劉宏升　孫文策　張　博

【摘 要】本文通過對(duì)流體力學(xué)多媒體教學(xué)課件的分析研究,結(jié)合自己實(shí)際教學(xué)效果,指出多媒體教學(xué)方式在流體力學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)及其弊端。提出流體力學(xué)的教學(xué)應(yīng)該以實(shí)際教學(xué)效果為目標(biāo),不拘泥于教學(xué)形式,遵從教學(xué)模式與教學(xué)內(nèi)容相匹配的原則設(shè)計(jì)教學(xué)方案,建立多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的組合式教學(xué)模式。

【關(guān)鍵詞】多媒體教學(xué) 流體力學(xué) 教學(xué)效果 教學(xué)模式

一、前言

流體力學(xué)是機(jī)械動(dòng)力類學(xué)科的主干專業(yè)的基礎(chǔ)理論課程,是力學(xué)的一個(gè)重要分支。由于其具有很強(qiáng)的理論性,且概念抽象、方程繁瑣,學(xué)生普遍缺乏對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí),一直被認(rèn)為是教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程之一。

在流體力學(xué)教學(xué)中,由于流體流動(dòng)性強(qiáng)、極易變形,要正確模擬流體運(yùn)動(dòng)的宏觀規(guī)律和特點(diǎn)、展現(xiàn)流動(dòng)現(xiàn)象,僅憑教師的講解是很難做到的,需要一些圖片、錄像等輔助手段。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展,多媒體教學(xué)為教學(xué)手段的改革與提高帶來(lái)了新的可能與方向,也為流體力學(xué)教學(xué)提供了一種新的方式。

作為教學(xué)改革的需要,采用新型教學(xué)方式是符合時(shí)代發(fā)展需要的。但任何一種教學(xué)手段都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和弊端,沒有哪種媒體是全能媒體,多媒體教學(xué)也一樣。傳統(tǒng)教學(xué)中教師書寫板書所特有的親和力、形體語(yǔ)言所特有的感染力是多媒體教學(xué)所無(wú)法替代的,尤其是對(duì)于像流體力學(xué)這樣的具有較強(qiáng)理論性的課程,傳統(tǒng)教學(xué)模式仍有其自身優(yōu)勢(shì),不能全盤否決。科學(xué)的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)以教學(xué)效果為目標(biāo),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要,不拘泥于教學(xué)形式,采用適于師生交流的最佳的教學(xué)模式。

二、流體力學(xué)中多媒體的優(yōu)勢(shì)

作為一種全新的教學(xué)方式,多媒體教學(xué)憑借其信息量大、交互性強(qiáng)、覆蓋面廣等數(shù)字化優(yōu)勢(shì),成為提高學(xué)習(xí)效率、增加教學(xué)信息量的有效手段,在流體力學(xué)教學(xué)中起到很好的效果。

1.豐富緒論課內(nèi)容,引發(fā)學(xué)習(xí)興趣

緒論課在流體力學(xué)的教學(xué)中具有重要地位。本科學(xué)生由于缺乏對(duì)工程的感性認(rèn)識(shí),對(duì)抽象的理論難于理解,容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。上好緒論課,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)流體力學(xué)的認(rèn)同感,提高學(xué)習(xí)興趣是流體力學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容之一。

在緒論課上采用多媒體形式可以通過大量圖片、錄像信息,豐富教學(xué)內(nèi)容,展現(xiàn)流體力學(xué)的魅力及其在科學(xué)和工程中的地位、作用,進(jìn)而可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí),引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)證明了這一點(diǎn):上海交大在流體力學(xué)緒論課上,展示了大量流體力學(xué)的輝煌成就、再現(xiàn)了本來(lái)用肉眼觀察不到的流動(dòng)現(xiàn)象,還提供了多所高校的大型流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的錄像和照片,激發(fā)了學(xué)生的思維能力和想象力。如:浙江大學(xué)在流體力學(xué)緒論中加入都江堰水利工程的錄像,介紹了古今中外許多著名的流體力學(xué)專家及他們的成就,豐富了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),給學(xué)生開了眼界,取得了很好的效果。

