多媒體在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討

摘 要分析土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)及多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性，把該課程實(shí)驗(yàn)分成基本技能型和拓展技能型2大模塊，前者必須由學(xué)生實(shí)際操作，后者通過多媒體觀看實(shí)驗(yàn)過程的錄像并結(jié)合教師講解，實(shí)驗(yàn)后寫一篇實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)論文的方式進(jìn)行。最后分析多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢并對教師提出更高的要求。

關(guān)鍵詞 多媒體；土木工程材料；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-489X（2008）06－0061-02

1 土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

近年來，隨著“大土木”概念的提出，設(shè)置了土木工程專業(yè)，并將過去主要面向單一工程專業(yè)的“建筑材料”“道路建筑材料”等課程改成“土木工程材料”。相應(yīng)地，高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會制定了《土木工程材料》教學(xué)大綱。但是，從眾多“土木工程材料”教材內(nèi)容和教學(xué)大綱不難看出，仍然沿用了過去的“建筑材料”課程教學(xué)體系，甚至教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置也沒有多大的改變[1]。土木工程材料課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，該課程面向土木工程專業(yè)的授課學(xué)時(shí)為56學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí)。由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，其中水泥實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就有水泥細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性及膠砂強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)，要做完水泥實(shí)驗(yàn)至少要一天的時(shí)間，還不包括拆、裝試模，膠砂試件強(qiáng)度測定等過程。由于實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長，要在這8學(xué)時(shí)內(nèi)完成水泥、混凝土、骨料等所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是不可能的，所以很多學(xué)校都只能挑一些最基本的實(shí)驗(yàn)來做，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方法落后于實(shí)際工程使用材料和檢測技術(shù)的發(fā)展。學(xué)生千篇一律按實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅材料單一，內(nèi)容單一，形式單一，手段更單一[2]。

2 多媒體在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的必要性分析

為了解決實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，實(shí)際操作時(shí)間長，教師難于表述，學(xué)生難以理解，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一等問題，應(yīng)該使用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)由難變易，同時(shí)至少增加2節(jié)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，即由8節(jié)變?yōu)?0節(jié)，拓展實(shí)驗(yàn)的廣度。土木工程材料的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要緊跟工程技術(shù)與材料檢測新技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)方式和手段要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活選擇，不能一成不變，一些新的材料技術(shù)和測試方法要及時(shí)充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、時(shí)代性，同時(shí)要加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工程、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系。目前預(yù)制混凝土構(gòu)件、雙摻技術(shù)泵送混凝土、高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的應(yīng)用已遍及各個(gè)土建工程領(lǐng)域，國際上C300超高強(qiáng)混凝土技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)[3]。在混凝土結(jié)構(gòu)物施工或使用過程中，往往會造成一些缺陷和損傷而影響結(jié)構(gòu)物的承載能力和耐久性，利用超聲脈沖檢測混凝土內(nèi)部缺陷越來越廣泛[4]。

不妨把土木工程材料實(shí)驗(yàn)分為2大類別：基本技能型實(shí)驗(yàn)和拓展技能型實(shí)驗(yàn)。各類別的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及學(xué)時(shí)數(shù)情況見表1。

3 多媒體在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢

土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用多媒體技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)如下：

3.1 擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓闊學(xué)生視野運(yùn)用多媒體技術(shù)可以讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得到有效的補(bǔ)充，讓學(xué)生及時(shí)接觸到無法在課堂完成而在實(shí)際工程又常用的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)和新型材料。例如：超聲回彈綜合法綜合了超聲法與回彈法，是目前使用較多的、檢測精度較高的推斷混凝土強(qiáng)度的方法，它是根據(jù)聲速υα，回彈值Rα來確定混凝土強(qiáng)度[5]。

3.2 直觀性強(qiáng)，教學(xué)相長實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師每次帶的學(xué)生至少也有20人，按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段很難保證每個(gè)學(xué)生都能看清楚實(shí)驗(yàn)操作，而且有些實(shí)驗(yàn)方法很難用書面或口頭表達(dá)清楚，以致學(xué)生難以理解實(shí)驗(yàn)操作方法。例如：制作水泥膠砂試件震實(shí)后的“一次性沿試模長度方向以橫向鋸割刮平高出試模的膠砂”[5]和混凝土鉆芯取出芯樣的方法一直是學(xué)生難以理解的。如果采用多媒體技術(shù)把實(shí)驗(yàn)具體操作以圖像反映出來就會讓學(xué)生有茅塞頓開的感覺。

