《水聲學(xué)》課程教學(xué)大綱

《水聲學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱水聲學(xué)課程英文名稱UnderwaterAcoustics課程編號(hào)33321607課程模塊思想政治理論課通識(shí)教育課專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)課課程性質(zhì)必修限選專業(yè)任選任選總學(xué)時(shí)80講授學(xué)時(shí)64實(shí)驗(yàn)（專題輔導(dǎo)）學(xué)時(shí)16總學(xué)分5開課單位電子與信息工程學(xué)院開課系（室）海洋技術(shù)系授課對(duì)象本科生適用專業(yè)海洋技術(shù)先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、聲學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)物理方程二、課程簡(jiǎn)介和教學(xué)目標(biāo)1．課程簡(jiǎn)介《水聲學(xué)》屬于專業(yè)限選課程，授課對(duì)象為海洋技術(shù)專業(yè)本科生，該課程在海洋研究以及軍事應(yīng)用中具有極為重要的應(yīng)用，在海洋技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)中具有重要的地位和作用，先修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》、《聲學(xué)基礎(chǔ)》和《數(shù)學(xué)物理方程》。該課程重點(diǎn)講授聲波在水中傳播時(shí)的現(xiàn)象、規(guī)律及機(jī)理，課程包含聲吶方程、海洋的聲學(xué)特性、海洋聲傳播理論、目標(biāo)反射和散射、海洋混響、水下噪聲和聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)及預(yù)報(bào)等內(nèi)容。為后續(xù)的《水聲專業(yè)實(shí)驗(yàn)》、《聲學(xué)測(cè)量》、《聲吶技術(shù)》等課程提供理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解水聲工程設(shè)計(jì)的基本方法、聲吶設(shè)備正確使用以及水聲科技進(jìn)展，掌握聲在海洋中傳播的基本現(xiàn)象和規(guī)律，以及海洋環(huán)境對(duì)聲吶設(shè)備的影響，為解決海洋工程問(wèn)題提供理論指導(dǎo)，同時(shí)也為本科生畢業(yè)后從事水聲工程專業(yè)或者進(jìn)一步深造提供的重要理論基礎(chǔ)。2.教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1：掌握水聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；教學(xué)目標(biāo)2：可以進(jìn)行聲場(chǎng)分析、完成水聲工程設(shè)計(jì)；教學(xué)目標(biāo)3：能夠解釋水聲現(xiàn)象、學(xué)會(huì)處理水聲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；教學(xué)目標(biāo)4（課程思政）：具備學(xué)術(shù)交流能力，不斷學(xué)習(xí)、勇于實(shí)踐、提高自己專業(yè)素質(zhì)。3．教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)11-2教學(xué)目標(biāo)22-1，2-2教學(xué)目標(biāo)33-1，7-2教學(xué)目標(biāo)410-1，10-2，11-1，11-2，12-1，12-2三、理論教學(xué)表1理論教學(xué)安排序號(hào)章節(jié)（學(xué)時(shí)）學(xué)習(xí)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)方法、手段支撐教學(xué)目標(biāo)其他1第1章聲吶方程（6學(xué)時(shí)）（1）緒論（2）聲吶、聲吶參數(shù)以及主被動(dòng)聲吶方程（3）信噪比【課程思政】中國(guó)水聲學(xué)的發(fā)展教師講解。1、2、42第2章海洋的聲學(xué)特性（6學(xué)時(shí)）（1）海水中的聲速、聲吸收、聲衰減、海底海面的聲學(xué)特性、海洋內(nèi)部的不均勻性（2）海洋中聲速分布以及其變化原因（3）海底聲反射系數(shù)分組研討+教師講解1、3、43第3章海洋中的聲傳播理論（10學(xué)時(shí)）（1）波動(dòng)方程和定解條件、波動(dòng)方程的波動(dòng)解、波動(dòng)方程射線解、分層介質(zhì)中的射線聲學(xué)（2）均勻硬底淺海波動(dòng)方程的波動(dòng)解（3）分層介質(zhì)中的射線解（4）Snell折射定律和聲線彎曲、聲線軌跡、聚焦和影區(qū)教師講解1、24第4章典型傳播條件下的聲傳播（10學(xué)時(shí)）（1）鄰近海面的水下點(diǎn)源聲場(chǎng)、表面聲道中的聲傳播