2.形象的演示功能,增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)

多媒體教學(xué)最大的優(yōu)點(diǎn)是形象生動(dòng)、具體直觀、容易理解。流體力學(xué)教學(xué)中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)流動(dòng)的物理本質(zhì),是一件首要的、基礎(chǔ)性的任務(wù)。學(xué)生如果沒有親眼見到流體運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)過程,但憑教師的講解是很難建立清晰的物理概念的,若在此時(shí)就介紹抽象的概念、復(fù)雜的流動(dòng)方程,學(xué)生是無(wú)法接受的。利用多媒體手段,首先,難以用語(yǔ)言描述的動(dòng)態(tài)物理現(xiàn)象,采用多媒體演示的效果就非常生動(dòng)了。如:管內(nèi)層流、湍流兩種流態(tài),流體繞圓柱繞流動(dòng)流線,邊界層繞流等現(xiàn)象的多媒體演示,給出清晰的物理概念,縮短了認(rèn)知過程,讓學(xué)生很容易接受。其次,教師可以制作許多需占用大量時(shí)間寫板書卻不易表達(dá)清楚的圖、曲線。如有關(guān)水靜壓強(qiáng)分布圖、水頭線、莫迪圖、尼古拉斯曲線等,采用多媒體手段表達(dá)后,不但可以提高教學(xué)效率,幫助學(xué)生很好地理解課程的難點(diǎn),還可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,從而為教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)定與提高提供了保障。

3.提高課堂教學(xué)效率,擴(kuò)大學(xué)生視野

在教學(xué)活動(dòng)中,引用多媒體教學(xué)手段,教學(xué)信息傳遞速度明顯加快,可以節(jié)省大量的教學(xué)時(shí)間,在相同的學(xué)時(shí)內(nèi),學(xué)生可以學(xué)到更多知識(shí),從而大大地提高課堂教學(xué)效率。多媒體教學(xué)在內(nèi)容上可以充分結(jié)合最新的流體力學(xué)科研成果及專業(yè)課題的具體內(nèi)容,使課堂教學(xué)與科研緊密結(jié)合,讓學(xué)生不但學(xué)到流體力學(xué)專業(yè)知識(shí),而且了解國(guó)際上最新科研動(dòng)態(tài)和研究成果,拓展視野,豐富工程實(shí)踐知識(shí),擴(kuò)大學(xué)習(xí)知識(shí)面。例如:可以用多媒體演示計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件模擬的船在水中運(yùn)動(dòng)的速度常分布、機(jī)翼表面的壓強(qiáng)分布、圓柱繞流邊界層隨雷諾數(shù)變化規(guī)律等,在演示流體力學(xué)基本原理的同時(shí),也可以簡(jiǎn)述一下CFD軟件的使用,開拓學(xué)生的視野,使其對(duì)科研產(chǎn)生濃厚的興趣。

此外,多媒體教學(xué)形式在改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)法等方面都發(fā)揮了重要作用。

三、多媒體教學(xué)的弊端及對(duì)策

多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì),是不容置疑的,這已為很多課堂實(shí)踐所證明。但在流體力學(xué)課程的實(shí)際教學(xué)過程中,完全的多媒體教學(xué)也存在不少弊端。

1.利用電子教案,教師照本宣科

在多媒體課堂教學(xué)中,一般是使用ppt文件制作的演示型課件。有些教師在制作課件時(shí),只是把以往的板書內(nèi)容全部搬到了電腦屏幕上,用大屏幕上來(lái)代替黑板,其他的內(nèi)容、方法卻沒有變化。上課時(shí),不用教材、不用講義,兩手空空,只要按照課件的內(nèi)容往下念就可以了;教師人不離座位,眼不離顯示器,手不離鼠標(biāo),整個(gè)教學(xué)過程就如同在會(huì)議上作報(bào)告一樣,使多媒體教學(xué)變成了電子板書,這樣形式的多媒體教學(xué)效果,是可想而知的。

