劉偉慈 梁瑞生

摘 要 理工科專業(yè)課程的特點主要表現(xiàn)為概念多、公式多、知識點分散、理論性強及實踐性高等，運用傳統(tǒng)板書或者一般的多媒體教學(xué)方式，教學(xué)內(nèi)容比較枯燥無味，難以吸引學(xué)生的注意力，學(xué)習(xí)效果不理想。針對理工科專業(yè)課程的特點及教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合在教學(xué)過程中積累的一些經(jīng)驗，對多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件的運用進行探討。

關(guān)鍵詞 多媒體；理工科專業(yè)課程；虛擬實驗室；Maple

中圖分類號：G642.3 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）03-0020-02

1 前言

理工科專業(yè)課程存在理論抽象、實踐性強、內(nèi)容多、難教難學(xué)等困難，因此在創(chuàng)建高水平應(yīng)用型理工科大學(xué)過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，增強對理工科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂質(zhì)量及教學(xué)效率最為關(guān)鍵。教育部于2005年1月頒布《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》，明確指出：“要鼓勵教師按照教育規(guī)律和課程特點，推動多媒體輔助教學(xué)，不斷提高教學(xué)效果?！盵1]在大學(xué)理工科專業(yè)課程教學(xué)中合理利用多媒體技術(shù)及相關(guān)軟件，可以有效激發(fā)學(xué)生的興趣并極大地提高課堂教學(xué)質(zhì)量，達到教學(xué)相長。

利用多媒體計算機技術(shù)及相關(guān)教學(xué)軟件進行輔助教學(xué)，可以極大地豐富課程教學(xué)內(nèi)容，使教師表達方式更加多樣化。如在課堂上播放一些能夠說明問題的、富有趣味的視頻或圖片，可以吸引學(xué)生的注意力，擴展他們的形象設(shè)計思維，從而不斷提高學(xué)習(xí)興趣，加強生生互動及師生互動，提升課堂質(zhì)量。本文將探討理工科專業(yè)課程教學(xué)中多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件的應(yīng)用。

2 理工科專業(yè)課程教學(xué)存在的問題

理工科課程改革的核心目標(biāo)就是不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及能力，但大部分理工科理論課程的安排上都是“概念定理—證明—練習(xí)題”這一流程，對基本的理論背景和實際應(yīng)用都牽涉較少。而理工科實驗課程大部分以基礎(chǔ)訓(xùn)練為主，實驗指導(dǎo)書將實驗儀器設(shè)備、實驗原理、實驗步驟等寫得非常詳細，學(xué)生只是按照說明書的流程在實驗箱上完成簡單操作，通過實驗結(jié)果驗證結(jié)論、定律及定理，如證明一些已知的數(shù)據(jù)和波形；解決實際應(yīng)用問題的開放性及綜合性設(shè)計實驗的數(shù)量不多，學(xué)生也很少自己查資料、動腦筋去研究設(shè)計實驗方案，選擇實驗方法，甚至對新知識、新技術(shù)不敏感而不能及時結(jié)合它們進行實踐。因此，對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是沒有幫助的。

3 多媒體技術(shù)及相關(guān)軟件應(yīng)用在理工科專業(yè)課程教學(xué)中的優(yōu)勢

1）多媒體技術(shù)及相關(guān)軟件能夠生動地將理工科專業(yè)課程（如電路、信號與系統(tǒng)等）內(nèi)容以模擬演示的形式展示出來，能很好地抓住學(xué)生的注意力和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。將具體的形象展示給學(xué)生，一方面通過創(chuàng)設(shè)理工科專業(yè)課程情境幫助學(xué)生理清思路，另一方面幫助學(xué)生形成抽象與形象之間的對應(yīng)關(guān)系，加深學(xué)生對專業(yè)知識課程理論方面的理解。

2）運用多媒體及相關(guān)軟件使教學(xué)更加立體，讓學(xué)生體驗到立體教學(xué)，同時可以優(yōu)化加深學(xué)生的課堂印象，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，節(jié)省課堂教學(xué)時間，顯著提高教學(xué)質(zhì)量，使課程教學(xué)更加符合教學(xué)改革趨勢，達到既定的教學(xué)目標(biāo)。多媒體技術(shù)及相關(guān)軟件的及時使用，可以大量節(jié)省畫圖和板書的時間，提高教學(xué)效率，真正事半功倍。

