土木工程專業課程中的多媒體教學

摘要：土木工程專業中的各種專業課程以設計原則、構造形式和施工方法為主要內容，在教學過程中尤其適合采用多媒體技術。分別對課堂教學環境和網絡教學環境下土木工程專業的多媒體教學特點進行了闡述：在課堂教學環境下，可以利用多媒體技術加強專業發展史的教育和教學過程中的直觀性及便捷性；在網絡教學環境下，多媒體課件需要制作成網頁形式，并加強交互性和趣味性。

關鍵詞：多媒體教學；土木工程；課堂教學；網絡教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1009—4156(2011)02—134—02

多媒體教學是指在教學過程中合理選擇和運用現代教學媒體，并與傳統教學手段有機組合，以多種媒體信息作用于學生而形成的合理的教學過程結構。對于培養各種高級工程技術人才的土木工程專業來說，其專業課程則主要包括在專業基礎課之上的《橋梁工程》、《隧道工程》、《房屋建筑學》等這些與各種結構物的設計原則、構造形式和施工方法有關的課程。這些課程特別適合采用配以大量圖片、Flash動畫及3D視頻，并能夠實時更新的多媒體教學形式。

一、課堂教學環境下的多媒體教學

在課堂教學環境下，多媒體教學主要以幻燈片形式為載體，配以聲音、圖片、動畫和視頻，結合教師對教學節奏的合理控制，來達到增強感官沖擊性、提高教學效果的目的。課堂教學環境下多媒體教學的優勢主要表現在以下兩個方面：

(一)利用多媒體技術加強專業發展史的教育

專業發展史是科學和人文緊密結合、共同發展的歷史。教師在專業教學中的知識傳授只有結合知識產生、發展的歷史，才能促使學生更深刻地理解知識，促進學生的內化過程，因此專業發展史的教育是每門專業課程中重要的，也是必須的講授內容。

對于土木工程專業來說，其專業研究范疇主要包括建筑物、道路、橋梁等結構物，其專業發展史不僅僅是一種理論或科學研究方法的發展，而是需要從各種構筑物的外形、構造細節、建造工藝等方面來反映其發展過程。在多媒體技術沒有應用之前，這些內容只能憑教師口授，配合在黑板上勾勒出這些構筑物的簡單外形，但要全面反映所有結構類型的演變是不可能的，甚至是不現實的，因此，學生不能從感官上去切身體會到人類文明歷史的形象演變過程。

多媒體技術的出現使這些問題得到了很好地解決。以土木工程專業中的《橋梁工程》課程為例，在講授橋梁發展史時，可以將各種橋梁圖片按照其發展順序制作成幻燈片，通過視覺角度去直接體會橋梁建筑的發展演變過程。同時，還可以將橋梁結構與同一時期的其他構筑物進行對比，找到二者之間共同的時代特色；可以分別以我國的橋梁發展和世界橋梁發展為主線進行演示，將二者在同一時期的橋梁發展進行橫向對比。通過橋梁圖片的展示，可以讓學生從我國橋梁與西方橋梁在造型藝術和建筑材料上的差別上更深刻地體會到中外文化之間的差異；還可以使學生認識到我們的祖先在世界橋梁建筑史上的輝煌成就，從而使學生感受到作為一名中國人的驕傲與自豪，激發起學習好本專業課程的欲望和熱情。

(二)利用多媒體技術加強教學過程中的直觀性和便捷性

對于建筑結構和橋梁結構這樣的構筑物，要想深入了解其力學性能和設計原理，必須首先要認識它，了解它的整體尺寸、形狀和每一部分的構造細節。在不采用多媒體技術時，對一些組成結構的基本構件，教師都要在黑板上畫出其立面造型和截面形狀，但為了不占用過多的課上時間，教師在黑板上也僅能畫出示意圖，對一些較復雜的結構，就無法進行繪圖演示，這就使學生對這些構造細節的了解僅停留在想象階段，或是通過后期的認識實習才能完成，使授課效果大打折扣。

采用多媒體技術，則可將這些構造細節提前制作好圖片，在課上直接進行展示，讓學生能比較全面地認識一種細節的各種不同的構造形式。在講授某一構造細節時，還可以對該構造細節不同組成部分設置不同的顏色，配以幻燈片中的動畫設置，對于有某些動作功能的構造，可以通過制作小動畫來進行講解，這樣不需要煩瑣的語言講解，就可以使學生一目了然，接受起來既直觀又形象。

在土木工程中各種構筑物的專業課程中，施工過程和施工方法的講解也是一個非常重要的內容，在這方面，多媒體技術發揮了傳統教學無可比擬的優勢。利用多媒體技術，可以將各種施工過程制作成動畫，動態地顯示施工過程的每一個步驟，甚至對于施工機具的運作原理也能清楚地進行演示，這樣，學生可以對施工方法有一個直觀清晰的理解和感受。

