多媒體技術在“工程力學”教學改革中的應用

摘要：適應社會對應用型人才的需要，改變傳統“工程力學”教學中存在的弊端，應用現代多媒體技術，加快應用型人才培養的步伐，從而縮短理論與實踐的距離。

關鍵詞：多媒體技術；工程力學；教學改革

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)35-2270-02

Application of Multimedia Technology in Engineering Mechanics Teaching Reform

LIU Shu Hua1， JIAO Lin2

(1.Department of Mechanical Engineering， Xi’an Aerotechnical College， Xi'an 710077， China; 2.Xi’an Polytechnic University ， Xi'an 710048， China)

Abstract: By analyzing traditional problems existed in the Course of Engineering Mechanics，to suit the needs of social，putting forward a series of reform on the course．

Key words: multimedia technology; Engineering Mechanics; reform of teaching

1 傳統《工程力學》教學方法存在的缺陷

傳統《工程力學》教學方法存在著很多弊端，僅僅通過教師的講解，學生在掌握工程力學相關知識時有很多不足之處，無法將所學的知識應用于具體實踐，內容過于單一，缺乏與實際的聯系。具體表現在以下幾個方面：

1) 教學方法單一：大量的講述和課堂教學，沒有從根本上提高學生學習的積極性，效率低，課堂信息量嚴重不足。

2) 內容老化、缺乏延伸：教學內容只涉及到點，沒照顧到面，更不可能以點代面，融會貫通，提高學生能力的培養。例如工程力學關于梁的相關內容包括：梁的受力特點、剪力圖和彎矩圖、強度計算等，忽略了梁在具體工作中的應用，其實可以將梁的相關知識應用于房屋、橋梁、機械制造甚至于日常家務勞動中，將教學內容與具體實踐相結合，形成知識體系的立體結合，通過解決實際問題帶動對知識的渴求和能力的培養。

3) 課程缺乏有機統一的整合，各章節的相關內容之間缺乏必要的聯系。材料力學和理論力學可通過強度計算聯系在一起；靜力學知識可以通過平衡方程將所有內容形成一個整體；通過強度理論將拉（壓）變形、彎曲、扭轉變形等組合在一起，這樣可以讓學生系統掌握工程力學的相關知識，并應用于實踐。

由于存在上述不足之處，即使學生對所學知識有所了解，但在解決實際問題時往往會感到力不從心，因此，為適應形勢解決實際問題的需要，必須對傳統的教學方法進行改革。

2 現代多媒體技術在《工程力學》中的應用

隨著計算機的普及與發展，多媒體技術日趨完善，為傳統《工程力學》教學提供了更加生動實用、更符合實際的教學方法。通過音頻、視頻效果，再現具體而生動的工程力學教學環境，讓學生對常見的力學現象不再感到陌生，進而帶動相關專業課程的學習，培養學生處理解決實際問題的能力。

2.1 Flash動畫在《工程力學》教學中的應用

1) 繪制構件受力圖是理論力學中的難點，學生往往在取分離體畫受力圖時存在很多問題，如果僅僅通過傳統的課堂教學講述受力圖畫法時，學生很難理解。利用Flash動畫制作的機構，學生可以在對機構如何運動有一個初步的認識了解的基礎上，熟練掌握構件的受力，通過仔細觀察Flash動畫可以了解約束和約束力的方向，為準確的繪制受力圖提供保證。

2) 利用Flash動畫制作各種不同機構的拉伸（壓縮）、彎曲和扭轉等真實模型。學生可以根據不同的結構類型，受力特點以及載荷的分布情況，了解機構的變形和破壞特點，為合理進行強度計算提供理論保證。

3) 利用Flash軟件，結合Auto CAD，按照載荷性質，構件的受力特點以及截面的不同要求，繪制常見機構的Flash動畫庫，通過動畫庫系統了解機構的工作情況，掌握抗拉（抗壓）構件、梁和軸的強度計算依據，為將來順利走向工作崗位打下堅實的基礎。

