多媒體輔助在《工程力學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用
論文關(guān)鍵詞： 工程力學(xué) 多媒體 教學(xué)方法 教學(xué)手段
論文摘要： 多媒體教學(xué)提供了提供了一種新的、有效的教學(xué)手段。本文分析了《工程力學(xué)》課程使用多媒體教學(xué)的必要性， 并針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的問題以及如何提高教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果闡述了一些觀點(diǎn)。
引言
《工程力學(xué)》是工科類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要包括理論力學(xué)和材料力學(xué)兩部分內(nèi)容。該課程能否學(xué)好，對(duì)后續(xù)課程，如《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《流體力學(xué)》有著比較重要的影響。不同于理論力學(xué)或是材料力學(xué)的單獨(dú)學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，普遍感到難學(xué)，究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：第一，《工程力學(xué)》內(nèi)容相對(duì)較多，課時(shí)相對(duì)較短，學(xué)生在學(xué)習(xí)初始就感到很困難；第二，《工程力學(xué)》是一門與工程實(shí)際聯(lián)系非常緊密的專業(yè)基礎(chǔ)課，許多內(nèi)容有著強(qiáng)烈的工程背景，例如點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)，是解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，涉及很多后繼課程才研究的機(jī)構(gòu)，學(xué)生缺少對(duì)這些機(jī)構(gòu)的了解和認(rèn)識(shí)，特別在有多個(gè)剛體組成的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)及相互聯(lián)系難以想像；第三，這門課程的特點(diǎn)是概念公式繁多，并有著獨(dú)特的思考分析方法，尤其是在材料力學(xué)部分的四種基本變形中，涉及很多新的概念，需要有較強(qiáng)的空間想象及分析能力才能很好地理解。筆者結(jié)合在該課程課堂教學(xué)中引入多媒體教學(xué)手段的實(shí)踐和體會(huì)，提出了在工程力學(xué)課程教學(xué)中采用多媒體電子教案，以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
1.多媒體輔助教學(xué)的必要性
按照課程教學(xué)基本要求，學(xué)生要熟練掌握基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，具備較熟練的計(jì)算能力和初步的實(shí)驗(yàn)分析能力。《工程力學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容多而時(shí)間短。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即“粉筆＋黑板＋教師講述”的方式，其優(yōu)勢(shì)在于可以使學(xué)生跟隨教師的思路，明白邏輯推理的每一個(gè)步驟，比較適合人的思維過程。但由于板書、畫圖、語言說明需要占用大量的課堂時(shí)間，教學(xué)內(nèi)容有限，教學(xué)效率較低，隨著課內(nèi)教學(xué)的計(jì)劃學(xué)時(shí)數(shù)量的減少，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不適應(yīng)課程的教學(xué)情況。學(xué)生在《工程力學(xué)》的學(xué)習(xí)過程中普遍感到較難，理論力學(xué)部分抽象，材料力學(xué)部分公式繁多，整體課程單調(diào)、枯燥，提不起興趣。這就要求課堂教學(xué)的形式要在活躍性和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣上下功夫，避免學(xué)生對(duì)《工程力學(xué)》課的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。因此，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，引入新的教學(xué)方法是非常必要的。
