計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

■張志軍

計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程力學(xué)教學(xué)中得到很好的應(yīng)用，使學(xué)生能更好、更有興趣地學(xué)習(xí)工程力學(xué)，對(duì)加強(qiáng)學(xué)生工程力學(xué)的基礎(chǔ)起到很好的作用。

1 緒論

工程力學(xué)是工程類專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，與工程實(shí)際聯(lián)系緊密。它理論嚴(yán)密，系統(tǒng)完整，邏輯性強(qiáng)，培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的運(yùn)用基本理論分析、解決實(shí)際問題的能力。所以其教學(xué)質(zhì)量將對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)帶來重要的影響。但是筆者在實(shí)際的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生都感覺學(xué)習(xí)工程力學(xué)比較吃力，有時(shí)候會(huì)有厭學(xué)的情緒。

計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展最快的一種技術(shù)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也是學(xué)生最喜歡的一門課程，在教學(xué)過程中適當(dāng)融入計(jì)算機(jī)技術(shù)來激發(fā)學(xué)生的愛好，開闊學(xué)生視野，充分開發(fā)大腦功能，多方面刺激學(xué)生的感官。這樣不僅可以使學(xué)生在課堂上的注意力更加集中，而且對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、對(duì)學(xué)習(xí)有著事半功倍的作用。通過實(shí)踐證明，在課堂上融入計(jì)算機(jī)技術(shù)可以集中學(xué)生注意力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工程力學(xué)教學(xué)的過程以及優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的口述、黑板教法方式比較單一，而計(jì)算機(jī)技術(shù)在教學(xué)過程中，可以通過在課前、課中和課后融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而擺脫只是靠口頭表述、黑板書寫的單一教學(xué)模式，讓學(xué)生思維活躍起來，注意力集中起來，逐步讓學(xué)生喜歡上學(xué)習(xí)工程力學(xué)。

2.1 課前布置

在教學(xué)的預(yù)習(xí)階段可以給學(xué)生布置適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)，讓學(xué)生通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查詢一些與教學(xué)相關(guān)的資料。如講解彎曲時(shí)，可以先讓學(xué)生去查詢一下梁的設(shè)計(jì)以及梁變形的情況等。通過這種方式擴(kuò)大了學(xué)生視野，即使是基礎(chǔ)相對(duì)比較差的學(xué)生，也能夠?qū)λ獙W(xué)的內(nèi)容有一個(gè)初步的了解，降低了學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的難度，提高了其在課堂上的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

利用這些課前的準(zhǔn)備活動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，從而在教學(xué)過程當(dāng)中讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)更易理解、更有條理。在以往的教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生遇到他們熟悉的內(nèi)容的時(shí)候，往往思想更活躍，對(duì)回答問題也更積極，學(xué)習(xí)興趣也更濃。所以一個(gè)好的課前布置，可以大大提高教學(xué)效率，降低教學(xué)難度。

2.2 課中設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)最好的教學(xué)方式是讓學(xué)生在心情快樂的情況下是接受學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生在不知不覺當(dāng)中學(xué)到有用的知識(shí)。在教學(xué)過程中，教師可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，如利用多媒體技術(shù)，把圖片、視頻和音頻融入教學(xué)活動(dòng)中，使學(xué)生在多感官的刺激下掌握知識(shí)點(diǎn)。另外，在課堂上可以設(shè)置一些“問題障礙”進(jìn)行破題，讓教學(xué)的一開始就緊緊地抓住學(xué)生的注意力，使學(xué)生自愿地在教師的帶領(lǐng)下參與到教學(xué)過程中。在教學(xué)中期，可以通過多媒體讓學(xué)生更直觀地對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

這一過程可以利用計(jì)算機(jī)、投影儀、網(wǎng)絡(luò)、麥克風(fēng)等設(shè)備。教師通過計(jì)算機(jī)和投影設(shè)備，將教學(xué)內(nèi)容用動(dòng)畫、圖像、聲音、視頻等形式編制成多媒體課件，一邊演示一邊向?qū)W生講解。對(duì)于學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容更加的形象化、具體化，而知識(shí)點(diǎn)更易于理解，達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果；而對(duì)于教師，教學(xué)內(nèi)容更易于講解，很多用語言難以表述的問題，通過在屏幕上演示，通過直觀感受解決問題，大大降低了教師工作強(qiáng)度。