3.3 縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高效率其實(shí)并非每個(gè)實(shí)驗(yàn)都必須由學(xué)生動(dòng)手實(shí)操才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)的效果。由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)場地等多種條件限制，有些實(shí)驗(yàn)可以通過觀看實(shí)驗(yàn)過程錄像，并寫一篇實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)論文的方式實(shí)現(xiàn)。這樣，學(xué)生會在課后到圖書館或網(wǎng)上收集有關(guān)資料來完成實(shí)驗(yàn)論文，相信以這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式收到的教學(xué)效果是很好的。多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)是圖像、文字與教師講解的有機(jī)結(jié)合，將大幅度縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間并拓展實(shí)驗(yàn)空間。例如：混凝土強(qiáng)度局部破損抽芯實(shí)驗(yàn)整個(gè)抽芯、加工過程持續(xù)時(shí)間至少3小時(shí)，根本無法在課堂上完成。如果將預(yù)先準(zhǔn)備好的錄像用多媒體傳遞教學(xué)信息，把實(shí)驗(yàn)整體與局部巧妙結(jié)合，使冗長的實(shí)驗(yàn)縮短為大約20分鐘的精簡圖像與教師講解，將大大地縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。

4 多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)對教師的要求

要發(fā)揮多媒體在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢，就要對教師提出更高的要求。

4.1 改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，確立現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念多媒體集圖像、聲音、文字于一體，直觀性強(qiáng)，學(xué)生易于掌握正確的實(shí)驗(yàn)技能。對一些根本無法在課堂完成的實(shí)驗(yàn)，通過看錄像和教師講解也能達(dá)到拓展視野，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ哪康摹?/p>

4.2 制作多媒體課件，設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)運(yùn)用多媒體教學(xué)，必須預(yù)先制作課件。首先用攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)拍下實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵過程的清晰圖像，也可以通過網(wǎng)絡(luò)或生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)儀器的廠家等渠道獲得一些典型的圖像，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)對圖像進(jìn)行處理。處理時(shí)要注意區(qū)分哪些是關(guān)鍵圖像，還有注意圖像的清晰度和學(xué)生對圖像的理解特點(diǎn)，再加上必要的文字表述，要求課件結(jié)構(gòu)合理，條理清晰。例如：混凝土破損性抽芯實(shí)驗(yàn)，要抓住5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的圖像：抽芯過程→芯樣拔出→芯樣毛坯形狀→芯樣加工→試件強(qiáng)度測定。

4.3 掌握現(xiàn)代電教設(shè)備操作方法，注重師生互動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)效果教師不僅要熟悉實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還要掌握多媒體設(shè)備的使用，教學(xué)過程中除了對實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致分析，還要注重與學(xué)生的互動(dòng)，積極調(diào)動(dòng)課堂氣氛。例如：在混凝土強(qiáng)度非破損性實(shí)驗(yàn)前，可以向?qū)W生提出問題“對已有建筑的混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生懷疑時(shí)或有爭議時(shí)，如何推斷混凝土的強(qiáng)度？”及“水泥強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)為什么不用水泥凈漿而用水泥膠砂制作強(qiáng)度試件呢？”……循循善誘，啟迪思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

利用多媒體技術(shù)進(jìn)行土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)還處于探索階段，需要教學(xué)工作者不斷地努力改善，還需要實(shí)驗(yàn)室主管部門及教學(xué)主管部門的大力支持，相信土木工程材料實(shí)驗(yàn)會越來越受到學(xué)生的歡迎。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧德華，肖佳.試論《土木工程材料》課程教學(xué)改革[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào):社會科學(xué)版，2006（02）：78-80

[2]楊野.巧用多媒體進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)方式改革的探索與實(shí)踐[J].中國教育發(fā)展研究，2006，3(06):63－64

[3]雷穎占.高強(qiáng)混凝土的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2006(03):81－82

[4]朱霞.公路工程試驗(yàn)檢測技術(shù)[M].北京:高等教育出版社，2004:467—480

[5]黃政宇.土木工程材料[M].北京:高等教育出版社，2002，12:245－270