多媒體輔助教學(xué)設(shè)計(jì)是近年來出現(xiàn)的先進(jìn)教學(xué)模式。它集影像、圖形、文字、動(dòng)畫、聲效于一體，給學(xué)生營造了一種全新的、動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)情境，使一些抽象的概念、理論變得直觀，使一些無法言傳的知識(shí)具體化、形象化，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。同時(shí)可節(jié)約大量板書的時(shí)間，讓大量的工程實(shí)例輕松走進(jìn)課堂，增加課堂的信息量，從而加快教學(xué)節(jié)奏，增強(qiáng)教學(xué)效果。
2.多媒體輔助教學(xué)的實(shí)踐
在現(xiàn)今的工程力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生普遍認(rèn)為能較好地把重點(diǎn)、難點(diǎn)及教師難以表達(dá)的知識(shí)點(diǎn)通過圖片、動(dòng)畫等形式生動(dòng)地表現(xiàn)出來，有助于他們對(duì)工程力學(xué)基本概念和基本理論的理解，從而達(dá)到應(yīng)用多媒體進(jìn)行教學(xué)的目的。
通過多媒體課件的制作對(duì)有關(guān)教學(xué)重難點(diǎn)分類顯示，引導(dǎo)學(xué)生深入淺出、系統(tǒng)地掌握有關(guān)知識(shí)，如：約束的種類，力系的分類，點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式，剛體的運(yùn)動(dòng)形式，動(dòng)力學(xué)的求解方法，以及材料的基本變形等。同時(shí)也可以利用多媒體的特殊優(yōu)勢(shì)將一些平時(shí)難以表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容清楚地展現(xiàn)在學(xué)生面前，如：靜力學(xué)部分約束的解除與受力分析，運(yùn)動(dòng)學(xué)部分中各種構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，材料力學(xué)中的桿件的基本變形形式以及其中的內(nèi)力應(yīng)力分析等等。通過多媒體中的動(dòng)畫模擬，學(xué)生能更真實(shí)地獲得直觀經(jīng)驗(yàn)，解除學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)中的憑空想象之苦，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。再有，工程力學(xué)課程中的一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)也可利用多媒體技術(shù)在課堂上展示，如：灰口鑄鐵和低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)，可以清晰地演示出試件在整個(gè)過程中的破壞形式及最后的斷口形狀，繪出相應(yīng)的σ-ε曲線，標(biāo)明相應(yīng)的四個(gè)變形階段，清晰明了；又如鑄鐵發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形破壞時(shí)的最終斷口的螺紋形式，等等。通過多媒體演示實(shí)驗(yàn)也填補(bǔ)了力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少的缺點(diǎn)。
3.多媒體輔助教學(xué)的體會(huì)和建議
多媒體輔助教學(xué)使用了大量的可視性、可比性、可聽性教學(xué)素材，使學(xué)生可以很形象地觀察理解物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。例如在《工程力學(xué)》講解固定鉸鏈約束中，就可以利用多媒體教學(xué)的特點(diǎn)，用動(dòng)畫的形式將銷釘、構(gòu)件及底座分離開，然后再組合成固定鉸鏈，并演示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律及約束條件。似如這種圖文并茂、聲形輝映、生動(dòng)逼真、色彩鮮明、表現(xiàn)力強(qiáng)的表現(xiàn)形式，能最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，極大的提高教學(xué)效率，是傳統(tǒng)教學(xué)模式不能達(dá)到的。
對(duì)于習(xí)慣于滿灌式的傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生來說，邏輯抽象思維能力、分析問題的能力和解決問題的能力都比較欠缺，而工程力學(xué)課程教學(xué)著重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和分析問題的能力，實(shí)現(xiàn)從實(shí)物到受力簡(jiǎn)圖、從平面力系到空間力系的延伸，從理想模型的受力分析到變形實(shí)物的平衡和運(yùn)動(dòng)變形規(guī)律的總結(jié)，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，例如，《工程力學(xué)》課一個(gè)很大的教學(xué)難點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的受力分析能力，而物體的受力分析又受制于空間想象力，因此，在教學(xué)中應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力為突破口。多媒體輔助教學(xué)能突出其空間形象的表達(dá)，能夠充分展示各種約束的受力特點(diǎn)，清晰表達(dá)物體的空間受力，讓學(xué)生能夠輕松自如地畫出受力圖，為更好地學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)打好基礎(chǔ)。
