土木工程专业课程中的多媒体教学

摘要：土木工程专业中的各种专业课程以设计原则、构造形式和施工方法为主要内容，在教学过程中尤其适合采用多媒体技术。分别对课堂教学环境和网络教学环境下土木工程专业的多媒体教学特点进行了阐述：在课堂教学环境下，可以利用多媒体技术加强专业发展史的教育和教学过程中的直观性及便捷性；在网络教学环境下，多媒体课件需要制作成网页形式，并加强交互性和趣味性。

关键词：多媒体教学；土木工程；课堂教学；网络教学

中图分类号：G642　文献标志码：A　文章编号：1009—4156(2011)02—134—02

多媒体教学是指在教学过程中合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，以多种媒体信息作用于学生而形成的合理的教学过程结构。对于培养各种高级工程技术人才的土木工程专业来说，其专业课程则主要包括在专业基础课之上的《桥梁工程》、《隧道工程》、《房屋建筑学》等这些与各种结构物的设计原则、构造形式和施工方法有关的课程。这些课程特别适合采用配以大量图片、Flash动画及3D视频，并能够实时更新的多媒体教学形式。

一、课堂教学环境下的多媒体教学

在课堂教学环境下，多媒体教学主要以幻灯片形式为载体，配以声音、图片、动画和视频，结合教师对教学节奏的合理控制，来达到增强感官冲击性、提高教学效果的目的。课堂教学环境下多媒体教学的优势主要表现在以下两个方面：

(一)利用多媒体技术加强专业发展史的教育

专业发展史是科学和人文紧密结合、共同发展的历史。教师在专业教学中的知识传授只有结合知识产生、发展的历史，才能促使学生更深刻地理解知识，促进学生的内化过程，因此专业发展史的教育是每门专业课程中重要的，也是必须的讲授内容。

对于土木工程专业来说，其专业研究范畴主要包括建筑物、道路、桥梁等结构物，其专业发展史不仅仅是一种理论或科学研究方法的发展，而是需要从各种构筑物的外形、构造细节、建造工艺等方面来反映其发展过程。在多媒体技术没有应用之前，这些内容只能凭教师口授，配合在黑板上勾勒出这些构筑物的简单外形，但要全面反映所有结构类型的演变是不可能的，甚至是不现实的，因此，学生不能从感官上去切身体会到人类文明历史的形象演变过程。

多媒体技术的出现使这些问题得到了很好地解决。以土木工程专业中的《桥梁工程》课程为例，在讲授桥梁发展史时，可以将各种桥梁图片按照其发展顺序制作成幻灯片，通过视觉角度去直接体会桥梁建筑的发展演变过程。同时，还可以将桥梁结构与同一时期的其他构筑物进行对比，找到二者之间共同的时代特色；可以分别以我国的桥梁发展和世界桥梁发展为主线进行演示，将二者在同一时期的桥梁发展进行横向对比。通过桥梁图片的展示，可以让学生从我国桥梁与西方桥梁在造型艺术和建筑材料上的差别上更深刻地体会到中外文化之间的差异；还可以使学生认识到我们的祖先在世界桥梁建筑史上的辉煌成就，从而使学生感受到作为一名中国人的骄傲与自豪，激发起学习好本专业课程的欲望和热情。

(二)利用多媒体技术加强教学过程中的直观性和便捷性

对于建筑结构和桥梁结构这样的构筑物，要想深入了解其力学性能和设计原理，必须首先要认识它，了解它的整体尺寸、形状和每一部分的构造细节。在不采用多媒体技术时，对一些组成结构的基本构件，教师都要在黑板上画出其立面造型和截面形状，但为了不占用过多的课上时间，教师在黑板上也仅能画出示意图，对一些较复杂的结构，就无法进行绘图演示，这就使学生对这些构造细节的了解仅停留在想象阶段，或是通过后期的认识实习才能完成，使授课效果大打折扣。

采用多媒体技术，则可将这些构造细节提前制作好图片，在课上直接进行展示，让学生能比较全面地认识一种细节的各种不同的构造形式。在讲授某一构造细节时，还可以对该构造细节不同组成部分设置不同的颜色，配以幻灯片中的动画设置，对于有某些动作功能的构造，可以通过制作小动画来进行讲解，这样不需要烦琐的语言讲解，就可以使学生一目了然，接受起来既直观又形象。

在土木工程中各种构筑物的专业课程中，施工过程和施工方法的讲解也是一个非常重要的内容，在这方面，多媒体技术发挥了传统教学无可比拟的优势。利用多媒体技术，可以将各种施工过程制作成动画，动态地显示施工过程的每一个步骤，甚至对于施工机具的运作原理也能清楚地进行演示，这样，学生可以对施工方法有一个直观清晰的理解和感受。

