基于國家級精品課程水聲學多媒體案例教學的探索與實踐

宋瑞琳

哈爾濱工程大學 黑龍江哈爾濱 150001

高校開展案例教學源于19世紀70年代哈佛大學法學院，后流傳于歐美和其他國家，它最先運用于法學和醫(yī)學教育，后逐漸擴展到管理學和其他學科。

目前，絕大部分高校的硬件設(shè)備日趨完善，教師的計算機運用能力也不斷提高，多媒體技術(shù)日益成熟，在這種情況下，多媒體案例教學應(yīng)運而生。它運用啟發(fā)和研討的教學模式，能夠充分調(diào)動學生的學習積極性，使學生充分參與課堂教學，激發(fā)和提高他們的創(chuàng)造性思維。

水聲學課程是我校水聲工程學院電子信息工程專業(yè)(水聲)和水聲工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有極強的理論性和工程實踐性2010年被評為國家級精品課程。該課程是水聲物理、水聲工程、水聲技術(shù)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在專業(yè)人才培養(yǎng)過程中占有極其重要的地位。授課對象為三年級本科生，他們剛剛開始接觸專業(yè)課程，基礎(chǔ)薄，對工程實際知之甚少，對知識點的理解與把握都較為抽象和困難，難以將理論與實踐聯(lián)系起來，因此在傳統(tǒng)的教學中教與學、學與用脫節(jié)，學生感覺該課程太抽象、太難學，課堂教學效果較差。筆者結(jié)合水聲學課程特點及豐富的科研案例，在該課程中進行了多媒體案例教學的探索與實踐。

1 水聲學國家級精品課程建設(shè)的背景和特點

1.1 水聲學精品課程建設(shè)的背景

水聲學精品課程為適應(yīng)21世紀水聲學科發(fā)展的需要，為培養(yǎng)理論和實踐全面發(fā)展的水聲工程專業(yè)創(chuàng)新型人才而提出。在幾十年的教學積累和幾代教師共同努力的基礎(chǔ)上，從更新教學內(nèi)容、改革教學方法、完善教材建設(shè)、豐富教學資源等幾方面進行了深入研究和探索。針對水聲學課程的特征，課程組大膽地嘗試了科研服務(wù)于教學，現(xiàn)代化多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學的教學方法，獲得了一些經(jīng)驗。

1.2 水聲學精品課程建設(shè)的特點

水聲學是一門工程科學，它涵蓋了水聲物理與水聲工程兩部分內(nèi)容，因此具備較深的理論性，同時又包含較強的工程性。水聲學作為水聲工程學院本科生培養(yǎng)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是本科生畢業(yè)后從事水聲領(lǐng)域有關(guān)工作或繼續(xù)深造水聲工程專業(yè)碩士、博士的重要基礎(chǔ)。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生掌握水聲學的基本概念和解決水聲學問題的一般方法，為今后更早更快地進入水聲學領(lǐng)域的科學研究工作打好基礎(chǔ)。

課程建設(shè)前期是在前蘇聯(lián)專家的協(xié)助下完成的，繼承了前蘇聯(lián)同類課程的優(yōu)點，后又吸收了英美等國水聲學及相關(guān)課程的內(nèi)容。延續(xù)了幾十年的教學歷程，經(jīng)過幾代教師的努力，該課程現(xiàn)已形成特有的理論體系和課程內(nèi)容。特別是以大量工程實踐為背景的多媒體案例教學方法更成為該課程鮮明的特色。

2 水聲學課程案例教學法的素材整理

從本質(zhì)上說，案例教學是指教師針對教學內(nèi)容，選擇恰當案例，并以案例為基本素材，將學生引入真實情境中，通過師生、生生之間的平等對話和研討，促使學生充分理解所學知識重點、難點的教學形式。對于水聲學課程來說，形象具體地體現(xiàn)知識點，加速學生的理性認識，將課本知識與工程實踐情形有效聯(lián)系起來，是提高教學效果的一個重要問題。為了達到這個目的，充分利用多媒體設(shè)備和技術(shù)，我們在多媒體案例教學的素材選擇和設(shè)計上進行了精心準備。

