结构力学课程多媒体教学研究

边亚东

0 引言

结构力学作为土木工程专业重要的基础课程,其涉及基本内容与增选、专题内容,包括静定结构分析、超静定结构分析、矩阵位移法、动力计算、能量原理、稳定计算及极限荷载等内容[1,2]。该课程既需要学生具有良好的数学、力学基础,又需要学生灵活运用理论知识,加强与工程实际的联系。

随着信息技术的普及应用,多媒体作为一种教学手段在课程教学中发挥着越来越重要的作用。多媒体课件是指利用计算机,综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息,把多媒体的各个要素按教学要求通过集成工具软件进行合成,是针对具体学科的学习内容而开发设计的教学软件[3]。

采用多媒体手段进行结构力学教学,能够缓解目前学时紧张的状况,在调动学生学习积极性、激发学生兴趣方面也有较大的优势。

1 结构力学教学现状

学生基础知识的差异,相对偏少的学时,抽象、枯燥的理论讲述,大量习题的讲解,理论向实践的引申,与基础课程及专业课程的过渡等方面,都表明结构力学是一门既不好教又不好学的课程。教师丰富的教学经验、合理的进度安排、学生的积极参与及认真学习的态度是保证课堂教学质量的关键因素。

按照教育部力学教学指导委员会非力学类专业力学基础课程教学指导分委员会制定的《结构力学课程教学基本要求》,普通本科院校结构力学基础部分的课内学时在60～80之间,较1998年之前的要求学时压缩了近1/3。在学时减少的情况下,若仍采用黑板加粉笔的课堂教学手段,则无法完成规定的课程内容。目前,结构力学教学多采用多媒体或多媒体与传统教学手段相结合的方式。

结构力学的课程特点决定了学生必须经过大量习题的演练,才能较好地掌握。从学生普遍反应来看,多媒体似乎不适用于力学例题及习题的讲解。传统教学的优势在习题讲解方面突显出来,学生能够随着教师的讲解思路进行深层次的思考。相比多媒体而言,传统教学手段似乎更能激发学生的思考乐趣,教师与学生的思路在黑板加粉笔的模式下更容易融合到一起。

结构力学讨论的多是简化、抽象的力学模型,学生看不见摸不着,往往无法联想,与工程实践较难结合。教学中,存在着从具体到抽象,从实例到模型的讲授,多媒体在该方面有明显的优势。

2 多媒体教学实践

多媒体教学手段相比传统的课堂教学,其科学性、先进性、优越性及实用性是不言而喻的,并且易于复制、移植及推广应用,能普遍提高教师的授课质量,巩固教学效果。

实际教学环节中,不是所有的教师都适合采用多媒体授课,也不是所有的学生都能接受这种教学方式。通过分析,发现有如下因素限制了多媒体的应用:

1)部分教师直接采用教材附带或网络下载课件,不加任何修改即进行课程教学。课件的可复制性与可移植性,导致相当一部分教师无视课件制作者的授课思路、进度安排甚至课件内容与自己的实际情况是否一致,就原封不动地照抄照搬、照本宣科。

2)对于不能熟练驾驭课程教学的新教师或不熟悉多媒体课件的教师而言,课堂节奏不能自如控制,会导致教师被多媒体演示进度牵着鼻子走的情况出现。学生对此的反映就是授课重点不突出、语调过于单一、讲解速度偏快、没有充足的时间做记录等不利于掌握学习内容的问题。

3)目前常见的课件内容多数都是教材内容的简单复制,在演示上缺乏变化,抓不住学生学习的兴趣点。习题讲解更是如此,解答与题目同时显示,体现不出求解的渐进性。对于学生而言,解题思路不明晰,步骤不易掌握。

上述在多媒体教学实践中出现的普遍问题,导致了部分教师或学生排斥结构力学的多媒体授课。实际上,即便采用黑板加粉笔的课堂教学手段,也有相当一部分教师无法较好的完成授课任务。这种情况的出现,一方面取决于教师的责任心是否强,另一方面取决于教学手段的应用是否合理。

只有不会教的老师,没有用不好的教学手段。在教学实践中,合理采用多媒体能取得较好的教学效果,以下是针对上述问题提出的课件制作及演示改善策略:

1)文本内容是课程内容的浓缩与精炼,演示时尽量不出现大段与教材内容一致的文字。对于应当突出的重点内容,应根据使用习惯或偏好设置文本框的填充颜色。

2)精心进行结构图示的绘制,尽量采用同一样式、粗细的线条,对于需要重点突出的部分可采用不同颜色予以绘制。

3)利用好现有的工具软件进行动画制作。动画并不局限于图形或工程对象的动态显示,对于文本同样适用。文本采用动态演示,可以提高学生学习的兴趣,使其有持续的关注点;能够避免学生在浏览完静态的全幅演示后,感觉教师之后的讲解枯燥无味而不注意听讲。在掌握课堂节奏驾驭技巧的前提下,采用动态演示的例题及习题讲解方式,无疑可以取代传统教学模式。

当然,对于动画演示操作不熟练或者对于课程内容不熟练的教师而言,采用这种方式有一定的难度。适度的以及与课程内容紧密相关的动画演示,对于提高教学效果有非常重要的作用。但是,与课程内容无关的动画演示,只能转移学生的注意力,有害无益。

4)注意加强与工程实践的结合。a.利用实物图片加强简化模型与工程实例的对比分析效果;b.做好基本理论、基本原理的应用范围讲授,真正将理论与实践结合起来。

5)对于没时间制作课件或缺乏经验的教师,一定不能不加改变现有的课件,就直接进行课程教学。对课件的修改,实际上是根据学生的实际情况进行二次加工的过程,也是本人授课思路的一次整理与固化。

6)教学实践中,教师要注意与学生的沟通,交互是促进两者在具体教学目标指导下进行双向交流的工具。教师应根据学生的接受程度,及时调整教学进度,并根据学生的反馈及时更新课程教学模块。

3 结语

只有在遵照一般教学规律的前提下,将多媒体融入到教学环节中,才能取得良好的教学效果。多媒体的优势在于复杂图形的绘制,能够节省大量黑板绘图的时间;而传统教学的优势在于讲解的循序渐进,学生能够随着教师的讲解步骤进行深层次的思考。制作优秀的结构力学课件,也能在一定程度上弥补多媒体演示与课堂教学方面的不足。

[1]龙驭球,包世华.结构力学Ⅰ——基本教程[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]龙驭球,包世华.结构力学Ⅱ——专题教程[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]于明艳.浅谈如何利用多媒体课件提高教学效果[J].科教文汇,2009(12):99-100.

[4]卿 静.启发式教学在结构力学课堂教学中的应用[J].山西建筑,2009,35(12):202-203.