二、网络教学环境下的多媒体教学

(一)网络教学环境下多媒体课件的制作

在网络教学环境下，多媒体课件则需要运用网页设计、编程、图像处理、绘图、动画制作、视频处理等方面的技术制作成网页形式。网络版多媒体课件制作时的要求：

一是方便教学，教学内容要能够快速切换，教师可以有选择地教学；二是在网页里使用仿弹出对话框技术，避免浏览窗口跳动的问题；三是使用模板，格式尽量统一，减少代码数量；四是课件中要包含大量的交互式动画、图片、视频资料等，并注意能根据需要控制播放；五是课件制作时在色彩选择、界面风格等方面要注重美观和艺术效果，要选择符合各种桥形意境的背景音乐，增强感染力。

(二)利用多媒体技术加强网络教学的交互性和趣味性

在网络教学环境下，没有课堂教学中教师与学生的面对面交流，因此，在网络版多媒体课件中建立专家数据库和信息反馈系统，增强人机交互功能就显得尤为重要。人机交互系统是一种开放式的教学模式，可以建构新型的、开放性的“双向式”教学方式，并实现真正的“多向式”教学，在土木工程各种构筑物的设计原理和设计方法中可以发挥突出的作用。

例如，在构筑物基本构件的设计原理中，可以预先给定荷载、构造等条件要求，让学生根据学过的设计原理和设计准则选择截面形状和材料等级，经过设计验算后将构件的截面尺寸和配筋量大小输入课件的输入窗口，经过专家数据库中设计准则的校核，来判断设计结果是否合理。在桥梁方案或建筑方案设计比选中，则可以预先给出各种构筑物的基本组成构件，然后学生可以像搭积木一样，任选不同类型的基本构件，拼成不同类型的桥梁或建筑物，再通过预先给定的每个基本构件的经济预算，以及各种结构形式的施工预算，给出综合的经济指标，最终反馈给设计者最优的设计方案。

在设计人机交互界面时，主要考虑以下几个方面，即交互系统的友好性、灵活性、透明性、一致性、艺术性，互动环节的设计不需要太过精细，能使学生在互动操作中对设计原理和设计方法有明确的概念和实践操作即可，因此应尽量界面简洁，可操作性强，同时要增强趣味性，提高课件学习者的参与热情。

三、应用多媒体教学时应当注意的一些问题

(一)课堂教学中多媒体技术的应用效率

多媒体技术集声音、图像、动画、视频为一体，在现代教学中起到了越来越重要的作用。但是，多媒体技术的使用应根据授课的内容来调整。对于《桥梁工程》、《隧道工程》、《房屋建筑学》等专业基础课，由于设计公式推导、计算原理的内容较少，主要是结构构造、施工方法，所以特别适合采用多媒体课件中的图片、动画和视频形式来表现；而对于《工程力学》、《结构设计原理》、《水力学》等课程，则应有条件地使用多媒体课件，对于公式推导等内容还是需要进行板书，这样在板书公式推导的过程中，学生能有一个逐渐接受和消化的过程。因此，多媒体课件只是教师授课过程中的辅助性工具，教师应该能够充分驾驭这种工具，扬长避短，而不是一味地依赖。

(二)正确把握教师在多媒体教学中的角色和作用

传统的教学模式是以掌握知识为目的的“维持性学习”，信息社会则要求建立以“掌握获取，应用与创造知识的能力为目的”的创新教学模式。在现代课堂教学中，教师除了具有传统的教学艺术，应该更注重教学设计的能力、信息的筛选能力、教学媒体的综合运用能力和教师主导作用的调控能力等。

在知识大爆炸的信息时代，教师首先要做的是从纷繁复杂的各种信息中筛选出本专业学生最感兴趣、最有代表性、启发性和实用性的信息，并将这些信息融入到教学内容中，在教学活动中要掌控好授课的节奏，给学生留出必要的思考时间，提高学生的信息吸收率。其次，在多媒体教学环境下，教学方案的设计不能单纯地把传统教学中的纸质教案变成电子教案，纸质教案一般只是给出主要内容、重点、难点和授课步骤，而在多媒体课件的准备过程中，则要预先考虑好每一个细节，包括每一段文字、每一幅图片出现的顺序，动画的设置，需要付出更多的努力。

在多媒体教学中，教师更应该注重个人魅力的发挥，幻灯片最好只给出简洁的、图形化的纲要，然后用语言和丰富的表情、肢体动作去进行解释，这样，学生才能把精力集中到教师身上，思路才能紧跟教师讲课的节奏。因此，在多媒体教学中，教师应该更注重自己的讲课艺术。