多媒體在土木工程專業(yè)教學中的應(yīng)用研究

包琳　張菁　邢旭峰　孫濤　程羅德

摘 要：土木工程專業(yè)是我國高校的熱門專業(yè)。借助多媒體技術(shù)輔助土木工程專業(yè)進行教學，從總體上優(yōu)化課程設(shè)置、提高教學效率，是教育現(xiàn)代化的必然結(jié)果。本文深入研究了多媒體技術(shù)在我國高等院校土木工程專業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并探討了多媒體技術(shù)與土木工程專業(yè)的完美融合。

關(guān)鍵詞：多媒體 土木工程 教學

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0121-02

鄧小平同志早在1980年就提出了建筑業(yè)應(yīng)成為我國國民經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)。改革開放之后，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷深化。本世紀初，我國房地產(chǎn)市場也逐步升溫，繁榮火爆的景象從東南沿海地區(qū)快速向內(nèi)陸大中城市擴散。這些都表明，土木工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，因此土木工程專業(yè)成為我國高校炙手可熱的專業(yè)。

利用多媒體技術(shù)輔助土木工程專業(yè)的教學，使多媒體的前沿技術(shù)與復雜的工程應(yīng)用需求完美結(jié)合，是計算機界和工程界共同關(guān)注和致力推動的重大課題。

1 土木工程專業(yè)

土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進行的勘測、設(shè)計、施工、保養(yǎng)維修等技術(shù)活動，也指工程建設(shè)的對象。[1]

土木工程專業(yè)是傳統(tǒng)的工科專業(yè)之一，一直以建筑業(yè)為其產(chǎn)業(yè)背景。[2]該專業(yè)就是為了培養(yǎng)掌握扎實的土木工程學科的基本理論和專業(yè)知識、能在各類建筑工程中從事規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理和研究工作、并具備一定的分析解決工程實際問題能力的復合型、應(yīng)用型的高級工程技術(shù)人才?？梢姡聊竟こ虒I(yè)是一個綜合學科，需要具備多方面的知識和技術(shù)，這就給該專業(yè)的教學帶來了更大的難度。

2 多媒體在土木工程專業(yè)教學中的應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學采用直接灌輸知識的方法，使學生難以理解抽象復雜的土木專業(yè)知識。而多媒體教學可以加深理解、深化認知，從而使學生在輕松的環(huán)境中完成學習的過程?，F(xiàn)階段，在我國各大高校的土木工程專業(yè)中，利用多媒體技術(shù)來豐富教學內(nèi)容、提高教學質(zhì)量，已經(jīng)逐漸成為一種重要的教學手段被廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 基于多媒體仿真技術(shù)的分析模型

多媒體仿真技術(shù)是指利用場景、圖片、聲音等多媒體手段建立系統(tǒng)模型，并將仿真實驗所產(chǎn)生的信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為被感受的場景、圖片和過程，以輔助人們進行決策。[3]也就是說，通過圖片、動畫、聲音等多種媒體形式的綜合表現(xiàn)，在虛擬環(huán)境下進行模擬，使人在視覺和聽覺上得到清晰和直觀的認識以達到仿真效果。近年來，多媒體仿真技術(shù)在土木工程專業(yè)的教學中，進行了初步的探索和應(yīng)用。

（1）工程地質(zhì)分析模型。

土木工程設(shè)施的第一步驟就是對工程地進行地質(zhì)勘查和地質(zhì)分析，可以說工程地質(zhì)分析在整個工程開發(fā)過程中起著先行的作用，對工程的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性都有著直接的影響。

在土木工程地質(zhì)的教學中，基于多媒體仿真技術(shù)的工程地質(zhì)分析模型，已經(jīng)成為了最佳載體。教師可一邊動態(tài)演示該模型，一邊對復雜的地質(zhì)因素及其對工程的影響進行逐個講解和綜合分析。而學生可以直觀地看到地質(zhì)實體的內(nèi)部構(gòu)造、空間特征和變化規(guī)律，從不同角度、不同方向、不同層次了解地質(zhì)實體的構(gòu)造特征，從而在感性認識的基礎(chǔ)上，積累工程地質(zhì)的分析經(jīng)驗。

工程地質(zhì)分析模型可以綜合地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、高地應(yīng)力等多個屬性，對工程地質(zhì)進行全方位的可視化分析，具備較強的通用性。

（2）工程結(jié)構(gòu)分析模型。

土木工程的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，直接關(guān)系到建筑工程的質(zhì)量。土木工程的結(jié)構(gòu)非常復雜，要考慮承載能力、抗震性能、材料的變形能力、防火防腐防裂性能等多方面的問題，從整體上把握工程的安全性和耐久性。

因此，在土木工程結(jié)構(gòu)的教學中，可以利用多媒體仿真技術(shù)構(gòu)建工程結(jié)構(gòu)分析模型，將整個工程的結(jié)構(gòu)一層一層地拆解剖析，向?qū)W生形象地展現(xiàn)整個建模過程。必要時可以暫停畫面分步解析、重點講解，使學生克服教學難點，加深對知識的理解。另外，在該模型中還可以隨時修改參數(shù)，直觀地揭示參數(shù)變化前后工程結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變，使復雜的荷載效果可視化、動態(tài)化。

工程結(jié)構(gòu)分析模型不僅可以擺脫模型過小的限制，進行足尺寸的試驗，而且還實現(xiàn)了三維可視化，可以隨意變化角度，方便我們從任意視角去觀察，體現(xiàn)了多媒體仿真技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性。