對(duì)流體力學(xué)而言,很多基本的概念都包括其公式形式,而公式的得出往往需要一定的演變推導(dǎo)過程,如果給出概念后,直接列出公式,學(xué)生不易接受。這就對(duì)多媒體課件的制作提出了更高的要求,需要課件能夠采用動(dòng)態(tài)演示的形式,將公式的推導(dǎo)過程按步驟給出。同時(shí),教師在使用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)時(shí),既要做到知其然,又要做到知其所以然,也就是說教師要對(duì)自己所使用的課件非常熟悉,不僅深知課件中每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的詳細(xì)內(nèi)容、講解重點(diǎn),還要熟悉各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系,思路清晰。在授課過程中,不能調(diào)出課件后再講解,而是應(yīng)該通過邏輯關(guān)系先做好鋪墊,然后再適時(shí)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)出課件的有關(guān)頁(yè)面。同時(shí)要根據(jù)課程內(nèi)容的教學(xué)需要,兼顧學(xué)生的理解程度與反應(yīng)狀況,當(dāng)學(xué)生有疑問時(shí),能夠及時(shí)調(diào)出相關(guān)的課件內(nèi)容,必要時(shí)要補(bǔ)充一定的板書,給學(xué)生圓滿的解釋。

2.內(nèi)容過多,學(xué)生無(wú)法接受

運(yùn)用多媒體呈現(xiàn)信息量的速度快,教師容易不自覺地加快課堂教學(xué)速度,在這種快速的教學(xué)中,學(xué)生容易產(chǎn)生思維跟不上教師的思路、無(wú)法及時(shí)記筆記、無(wú)法完全理解所學(xué)內(nèi)容等現(xiàn)象,從而對(duì)課程的疑問不斷增加,最終導(dǎo)致喪失學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于流體力學(xué)這種理論性和邏輯性都很強(qiáng)的課程,很多內(nèi)容需要深刻的理解之后,才能清楚彼此間的聯(lián)系,如果課件一閃而過,學(xué)生還來(lái)不及理解就到下一頁(yè)面了,何談接受呢?

在流體力學(xué)教學(xué)過程中,多媒體是否能真正體現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì),取決于教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式是否相匹配:對(duì)于現(xiàn)象的描述,如雷諾實(shí)驗(yàn)演示,采用多媒體自然形象的多,又可以節(jié)省時(shí)間,提高效率;而對(duì)于概念的解釋、方程的推導(dǎo)等邏輯性較強(qiáng)的內(nèi)容,多媒體在節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也縮短了學(xué)生思考的時(shí)間,加大了聽課難度;同時(shí),這些復(fù)雜的理論常常需要前后文相互照應(yīng),而多媒體課件因受幻燈片頁(yè)面的限制,本來(lái)一個(gè)完整的推導(dǎo)要分為多個(gè)頁(yè)面,無(wú)法前后銜接,教師講解時(shí)不得不在幾個(gè)頁(yè)面之間不斷切換,這樣使學(xué)生眼花繚亂,導(dǎo)致推導(dǎo)過程缺乏連貫性,令本來(lái)就很難理解的內(nèi)容變得更難接受了。

所以運(yùn)用多媒體教學(xué)一定要做到內(nèi)容適量,教師要及時(shí)把握教學(xué)進(jìn)度,使學(xué)生在課堂上有足夠的思考余地,對(duì)所學(xué)內(nèi)容能夠充分理解、并加以吸收。