多媒體輔助教學(xué)的人機(jī)界面不等于傳統(tǒng)的師生面對(duì)面的交流界面，多媒體技術(shù)不等于信息量，信息不等于理解，如何把多媒體技術(shù)用好，強(qiáng)化多媒體時(shí)代的教師作用，將是現(xiàn)代教師面臨的較大的難題。在多媒體課堂教學(xué)中，教學(xué)人員要知道多媒體輔助教學(xué)只是一種手段，它既不能代替教師的教，也不能代替學(xué)生的學(xué)，教、學(xué)雙方的主觀能動(dòng)性的發(fā)揮仍是至關(guān)重要的。應(yīng)該在吃透教材的基礎(chǔ)上，利用合理的結(jié)構(gòu)使其形象、生動(dòng)地突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。
多媒體輔助教學(xué)會(huì)給學(xué)生帶來對(duì)教學(xué)方式不習(xí)慣、視覺易疲勞等問題。在常規(guī)教學(xué)中，黑板上的文字保留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這為學(xué)生自我調(diào)節(jié)精力集中提供了方便；而多媒體教學(xué)則不然，照片、文字一旦放過便不復(fù)存在，這就給聽課者以壓迫感，打亂了學(xué)生們頭腦的思維慣性。因此，許多學(xué)生對(duì)多媒體授課存在一些反感情緒。同時(shí)由于多媒體教室都配有厚厚的窗簾，課件中的色彩刺激強(qiáng)烈，學(xué)生在教室中容易視覺疲勞。所以在課件的制作上應(yīng)多采用暗色底紋以盡量減少學(xué)生視覺疲勞，并適當(dāng)?shù)赜谜Z言語調(diào)、手勢(shì)等形體語言與學(xué)生進(jìn)行直接交流和溝通。特別是配合黑板這個(gè)不可代替的媒體，它營造的教育模式以及由此產(chǎn)生的氛圍，是多媒體做不到的。例如在點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，通過黑板教學(xué)讓學(xué)生了解絕對(duì)速度、相對(duì)速度、牽連速度的概念，推導(dǎo)出速度合成定理，再通過多媒體課件演示這些速度的合成分解與物體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，這樣將傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體輔助教學(xué)適度地聯(lián)合起來，能創(chuàng)設(shè)最佳的教學(xué)情境，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。
多媒體輔助教學(xué)須防止課堂教學(xué)本末倒置。并非所有內(nèi)容都適合多媒體教學(xué)，對(duì)于內(nèi)容多，主要以文字?jǐn)⑹鰹橹鞯牟糠郑贿m用采用多媒體教學(xué)，因?yàn)檫@樣教學(xué)會(huì)使教學(xué)更加枯燥無味，使得學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不深刻。也不要一味追求表面上的新穎、動(dòng)感，過多地運(yùn)用強(qiáng)烈色彩、圖片和動(dòng)畫，看起來熱熱鬧鬧，使學(xué)生被這種綜合刺激所吸引，事實(shí)上卻對(duì)學(xué)生造成誤導(dǎo)，使他們的注意力過多地集中在多媒體技術(shù)的各種展示技巧上，而忽視教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)，造成本末倒置，會(huì)不知不覺地使學(xué)生把精神愉悅當(dāng)作學(xué)習(xí)的最終目的，影響了教學(xué)效果。
4.結(jié)語
綜上所述，現(xiàn)代媒體有它不可抗拒的魅力。面對(duì)21世紀(jì)高質(zhì)量工程人才的培養(yǎng)，《工程力學(xué)》現(xiàn)代化教學(xué)需要合理利用多媒體課件，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的洞察力。可以預(yù)見，在課堂上采用多媒體輔助教學(xué)前景光明，它的成功運(yùn)用促使我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)改革實(shí)踐中不斷求索，勇于創(chuàng)新，促進(jìn)教學(xué)思想、教學(xué)理論及教學(xué)手段的改革與發(fā)展，為培養(yǎng)國家發(fā)展急需的高素質(zhì)人才做出更多的貢獻(xiàn)。
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