多媒體在土木工程專業教學中的應用研究

包琳　張菁　邢旭峰　孫濤　程羅德

摘 要：土木工程專業是我國高校的熱門專業。借助多媒體技術輔助土木工程專業進行教學，從總體上優化課程設置、提高教學效率，是教育現代化的必然結果。本文深入研究了多媒體技術在我國高等院校土木工程專業的應用現狀，并探討了多媒體技術與土木工程專業的完美融合。

關鍵詞：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年就提出了建筑業應成為我國國民經濟的支柱性產業。改革開放之后，我國基礎設施建設不斷深化。本世紀初，我國房地產市場也逐步升溫，繁榮火爆的景象從東南沿海地區快速向內陸大中城市擴散。這些都表明，土木工程產業的發展前景十分廣闊，因此土木工程專業成為我國高校炙手可熱的專業。

利用多媒體技術輔助土木工程專業的教學，使多媒體的前沿技術與復雜的工程應用需求完美結合，是計算機界和工程界共同關注和致力推動的重大課題。

1 土木工程專業

土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動，也指工程建設的對象。[1]

土木工程專業是傳統的工科專業之一，一直以建筑業為其產業背景。[2]該專業就是為了培養掌握扎實的土木工程學科的基本理論和專業知識、能在各類建筑工程中從事規劃、設計、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、應用型的高級工程技術人才。可見，土木工程專業是一個綜合學科，需要具備多方面的知識和技術，這就給該專業的教學帶來了更大的難度。

2 多媒體在土木工程專業教學中的應用現狀

傳統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境中完成學習的過程。現階段，在我國各大高校的土木工程專業中，利用多媒體技術來豐富教學內容、提高教學質量，已經逐漸成為一種重要的教學手段被廣泛應用，主要體現在以下幾個方面。

2.1 基于多媒體仿真技術的分析模型

多媒體仿真技術是指利用場景、圖片、聲音等多媒體手段建立系統模型，并將仿真實驗所產生的信息和數據轉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，在虛擬環境下進行模擬，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，多媒體仿真技術在土木工程專業的教學中，進行了初步的探索和應用。

（1）工程地質分析模型。

土木工程設施的第一步驟就是對工程地進行地質勘查和地質分析，可以說工程地質分析在整個工程開發過程中起著先行的作用，對工程的安全性、穩定性、經濟性都有著直接的影響。

在土木工程地質的教學中，基于多媒體仿真技術的工程地質分析模型，已經成為了最佳載體。教師可一邊動態演示該模型，一邊對復雜的地質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實體的內部構造、空間特征和變化規律，從不同角度、不同方向、不同層次了解地質實體的構造特征，從而在感性認識的基礎上，積累工程地質的分析經驗。

工程地質分析模型可以綜合地層、巖性、地質構造、地下水、高地應力等多個屬性，對工程地質進行全方位的可視化分析，具備較強的通用性。

（2）工程結構分析模型。

土木工程的結構至關重要，直接關系到建筑工程的質量。土木工程的結構非常復雜，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，在土木工程結構的教學中，可以利用多媒體仿真技術構建工程結構分析模型，將整個工程的結構一層一層地拆解剖析，向學生形象地展現整個建模過程。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，直觀地揭示參數變化前后工程結構發生的改變，使復雜的荷載效果可視化、動態化。

工程結構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，體現了多媒體仿真技術無可比擬的優越性。

2.2 進行案例教學

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

土木工程專業的課程與土木工程的生產活動密切相關。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，讓學生在教室中即可感受到建筑工程的現場氛圍，不僅達到了教學目的，還提高了教學的安全性，擺脫了傳統教學的局限性。

施工的安全問題和工程的質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常播放一些工程事故的視頻，并讓學生分析其產生的原因。一來可以清楚地講解工程材料、建筑結構等專業知識，二來也可通過形象的工程事故，讓學生深刻認識到工程質量的重要性和工程事故的危害性。這種基于多媒體技術的案例教學，在傳授了專業知識的同時，還強化了安全意識，培養學生具備良好的職業道德。

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系實踐、理論服務實踐的應用型專業。而且，在土木工程的發展過程中，工程實踐經驗常常先行于理論。因此，實驗課程是土木工程專業的重中之重，目的是使學生初步掌握各種建材性能的檢測方法、技術標準，了解儀器設備的性能與使用方法，鞏固所學的理論知識，為工程應用打下基礎[4]，具有極其重要的教學意義。endprint

但學校限于條件，難以建立大規模、規范化的土木工程實習基地；而去施工現場實習，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、危險系數高的實驗，利用多媒體技術進行演示和講解，既擴展了學生的視野、提高了學生的實驗能力，又降低了實驗難度、縮短了實驗時間。

2.4 補充教學內容

我國現行的高校教材調整周期較長， 更新比較緩慢，遠遠跟不上土木工程行業日新月異的發展步伐。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，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、完善教學結構，以彌補教材內容的滯后性。

3 多媒體技術與土木工程專業的融合

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

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

4 結語

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

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產業背景的主要變化[J].廣東工業大學學報：社會科學版，2011（6）：30-34.

[3] 張凱.多媒體仿真技術概述[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].中國科教創新導，2009（22）：161.

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