多媒体在土木工程专业教学中的应用研究

  摘 要:土木工程专业是我国高校的热门专业。借助多媒体技术辅助土木工程专业进行教学,从总体上优化课程设置、提高教学效率,是教育现代化的必然结果。本文深入研究了多媒体技术在我国高等院校土木工程专业的应用现状,并探讨了多媒体技术与土木工程专业的完美融合。

  关键词:多媒体 土木工程 教学

  邓小平同志早在1980年就提出了建筑业应成为我国国民经济的支柱性产业。改革开放之后,我国基础设施建设不断深化。本世纪初,我国房地产市场也逐步升温,繁荣火爆的景象从东南沿海地区快速向内陆大中城市扩散。这些都表明,土木工程产业的发展前景十分广阔,因此土木工程专业成为我国高校炙手可热的专业。利用多媒体技术辅助土木工程专业的教学,使多媒体的前沿技术与复杂的工程应用需求完美结合,是计算机界和工程界共同关注和致力推动的重大课题。

  1 土木工程专业

  土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动,也指工程建设的对象。土木工程专业是传统的工科专业之一,一直以建筑业为其产业背景。[2]该专业就是为了培养掌握扎实的土木工程学科的基本理论和专业知识、能在各类建筑工程中从事规划、设计、施工、管理和研究工作、并具备一定的分析解决工程实际问题能力的复合型、应用型的高级工程技术人才。可见,土木工程专业是一个综合学科,需要具备多方面的知识和技术,这就给该专业的教学带来了更大的难度。

  2 多媒体在土木工程专业教学中的应用现状

  传统教学采用直接灌输知识的方法,使学生难以理解抽象复杂的土木专业知识。而多媒体教学可以加深理解、深化认知,从而使学生在轻松的环境中完成学习的过程。现阶段,在我国各大高校的土木工程专业中,利用多媒体技术来丰富教学内容、提高教学质量,已经逐渐成为一种重要的教学手段被广泛应用,主要体现在以下几个方面。

  2 . 1 基于多媒体仿真技术的分析模型

  多媒体仿真技术是指利用场景、图片、声音等多媒体手段建立系统模型,并将仿真实验所产生的信息和数据转变成为被感受的场景、图片和过程,以辅助人们进行决策。[3]也就是说,通过图片、动画、声音等多种媒体形式的综合表现,在虚拟环境下进行模拟,使人在视觉和听觉上得到清晰和直观的认识以达到仿真效果。近年来,多媒体仿真技术在土木工程专业的教学中,进行了初步的探索和应用。(1)工程地质分析模型。土木工程设施的第一步骤就是对工程地进行地质勘查和地质分析,可以说工程地质分析在整个工程开发过程中起着先行的作用,对工程的安全性、稳定性、经济性都有着直接的影响。在土木工程地质的教学中,基于多媒体仿真技术的工程地质分析模型,已经成为了最佳载体。教师可一边动态演示该模型,一边对复杂的地质因素及其对工程的影响进行逐个讲解和综合分析。而学生可以直观地看到地质实体的内部构造、空间特征和变化规律,从不同角度、不同方向、不同层次了解地质实体的构造特征,从而在感性认识的基础上,积累工程地质的分析经验。工程地质分析模型可以综合地层、岩性、地质构造、地下水、高地应力等多个属性,对工程地质进行全方位的可视化分析,具备较强的通用性。(2)工程结构分析模型。土木工程的结构至关重要,直接关系到建筑工程的质量。土木工程的结构非常复杂,要考虑承载能力、抗震性能、材料的变形能力、防火防腐防裂性能等多方面的问题,从整体上把握工程的安全性和耐久性。因此,在土木工程结构的教学中,可以利用多媒体仿真技术构建工程结构分析模型,将整个工程的结构一层一层地拆解剖析,向学生形象地展现整个建模过程。必要时可以暂停画面分步解析、重点讲解,使学生克服教学难点 ,加深对知识的理解 。另外,在该模型中还可以随时修改参数,直观地揭示参数变化前后工程结构发生的改变,使复杂的荷载效果可视化、动态化。工程结构分析模型不仅可以摆脱模型过小的限制,进行足尺寸的试验,而且还实现了三维可视化,可以随意变化角度,方便我们从任意视角去观察,体现了多媒体仿真技术无可比拟的优越性。

