基于國家級精品課程水聲學(xué)多媒體案例教學(xué)的探索與實踐

1、基于國家級精品課程水聲學(xué)多媒體案例教學(xué)的探究與理論基于國家級精品課程水聲學(xué)多媒體案例教學(xué)的探究與理論高校開展案例教學(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家，它最先運用于法學(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，教師的計算機(jī)運用才能也不斷進(jìn)步，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)運而生。它運用啟發(fā)和研討的教學(xué)形式，可以充分調(diào)動學(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)和進(jìn)步他們的創(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)的一門專業(yè)根底課，具有極強(qiáng)的理論性和工程理論性2021年被評為國家

2、級精品課程。該課程是水聲物理、水聲工程、水聲技術(shù)等專業(yè)課程的根底，在專業(yè)人才培養(yǎng)過程中占有極其重要的地位。授課對象為三年級本科生，他們剛剛開始接觸專業(yè)課程，根底薄，對工程實際知之甚少，對知識點的理解與把握都較為抽象和困難，難以將理論與理論聯(lián)絡(luò)起來，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)課程特點及豐富的科研案例，在該課程中進(jìn)展了多媒體案例教學(xué)的探究與理論。1 水聲學(xué)國家級精品課程建立的背景和特點1.1 水聲學(xué)精品課程建立的背景水聲學(xué)精品課程為適應(yīng)21世紀(jì)水聲學(xué)科開展的需要，為培養(yǎng)理論和理論全面開展的水聲工程專業(yè)創(chuàng)新型人才而提出。在幾十

3、年的教學(xué)積累和幾代教師共同努力的根底上，從更新教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、完善教材建立、豐 富教學(xué)資源等幾方面進(jìn)展了深化研究和探究。針對水聲學(xué)課程的特征，課程組大膽地嘗試了科研效勞于教學(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)歷。 水聲學(xué)是一門工程科學(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)中一門重要的專業(yè)根底課，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、博士的重要根底。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握水聲學(xué)的根本概念和解決水聲學(xué)問題的一般方法，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

4、好根底。課程建立前期是在前蘇聯(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，后又吸收了英美等國水聲學(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。特別是以大量工程理論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，案例教學(xué)是指教師針對教學(xué)內(nèi)容，選擇恰當(dāng)案例，并以案例為根本素材，將學(xué)生引入真實情境中，通過師生、生生之間的平等對話和研討，促使學(xué)生充分理解所學(xué)知識重點、難點的教學(xué)形式。對于水聲學(xué)課程來說，形象詳細(xì)地表達(dá)知識點，加速學(xué)生的理性認(rèn)識，將課本知識與工程理論情形有效聯(lián)絡(luò)起來，是進(jìn)步教學(xué)效

5、果的一個重要問題。為了到達(dá)這個目的，充分利用多媒體設(shè)備和技術(shù)，我們在多媒體案例教學(xué)的素材選擇和設(shè)計上進(jìn)展了精心準(zhǔn)備。2.1 與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的動畫演示素材多媒體案例教學(xué)不僅僅是為了進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，它也是一種能更好地效勞于教學(xué)的現(xiàn)代化工具。水聲學(xué)課程所要求的多媒體動畫既要注重其形式的美觀，更要注重其科學(xué)性。如簡正波駐波分布動畫、線性負(fù)梯度典型聲線動畫等，在內(nèi)容上，這兩個動畫分別與波動理論、射線理論相匹配，初步解決了學(xué)生對簡正波和聲波傳播過程難理解的問題；在形式上，這兩個動畫直觀描繪了實際物理量的變化規(guī)律，到達(dá)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

6、以有很多種。如它可以是對課程理論內(nèi)容的延續(xù)，也可以是課程理論內(nèi)容的實際應(yīng)用以及任課教師的科研案例運用，使學(xué)生對課程理論內(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)生考慮，激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維。水聲工程專業(yè)具有較強(qiáng)的工程理論性，學(xué)院一直致力于在學(xué)習(xí)理論知識的同時，鍛煉學(xué)生現(xiàn)場解決實際問題的才能，在發(fā)揮創(chuàng)新精神的同時，學(xué)生不斷提出新的思路和想法。如水聲學(xué)課程中設(shè)計的目的散射聲場指向性測量，就是利用交互界面設(shè)計好模擬的聲場應(yīng)用場景和測量過程，學(xué)生也可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)自行設(shè)計相關(guān)參數(shù)，完成應(yīng)用過程，得出結(jié)論，并給出應(yīng)用改進(jìn)方案等。此外，