2.2 進行案例教學

案例教學具有啟發(fā)性和導向性，能夠啟迪思路、層層深入，進而深化專業(yè)知識和教學內(nèi)容，幫助學生形成獨立解決問題的意識，因而已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用于土木工程專業(yè)的基本教學模式。

土木工程專業(yè)的課程與土木工程的生產(chǎn)活動密切相關(guān)。在案例教學過程中，通常要利用圖片、視頻等多媒體形式來展示實際的工程情況。由于是真實情境的再現(xiàn)，讓學生在教室中即可感受到建筑工程的現(xiàn)場氛圍，不僅達到了教學目的，還提高了教學的安全性，擺脫了傳統(tǒng)教學的局限性。

施工的安全問題和工程的質(zhì)量問題是土木工程的重點，是使施工過程和建筑能夠抵抗各種自然或人為作用力的保障。因此，在課堂教學過程中教師還經(jīng)常播放一些工程事故的視頻，并讓學生分析其產(chǎn)生的原因。一來可以清楚地講解工程材料、建筑結(jié)構(gòu)等專業(yè)知識，二來也可通過形象的工程事故，讓學生深刻認識到工程質(zhì)量的重要性和工程事故的危害性。這種基于多媒體技術(shù)的案例教學，在傳授了專業(yè)知識的同時，還強化了安全意識，培養(yǎng)學生具備良好的職業(yè)道德。

2.3 觀看視頻實驗

土木工程本身就是一種實踐，土木工程學科也是一門理論聯(lián)系實踐、理論服務(wù)實踐的應(yīng)用型專業(yè)。而且，在土木工程的發(fā)展過程中，工程實踐經(jīng)驗常常先行于理論。因此，實驗課程是土木工程專業(yè)的重中之重，目的是使學生初步掌握各種建材性能的檢測方法、技術(shù)標準，了解儀器設(shè)備的性能與使用方法，鞏固所學的理論知識，為工程應(yīng)用打下基礎(chǔ)[4]，具有極其重要的教學意義。endprint

但學校限于條件，難以建立大規(guī)模、規(guī)范化的土木工程實習基地；而去施工現(xiàn)場實習，不僅在一定程度上影響工人施工，還存在著一定的安全隱患。因此，可以將一些操作時間長、施工費用高、危險系數(shù)高的實驗，利用多媒體技術(shù)進行演示和講解，既擴展了學生的視野、提高了學生的實驗?zāi)芰Γ纸档土藢嶒炿y度、縮短了實驗時間。

2.4 補充教學內(nèi)容

我國現(xiàn)行的高校教材調(diào)整周期較長， 更新比較緩慢，遠遠跟不上土木工程行業(yè)日新月異的發(fā)展步伐。通過多媒體課件，可以將新材料、新工藝、新科技及時反映到教學中去，讓學生了解到學科的前沿技術(shù)，加大了教學的信息量。也就是說，多媒體教學可以及時補充教學知識、完善教學結(jié)構(gòu)，以彌補教材內(nèi)容的滯后性。

3 多媒體技術(shù)與土木工程專業(yè)的融合

利用多媒體技術(shù)輔助土木工程專業(yè)的教學，可以更加生動、形象、直觀地傳授土木工程的專業(yè)知識，是一個將高新科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程。在這個過程中，多媒體技術(shù)和土木工程專業(yè)知識有機結(jié)合、相得益彰。一方面，多媒體技術(shù)在土木工程專業(yè)的教學應(yīng)用中受需求牽引，得到了進一步的深化和發(fā)展，在考慮綜合解決工程問題的目標要求上，有了明確的技術(shù)方向；而另一方面，土木工程專業(yè)得到多媒體技術(shù)的支持，獲得了更大的突破，為人們開發(fā)多維思維空間開辟了新的道路。[5]

可見，多媒體技術(shù)與土木工程學科相輔相成，形成了互相推動、共同發(fā)展的良性循環(huán)。沿著這個方向發(fā)展下去，將會滿足更廣泛的社會需求，并獲取更大的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

經(jīng)過十幾年的探索，運用多媒體技術(shù)、自制分析模型、進行案例教學、觀看視頻實驗、補充教學內(nèi)容等多樣性的教學方式，已經(jīng)在土木工程專業(yè)的教學中取得了豐碩的成果。然而，由于技術(shù)水平和經(jīng)濟能力的制約，現(xiàn)階段的應(yīng)用還不是十分普遍。相信隨著多媒體技術(shù)的日趨成熟和經(jīng)濟能力的不斷提高，這種新型的教學手段，將在未來的高校教育中發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

參考文獻

[1] 土木工程[EB/OL].百度百科.

[2] 祁玲，孫南屏，張慧珍.改革開放以來土木工程專業(yè)產(chǎn)業(yè)背景的主要變化[J].廣東工業(yè)大學學報：社會科學版，2011（6）：30-34.

[3] 張凱.多媒體仿真技術(shù)概述[J].科技廣場，2009（11）.

[4] 蘇勝，岳素貞.淺論多媒體在土木工程材料教學中的作用[J].中國科教創(chuàng)新導，2009（22）：161.

[5] 吳煒煜，任愛珠.多媒體計算機輔助技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的新進展[J].土木工程學報，2000（1）：1-4.endprint