教學過程中存在的問題，根據(jù)新工科背景下學生核心素養(yǎng)的具體要求，本教學團隊積極探索以改變教學模式為導向的東北大學安全工程專業(yè)《噪聲與振動控制》課程教學方法的改進。依照《噪聲與振動控制》課程的基本特點，以教學模式變更、學生學習方式變化、優(yōu)化課程內(nèi)容體系、評價項目及考核形式多樣化為著力點，參照翻轉(zhuǎn)課堂的核心理念，對該課程進行教學設(shè)計。

（一）教學模式變更

基于翻轉(zhuǎn)課堂的核心理念及系統(tǒng)化教學設(shè)計理論，在有關(guān)學者關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合自身對該課程的教學經(jīng)驗，對《噪聲與振動控制》課程的教學模式進行了全新設(shè)計，將教學活動分為課前設(shè)計階段、課堂設(shè)計階段兩個階段。該模式能夠啟發(fā)學生思維，引導學生針對課程中的問題進行探究，重視學生對課程知識內(nèi)容的主觀體驗與吸收內(nèi)化，能夠滿足學生的個性化需求，有利于提升學生培養(yǎng)質(zhì)量。

1. 課前設(shè)計階段

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

2. 課堂設(shè)計階段

通過視頻教學將信息傳遞關(guān)口前移，最大限度地增加線下課堂時間，教師與同學一起在課堂共同探究，能夠使學生能較好地把知識吸收內(nèi)化，課堂的教學設(shè)計應(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。教師從學生提出的疑惑或問題以及教師準備的探究問題中，選出若干有價值的問題;學生分為若干小組，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，同時教師也應(yīng)引導同學展開探究過程;學生完成合作探索之后，進行匯報交流;教師應(yīng)對課堂學習內(nèi)容進行總結(jié)，并對同學們普遍反映的問題進行集中解答，指出學習的重難點內(nèi)容，梳理學習內(nèi)容之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，引導同學們進行課后復習。

（二）優(yōu)化課程內(nèi)容體系

《噪聲與振動控制》課程采用由東北大學出版社出版的《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、危害及控制標準、控制措施等內(nèi)容。在教學活動過程中，可通過編制思維導圖的形式，明確各章節(jié)內(nèi)容的聯(lián)系及學習的重難點，教師在錄制視頻講解課程有關(guān)知識等內(nèi)容時，應(yīng)合理地分配章節(jié)內(nèi)容講解時間。同時針對噪聲原理等理論知識模塊，應(yīng)根據(jù)該內(nèi)容對具體應(yīng)用過程中的作用進行取舍，舍棄難度較大且對實際應(yīng)用及課程內(nèi)容體系的理解幫助較小的內(nèi)容，通過對教學內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計，可以降低學生學習該課程的難度。同時，新工科建設(shè)要求人才培養(yǎng)回歸工程實踐本質(zhì)[14]，在課程內(nèi)容設(shè)置方面應(yīng)增加實踐環(huán)節(jié)，以實際應(yīng)用為導向，使學生更易將理論聯(lián)系到具體生產(chǎn)生活的實踐之中，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)以使學生能夠達到下列具體要求為導向：

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

（三）學生學習方式

《噪聲與振動控制》作為一門安全工程專業(yè)的專業(yè)必修課，對于該門課程的學習，學生必須要認真閱讀大綱和參考教材，在課前認真觀看學習視頻，并記錄教學內(nèi)容學習過程中遇到的問題，以便在課堂中共同探討研究，對于課堂中的小組探討問題應(yīng)積極參與，獨立提出自己的觀點，并與小組團隊協(xié)作探究問題。同時以大綱規(guī)定的考核目標為依據(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習內(nèi)容之間的不同，與密切的內(nèi)在聯(lián)系。應(yīng)把系統(tǒng)學習和重點深入掌握相結(jié)合，在全面系統(tǒng)學習的基礎(chǔ)上對重點章節(jié)進行深入的學習，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內(nèi)容。與此同時，同學在學習過程中要注意循序漸進，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，但學生在課前學習過程中，不能將學習時間集中在某一天、某一周或某一個時間段，要將學習時間分散開來，以便能夠更深入的掌握噪聲振動控制的具體知識。在掌握了噪聲振動控制的基本概念，基本原理，基本技術(shù)和基本方法之后，同學們一定要重視理論聯(lián)系實際，重視將學到的理論應(yīng)用于實際，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)用自己所學的知識。

（四）評價項目及考核形式多樣化

為了公正、合理地評判學生的學習過程，《噪聲與振動控制》課程采取多主體、多項目評價方法。評價項目包括過程評價（60%）及考核評價（40%）;過程評價包括課前學習情況占20%、課堂表現(xiàn)占30%、小組任務(wù)完成情況占10%。過程評價由教師、組員及學生自身三方面共同評價，取綜合得分為過程評價得分，各評價主體應(yīng)秉持客觀公正的態(tài)度進行過程評價。

《噪聲與振動控制》課程考核評價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，提高學生綜合能力。比如，第六章（吸聲）的學習，以及第七章（隔聲）的學習，可以布置一個簡單的吸聲設(shè)計或隔聲設(shè)計任務(wù)作為作業(yè)，考查學生的應(yīng)用能力，根據(jù)任務(wù)的難度和工程量，分配個人任務(wù)或小組任務(wù)，個人任務(wù)能鍛煉獨立思考能力，小組任務(wù)能培養(yǎng)協(xié)作交流能力;在學習第三章（噪聲的量度、危害及標準）時，可以安排學生查閱相關(guān)文獻，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)標準的。通過過程考核，可以全方位、多層次的培養(yǎng)學生能力。

《噪聲與振動控制》課程的考核評價主要通過期末考核的形式進行。該課程期末考核根據(jù)教學大綱分析，按照各知識對于學生掌握要求的不同，確定相應(yīng)的題型及考核方式。試卷對能力層次的要求結(jié)構(gòu)合理，參考課程特點，期末考核中理解占20%，掌握占30%，重點掌握占50%。

四、結(jié)束語

新工科背景下對學生核心素養(yǎng)提出的新要求、新能力。本文基于翻轉(zhuǎn)課堂核心理念，通過以教學模式變更、優(yōu)化課程內(nèi)容體系、評價項目及考核形式多樣化為導向，對東北大學安全工程專業(yè)《噪聲與振動控制》課程的教學模式進行了設(shè)計，即以課前學習和課堂探究相結(jié)合的教學模式;同時對該課程內(nèi)容優(yōu)化，對教學內(nèi)容進行了取舍，使之符合安全工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求;對該課程規(guī)定了評價及考核形式，使得評價體系能夠全方位、多角度地評價學生的學習過程及掌握情況。通過對《噪聲與振動控制》課程進行教學設(shè)計，我們以期能夠解決該課程以往教學過程中發(fā)現(xiàn)的問題，提升學生培養(yǎng)質(zhì)量及學生科學文化素養(yǎng)，使之能夠滿足新工科背景下對人才能力的要求。

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