宋瑞琳

哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150001

高校開(kāi)展案例教學(xué)源于19世紀(jì)70年代哈佛大學(xué)法學(xué)院，后流傳于歐美和其他國(guó)家，它最先運(yùn)用于法學(xué)和醫(yī)學(xué)教育，后逐漸擴(kuò)展到管理學(xué)和其他學(xué)科。

目前，絕大部分高校的硬件設(shè)備日趨完善，教師的計(jì)算機(jī)運(yùn)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(xué)應(yīng)運(yùn)而生。它運(yùn)用啟發(fā)和研討的教學(xué)模式，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生充分參與課堂教學(xué)，激發(fā)和提高他們的創(chuàng)造性思維。

水聲學(xué)課程是我校水聲工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)(水聲)和水聲工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，具有極強(qiáng)的理論性和工程實(shí)踐性2010年被評(píng)為國(guó)家級(jí)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(guò)程中占有極其重要的地位。授課對(duì)象為三年級(jí)本科生，他們剛剛開(kāi)始接觸專業(yè)課程，基礎(chǔ)薄，對(duì)工程實(shí)際知之甚少，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與把握都較為抽象和困難，難以將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，因此在傳統(tǒng)的教學(xué)中教與學(xué)、學(xué)與用脫節(jié)，學(xué)生感覺(jué)該課程太抽象、太難學(xué)，課堂教學(xué)效果較差。筆者結(jié)合水聲學(xué)課程特點(diǎn)及豐富的科研案例，在該課程中進(jìn)行了多媒體案例教學(xué)的探索與實(shí)踐。

1 水聲學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程建設(shè)的背景和特點(diǎn)

1.1 水聲學(xué)精品課程建設(shè)的背景

水聲學(xué)精品課程為適應(yīng)21世紀(jì)水聲學(xué)科發(fā)展的需要，為培養(yǎng)理論和實(shí)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(xué)積累和幾代教師共同努力的基礎(chǔ)上，從更新教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、完善教材建設(shè)、豐富教學(xué)資源等幾方面進(jìn)行了深入研究和探索。針對(duì)水聲學(xué)課程的特征，課程組大膽地嘗試了科研服務(wù)于教學(xué)，現(xiàn)代化多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的教學(xué)方法，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。

1.2 水聲學(xué)精品課程建設(shè)的特點(diǎn)

水聲學(xué)是一門(mén)工程科學(xué)，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(shí)又包含較強(qiáng)的工程性。水聲學(xué)作為水聲工程學(xué)院本科生培養(yǎng)中一門(mén)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(guò)本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握水聲學(xué)的基本概念和解決水聲學(xué)問(wèn)題的一般方法，為今后更早更快地進(jìn)入水聲學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)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(diǎn)，后又吸收了英美等國(guó)水聲學(xué)及相關(guān)課程的內(nèi)容。延續(xù)了幾十年的教學(xué)歷程，經(jīng)過(guò)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(shí)踐為背景的多媒體案例教學(xué)方法更成為該課程鮮明的特色。

2 水聲學(xué)課程案例教學(xué)法的素材整理

從本質(zhì)上說(shuō)，案例教學(xué)是指教師針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，選擇恰當(dāng)案例，并以案例為基本素材，將學(xué)生引入真實(shí)情境中，通過(guò)師生、生生之間的平等對(duì)話和研討，促使學(xué)生充分理解所學(xué)知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)的教學(xué)形式。對(duì)于水聲學(xué)課程來(lái)說(shuō)，形象具體地體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)，加速學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)，將課本知識(shí)與工程實(shí)踐情形有效聯(lián)系起來(lái)，是提高教學(xué)效果的一個(gè)重要問(wèn)題。為了達(dá)到這個(gè)目的，充分利用多媒體設(shè)備和技術(shù)，我們?cè)诙嗝襟w案例教學(xué)的素材選擇和設(shè)計(jì)上進(jìn)行了精心準(zhǔn)備。

2.1 與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的動(dòng)畫(huà)演示素材

多媒體案例教學(xué)不僅僅是為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，它也是一種能更好地服務(wù)于教學(xué)的現(xiàn)代化工具。水聲學(xué)課程所要求的多媒體動(dòng)畫(huà)既要注重其形式的美觀，更要注重其科學(xué)性。如簡(jiǎn)正波駐波分布動(dòng)畫(huà)、線性負(fù)梯度典型聲線動(dòng)畫(huà)等，在內(nèi)容上，這兩個(gè)動(dòng)畫(huà)分別與波動(dòng)理論、射線理論相匹配，初步解決了學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)正波和聲波傳播過(guò)程難理解的問(wèn)題；在形式上，這兩個(gè)動(dòng)畫(huà)直觀描述了實(shí)際物理量的變化規(guī)律，達(dá)到了抽象的聲學(xué)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(duì)課程理論內(nèi)容的延續(xù)，也可以是課程理論內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用以及任課教師的科研案例運(yùn)用，使學(xué)生對(duì)課程理論內(nèi)容的理解更加透徹，一目了然，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生、引導(dǎo)學(xué)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(qiáng)的工程實(shí)踐性，學(xué)院一直致力于在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，鍛煉學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在發(fā)揮創(chuàng)新精神的同時(shí)，學(xué)生不斷提出新的思路和想法。如水聲學(xué)課程中設(shè)計(jì)的目標(biāo)散射聲場(chǎng)指向性測(cè)量，就是利用交互界面設(shè)計(jì)好模擬的聲場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景和測(cè)量過(guò)程，學(xué)生也可以根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)自行設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)，完成應(yīng)用過(guò)程，得出結(jié)論，并給出應(yīng)用改進(jìn)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(xué)中，可以使教學(xué)內(nèi)容更加豐富、逼真、有說(shuō)服力，同時(shí)也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 利用音頻、視頻播放輔助素材