二、網絡教學環境下的多媒體教學

(一)網絡教學環境下多媒體課件的制作

在網絡教學環境下，多媒體課件則需要運用網頁設計、編程、圖像處理、繪圖、動畫制作、視頻處理等方面的技術制作成網頁形式。網絡版多媒體課件制作時的要求：

一是方便教學，教學內容要能夠快速切換，教師可以有選擇地教學；二是在網頁里使用仿彈出對話框技術，避免瀏覽窗口跳動的問題；三是使用模板，格式盡量統一，減少代碼數量；四是課件中要包含大量的交互式動畫、圖片、視頻資料等，并注意能根據需要控制播放；五是課件制作時在色彩選擇、界面風格等方面要注重美觀和藝術效果，要選擇符合各種橋形意境的背景音樂，增強感染力。

(二)利用多媒體技術加強網絡教學的交互性和趣味性

在網絡教學環境下，沒有課堂教學中教師與學生的面對面交流，因此，在網絡版多媒體課件中建立專家數據庫和信息反饋系統，增強人機交互功能就顯得尤為重要。人機交互系統是一種開放式的教學模式，可以建構新型的、開放性的“雙向式”教學方式，并實現真正的“多向式”教學，在土木工程各種構筑物的設計原理和設計方法中可以發揮突出的作用。

例如，在構筑物基本構件的設計原理中，可以預先給定荷載、構造等條件要求，讓學生根據學過的設計原理和設計準則選擇截面形狀和材料等級，經過設計驗算后將構件的截面尺寸和配筋量大小輸入課件的輸入窗口，經過專家數據庫中設計準則的校核，來判斷設計結果是否合理。在橋梁方案或建筑方案設計比選中，則可以預先給出各種構筑物的基本組成構件，然后學生可以像搭積木一樣，任選不同類型的基本構件，拼成不同類型的橋梁或建筑物，再通過預先給定的每個基本構件的經濟預算，以及各種結構形式的施工預算，給出綜合的經濟指標，最終反饋給設計者最優的設計方案。

在設計人機交互界面時，主要考慮以下幾個方面，即交互系統的友好性、靈活性、透明性、一致性、藝術性，互動環節的設計不需要太過精細，能使學生在互動操作中對設計原理和設計方法有明確的概念和實踐操作即可，因此應盡量界面簡潔，可操作性強，同時要增強趣味性，提高課件學習者的參與熱情。

三、應用多媒體教學時應當注意的一些問題

(一)課堂教學中多媒體技術的應用效率

多媒體技術集聲音、圖像、動畫、視頻為一體，在現代教學中起到了越來越重要的作用。但是，多媒體技術的使用應根據授課的內容來調整。對于《橋梁工程》、《隧道工程》、《房屋建筑學》等專業基礎課，由于設計公式推導、計算原理的內容較少，主要是結構構造、施工方法，所以特別適合采用多媒體課件中的圖片、動畫和視頻形式來表現；而對于《工程力學》、《結構設計原理》、《水力學》等課程，則應有條件地使用多媒體課件，對于公式推導等內容還是需要進行板書，這樣在板書公式推導的過程中，學生能有一個逐漸接受和消化的過程。因此，多媒體課件只是教師授課過程中的輔助性工具，教師應該能夠充分駕馭這種工具，揚長避短，而不是一味地依賴。

(二)正確把握教師在多媒體教學中的角色和作用

傳統的教學模式是以掌握知識為目的的“維持性學習”，信息社會則要求建立以“掌握獲取，應用與創造知識的能力為目的”的創新教學模式。在現代課堂教學中，教師除了具有傳統的教學藝術，應該更注重教學設計的能力、信息的篩選能力、教學媒體的綜合運用能力和教師主導作用的調控能力等。

在知識大爆炸的信息時代，教師首先要做的是從紛繁復雜的各種信息中篩選出本專業學生最感興趣、最有代表性、啟發性和實用性的信息，并將這些信息融入到教學內容中，在教學活動中要掌控好授課的節奏，給學生留出必要的思考時間，提高學生的信息吸收率。其次，在多媒體教學環境下，教學方案的設計不能單純地把傳統教學中的紙質教案變成電子教案，紙質教案一般只是給出主要內容、重點、難點和授課步驟，而在多媒體課件的準備過程中，則要預先考慮好每一個細節，包括每一段文字、每一幅圖片出現的順序，動畫的設置，需要付出更多的努力。

在多媒體教學中，教師更應該注重個人魅力的發揮，幻燈片最好只給出簡潔的、圖形化的綱要，然后用語言和豐富的表情、肢體動作去進行解釋，這樣，學生才能把精力集中到教師身上，思路才能緊跟教師講課的節奏。因此，在多媒體教學中，教師應該更注重自己的講課藝術。