（2）表面聲道中的聲場(chǎng)、淺海表面聲道中的聲傳播

（3）深海負(fù)梯度和負(fù)躍層聲傳播、虛源理論求解均勻淺海中的聲傳播案例式教學(xué)+教師講解1、25第5章聲波在聲吶目標(biāo)上的反射和散射（12學(xué)時(shí)）（1）聲吶目標(biāo)的目標(biāo)強(qiáng)度、特征及測(cè)量

（2）目標(biāo)回波的構(gòu)成、特定散射體的散射聲場(chǎng)（3）計(jì)入邊界條件下散射聲場(chǎng)求解

案例式教學(xué)+教師講解1、26第6章海洋中的混響（10學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：海水中氣泡的聲學(xué)特性、海洋混響的概念。難點(diǎn)：混響的統(tǒng)計(jì)特性，混響的預(yù)報(bào)（1）海洋混響基本概念、體積混響、海面混響、海底混響（2）海水中氣泡的聲學(xué)特性

（3）氣泡散射電力聲類比、混響建模案例式教學(xué)+教師講解1、27第7章水下噪聲（6學(xué)時(shí)）（1）海洋環(huán)境噪聲

（2）艦船和魚雷的輻射噪聲和自噪聲

（3）輻射噪聲和自噪聲的成因

（4）艦船噪聲控制簡(jiǎn)介案例式教學(xué)+教師講解1、38聲傳播起伏（4學(xué)時(shí)）（1）海水介質(zhì)溫度隨機(jī)不均勻性和聲傳播起伏（2）介質(zhì)中隨機(jī)不均勻的聲散射引起的聲傳播起伏

（3）隨機(jī)界面上的聲散射和聲傳播起伏案例式教學(xué)+教師講解1、2四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)表2實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱（學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)類型支撐教學(xué)目標(biāo)其他1均勻線陣指向性實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)基陣指向性公式根據(jù)基陣的自然指向性公式編程，畫出指向性圖改變陣元間距和數(shù)目，觀察指向性圖的變化驗(yàn)證性2、3、42聲速剖面插值實(shí)學(xué)習(xí)聲速測(cè)量的原理和方法，對(duì)比分析聲速儀測(cè)量的聲速與采用聲速經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算聲速設(shè)計(jì)性2、3、43聲傳播仿真利用波動(dòng)理論計(jì)算聲場(chǎng)利用射線理論會(huì)出聲線驗(yàn)證與設(shè)計(jì)性2、3、44典型傳播條件下聲場(chǎng)仿真學(xué)習(xí)鏡像聲學(xué)理論虛源法聲場(chǎng)計(jì)算與波形預(yù)報(bào)仿真驗(yàn)證與設(shè)計(jì)性2、3、4五、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定方法表3課程考核及評(píng)價(jià)細(xì)則成績(jī)組成考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則支撐教學(xué)目標(biāo)平時(shí)成績(jī)課堂表現(xiàn)（權(quán)重0.15）15根據(jù)學(xué)生出勤率及課堂表現(xiàn)打分，滿分100。按15%計(jì)入課程總成績(jī)。1作業(yè)（權(quán)重0.15）15根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度評(píng)分；作業(yè)總成績(jī)100分。按15%計(jì)入課程總成績(jī)。2實(shí)驗(yàn)（權(quán)重0.2）20根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成質(zhì)量以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量評(píng)分；共4次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)滿分25分，實(shí)驗(yàn)總成績(jī)100分。按20%計(jì)入課程總成績(jī)。3期末考試閉卷考試（權(quán)重0.5）50(1)卷面成績(jī)100分。卷面成績(jī)按50%計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。(2)考核內(nèi)容包括：第1-8章。1、2、3六、建議教材及相關(guān)教學(xué)資源1.建議教材[1]劉伯勝，黃益旺，陳文劍，雷家煜，水聲