將仿真技術(shù)應(yīng)用于工程力學(xué)的教學(xué)過程中，通過引入一些專業(yè)的仿真軟件，可以解決實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施差，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱的問題，增強(qiáng)現(xiàn)有的教學(xué)效果。如在學(xué)習(xí)“提高梁的抗彎強(qiáng)度的途徑”時(shí)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式都是通過教師的講解，讓學(xué)生記住一共有幾條途徑能提高梁的抗彎強(qiáng)度。學(xué)生的學(xué)習(xí)方式就是死記硬背，難以在理解的基礎(chǔ)上掌握。從教師的角度來看，也難以在短時(shí)間內(nèi)僅僅通過講解將所教授的理論知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。而如果將仿真技術(shù)與教學(xué)過程相結(jié)合，通過一些特定的實(shí)驗(yàn)仿真模擬系統(tǒng)的操作演示，將抽象的文字分析轉(zhuǎn)化為形象的實(shí)驗(yàn)過程操作分析，學(xué)生就會(huì)很容易理解為什么在選擇截面形狀時(shí)，工字形截面比矩形截面合理，而矩形截面又比圓形截面合理。這不僅將學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)提高一個(gè)新的層次，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解與運(yùn)用，提高分析和解決問題的能力，激發(fā)他們思維的創(chuàng)造性，而且通過仿真演示，可以讓學(xué)生產(chǎn)生“力學(xué)是這么有意思，與實(shí)際的聯(lián)系大”的感覺，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，讓學(xué)生不再有力學(xué)枯燥乏味的感覺，從而有效地提高教學(xué)效率，加強(qiáng)教學(xué)效果。

總之，仿真技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，已經(jīng)引起越來越多人的注意，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)硬件與軟件成本的逐漸降低，這種新型的教學(xué)媒體將廣泛地應(yīng)用于學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的職業(yè)教育的教學(xué)過程中，在現(xiàn)代教育領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用。

2.3 課后鞏固

課后的任務(wù)是讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固，以達(dá)到知識(shí)點(diǎn)的掌握。這一階段也可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上搜索與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的知識(shí)，從側(cè)面了解知識(shí)。這一階段可以以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過各種學(xué)生喜歡的網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。如利用QQ群、個(gè)人空間、博客等網(wǎng)絡(luò)形式，讓學(xué)生不受地域的限制，無論在何時(shí)何地都能夠與同學(xué)和老師交流。同時(shí)可以用QQ共享，在網(wǎng)上發(fā)布作業(yè)，而讓學(xué)生上傳所完成的作業(yè)。另外，還可以把一些平時(shí)上課所用的課件上傳至QQ共享中，讓學(xué)生下載自己復(fù)習(xí)，對(duì)不理解或不易掌握的知識(shí)點(diǎn)反復(fù)學(xué)習(xí)。

當(dāng)然這種方式也有局限性，不可能每一位學(xué)生家中都有一臺(tái)能上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，而在計(jì)算機(jī)邊上又不能隨時(shí)都有可靠的監(jiān)督。所以此種方式只能是以上兩種方式的有利補(bǔ)充，而不能作為教學(xué)的主要方式。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程力學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的不足

3.1 環(huán)境的差異

學(xué)生在虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)與在真實(shí)環(huán)境中的操作是不同的，實(shí)際動(dòng)手操作要強(qiáng)于任何的教學(xué)媒體。因此，仿真技術(shù)不能完全替代實(shí)踐教學(xué)，尤其不能替代有創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)，它只能在一定程度上代替某些實(shí)驗(yàn)。

3.2 仿真效果有待較強(qiáng)

現(xiàn)在的仿真?zhèn)戎貛缀文Ｐ捅硎?，缺少更加逼真的物理模型，其真?shí)性有待加強(qiáng)。

3.3 公式的推導(dǎo)難以理解

在工程力學(xué)教學(xué)過程中，公式推導(dǎo)占了很重要的地位，對(duì)學(xué)生理解、掌握公式的應(yīng)用有很重要的作用。但是，用計(jì)算機(jī)技術(shù)教學(xué)，公式的推導(dǎo)過程有些快，學(xué)生如果理解不到位，又會(huì)造成學(xué)生的理解困惑，所以講解公式推導(dǎo)的時(shí)候，可以結(jié)合傳統(tǒng)的黑板教學(xué)。

4 結(jié)束語

以上是筆者在實(shí)際教學(xué)過程中對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工程力學(xué)教學(xué)的一些體會(huì)。筆者認(rèn)為，只要在教學(xué)過程中掌握正確的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、好奇心，總能培養(yǎng)出適應(yīng)現(xiàn)代以及將來社會(huì)的有用人才。

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