視頻案例過(guò)多，會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生眼花繚亂的感覺(jué)，不僅在理論學(xué)習(xí)上得不到幫助，還會(huì)適得其反。因此，要適當(dāng)控制多媒體視頻案例，將其作為輔助素材反映教學(xué)內(nèi)容，再現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)。為了讓學(xué)生更好地了解水聲學(xué)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(hào)撞冰山的視頻；為了讓學(xué)生更深刻地理解艦船尾流的物理特征，在水聲學(xué)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(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)編輯了混響的音頻素材來(lái)輔助混響特性的教學(xué)。

3 多媒體案例教學(xué)的課堂實(shí)施

典型的案例教學(xué)法需要花大量的時(shí)間，對(duì)于學(xué)時(shí)比較緊張的水聲學(xué)課程來(lái)說(shuō)，必然會(huì)有大量的知識(shí)內(nèi)容無(wú)法在課堂學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握相關(guān)的理論知識(shí)。因此，多媒體案例教學(xué)更能彰顯其靈活高效的特點(diǎn)。

3.1 設(shè)疑激趣，呈現(xiàn)案例

高校的課程教學(xué)非常重視緒論部分，希望“第一錘就敲在學(xué)生的心上”，像磁石一樣把學(xué)生吸引住。所以學(xué)院要求每門(mén)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(jìn)行案例教學(xué)，將學(xué)生的好奇心激發(fā)出來(lái)以利于后續(xù)教學(xué)。

在講解水聲學(xué)的應(yīng)用時(shí)，提出這樣的問(wèn)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(hào)為什么會(huì)撞擊冰山而沉沒(méi)？這兩個(gè)問(wèn)題看似歷史問(wèn)題，但其中體現(xiàn)出了水聲學(xué)在軍用和民用兩方面的應(yīng)用，而且也是學(xué)生感興趣的問(wèn)題。為此，在多媒體課件中插入這兩個(gè)歷史事件的視頻剪輯。在課程學(xué)習(xí)之前，學(xué)生只看到影片中場(chǎng)面的雄偉壯觀。在課程學(xué)習(xí)之后，學(xué)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(wèn)題可以在日常的授課過(guò)程中進(jìn)行凝練，這對(duì)多媒體案例的實(shí)施，做好教與學(xué)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(qiáng)，在采用案例例證方法后，可以將抽象問(wèn)題具體化，使學(xué)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(gè)舉證，不要“本末倒置”。例如，在對(duì)射線聲學(xué)理論與波動(dòng)理論作比較時(shí)，書(shū)本上是用簡(jiǎn)單、直觀、能夠求解較為復(fù)雜的海洋聲信道中聲傳播問(wèn)題等詞語(yǔ)來(lái)描述射線理論的優(yōu)點(diǎn)，很抽象。為此，在水聲學(xué)多媒體課件中引入了三維特征聲線計(jì)算軟件，在授課現(xiàn)場(chǎng)計(jì)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(xué)生信服書(shū)本上關(guān)于射線理論優(yōu)點(diǎn)的描述，無(wú)須再作更多的講解。

3.3 啟發(fā)引導(dǎo)，展開(kāi)討論

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

4 對(duì)多媒體案例教學(xué)法的實(shí)踐效果分析

4.1 教師在多媒體案例教學(xué)中的角色定位

在多媒體案例教學(xué)中，教師所擔(dān)負(fù)的主要任務(wù)有：激發(fā)學(xué)生的興趣，使他們認(rèn)識(shí)案例及其案例所反映問(wèn)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(lái)；監(jiān)督案例分析的情況，通過(guò)探究提問(wèn)等方式挖掘出有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，檢查學(xué)生的思維活動(dòng)并提供相關(guān)證據(jù)。

4.1.1 辯證地進(jìn)行點(diǎn)評(píng)

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

4.1.2 激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神

任課教師在進(jìn)行案例分析時(shí)，可以刻意留一些小問(wèn)題讓學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦筋，激發(fā)他們的想象力，尤其對(duì)那些有一定道理的個(gè)人見(jiàn)解，更應(yīng)當(dāng)給與保護(hù)和鼓勵(lì)。應(yīng)當(dāng)告訴學(xué)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(jià)值

學(xué)校擁有豐富的多媒體教學(xué)資源，水聲工程學(xué)院擁有充足的科研案例，課程可以用多媒體案例教學(xué)法進(jìn)行授課。多媒體案例教學(xué)將形象生動(dòng)的科研案例帶到了課堂，大大拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果的提升不言而喻。

多媒體案例教學(xué)法將復(fù)雜的物理問(wèn)題簡(jiǎn)單化，將抽象的工程問(wèn)題具體化，從而加深了學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的理解，加深了學(xué)生的印象。學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解也從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。多媒體案例教學(xué)法將水聲工程領(lǐng)域的世界前沿課題及時(shí)地帶到了課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，學(xué)習(xí)動(dòng)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(yǔ)

實(shí)踐證明，作為一種新穎的教學(xué)法，通過(guò)在水聲學(xué)課程教學(xué)中運(yùn)用大量的科研案例輔助教學(xué)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生能很好地理解課程的學(xué)習(xí)目的，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握更加牢固，課堂教學(xué)效果得到顯著提升。

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