《工程力学》课程学法的探讨论文

  摘要:工程力学是机电各专业一门重要的专业基础课,有较强的理论性,又与工程实践密切联系,教学以材料力学为主。在教学过程中,必要的教学方法就必不可少,下面就笔者的教学实践,探讨工程力学的教学方法。

  关键词:工程力学刚度强度剪切扭转

  《工程力学》是一门研究物体机械运动和构件强度、刚度、稳定性理论的学科,它包括理论力学、材料力学、运动学、动力学。由于高职高专院校重在培养应用型人才,故多选其中的《理论力学》和《材料力学》作为教学重点,此学科是后续阶段《机械设计》中课程设计的计算基础;其中的概念、计算、应用多影响到其他专业课的理解与学习。《理论力学》重点讲解受力分析与平衡方程,《材料力学》重点讲解四大变形形式的计算与校核,学生要达到会简单的设计。在教学过程中,由于工程力学繁杂而抽象,很多学生会觉得难度大而枯燥,因此,在平时的教学过程中,好的教学方法就可提高学生的学习兴趣,顺利完成学习。本文作者主要从以下五个方面来探索和实践学生的学法,以求提高学生专业课程的学习效果。

  一、逐个擦除法

  在力学的学习过程中,静定结构和超静定结构的辨别一直是难点。静定问题的几何特征为无多余约束,是实际结构的基础。因为静定结构撤销约束或不适当的更改约束配置可以使其变成可变体系,而增加约束又可以使其成为有多余约束的不变体系(即超静定结构);超静定问题的几何特征为几何不变但存在多余约束的结构体系,是实际工程经常采用的结构体系。由于多余约束的存在,使得超静定结构整体性好、刚度大,内力和变形分布比较均匀,防御能力强,使得该类结构在部分约束或连接失效后仍可以承担外荷载,判断方法是先判断力系属于哪种力系,若为平面任意力系则可以解出三个未知量,平面平行力系和汇交力系可解两个未知量,然后圆柱铰链约束算一个约束,活动铰支座算一个约束,固定端算三个约束,接下来逐个擦去约束,擦到最后的总数减去可列平衡方程的个数即得超静定次数。

  二、专业概念通俗化

  在工程力学的学习过程中,会有许多的专业概念,而这些概念是以后专业课学习中不可缺少的一部分,概念理解透彻与否对以后的材料或工艺的学习很重要。

  强度是只材料抵抗破坏的能力,我以地震对房屋为例,房屋在地震中倒塌是因为强度不够,所以现在的房屋建筑强调增加抗震强度、抗剪强度,以减少地震暴雨等自然灾害的影响;再以钢材和木材在受相同外力作用下的破坏程度,说明强度与材料有关。另一概念是应力集中,应力集中是由于受力构件几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力骤然增大的现象。应力集中对构件强度的影响随材料的不同而不同,举例,一块中间有孔结构的大理石,在孔结构处受力处会产生裂纹,裂纹会逐渐扩展而使大理石断裂;在换一种金属材料,做成相同结构受同样大小力的作用,却不会有裂纹产生,以此说明应力集中对脆性材料的危害比塑形材料的严重的多。工程力学的概念较多且术语话,用通俗极端的例子易懂且好记忆,学起来也不会说教而乏味。

  三、理论实际结合法

  对于工程力学的四种基本变形,生活中都有简单的事例,但是学生很难与知识一一对应,而教材中也有提到,只是一带而过,学生并不能理解并接受。对于梁的横截面有横放和竖放,利用公式推导,竖放时的正应力小,强度高,所以房屋结构的房梁多采用竖放。在此结论中强调的是梁的横截面横放或竖放,而学生不易理解重点,那么我上课时可以拿一根方形的木杆,让学生自己选择什么是横放,什么是竖放,这样既调动了他们的积极性,也得出了结论。启发他们从将我们所学的和生活联系起来,让他们从心里认识到,原来高深莫测的力学在生活中处处可见。

  四、变形类推发

  材料力学就是围绕四种基本变形展开,而四种基本变形的本质就是正应力和切应力。沿着横截面方向的应力是切应力,垂直于横截面方向就是正应力。所对应的最简单的形式就是拉压和剪切变形,这两种相对简单易懂,抓住了这个最核心的,那么在教学中,每讲到一种变形,总是可以以拉压和剪切为终点,逐步推导,那么随之引起变形的应力就呼之欲出了。例如扭转变形的教学中,以一根杆件为例,上课的时候,做一个极端的扭转变形,让学生观察尺寸的变化,结果杆件轴向尺寸不变,那么不是拉压变形,也就没有正应力,而杆件横截面发生转动,产生扭转角,沿着横截面方向,与剪切变形类似,那么就产生切应力。用这种方法在教学的时候,可以将难的简单化,可以有很好的效果。

  五、启发式提问

  这是一种在很多学科都用的方法,那么在力学的学习中也是百试不爽。在讲到重心与形心时,我先举个事例,怎样将一个鸡蛋立起来,学生都很努力的想方法,最终我层层提问,将重点过渡到重心和重心的求法,再以例题讲解分割法求解重心位置。这样一节旧概念新知识的内容就快乐的传授了,学生们都很活跃,课堂的氛围一直很好。

  在工程力学的教学中以人为本,为提高教学效果,要增强学生学习的积极性,创造良好的课堂学习氛围,培养学生良好的学习习惯和分析问题的能力,通过多种教学方法,较好的完成教学,取得较好的教学效果。

  参考文献

  [1]李立,张祥兰.工程力学[M].北京:机械工业出版社,2008.

  [2]刘宏文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2002.

  [3]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京:高等教育出版社,2002.

  [4]张定华.工程力学[M].北京:高等教育出版社,2000.

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