建筑声学立体化教学资源整合研究
一 建筑声学教学目标及面临问题
建筑声学作为建筑技术的重要分支，具有声学理论和工程实践结合的边缘学科性质，包括厅堂音质设计与噪声控制两部分内容，对营造舒适健康的人居环境具有关键作用，对某些建筑类型(如音乐厅、剧院)，声学问题也是影响使用功能的决定性因素之一。建筑学专业的学生学习此课程的主要目的应着重培养将建筑声学知识结合到建筑设计中的能力，而不是去做专业的声学研究。学生要有基本的声学概念和声学常识，能自觉地对建筑设计中的声学要求采取应对措施，当声学要求和建筑设计发生矛盾时，应具有宏观协调能力。 由于建筑学在各工科类专业中比较特殊，学生的艺术修养、创作以及形象思维的培养占着相当重要地位，常带有忽视技术知识的倾向，如果建筑声学的教学内容安排得不合适或教学效果不佳，更会降低学生的兴趣和注意力；而随着科技的进步，建筑设计中的技术含量越来越多，这就要求学生的知识面更加广泛。 面对这些现象和矛盾，可以通过拓展国际视野，整合立体化教学资源，加强教学内容的时效性、互动性的方式来解决。这对于学生学习积极性的提高，学习能力以及问题意识的培养乃至怀疑精神的塑造具有重要意义。 二 立体化教学资源意义及建设内容 教学资源的建设与开发是一个涉及课程内容选择的问题，是根据特定的教育价值观及相应的课程目标，从学科知识、当代社会生活经验或学习者的经验中选择课程要素的过程。在知识、信息日新月异的21世纪，一切追求标准答案、忽视个性化知识建构的想法己完全不现实。因此，突破传统的课程内容选择取向，利用现代教育技术谋求课程要素间的协调统一，从而促进学生的全面和个性发展是必要也是必然的，而“立体化教学资源”的出现恰恰顺应了这一需求。所谓立体化教学资源，是相对于传统单一的纸制版教材而言的集文字版、光盘版、网络教学管理平台和教学网站为一体的综合性教学资源，它是现代教育技术的集中体现，也是今后教材的发展趋势。 2005年教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确指出“加大信息化建设力度，推进优质教学资源共享，形成多学科、多课程的立体化共享平台。”由此可见，整合优秀教学资源，形成共享的立体化平台是现代教学的大趋势。立体化教学资源的开发主要包含以下两方面的内容： (1)教学资源整体化。教学资源整体化是指构成教学资源系统的各部分之间存在着相互依存、相互补充的内在统一性。立体化教学资源会在呈现传统知识的基础上，以补充阅读、网络教材等形式向学生展示结论背后研究者的探究过程及其现实意义，促使学生形成善于质疑的批判性思维习惯和探究精神。 (2)教学资源信息化。教学资源信息化是指在计算机、因特网、学校校园网等现代通信技术支持下建设数字化、网络化的教学资源，具体包括制作集文字、声音、图像为一体的CAI教学课件、在校园网上开辟网络教学平台等。与传统教学形式相比，CAI课件将文字和声像、网络资源和课本资源有机地结合起来，因此在增强学生的学习兴趣，整合知识结构等方面发挥着重要作用。网络教学平台是课堂师生互动在课外的延伸，增强了师生之间的信息共享和教学互动。 三 建筑声学立体化教学资源研究现状及整合 国外知名大学已开始多种媒体有机结合的建筑声学教学研究，教学手段新颖，方式灵活，尤其强调音质模拟的可听化、计算表达的可视化，使得复杂理论问题得到直观、明确、形象的表达，较之传统的教学模式改进很大。但这些教学资源来源广，比较散乱，并与我国教学体系部分脱节，需要进行取舍及整合，以补充到现有教学内容中。较之国外，国内类似的教学资源较少，尚属起步阶段，且鲜有高校参与制作，亟须提高。 1、由舒尔茨基金资助的建筑声学教育项目 美国舒尔茨基金(Schultz Grants)1990年成立，面向建筑声学教学，鼓励改进教学方法及设立新课程，至今已陆续资助11个项目，产生深远影响。以其中两个项目为例： 2000年，Lily M.Wang获得资助，并完成“基于网页的音乐厅教学”(A Web-based Guide to Concert HallAcoustics)，对音质要求最高的厅堂类型——音乐厅的声学设计做了深入浅出的讲解，尤其是对各种音质客观评价参量进行可听化模拟，使之与主观评价建立联系，学生可感受到客观参量不同数值下带来怎样的听觉变化，这是传统教学模式无法做到的。教学实践中初步应用了此例，学生反响强烈，产生浓厚兴趣。对网站中的各种链接进行梳理，还可提供给学生难得的拓展阅读机会。 2002年，康健教授获得资助并完成“建筑声学教学的计算机工具”(Computer Tools for Architectural AcousticsEducation)项目。其采取JAVA编程，对建筑声学重要知识点的计算进行软件编制及模拟，具体包括：“隔声屏障的噪声衰减”、“矩形城市街道声音分布”、“微穿孔板／膜吸声计算”、“矩形空间的混响时间”、“城市街道和广场的声学动画”等，只要输入相应参数，就会得到图示表达的计算结果，程序设计简便，参数清晰。这种方式贴近建筑学专业的教学要求，因为对学生而言掌握繁杂的计算并非目的，而是需要通过简便的方式，直观的表达，了解各种参量背后的规律性，以指导建筑设计。 