2.1 與教學內(nèi)容相關(guān)的動畫演示素材

多媒體案例教學不僅僅是為了提高學生的學習興趣，它也是一種能更好地服務(wù)于教學的現(xiàn)代化工具。水聲學課程所要求的多媒體動畫既要注重其形式的美觀，更要注重其科學性。如簡正波駐波分布動畫、線性負梯度典型聲線動畫等，在內(nèi)容上，這兩個動畫分別與波動理論、射線理論相匹配，初步解決了學生對簡正波和聲波傳播過程難理解的問題；在形式上，這兩個動畫直觀描述了實際物理量的變化規(guī)律，達到了抽象的聲學理論形象化的目的。這就可以看出，在課程內(nèi)容上和多媒體案例素材上，它的形式可以有很多種。如它可以是對課程理論內(nèi)容的延續(xù)，也可以是課程理論內(nèi)容的實際應(yīng)用以及任課教師的科研案例運用，使學生對課程理論內(nèi)容的理解更加透徹，一目了然，激發(fā)學生的學習熱情。

2.2 面向?qū)W生的啟發(fā)式引導(dǎo)素材

多媒體案例可以啟發(fā)學生、引導(dǎo)學生思考，激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維。水聲工程專業(yè)具有較強的工程實踐性，學院一直致力于在學習理論知識的同時，鍛煉學生現(xiàn)場解決實際問題的能力，在發(fā)揮創(chuàng)新精神的同時，學生不斷提出新的思路和想法。如水聲學課程中設(shè)計的目標散射聲場指向性測量，就是利用交互界面設(shè)計好模擬的聲場應(yīng)用場景和測量過程，學生也可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)自行設(shè)計相關(guān)參數(shù)，完成應(yīng)用過程，得出結(jié)論，并給出應(yīng)用改進方案等。此外，將某些科研成果轉(zhuǎn)化為多媒體素材并應(yīng)用于教學中，可以使教學內(nèi)容更加豐富、逼真、有說服力，同時也可以提高學生的學習興趣。

2.3 利用音頻、視頻播放輔助素材

視頻案例過多，會使學生產(chǎn)生眼花繚亂的感覺，不僅在理論學習上得不到幫助，還會適得其反。因此，要適當控制多媒體視頻案例，將其作為輔助素材反映教學內(nèi)容，再現(xiàn)工程現(xiàn)場。為了讓學生更好地了解水聲學課程的應(yīng)用，在多媒體課件中編輯了第二次世界大戰(zhàn)中的潛艇戰(zhàn)役和泰坦尼克號撞冰山的視頻；為了讓學生更深刻地理解艦船尾流的物理特征，在水聲學課程中錄制了一段艦船尾流的視頻。此外，該課程還根據(jù)混響實驗測量數(shù)據(jù)編輯了混響的音頻素材來輔助混響特性的教學。

3 多媒體案例教學的課堂實施

典型的案例教學法需要花大量的時間，對于學時比較緊張的水聲學課程來說，必然會有大量的知識內(nèi)容無法在課堂學習，不利于學生系統(tǒng)掌握相關(guān)的理論知識。因此，多媒體案例教學更能彰顯其靈活高效的特點。

3.1 設(shè)疑激趣，呈現(xiàn)案例

高校的課程教學非常重視緒論部分，希望“第一錘就敲在學生的心上”，像磁石一樣把學生吸引住。所以學院要求每門必修課程的緒論部分由資深教授講解，任課教師有選擇地進行案例教學，將學生的好奇心激發(fā)出來以利于后續(xù)教學。

在講解水聲學的應(yīng)用時，提出這樣的問題：大西洋潛艇戰(zhàn)役中德軍取勝還是盟軍取勝？泰坦尼克號為什么會撞擊冰山而沉沒？這兩個問題看似歷史問題，但其中體現(xiàn)出了水聲學在軍用和民用兩方面的應(yīng)用，而且也是學生感興趣的問題。為此，在多媒體課件中插入這兩個歷史事件的視頻剪輯。在課程學習之前，學生只看到影片中場面的雄偉壯觀。在課程學習之后，學生回答了事情發(fā)生的原因，做到了“知其然知其所以然”。類似問題可以在日常的授課過程中進行凝練，這對多媒體案例的實施，做好教與學至關(guān)重要。