3.形式單一,教學(xué)缺乏靈活性

目前,國(guó)內(nèi)高校選用的流體力學(xué)教材大多都不相同,學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)及對(duì)學(xué)生的要求是不一樣的。各種多媒體課件也是針對(duì)具體的某一教材,編纂而成,缺乏通用性。同時(shí),由于課件已經(jīng)預(yù)先做好,教師在講課前看一遍課件就算是備課了。教師的授課容易被電子教案所限制,課堂上的靈感無(wú)法即時(shí)反映在課件中的,這必然限制了教師在課堂上的即興發(fā)揮。教師經(jīng)過多年的教學(xué)積累,對(duì)授課內(nèi)容都有自己深入的理解,在教學(xué)過程中會(huì)根據(jù)學(xué)生的理解程度,進(jìn)度的快慢,甚至是課堂氣氛,及時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,正是這些臨場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)才豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容。如果教學(xué)成了電子教案對(duì)教師的支配過程,教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力就被扼殺了。例如,作者在介紹旋渦速度壓強(qiáng)的分布特點(diǎn)時(shí),嘗試將旋渦理論和宇宙黑洞理論進(jìn)行對(duì)比,并簡(jiǎn)單介紹了提出黑洞理論的斯蒂芬?霍金,課堂氣氛立刻活躍起來(lái),而這些內(nèi)容在教學(xué)課件中是很難體現(xiàn)出來(lái)的。

對(duì)流體力學(xué)教學(xué)來(lái)講,若想達(dá)到最佳的教學(xué)效果,多媒體課件就不該代表全部的教學(xué)過程,多媒體教學(xué)模式也不應(yīng)是唯一的教學(xué)模式。對(duì)于難于用語(yǔ)言描述清楚的復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象,采用多媒體較好;對(duì)于較難理解,需要較多師生交流的內(nèi)容,還是用板書教學(xué)比較好,更適合學(xué)生理解和接受的節(jié)奏。

四、討論

對(duì)于流體力學(xué)這樣的專業(yè)基礎(chǔ)課,作者認(rèn)為“先進(jìn)的技術(shù)手段就一定會(huì)產(chǎn)生好的教學(xué)效果”這一觀念是值得商榷的。是否采用多媒體教學(xué)應(yīng)取決于教學(xué)內(nèi)容,針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容選擇不同的教學(xué)方式,以達(dá)到最佳的教學(xué)效果,這才是教學(xué)的最終目的。至于具體哪部分內(nèi)容更適用于多媒體教學(xué),就需要教師在教學(xué)過程中,根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際教學(xué)效果不斷總結(jié)、改進(jìn),進(jìn)而設(shè)計(jì)出適應(yīng)不同教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方案,也就是必須重視多媒體技術(shù)與課程內(nèi)容的相容性。

作者實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)于序論課、現(xiàn)象演示、曲線圖的解釋、試驗(yàn)裝置及過程的介紹等適用于多媒體教學(xué);而對(duì)于基本理論的推導(dǎo),基本概念的引入,以及復(fù)雜例題的講解,采用板書教學(xué)的效果更好一些。同時(shí),在使用多媒體教學(xué)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):首先,盡量使多媒體演示播放盡量集中,在一節(jié)課內(nèi)不要一會(huì)兒用板書一會(huì)兒用多媒體,那樣失去了教學(xué)過程的連貫性,學(xué)生就無(wú)法跟上教師的思路。其次,對(duì)于采用多媒體教學(xué)的內(nèi)容,一定要精心設(shè)計(jì)多媒體教案,既形象給出教學(xué)知識(shí)點(diǎn),又給學(xué)生以足夠的思考時(shí)間,加以吸收,不能像看電影一樣走馬觀燈,這樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。作者認(rèn)為,多媒體教學(xué)方式作為傳統(tǒng)教學(xué)的一種補(bǔ)充,不應(yīng)該也不能夠完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)方式,只有使傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)二者取長(zhǎng)補(bǔ)短,相輔相成,才是教學(xué)改革的正確方向。

參考文獻(xiàn):

[1]孫文策.工程流體力學(xué)(第二版).大連理工大學(xué)出版社,2004.

[2] 陳麗萍.流體力學(xué)教學(xué)改革設(shè)想.南京建筑科學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào),2001.

[3] 辛軍哲.在流體力學(xué)課程中實(shí)踐啟發(fā)式教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì).高等建筑教育,2004,13(2).

[4]程光均.流體力學(xué)教學(xué)中的傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué).高等建筑教育,2003,12(1).