室内声场教学方法探讨

摘要：本文以环境噪声控制工程课程中的室内声场声压级的计算教学内容为例，基于教学中遇到的问题，对课程呈现的知识内容进行分解，提出了分别重新绘制图表的改进措施，并分析了可能遇到的困难以及对策。

关键词：环境噪声控制工程；教学内容；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）33-0180-02

近年来，高校《环境噪声控制工程》课程教学得到了普遍关注，并提出了许多切实可行的改进措施[1-5]。该课程有些图表需要直接应用，但教材并没有涉及该图表的来历以及如何绘制，这给正常教学增加了一定难度。如响度指数曲线，给出了响度指数和频带声压级与频率间的关系。教材内容呈现的是根据倍频程频带声压级值，利用响度指数曲线查出相应的响度，再进行复合噪声的响度和响度级计算。同学们对教材内容学习并没有困难，但对响度指数曲线是如何得到的比较感兴趣。遗憾的是，教材和参考书都很少涉及响度指数曲线绘制的相关内容。我们在教学实践中，也是直接将教材中的原图扫描到课件上，按照教学内容直接讲解，有意避免提及如何得到响度指数曲线。又如室内声压级的计算，教材给出了房间内声压级计算图表，其目的是使学生利用该图表能简便计算室内某点的声压级。但该图表多个X轴的应用，增加了教学难度。近年来，我们尝试绘制了三个图表，分别探讨指向性因数、房间常数以及房间平均吸声系数对相对声压级的影响，发现此举更易被同学们理解，同时也发挥了同学们计算机绘图特长，激发了其学习专业知识的兴趣，一定程度上达到调动学习积极性的目的。

本文以讲授房间内声压级计算图表为例，分析教学中存在的問题，提出相应的改进措施，探讨教学中遇到的困难，并提出对策，对近年来我校环境噪声控制课程新的教学方法进行总结，希望逐步推广应用到本课程其他图表的教学中。

一、教学中存在的问题

室内声场声压级计算公式的推导以及相关因素的影响分析是教学的重点和难点。我们以前是通过PPT逐步推导室内声压级公式，随后直接扫描教材中的房间内声压级计算图表[6]，分析相对声压级与声源距离、指向性因数以及房间常数间的关系。直接应用教材中的原图进行教学，没有增加教师的备课负担，但增加了课堂教学难度，增加了同学们理解上的难度。

教学效果反馈表明，室内声压级的计算公式推导，容易被同学们理解和接受，不是学习上的难点。然而，依据该计算公式，探讨与声源距离、指向性因数、房间常数对房间中某一位置的相对声压级的影响，成为教学的难点。大部分同学对教材中的原图似懂非懂，原图中的四个X轴是理解上的拦路虎，在理解指向性因数影响相对声压级规律上有难度，也不知道怎样用此图进行计算。同学进一步提出，吸声处理是通过提高房间的平均吸声系数实现的，那么能否直接分析房间平均吸声系数对相对声压级的影响？

二、改进措施

针对同学们提出的疑问，我们提出绘制系列图表，替代教材中的原图，通过分别探讨指向性因数、房间常数以及房间平均吸声系数对相对声压级的影响，解答同学们的疑问，进一步阐述房间中某一位置的相对声压级与声源距离、指向性因数、房间常数以及房间平均吸声系数之间的关系。

房间内距声源r米处的声压级为：

式中：L为声压级，dB；L为声功率级，dB；R为指向性因数；r为距声源的距离，m；R为房间常数，R=，S为房间内表面面积，m2；α为房间内的平均吸声系数。

对于房间内某一声源，其声功率级为定值。因此，房间中各处声压级的相对变化就由等式右边的第二项决定。可见，等式右边的第二项就是相对声压级。我们以10lg（+）对距离r作图，分别探讨指向性因数、房间常数和房间平均吸声系数对相对声压级的影响。

（一）指向性因数的影响

假设房间常数为500，指向性因数分别为1，2，4和8时，10lg（）对距离r作图。如图1所示，不同的指向性因数取值，相对声压级都随着与声源距离的增加而逐渐降低，进一步增加与声源距离，相对声压级与距离无关，不再随距离的增加而降低。当指向性因数R由1逐渐增加到8时，相对声压级变化值逐渐变小。这表明房间内的声源处于不同的位置，相对声压级变化规律不变，但变化值随指向性因数值的增加而减少。

（二）房间常数的影响

假设指向性因数R=1，房间常数分别为10，50，100，500，1000m2时，10lg（）对距离r作图。由图可知，随着房间常数的逐渐增加，相对声压级变化值显著增大。这表明，随着房间常数的增加，房间内受声点处的声压级将显著降低，达到了吸声降噪目的。

（三）房间平均吸声系数的影响

要探讨房间平均吸声系数对相对声压级的影响，首先要确定房间内表面积，以及声源在房间内的位置。假设某房间大小为6×7×3m3，内表面积为162 m2，声源置于房间的中心，指向性因数R=1。当房间平均吸声系数分别为0.06，0.1，0.2，0.4和0.6时，对应的房间常数分别为10.3m2，18m2，40.5m2，108m2和243m2，再以10lg（）对距离r作图，探讨房间平均吸声系数对相对声压级的影响。由此可见，对于给定的房间，房间平均吸声系数的影响，就是房间常数的影响，房间平均吸声系数对相对声压级的影响呈现与房间常数相同的影响规律。

三、困难与对策

几年来的教学实践表明，对教材中的知识内容进行分解，分别绘图探讨指向性因数、房间常数以及房间平均吸声系数对房间中某一位置相对声压级的影响，容易讲清楚其影响规律，加深了同学们对该知识点的理解。但在改进教学的过程中也遇到了一些困难，如电脑虽然比较普及，但同学们对Excel公式的应用以及绘图功能这方面的知识还比较欠缺，大多同学还不会使用如Origin等专业的绘图软件。如果直接将绘图任务作为作业，同学们完成起来会有困难。我们在课堂上直接利用Excel软件进行绘图，详细讲解绘图的整个过程，再将其作为作业布置。同时我们也鼓励同学们利用课余时间学习Origin等专业绘图软件，利用函数绘图功能完成图形的绘制。

四、结语

绘制三个图表替代教材中的一个图表，成功实现了对知识点的分解，降低了同学们的学习难度，加深了其对知识点的理解和掌握。在改进教学的实践中，教师要吃透教材，掌握教学中的重点和难点，分析教学改进过程中各个环节可能遇到的困难，利用教师的引领作用，才能更好地调动学生学习的主动性和积极性。

参考文献：

[1]唐晓旻，傅敏，王小平，王崇均，龙良俊.基于CDIO的噪声污染控制工程教学改革探究[J].广州化工，2017，45（3）：137-138.

[2]侯永平.“互联网+”模式分析在噪声污染控制教学中的应用[J].教育教学论坛，2015，（51）：226-227.

[3]刘伟，姚新鼎，王宗舞.噪声污染控制技术教改探讨[J].广东化工，2016，43（14）：296.

[4]何社吉，张桂宝，李庆棠，刘宇珠，张英，杨路丝.应用Excel设计噪声等效声级的计算方法[J].公共卫生与预防医学，2012，23（3）：83-84.

[5]王治科.环境噪声控制工程课程教学设计与探讨[J].广州化工，2014，42（1）：153-154.

[6]毛东兴，洪宗辉.环境噪声控制工程[M].北京：高等教育出版社，2010.