3）多媒體技術(shù)結(jié)合相關(guān)軟件的教學(xué)活躍了課堂氛圍，及時反饋課堂的教學(xué)效果。多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件在教學(xué)中的靈活運用，使呆板的理論教學(xué)顯得更加靈活，通過宏觀現(xiàn)象將微觀抽象的事物可視化展現(xiàn)出來，讓學(xué)生更容易接受課堂知識，開拓創(chuàng)新思維。

4 多媒體技術(shù)及相關(guān)軟件應(yīng)用在理工科專業(yè)課程教學(xué)中的誤區(qū)

忽略了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位 很多教師認為傳統(tǒng)教學(xué)方法是守舊過時的，而多媒體課件和相關(guān)教學(xué)軟件體現(xiàn)的是先進的教育理念，從而在課堂教學(xué)中非常依賴多媒體課件和相關(guān)軟件。許多教師備課時更注重素材準(zhǔn)備、復(fù)制資料，然后課堂上展示圖片和放映視頻，忽略了自己的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位，不能與學(xué)生在課程內(nèi)容上互動，不能激發(fā)學(xué)生對理工科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。

理工科所有的課程都使用多媒體課件或偏重軟件演示 多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件的迅猛發(fā)展使得大部分教師拋棄傳統(tǒng)教學(xué)，全面使用這一新的教學(xué)方式。但是多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件的使用必須結(jié)合課程特點，并非所有的課程都適合。如專業(yè)基礎(chǔ)課中的復(fù)變函數(shù)和積分變換注重邏輯推理過程，物理課程的探索求解過程對于理解物理機制也很關(guān)鍵。教師通過板書可以引導(dǎo)學(xué)生掌握推導(dǎo)過程和理解解題思路，加強師生互動、生生互動，引起學(xué)生探索欲望，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在推導(dǎo)求解過程中享受樂趣，能更好地理解和掌握公式定理及物理機制。若是這一推導(dǎo)過程只是以多媒體形式展示給學(xué)生，學(xué)生難以及時掌握其內(nèi)在機制。

另外，虛擬實驗只是模擬實驗，并不能提高學(xué)生動手實驗的能力，無法代替真實的實驗環(huán)節(jié)。只有多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件與傳統(tǒng)教學(xué)方式緊密結(jié)合，才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂質(zhì)量和教學(xué)效率。

學(xué)生過度依賴多媒體課件 因為多媒體課件更生動、直觀，所以有些學(xué)生上課不帶教材，課堂上只看課件，只聽教師灌輸，依賴課件聽課，不動腦、不互動。一些學(xué)生甚至跟不上多媒體課件的演示，課堂學(xué)習(xí)效率低下。

5 多媒體技術(shù)結(jié)合相關(guān)軟件在理工科專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體教學(xué)技術(shù)相結(jié)合 理工科專業(yè)知識學(xué)習(xí)需要進行一系列的邏輯思維過程。多媒體課件在文字、圖像、聲樂、色彩等方面的應(yīng)用，極大地豐富了課堂內(nèi)容，能夠多樣化地刺激和誘導(dǎo)學(xué)生的視聽覺，抓住他們的注意力，激起學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，真正提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率。理工科專業(yè)課程有些概念和物理機制比較抽象，難以理解。教師一方面可以通過板書引導(dǎo)學(xué)生理解邏輯推導(dǎo)過程，另一方面利用多媒體技術(shù)將物理過程進行展示，并讓物理機制通過現(xiàn)象的展示來揭示，從而幫助學(xué)生加強對物理概念和物理機制的理解和掌握。如用多媒體課件來模擬實驗，可以讓學(xué)生在腦中形成深刻的印象，變抽象為形象，讓學(xué)生從身臨其境的情境中領(lǐng)悟到其中的原理、方法及方式，從而增強教學(xué)效果。

