浅析多媒体辅助在 工程力学 课程教学中的应用

论文关键词：工程力学多媒体教学方法教学手段
　　论文摘要：多媒体教学提供了提供了一种新的、有效的教学手段。本文分析了《工程力学》课程使用多媒体教学的必要性，并针对教学中出现的问题以及如何提高教学质量与教学效果阐述了一些观点。
　　
　　引言
　　《工程力学》是工科类专业一门重要的技术基础课程，主要包括理论力学和材料力学两部分内容。该课程能否学好，对后续课程，如《机械设计基础》、《流体力学》有着比较重要的影响。不同于理论力学或是材料力学的单独学习，学生在学习过程中，普遍感到难学，究其原因，主要有以下几点：第一，《工程力学》内容相对较多，课时相对较短，学生在学习初始就感到很困难；第二，《工程力学》是一门与工程实际联系非常紧密的专业基础课，许多内容有着强烈的工程背景，例如点的合成运动，是解决机构运动中各构件的运动关系，涉及很多后继课程才研究的机构，学生缺少对这些机构的了解和认识，特别在有多个刚体组成的系统运动时，各构件的运动及相互联系难以想像；第三，这门课程的特点是概念公式繁多，并有着独特的思考分析方法，尤其是在材料力学部分的四种基本变形中，涉及很多新的概念，需要有较强的空间想象及分析能力才能很好地理解。笔者结合在该课程课堂教学中引入多媒体教学手段的实践和体会，提出了在工程力学课程教学中采用多媒体电子教案，以提高教学质量和教学效果。
　　1.多媒体辅助教学的必要性
　　按照课程教学基本要求，学生要熟练掌握基本概念和基础知识，具备较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。《工程力学》课程的教学内容多而时间短。传统的教学模式，即“粉笔＋黑板＋教师讲述”的方式，其优势在于可以使学生跟随教师的思路，明白逻辑推理的每一个步骤，比较适合人的思维过程。但由于板书、画图、语言说明需要占用大量的课堂时间，教学内容有限，教学效率较低，随着课内教学的计划学时数量的减少，传统的教学模式已不适应课程的教学情况。学生在《工程力学》的学习过程中普遍感到较难，理论力学部分抽象，材料力学部分公式繁多，整体课程单调、枯燥，提不起兴趣。这就要求课堂教学的形式要在活跃性和激发学生学习兴趣上下功夫，避免学生对《工程力学》课的认识误区。因此，改革传统教学模式，引入新的教学方法是非常必要的。
　　多媒体辅助教学设计是近年来出现的先进教学模式。它集影像、图形、文字、动画、声效于一体，给学生营造了一种全新的、动态的学习情境，使一些抽象的概念、理论变得直观，使一些无法言传的知识具体化、形象化，激发了学生的学习兴趣和积极性。同时可节约大量板书的时间，让大量的工程实例轻松走进课堂，增加课堂的信息量，从而加快教学节奏，增强教学效果。
　　2.多媒体辅助教学的实践
　　在现今的工程力学教学实践中，学生普遍认为能较好地把重点、难点及教师难以表达的知识点通过图片、动画等形式生动地表现出来，有助于他们对工程力学基本概念和基本理论的理解，从而达到应用多媒体进行教学的目的。
　　通过多媒体课件的制作对有关教学重难点分类显示，引导学生深入浅出、系统地掌握有关知识，如：约束的种类，力系的分类，点的运动形式，刚体的运动形式，动力学的求解方法，以及材料的基本变形等。同时也可以利用多媒体的特殊优势将一些平时难以表达的教学内容清楚地展现在学生面前，如：静力学部分约束的解除与受力分析，运动学部分中各种构件的运动形式，材料力学中的杆件的基本变形形式以及其中的内力应力分析等等。通过多媒体中的动画模拟，学生能更真实地获得直观经验，解除学生在传统教学中的凭空想象之苦，激发学习的主动性。再有，工程力学课程中的一些常规实验也可利用多媒体技术在课堂上展示，如：灰口铸铁和低碳钢的拉伸实验，可以清晰地演示出试件在整个过程中的破坏形式及最后的断口形状，绘出相应的σ-ε曲线，标明相应的四个变形阶段，清晰明了；又如铸铁发生扭转变形破坏时的最终断口的螺纹形式，等等。通过多媒体演示实验也填补了力学实验学时少的缺点。
　　3.多媒体辅助教学的体会和建议