2、国外大学开放课程的教学资源 自2002年麻省理工学院(MIT)率先启动开放课程项目(Open Courseware)以来，至今为止各知名大学已在网上免费开放课程两千余门，把其中涉及建筑声学的相关内容经过梳理和取舍，可充实我国建筑声学教学资源。以三个学校相关教学内容为例。 MIT的Walter Lewin教授所录制的《音乐的各种声音》(The Sounds of Music)视频资料对声学基础概念，如波长、波速、频率、振动等做了生动有趣的讲解。各种道具恰如其分的使用，使得原本枯燥的内容可视、可听、可感。该视频己由开放式课程计划(Opensource OpencoursewarePrototype System，简称“OOPS”)翻译出中文字幕，由于适用面广，并不特意为建筑声学录制，需要进行剪辑编辑，选取与本课程教学内容相关部分。 宾夕法尼亚州立大学(Penn State)的Daniel A.Russell教授为声学基础知识制作了大量的动画演示(图1)，每个知识点都采取小动画的形式讲解，并通过GIF格式展示在网站。结合授课内容，将其补充到课件中，可带来崭新的教学形式。 北伊利诺伊大学(NIU)目前仅把教室声学相关的课件放到网站，其Flash动画的使用、各种声音的可听化处理、课堂题目的互动性设计均耳目一新，反衬出我国建筑声学教学的差距，为优秀课件的制作提供了很好的范例。 3、国内建筑声学相关的教学资源 香港对环境噪声控制做了很好的教学示范。由于人口的高密度及路面运输的集中性，香港交通噪声问题严重，香港环保署除采用种种措施降低噪声外，还对成果详细总结，通过网页展示。同时重视公众噪声控制知识的普及，甚至特别制作针对青少年的环境噪声网站，为公众参与创造条件。通过形象化的图示，辅以说明降噪效果的声音演示，其内容讲解的深度、可理解度均优于现行多数教材，经过整理可纳入教学体系中。 内地很少有类似的多种媒体结合的、系统的建筑声学教学资源，但由于噪声关乎民生，在科普类节目中会偶有相关内容。如CCTVIO《原来如此》栏目陆续制作的《如何有效降低噪音》(上下)、《哪层楼房最吵人》(上下)等节目，通过专家指导，经过简单实验，分别回答了如何选择外窗来降低室内交通噪声，及沿高层住宅垂直方向交通噪声怎样的传播规律。其逻辑推理相对严谨，内容通俗，可部分纳入教学体系中。 4、立体化教学资源与现有教学体系的整合 上文所述建筑声学的立体化教学资源几乎涵盖了教学大纲的主要知识点，将各教学资源与教学内容对应，对照教学大纲，可纳入具体章节的讲解中。其中包括了部分上文未曾提及的由企业出于自身宣传所制作的各种资源。 四 基于立体化教学资源的教学方法研究 立体化教学资源整合后，需要教学方法的创新，这是实施建筑声学立体化教学模式的核心。其具体表现为： (1)采用模块化综合式教学方式，改变传统的各自为政、互不干涉的平行式教学行为。叶圣陶先生曾指出，“教育的最后目标却在种种境界的综合，就是说，使每个分立的课程，所产生的影响，纠结在一块儿，构成个有机体似的境界，让学生的身心都沉浸在其中”。这要求建筑声学的三大章节，建筑声学基本理论、厅堂音质设计和环境噪声控制，在备课过程中加强融合，寻找之间的联结点，如以声波传播原理作为联结点，把隔声原理及应用、室内混响时间等知识点串接成一个教学模块，辅以现代化教育技术，并采用课堂教学与专题讲座相结合的形式。如此可提升学生思维的深度和广度，形成探究式和创造式的思维和学习习惯。 (2)以知识为手段，以问题为纽带，组织多样化研究式教学活动，培养学生积极主动的探索精神。教材是以静态的知识形式存在，但知识的学习和掌握只是在为学生终身发展能力的形成奠定基础。如在学习建筑声学基本理论这一章节时，学生的学习目标不是记住“声波频率及波长”、“声压级的计算”、“声波传播特性”等几个抽象概念，而是在领悟概念含义的基础上能够分析“建筑隔声措施”、“厅堂音质设计方法”、“建筑设计中如何应用”等问题并形成自己的观点。这些仅靠“教师认真讲、学生努力记”这一传统的教学形式是实现不了的。 (3)避免立体化教学资源可能的负面影响。由于立体化教学资源重展示，强调给学生更直观的感受与认知，可能会淡化学生读、写、说能力的培养，容易让学生成为课堂的旁观者。对此需对教学大纲及教学日历做出调整，对孤立零散的教学资源可在课件中穿插使用，对系统性强的教学资源可自成章节，并增加学生自主学习的环节。如对声学基本理论的讲解采取前种方式，按教学内容有目的取舍；对音质评价参量的讲解采取后种方式，首先结合音乐厅的教学资源，在课堂上进行初步讲解，而后鼓励自主学习，提交学习笔记及调研报告，并在课堂中留出交流时间。这种互动式教学方式调动了学生的学习兴趣，深受欢迎。 五 结语 由于建筑学专业的特殊性，在课程设置中，建筑设计是主线，学生对此的兴趣大，投入最多，但不免带来一些忽视建筑工程技术的倾向，这种现象在国内外的建筑技术教学中都普遍存在。这与传统教学模式肢解了学生知识学习与能力发展的一致性不无关系，使学生认识不到建筑技术课程对自己未来发展的意义。因此，整合建筑声学立体化教学资源，构建立体化教学模式不仅是对课程教学真实过程的阐释，也是对培养学生学习能力的实践。通过我们的共同努力，立体化教学资源在建筑声学教学中得到初步应用，提高了学生的学习兴趣，教学质量有明显改善，可供相关专业教学借鉴。