2.2 利用三維軟件繪制仿真機構，真實再現機構的運動情況

利用Solidworks、Pro-E制作機器或機構的組成，真實反映機架、原動件、從動件以及機構各構件之間的相互運動關系，讓學生從虛擬的機器（機構）中，了解真實機構的運動情況，進而可以正確分析各構件的受力情況，進行機構的結構設計。由于虛擬的三維機構不會人為地損壞，成本低廉，學生可以根據自己對于機構的理解反復進行練習，從而達到了解機構的目的。也可以通過將虛擬的機構進行爆炸、移動、旋轉等相關操作，了解每一個具體零件的組成，各相關零件之間的相對位置關系和整個機構的具體裝配情況等等。

2.3 虛擬機器（機構）受力情況分布圖

利用多媒體技術制作的工程力學教學軟件，使用者可以根據自己對構件受力分析的認識，任意地添加力、改變力的作用點、力的大小等來虛擬機構的受力情況，系統根據其受力與載荷分布情況畫出機構的彎矩圖、剪力圖和扭矩圖，并給出危險截面的位置以及相應的結構和尺寸，以此作為對使用者正誤判斷的依據。利用多媒體虛擬技術，讓學生有一種身臨其境、人機互動的感覺，將抽象的概念、復雜的原理，通過虛擬技術真實再現，通過視聽產生強烈的震撼幫助學生了解真實機構的受力情況，能有效激發學生學習的積極性，從而養成良好的分析問題、解決問題的習慣，為解決具體實際問題打下堅實的基礎。

2.4 利用多媒體技術模擬“工程力學”實驗

工程力學中的拉伸、彎曲和扭轉實驗，對于實驗條件和實驗設備要求很高，。一臺實驗設備動輒十幾萬元，而且需要專職實驗人員。利用多媒體技術可以很好的解決這一問題，多媒體技術虛擬的實驗設備簡潔生動，可以形象地反映構件的受力情況，構件的拉伸、彎曲、扭轉等力學特征可以隨條件的改變而發生變化。可以隨意改變拉伸、彎曲、扭轉實驗中的一個或幾個實驗條件，虛擬的“工程力學”實驗系統可以給出具體的實驗結果，虛擬的“工程力學”實驗還可以進行強度理論的驗證與校核，通過構件的受力情況，將第三、第四強論真實再現，并指出最大應力作用點和危險截面的具體位置，為強度計算提供保證。

2.5 多媒體在線課堂的應用

多媒體在線課堂利用互聯網的優勢，實現網絡資源共享。學生可以通過網絡學習工程力學的相關知識，并通過網絡自測題目檢查對所學知識的掌握程度，通過成績的高低，在線課堂可提供有針對性的建議。學生還可以將自己對學習某些具體章節的理解和體會和其他網友進行探討，相互交流經驗。

2.6 利用多媒體技術實現教與學的互動

開發多媒體工程力學軟件，教師可以利用軟件有針對性的進行教學，避免了盲目性。學生在學習的過程中，可以結合教師的講解和自己對相關知識的理解，嘗試著解決實際問題。例如，可以將工程力學中關于梁的強度計算與校核應用于汽車中曲軸的計算，這樣可以檢驗學生對所學知識是否真正理解掌握了，一旦出現問題，軟件系統會給出相關提示，幫助學生正確理解相關知識，避免走彎路。

3 結論

《工程力學》課程的內容、課程的設置、課程的評價以及課程之間的銜接，都必須把培養學生能力放在首位，以滿足企業和社會需要作為設置課程的依據，對工程力學的相關內容進行系統的整理和篩選，教師由講授者變成組織者和引導者，將生產一線的生產難題，進行分析整理，引導學生解決具體問題，將被動學習變為主動解決實際難題，強化能力和技能的提高。為適應高等職業教育對應用型人才培養的要求，提高學生分析問題、解決問題的能力，縮短學生的理論知識與實踐之間距離，對工程力學傳統教學進行必要的改革，應用現代化的多媒體技術，在保證工程力學原有系統的前提下，將相關知識有機的聯系在一起，突出高職教育特色，實現教與學、理論與實踐，素質教育與能力培養的統一，培養出更多的符合社會需要的人才是職業技術教育的發展方向。

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