7、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、有說服力，同時也可以進(jìn)步學(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多，會使學(xué)消費生眼花繚亂的感覺，不僅在理論學(xué)習(xí)上得不到幫助，還會適得其反。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。為了讓學(xué)生更好地理解水聲學(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)役和泰坦尼克號撞冰山的視頻；為了讓學(xué)生更深化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)混響實驗測量數(shù)據(jù)編輯了混響的音頻素材來輔助混響特性的教學(xué)。3 多媒體案例教學(xué)的課

8、堂施行典型的案例教學(xué)法需要花大量的時間，對于學(xué)時比較緊張的水聲學(xué)課程來說，必然會有大量的知識內(nèi)容無法在課堂學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握相關(guān)的理論知識。因此，多媒體案例教學(xué)更能彰顯其靈敏高效的特點。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)展案例教學(xué)，將學(xué)生的好奇心激發(fā)出來以利于后續(xù)教學(xué)。在講解水聲學(xué)的應(yīng)用時，提出這樣的問題：大西洋潛艇戰(zhàn)役中德軍取勝還是盟軍取勝？泰坦尼克號為什么會撞擊冰山而漂?。窟@兩個問題看似歷史問題，但其中表達(dá)出了水聲學(xué)在軍用和民用兩方面的應(yīng)用，

9、而且也是學(xué)生感興趣的問題。為此，在多媒體課件中插入這兩個歷史事件的視頻剪輯。在課程學(xué)習(xí)之前，學(xué)生只看到影片中場面的宏偉壯觀。在課程學(xué)習(xí)之后，學(xué)生答復(fù)了事情發(fā)生的原因，做到了知其然知其所以然。類似問題可以在日常的授課過程中進(jìn)展凝練，這對多媒體案例的施行，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，可以將抽象問題詳細(xì)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，案例只是一個舉證，不要本末倒置。例如，在對射線聲學(xué)理論與波動理論作比較時，書本上是用簡單、直觀、可以求解較為復(fù)雜的海洋聲信道中聲傳播問題等詞語來描繪射線理論的優(yōu)點，很抽象。

10、為此，在水聲學(xué)多媒體課件中引入了三維特征聲線計算軟件，在授課現(xiàn)場計算并繪制了存在海底山和渦流海洋波導(dǎo)中三維的聲波傳播途徑，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)生信服書本上關(guān)于射線理論優(yōu)點的描繪，無須再作更多的講解。3.3 啟發(fā)引導(dǎo)，展開討論任課教師在要求學(xué)生對案例討論前，大多會由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生。水聲學(xué)課程在講解聲吶目的的目的強(qiáng)度時，根據(jù)強(qiáng)度的定義式，聲吶目的的目的強(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)即目的強(qiáng)度值必然小于等于零，但在參考文獻(xiàn)和教科書上都能看到目的強(qiáng)度大于零的情況，這是什么原因呢？這種有關(guān)書本內(nèi)容正

11、誤的問題，學(xué)生很感興趣，講解該內(nèi)容之前可以讓學(xué)生討論一段時間。為了答復(fù)該問題，學(xué)生必然會自主地去學(xué)習(xí)，尋找答案，這便是教學(xué)中的啟發(fā)引導(dǎo)。當(dāng)教師對內(nèi)容講解后，學(xué)生通過學(xué)習(xí)答復(fù)此問題，那么說明他們已經(jīng)理解了目的強(qiáng)度的物理概念。理解了目的強(qiáng)度的定義之后，對目的強(qiáng)度測量的原理、本卷須知等問題便可迎刃而解。4 對多媒體案例教學(xué)法的理論效果分析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)識案例及其案例所反映問題的重要性；把該案例與課程中其他相關(guān)內(nèi)容聯(lián)絡(luò)起來；監(jiān)視案例分析的情況，通過探究提問等方式挖掘出有待進(jìn)一步解決的問題，檢查學(xué)生的思維活動并

12、提供相關(guān)證據(jù)。4.1.1 辯證地進(jìn)展點評由于教師對課程內(nèi)容非常理解，所以在學(xué)生進(jìn)展實際問題討論或證明時，不要中途打斷學(xué)生的思路，不要按照以往的案例開展反向引導(dǎo)學(xué)生，而應(yīng)讓學(xué)生自己找出正確的方法，但假設(shè)學(xué)生偏離問題很遠(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)展評價。 任課教師在進(jìn)展案例分析時，可以刻意留一些小問題讓學(xué)生考慮，鼓勵學(xué)生動腦筋，激發(fā)他們的想象力，尤其對那些有一定道理的個人見解，更應(yīng)當(dāng)給與保護(hù)和鼓勵。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)展授課。多媒體案例教學(xué)將形象生動的科研案例帶到了課堂，大大拓寬了學(xué)生的知識面，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)雜的物理問題簡單化，將抽象的工程問題詳細(xì)化，從而加深了學(xué)生對重點、難點內(nèi)容的理解，加深了學(xué)生的印象。學(xué)生對知識點的理解也從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。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地帶到了課