  2 . 2 进行案例教学

  案例教学具有启发性和导向性,能够启迪思路、层层深入,进而深化专业知识和教学内容,帮助学生形成独立解决问题的意识,因而已经成为广泛应用于土木工程专业的基本教学模式。土木工程专业的课程与土木工程的生产活动密切相关。在案例教学过程中,通常要利用图片、视频等多媒体形式来展示实际的工程情况。由于是真实情境的再现,让学生在教室中即可感受到建筑工程的现场氛围,不仅达到了教学目的,还提高了教学的安全性,摆脱了传统教学的局限性。施工的安全问题和工程的质量问题是土木工程的重点,是使施工过程和建筑能够抵抗各种自然或人为作用力的保障。因此,在课堂教学过程中教师还经常播放一些工程事故的视频,并让学生分析其产生的原因。一来可以清楚地讲解工程材料、建筑结构等专业知识,二来也可通过形象的工程事故,让学生深刻认识到工程质量的重要性和工程事故的危害性。这种基于多媒体技术的案例教学,在传授了专业知识的同时,还强化了安全意识,培养学生具备良好的职业道德。

  2 . 3 观看视频实验

  土木工程本身就是一种实践,土木工程学科也是一门理论联系实践、理论服务实践的应用型专业。而且,在土木工程的发展过程中,工程实践经验常常先行于理论。因此,实验课程是土木工程专业的重中之重,目的是使学生初步掌握各种建材性能的检测方法、技术标准,了解仪器设备的性能与使用方法,巩固所学的理论知识,为工程应用打下基础[4],具有极其重要的教学意义。但学校限于条件,难以建立大规模、规范化的土木工程实习基地;而去施工现场实 习 ,不仅在一定程度上影响工人施工 ,还存在着一定的安全隐患 。因 此 ,可以将一些操作时间长、施工费用高、危险系数高的实验,利用多媒体技术进行演示和讲解 ,既扩展了学生的视野 、提高了学生的实验能力 ,又降低了实验难度 、缩短了实验时间。

  2 . 4 补充教学内容

  我国现行的高校教材调整周期较长,更新比较缓慢,远远跟不上土木工程行业日新月异的发展步伐。通过多媒体课件,可以将新材料、新工艺、新科技及时反映到教学中去,让学生了解到学科的前沿技术,加大了教学的信息量。也就是说,多媒体教学可以及时补充教学知识、完善教学结构,以弥补教材内容的滞后性。

  3 多媒体技术与土木工程专业的融合

  利用多媒体技术辅助土木工程专业的教学,可以更加生动、形象、直观地传授土木工程的专业知识,是一个将高新科技转化为生产力的过程。在这个过程中,多媒体技术和土木工程专业知识有机结合、相得益彰。一方面,多媒体技术在土木工程专业的教学应用中受需求牵引,得到了进一步的深化和发展,在考虑综合解决工程问题的目标要求上,有了明确的技术方向;而另一方面,土木工程专业得到多媒体技术的支持,获得了更大的突破,为人们开发多维思维空间开辟了新的道路。可见,多媒体技术与土木工程学科相辅相成,形成了互相推动、共同发展的良性循环。沿着这个方向发展下去,将会满足更广泛的社会需求,并获取更大的经济效益。

  4 结语

  经过十几年的探索,运用多媒体技术、自制分析模型、进行案例教学、观看视频实验、补充教学内容等多样性的教学方式,已经在土木工程专业的教学中取得了丰硕的成果。然而,由于技术水平和经济能力的制约,现阶段的应用还不是十分普遍。相信随着多媒体技术的日趋成熟和经济能力的不断提高,这种新型的教学手段,将在未来的高校教育中发挥更大的优势。

 

参考文献

[1] 土木工程[EB/OL].百度百科.

[2] 祁玲,孙南屏,张慧珍.改革开放以来土木工程专业产业背景的主要变化[J].广东工业大学学报:社会科学版,2011(6):3 0 - 3 4 .

[3] 张凯.多媒体仿真技术概述[J].科技广场 ,2009(11).

[4] 苏胜,岳素贞.浅论多媒体在土木工程材料教学中的作用 [J].中国科教创新导 ,2009(22):161.

[5] 吴炜煜,任爱珠.多媒体计算机辅助技术在土木工程领域的新进展[J].土木工程学报 ,2000(1):1-4.

包琳，张菁，邢旭峰，孙涛， 程罗德      大连海洋大学教育技术与计算中心; 大连海洋大学宣传部网络中心