理論力學(xué)多媒體教學(xué)論文
時(shí)間:2022-04-28 10:52:33
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一、多媒體教學(xué)基本理論及應(yīng)用課件的研制
理論力學(xué)的基本理論是一切力學(xué)課程的基礎(chǔ),相應(yīng)的基本理論及應(yīng)用課件的研制也顯得尤為重要。結(jié)合理論力學(xué)課程體系和課程內(nèi)容的改革,靜力學(xué)不再對(duì)各種力系獨(dú)立進(jìn)行分析,主要分成力系的簡(jiǎn)化和力系的平衡兩大部分,從一般情形出發(fā),直接導(dǎo)出特殊結(jié)果。靜力學(xué)中物體系統(tǒng)的平衡問題,取不同的研究對(duì)象,可以得到結(jié)果相同的多種解答,每種解答需要兩個(gè)或三個(gè)以上的受力圖,信息量相當(dāng)大,另外,空間力系平衡的受力分析圖等問題,通過多媒體表述,避免了黑板板書的困難。在計(jì)算桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí),在桿件數(shù)量比較多的情況下,計(jì)算方法往往不是唯一的,包括所取的截面及節(jié)點(diǎn)都有可能不唯一,需要通過不同的受力分析圖進(jìn)行比較,運(yùn)用多媒體的表現(xiàn)形式可以節(jié)省大量的時(shí)間。運(yùn)動(dòng)學(xué)分為剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)和點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)兩大部分。在運(yùn)動(dòng)學(xué)中,黑板板書圖例只是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)瞬間狀態(tài)的示意,不能描繪運(yùn)動(dòng)的全過程,特別是點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線、相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線以及牽連運(yùn)動(dòng)狀態(tài),剛體平面運(yùn)動(dòng)的瞬心軌跡曲線,不同的瞬間,平面運(yùn)動(dòng)剛體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),通過多媒體動(dòng)態(tài)顯示,清楚直觀,還可以對(duì)學(xué)生感興趣的動(dòng)態(tài)過程實(shí)例進(jìn)行重復(fù)播放。動(dòng)力學(xué)中動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理合為一章,這樣剛體平面運(yùn)動(dòng)方程成為兩定理的綜合運(yùn)用。動(dòng)力學(xué)中各章內(nèi)容的研究對(duì)象以質(zhì)點(diǎn)系為模型,導(dǎo)出普遍理論,應(yīng)用時(shí)以剛體為主。在動(dòng)力學(xué)問題中,通過視頻演示,解釋動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理、動(dòng)靜法等原理在工程和生活中的應(yīng)用實(shí)例。例如利用動(dòng)量定理,了解振動(dòng)壓路機(jī)的工作原理,通過調(diào)節(jié)偏心質(zhì)量的大小和質(zhì)量分布,可以實(shí)現(xiàn)不同類型的壓路機(jī)對(duì)不同被壓實(shí)材料的密實(shí)作用。利用動(dòng)量矩定理,解釋花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員身體轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化規(guī)律,網(wǎng)球?qū)η蚺牡臎_擊以及擊球時(shí)手掌處產(chǎn)生的沖擊效果,以及如何減小對(duì)手掌產(chǎn)生的不利沖擊效果。利用動(dòng)靜法,解釋大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)平衡問題以及車輛在不同路況下的動(dòng)力學(xué)問題。動(dòng)靜法中的主動(dòng)力、約束力和慣性力,可以用不同的顏色、不同的線條(實(shí)線、虛線)表示,可以進(jìn)一步說明達(dá)朗貝爾原理只是在形式上組成了平衡力系,并不是靜力學(xué)問題中真正的平衡。此外,對(duì)不同的專業(yè),為了使教、學(xué)、用緊密結(jié)合,課件內(nèi)容也有所側(cè)重,如橋梁工程專業(yè)對(duì)不同的橋梁模型如梁橋、拱橋、懸索橋、斜拉橋等,進(jìn)行了力學(xué)性能的定性分析,而建筑工程專業(yè)對(duì)各種屋架結(jié)構(gòu)模型,梁、柱、板、樁及其組合結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行定性分析,機(jī)械類專業(yè)對(duì)各種典型機(jī)械零件模型、工程機(jī)械模型、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析。這種虛擬實(shí)際工程和生活模型的多媒體教學(xué)手段,易懂、易學(xué)、易教,傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)效果。在課件中,簡(jiǎn)化了基本理論的推導(dǎo),強(qiáng)調(diào)其具體運(yùn)用,在一定程度上緩解了課時(shí)縮短的矛盾。每次課有獨(dú)立的課件,包括知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)、課堂討論、思考、例題等欄目。對(duì)不同的內(nèi)容設(shè)計(jì)出不同的表現(xiàn)形式,利用文字、線條、顏色等多變的格式進(jìn)行設(shè)置。
二、理論力學(xué)多媒體典型例題庫的編制