3.2 案例例證，加深理解

水聲工程領(lǐng)域的大部分課程理論性特別強，在采用案例例證方法后，可以將抽象問題具體化，使學生更容易理解課程內(nèi)容。但任課教師一定要記住，案例只是一個舉證，不要“本末倒置”。例如，在對射線聲學理論與波動理論作比較時，書本上是用簡單、直觀、能夠求解較為復(fù)雜的海洋聲信道中聲傳播問題等詞語來描述射線理論的優(yōu)點，很抽象。為此，在水聲學多媒體課件中引入了三維特征聲線計算軟件，在授課現(xiàn)場計算并繪制了存在海底山和渦流海洋波導(dǎo)中三維的聲波傳播路徑，結(jié)合此圖很好地解釋了深海聲道的聲傳播特征。此案例的給出足以讓學生信服書本上關(guān)于射線理論優(yōu)點的描述，無須再作更多的講解。

3.3 啟發(fā)引導(dǎo)，展開討論

任課教師在要求學生對案例討論前，大多會由淺入深地引導(dǎo)學生。水聲學課程在講解聲吶目標的目標強度時，根據(jù)強度的定義式，聲吶目標的目標強度值都應(yīng)小于零(根據(jù)能量守恒定律，散射聲波的強度要小于或等于入射聲波的強度，兩者比值的分貝數(shù)即目標強度值必然小于等于零)，但在參考文獻和教科書上都能看到目標強度大于零的情況，這是什么原因呢？這種有關(guān)書本內(nèi)容“正誤”的問題，學生很感興趣，講解該內(nèi)容之前可以讓學生討論一段時間。為了回答該問題，學生必然會自主地去學習，尋找答案，這便是教學中的啟發(fā)引導(dǎo)。當教師對內(nèi)容講解后，學生通過學習回答此問題，則表明他們已經(jīng)理解了目標強度的物理概念。理解了目標強度的定義之后，對目標強度測量的原理、注意事項等問題便可迎刃而解。

4 對多媒體案例教學法的實踐效果分析

4.1 教師在多媒體案例教學中的角色定位

在多媒體案例教學中，教師所擔負的主要任務(wù)有：激發(fā)學生的興趣，使他們認識案例及其案例所反映問題的重要性；把該案例與課程中其他相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系起來；監(jiān)督案例分析的情況，通過探究提問等方式挖掘出有待進一步解決的問題，檢查學生的思維活動并提供相關(guān)證據(jù)。

4.1.1 辯證地進行點評

由于教師對課程內(nèi)容非常了解，所以在學生進行實際問題討論或證明時，不要中途打斷學生的思路，不要按照以往的案例發(fā)展反向引導(dǎo)學生，而應(yīng)讓學生自己找出正確的方法，但如果學生偏離問題很遠，教師可以適當?shù)貜霓q證的角度引導(dǎo)學生和客觀地進行評價。

4.1.2 激發(fā)學生的創(chuàng)新精神

任課教師在進行案例分析時，可以刻意留一些小問題讓學生思考，鼓勵學生動腦筋，激發(fā)他們的想象力，尤其對那些有一定道理的個人見解，更應(yīng)當給與保護和鼓勵。應(yīng)當告訴學生，案例討論的參與性和創(chuàng)新性比討論結(jié)果更為重要。

4.2 推廣價值

學校擁有豐富的多媒體教學資源，水聲工程學院擁有充足的科研案例，課程可以用多媒體案例教學法進行授課。多媒體案例教學將形象生動的科研案例帶到了課堂，大大拓寬了學生的知識面，激發(fā)了學生的學習興趣，教學效果的提升不言而喻。

多媒體案例教學法將復(fù)雜的物理問題簡單化，將抽象的工程問題具體化，從而加深了學生對重點、難點內(nèi)容的理解，加深了學生的印象。學生對知識點的理解也從感性認識上升到理性認識。多媒體案例教學法將水聲工程領(lǐng)域的世界前沿課題及時地帶到了課堂，學生的學習目標更加明確，學習動力更加充足，有利于創(chuàng)造性思維和研究型人才的培養(yǎng)。

5 結(jié)束語

實踐證明，作為一種新穎的教學法，通過在水聲學課程教學中運用大量的科研案例輔助教學，極大地激發(fā)了學生的學習興趣，學生能很好地理解課程的學習目的，對知識點的掌握更加牢固，課堂教學效果得到顯著提升。

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