案例教学法在理论力学教学中的应用.docx

案例教学法在理论力学教学中的应用 【摘要】理论力学是土木工程、机械设计制造及其自动化等工科专业的基础课，该课程理论学问抽象，理论性强，内容枯燥，是工科专业中学习难度较大的一门课程。教研组在长期的理论力学教学活动中，逐步将抽象的理论学问还原为生产、生活中普遍的案例，通过同学们日常生活能够接触的例子，结合不同专业学生学问体系构成的特点，探究了一种案例式教学方法。在机械设计制造及其自动化等专业的应用取得了良好的教学效果。 【关键词】理论力学；案例式教学；学问运用 随着企业不断改革与发展，现代企业对人才职业实力的要求越来多样化，越来越多的高校更加重视应用型人才的培育。为了加强高等教化应用型人才的培育，我校机械教研室在教学探讨与探讨中，针对理论力学课程进行了重点改革。理论力学是高校工科专业的一门基础课，对学生后续的课程材料力学、机械设计、机械原理、结构力学等有重要的指导作用，是学生获得物体运动规律的专业基础课程。但是，该课程以高数为基础，用高等数学的思维来演绎工程构件的受力与运动，具有理论性强，内容枯燥，学习难度大的特点。学生们也普遍反映该课程难以消化和驾驭。针对这一现状，机械教研室通过多次教研活动与实践，逐步在机械设计制造及其自动化等专业推行了案例教学方法，获得了良好的教学效果。 一、工程案例在静力学中的应用 教材中的静力学公理都是基于抽象的力学模型，进行数学的推导过程得到的结论。这中间缺少详细的工程案例作为基础，学生在学习过程中普遍感到生涩、难懂。而正确理解基本定理的物理内涵是敏捷运用于工程实践的基石。能够敏捷运用于工程实践中是学习理论力学的主要目的。基于此，教研组在基本理论推导起先就引入了案例式教学法。 例一：讲解合力矩定理时，课程导入应用了生活中的“推磨盘”案例。一个大磨盘可以由几个人一起推，也可以由一头驴子推，几个人对磨盘作用的力矩与一头驴子对磨盘作用的力矩是等效的，这反映了合力矩定理的实质。这样使得讲解的过程是先用生动的案例印证定理的实质，再通过数学推导得出定理的内容和公式。讲解过程中，对于 “几个人等于一头驴子”既使同学们深刻理解了定理内容，又活跃了课堂气氛，增加了同学们学习这门课程的爱好。 例二：讲解摩擦这一部分时，滚动摩阻这个概念理解有点难度。针对这个问题，结合多媒体教学设置了一个案例导入。对一个粗苯沉重的水泥管子受推力后，进行常规受力分析，让同学们发觉与实际运动状态存在的冲突，进而引入滚动摩阻的概念。讲解过程中，出现的冲突是假如不考虑滚动摩阻的存在，那么会出现轻吹一口气就能吹动水泥管子快速滚动的错误现象，能加深概念理解，增加学习的爱好。 静力学中这样的案例许多，静力学中各种铰链支座的受力分析，可以用桥梁的结构、门和门轴的结构、汽车窗雨刷、内燃机曲柄连杆机构、惯性筛等实际案例来说明受力的特点。 二、工程案例在运动学中的应用 运动学中是应用高数演绎点和刚体运动规律的精辟诠释。运动学中推导过程严谨、思路奇妙，对高数的基础要求较高，是同学们学习的难点。大家简单在困难的几何分析中失去耐性和信念，从而不能理解定理的内涵。这一部分，也采纳了较多的实际案例。 例一：在讲解点的速度合成定理时，采纳了汽车在路上的行驶案例，以车内乘客为动点，选择两种参考系，探讨三种不同的运动轨迹，进而引出三种运动位移，三种速度，可以加深对这几个概念的理解。汽车假如行驶在雨中，还可以雨点为动点，再次选择两种参考系，三种运动位移和三种速度。这样的案例使学生们生动形象地理解了概念，也降低了学习的难度，提高了学生的学习爱好，更便于同学们利用该定理解决工程实际问题。 例二：講授刚体的平行移动和定轴绕动时，选择了教室内的荧光灯为例。当沿着灯管轴线方向施加载荷灯运动时，灯做平行移动；当沿着灯管轴线垂线方向施加荷载使灯运动时，灯做定轴转动。两种运动同时体现在同一物体上，很简单理解这两个概念。能说明这两个概念的例子还许多，例如小孩荡秋千，教室的门绕门轴的转动，钟表指针的转动，钟摆的摇摆，惯性筛中不同构件的运动，内燃机曲柄滑块中活塞和曲轴的运动等。运动学中这样的案例还许多，不一一列举。 三、工程案例在动力学中的应用 动力学部分是联系静力学和运动的桥梁。这一部分内容定理抽象、公式推导多、枯燥难懂。针对不同专业学生，也可以对相关的理论学问进行案例解读。 例如，讲解动量矩定理时，采纳体育中的链球和标枪说明。假设情景，链球和标枪的质量相等，在投掷中运动员会感到链球作用力更大，这是由于链球重心远离手臂，能获得更大的动量矩。同样的例子还有柴油机的飞轮，钟摆等。飞轮质量通常集中于轮体外缘，这样的结构减轻了飞轮质量，获得了较大的转动惯量。钟摆的质量集中在底部，该种结构在运动过程中可获得较大动量矩。这些案例充分说明白动量矩定理学问在生产、生活中的应用。 四、结论 案例式教学方法在理论力学中的应用，加深了学生对力学理论综合学问的理解，拓宽了学生的学习思路。通过对该案例的分析，使机械工程专业学生了解了后续专业课程与理论力学的联系，深化了理论力学学问在工程实践中的应用。 参考文献 1 谢华.启发式教学在理论力学中的详细应用J.中国电力教化，2022. 2 尹凤娥.关于理论力学教学和学习的几点分析J.时代教化，2022：138. 作者简介：任湘君，女，探讨生，高级工程师，探讨方向：力学教学和科研工作。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页