要學(xué)好理論力學(xué)課程,學(xué)生必須獨(dú)立完成一定數(shù)量的計(jì)算問題,因此制作典型例題多媒體課件成為豐富多媒體素材庫的又一個(gè)內(nèi)容。在每一次多媒體教學(xué)課中,都設(shè)置了一定數(shù)量的例題,這些例題的一個(gè)共同特點(diǎn)就是對(duì)解答步驟分步進(jìn)行控制,依次點(diǎn)擊可以得到解答的每一個(gè)要點(diǎn),使解題規(guī)范化,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決問題的素質(zhì)和能力有一定的幫助。如靜力學(xué)平衡計(jì)算,依次點(diǎn)擊可分別得到研究對(duì)象、受力圖、平衡方程、計(jì)算結(jié)果;動(dòng)靜法中的例題依次點(diǎn)擊可得到研究對(duì)象、主動(dòng)力及約束反力、運(yùn)動(dòng)量、慣性力、方程。運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)部分的例題除對(duì)解答分步驟進(jìn)行控制外,還可以對(duì)例題的圖形進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程的仿真演示,從而使例題的分析解釋更加生動(dòng)形象。例題庫中的例題來自于一些重點(diǎn)院校編制的教材、考研試題、競(jìng)賽試題、習(xí)題解答參考書等,在一定程度上反映了理論力學(xué)課程的學(xué)習(xí)水平。在每一道例題的講解過程中,通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的有效監(jiān)控,對(duì)一些學(xué)生不懂的步驟,可以利用多媒體回放的特點(diǎn)為學(xué)生提供重復(fù)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。而對(duì)于有些例題,如靜力學(xué)中的部分例題,只對(duì)研究對(duì)象、受力圖部分進(jìn)行點(diǎn)擊,而平衡方程、計(jì)算結(jié)果由學(xué)生自己去思考。一題多解,通過黑板板書,將會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間,運(yùn)用多媒體的教學(xué)手段,將會(huì)起到較好的效果,如對(duì)于靜力學(xué)問題,取不同的研究對(duì)象,對(duì)不同的構(gòu)件或組合進(jìn)行受力分析,可以得到問題的相同解答,通過一題多解,使學(xué)生更加熟練的掌握靜力學(xué)平衡問題的求解。對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)中平面運(yùn)動(dòng)剛體上點(diǎn)的速度求解,通過一些典型問題,比較基點(diǎn)法、速度投影定理和瞬心法的適用性,進(jìn)一步加深對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解。對(duì)于動(dòng)力學(xué)問題,比較動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理、動(dòng)能定理以及動(dòng)靜法的適用性,對(duì)一些典型的動(dòng)力學(xué)問題盡量嘗試用多種方法解決,進(jìn)一步加深對(duì)這些定理和方法的理解。
三、如何改進(jìn)多媒體教學(xué)的教學(xué)效果
教學(xué)媒體由多個(gè)要素組成,包括教師的語言、教態(tài)、形象,教學(xué)課件、黑板板書、教材和輔導(dǎo)書,以及學(xué)生的思考、提問、討論、作業(yè)、考試,課件只是教學(xué)媒體中的一個(gè)輔助部分,其中最重要的媒體要素還是教師簡(jiǎn)明、清晰、語速適中、抑揚(yáng)頓挫的語言表達(dá),生動(dòng)形象的肢體語言和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望的魅力。黑板的作用也不能被取代,每堂課的要點(diǎn)、重要公式的推導(dǎo)、典型例題的講解、學(xué)生的課堂提問和討論,都必須通過黑板板書。如在動(dòng)量、動(dòng)量矩定理中外力系對(duì)質(zhì)點(diǎn)系整體運(yùn)動(dòng)變化的瞬時(shí)效應(yīng)與時(shí)間累積效應(yīng)的含義、動(dòng)能定理中作用力的空間累積效應(yīng)問題、動(dòng)靜法與動(dòng)量、動(dòng)量矩定理的區(qū)別和聯(lián)系等,這些問題必須由教師根據(jù)自己掌握的綜合性理論力學(xué)知識(shí)用語言和黑板板書進(jìn)行解釋。最后,教學(xué)效果需要所面向的對(duì)象媒體“學(xué)生”通過作業(yè)、考試表現(xiàn)出來,特別是作業(yè)環(huán)節(jié)。理論力學(xué)課程與其他課程相比,作業(yè)量較大,要求學(xué)生認(rèn)真、獨(dú)立完成,才能達(dá)到學(xué)習(xí)的效果,老師也必須掌握大學(xué)生的作業(yè)情況,實(shí)時(shí)對(duì)課堂教學(xué)做出調(diào)整。因此,教師必須精心組織課堂教學(xué),改變單向灌輸、放電影式的教學(xué)方式,時(shí)刻觀察學(xué)生的接受能力和反饋情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏,同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐的意識(shí),達(dá)到使學(xué)生愉快學(xué)習(xí)的目的。一堂成功的理論力學(xué)課程,起主導(dǎo)作用的教師、對(duì)象媒體“學(xué)生”和黑板的效能也是關(guān)鍵的、不可缺的因素。實(shí)踐表明,多媒體教學(xué)效果與課件本身質(zhì)量有很大的關(guān)系,需要教師根據(jù)每堂課自己的體會(huì)、同行之間的交流、學(xué)生的反饋情況,對(duì)媒體課件進(jìn)行不斷的更新完善。同時(shí),一個(gè)好的多媒體軟件系統(tǒng),只有與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)較豐富的教師有機(jī)結(jié)合,才能真正發(fā)揮多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)。
作者:盛國剛鄧軍潘軍單位:長(zhǎng)沙理工大學(xué)