　　多媒体辅助教学使用了大量的可视性、可比性、可听性教学素材，使学生可以很形象地观察理解物体运动的规律。例如在《工程力学》讲解固定铰链约束中，就可以利用多媒体教学的特点，用动画的形式将销钉、构件及底座分离开，然后再组合成固定铰链，并演示其运动规律及约束条件。似如这种图文并茂、声形辉映、生动逼真、色彩鲜明、表现力强的表现形式，能最大限度地调动学生学习的积极性和主动性，激发学生自主学习的欲望，变被动学习为主动学习，大大提高教学效率，是传统教学模式不能达到的。
　　对于习惯于满灌式的传统教学的学生来说，逻辑抽象思维能力、分析问题的能力和解决问题的能力都比较欠缺，而工程力学课程教学着重点是培养学生的空间想象力和分析问题的能力，实现从实物到受力简图、从平面力系到空间力系的延伸，从理想模型的受力分析到变形实物的平衡和运动变形规律的总结，提高学生解决实际问题的能力，例如，《工程力学》课一个很大的教学难点是培养学生的受力分析能力，而物体的受力分析又受制于空间想象力，因此，在教学中应以培养学生的空间想象力为突破口。多媒体辅助教学能突出其空间形象的表达，能够充分展示各种约束的受力特点，清晰表达物体的空间受力，让学生能够轻松自如地画出受力图，为更好地学习后续知识打好基础。

　　多媒体辅助教学的人机界面不等于传统的师生面对面的交流界面，多媒体技术不等于信息量，信息不等于理解，如何把多媒体技术用好，强化多媒体时代的教师作用，将是现代教师面临的较大的难题。在多媒体课堂教学中，教学人员要知道多媒体辅助教学只是一种手段，它既不能代替教师的教，也不能代替学生的学，教、学双方的主观能动性的发挥仍是至关重要的。应该在吃透教材的基础上，利用合理的结构使其形象、生动地突出重点、难点，以达到良好的教学效果。
　　多媒体辅助教学会给学生带来对教学方式不习惯、视觉易疲劳等问题。在常规教学中，黑板上的文字保留时间相对较长，这为学生自我调节精力集中提供了方便；而多媒体教学则不然，照片、文字一旦放过便不复存在，这就给听课者以压迫感，打乱了学生们头脑的思维惯性。因此，许多学生对多媒体授课存在一些反感情绪。同时由于多媒体教室都配有厚厚的窗帘，课件中的色彩刺激强烈，学生在教室中容易视觉疲劳。所以在课件的制作上应多采用暗色底纹以尽量减少学生视觉疲劳，并适当地用语言语调、手势等形体语言与学生进行直接交流和沟通。特别是配合黑板这个不可代替的媒体，它营造的教育模式以及由此产生的氛围，是多媒体做不到的。例如在点的复合运动教学中，通过黑板教学让学生了解绝对速度、相对速度、牵连速度的概念，推导出速度合成定理，再通过多媒体课件演示这些速度的合成分解与物体运动之间的关系，这样将传统教学与多媒体辅助教学适度地联合起来，能创设最佳的教学情境，从而实现教学结构的最优化。
　　多媒体辅助教学须防止课堂教学本末倒置。并非所有内容都适合多媒体教学，对于内容多，主要以文字叙述为主的部分，不适用采用多媒体教学，因为这样教学会使教学更加枯燥无味，使得学生对知识点的理解不深刻。也不要一味追求表面上的新颖、动感，过多地运用强烈色彩、图片和动画，看起来热热闹闹，使学生被这种综合刺激所吸引，事实上却对学生造成误导，使他们的注意力过多地集中在多媒体技术的各种展示技巧上，而忽视教学内容、教学目标，造成本末倒置，会不知不觉地使学生把精神愉悦当作学习的最终目的，影响了教学效果。
　　4.结语
　　综上所述，现代媒体有它不可抗拒的魅力。面对21世纪高质量工程人才的培养，《工程力学》现代化教学需要合理利用多媒体课件，激发学生创造性思维，调动学生的学习积极性，提高学生的洞察力。可以预见，在课堂上采用多媒体辅助教学前景光明，它的成功运用促使我们在今后的教学改革实践中不断求索，勇于创新，促进教学思想、教学理论及教学手段的改革与发展，为培养国家发展急需的高素质人才做出更多的贡献。
　　
　　参考文献：
　　［1］哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学（第6版）［m］.北京：高等教育出版社，2002.
　　［2］刘鸿文.材料力学（第4版）［m］.北京：高等教育出版社，2004.
　　［3］范钦珊.工程力学［m］.北京：机械工业出版社，2002.
　　［4］王左辉，徐海燕，高玉华等.《理论力学》多媒体教学的探索和实践［j］.合肥工业大学学报，2002，16，（1）：34-37.
　　［5］顾成军等.工程力学课程建设与改革体会.力学与实践，2000，6.
　　［6］师书恩.计算机辅助教育.北京师范大学出版社，1992，4.