虛擬實驗室在教學(xué)中的應(yīng)用 建設(shè)虛擬實驗室，運用一些虛擬軟件合理安排實驗教學(xué)內(nèi)容，解決儀器設(shè)備缺少的難題并提高教學(xué)的安全性、創(chuàng)新性及開放性。將實驗課程內(nèi)容制作成虛擬的多媒體課件，學(xué)生可以利用這些課件進行自主練習(xí)，提高綜合實驗素質(zhì)，使真實實驗向綜合實驗發(fā)展[2]。真實實驗和虛擬實驗相結(jié)合，使學(xué)生實驗不再受實驗資源和儀器設(shè)備的限制，將有助于學(xué)生開闊眼界、拓寬思維空間，提高創(chuàng)新能力和實踐動手能力。虛擬實驗多媒體課件具有易復(fù)制的特性，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時間隨時安排實驗，通過虛擬實驗觀察實驗現(xiàn)象、操作實驗儀器，改進實驗方向。這種“身臨其境”的實驗極大地開拓了學(xué)生思維，而專家教師的“臨場”指導(dǎo)也讓學(xué)生受益良多。學(xué)生還可以通過實驗室的協(xié)同功能和異地學(xué)習(xí)者共同學(xué)習(xí)、討論開展實驗，加深對于實驗的理解，提高對實驗儀器設(shè)備的熟練使用程度，建立實驗的直觀認識，鞏固所學(xué)內(nèi)容，從而在客觀上實現(xiàn)實驗室空間和時間上的延伸。

理工科專業(yè)課程虛擬實驗室豐富了實驗內(nèi)容，開放式實驗教學(xué)和先進的虛擬仿真等電路仿真的主流軟件已在理工科實驗教學(xué)模式中被廣泛推廣和應(yīng)用。

借助MATLAB軟件將數(shù)學(xué)函數(shù)可視化 理工科專業(yè)基礎(chǔ)課中，有些課程的函數(shù)理論是本科階段的重要知識點，其數(shù)學(xué)理論部分較難理解。如“復(fù)變函數(shù)與積分變換”需要在四維空間中顯示復(fù)變函數(shù)的圖形，教師可以借助MATLAB軟件將復(fù)變函數(shù)可視化，使抽象問題直觀化、具體化，以加深學(xué)生對復(fù)變函數(shù)特征的理解[3]。

利用Maple數(shù)學(xué)軟件解決函數(shù)的計算問題 Maple具有非常強大的數(shù)值和符號計算功能，靈活多變的二維、三維以及動畫制作技術(shù)。Maple語言在數(shù)學(xué)、計算機學(xué)、物理、經(jīng)濟和工程技術(shù)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。教師可以應(yīng)用Maple數(shù)學(xué)軟件解決復(fù)數(shù)計算、構(gòu)造解析函數(shù)、留數(shù)計算、積分計算、函數(shù)展開為級數(shù)及復(fù)函數(shù)作圖等問題，這樣既解決了學(xué)生為之頭痛的繁復(fù)計算問題，也有益于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣及提高學(xué)習(xí)積極性，并提升運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力。

教師采用新技術(shù)新設(shè)備把自己從放映員的角色中解脫出來 在多媒體教學(xué)中，一方面，教師需要隨時控制多媒體課件的內(nèi)容講解和頁面切換，大多數(shù)時間站在講臺上，活動范圍有限；另一方面，教師視線長時間地集中在電腦屏幕

上，不能及時觀察學(xué)生，不方便應(yīng)用肢體語言，極大地影響師生間的交流和溝通，不能很好地開展師生互動。隨著科技的發(fā)展，如激光翻頁筆、電子手寫屏、無線麥克風(fēng)等新技術(shù)新設(shè)備的出現(xiàn)，可以幫助教師從放映員的角色中解脫出來，有助于隨時、隨地、隨心所欲地對教學(xué)媒體進行控制。

6 結(jié)論

教師在實際課程教學(xué)中需要實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)、多媒體教學(xué)和相關(guān)軟件教學(xué)的有機結(jié)合，要發(fā)揮主導(dǎo)作用，考慮學(xué)生學(xué)習(xí)主體的邏輯思維需求，合理安排多媒體課件和教學(xué)內(nèi)容，有效控制教學(xué)節(jié)奏，突出教學(xué)重點和難點，并結(jié)合多媒體技術(shù)和相關(guān)軟件技術(shù)，從而充分挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

參考文獻

[1]教育部.關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見[EB/OL].[2005-11-21].http：//old.moe.gov.cn//publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_734/200507/8296.html.

[2]任紅杰.關(guān)于高?；邮浇虒W(xué)的思考[J].高校理論戰(zhàn)線，2007（5）：43-46.

[3]彭芳麟.數(shù)學(xué)物理方程的MATLAB解法與可視化[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.