中少学时工程力学教学及教改探索体会.docx

中少学时工程力学教学及教改探索体会 摘要:本文对现有中少学时工程力学的教学现状进行了分析思索,同时结合几年来教学改革实践,前后对比传统“窄而深”、“够用为度”的讲法和“宽而浅”、“定性半定量”的讲法,提出了自己的教学心得和体会。 关键词:工程力学;中少学时;讲法对比;心得体会 一、中少学时工程力学教学现状概述 依据近些年来教学实践反馈状况来看,全国大多数工科院校对非机类、非土类工程力学的教学改革,大量的削减教学学时数,但从大纲要求来看,其教学内容基本没变,这样就导致了教学中对教学内容支配非常困难。从作者起先读探讨生起到现在工作,始终跟从蒋平、王维两位导师从事教学改革方面的教学和探讨工作。从目前所了解的状况来看,大多数院校对中少学时工程力学仍采纳传统教学方式,除了大量删减教学内容之外,教学中对教材选用也是基本同于多学时教材,大部分中少学时教材的编写也与多学时教材类似。 通过作者几年来的教学发觉,对于中少学时专业学生来说,由于工程力学并非其专业主干课程,故学习主动性和主动性较差,不能够引起足够的重视,最终导致教学效果并不是很好。学生普遍反映课程太难,教学时间太短,专业教研室也对教学效果并不满足。 因此,几年来,作者始终从事这方面的教学探讨,摒弃传统的“够用为度”和“窄而深”的教学原则,大胆革新传统讲授方法,提出了“定性和半定量的工程力学”。在进行了专业教研室调研之后,在“十五”和“十一五”国家级规划教材工程力学基础(I)(II)的基础之上重新整合教材内容,保留较宽的学问面,降低定量计算的要求,即“宽而浅”,编写了工程力学基础(定性半定量)的教材,并在我校工业设计,自动化,测控工程,电气工程,材料科学与工程,高分子材料与工程,平安工程等多学科、多专业进行多轮试点教学,即将正式出版发行。 然而,除上述专业之外,还有诸如工程管理,建筑环境等部分专业仍采纳传统教学方式和教材,作者始终从事这两种教学方式和教材的实践和对比教学探讨,现谈谈自己在这方面的体会。 二、传统“窄而深”、“够用为度”讲法和全新“宽而浅”、“定性半定量”讲法对比教学体会 (一)因材施教 正如上述对中少学时工程力学教学现状的分析,不论是传统教学方式,还是基于“宽而浅”的“定性半定量工程力学”的全新教学方式,都必需正确的定位教学对象和目标,做到因材施教,着眼于学生今后从事工程实际的须要。 在集成化程度和团队合作意识越来越强的当今,团队人员的合作与沟通显得尤为重要。中少学时工程力学适用专业的学生今后很少从事详细力学设计计算方面的工作,由于团队合作的须要,要求他们能与特地从事力学设计计算的工作人员进行沟通沟通。因此了解肯定的工程力学学问对于不同学科人员之间的合作探讨将起到至关重要的作用。也就是说,要求此类学生在今后工作中对工程力学要懂(驾驭基本概念和基本方法),但不要求精(基本不从事详细力学设计计算)。因此,在教学中要尽量的让学生精确的驾驭基本概念和基本方法。但这并不意味着不须要计算推理,必要的计算推理可助于学生更精确的驾驭概念和方法。 (二)讲法和内容的敏捷掌控 由于部分中少学时工程力学教材仍采纳传统的“够用为度”和“窄而深”的内容支配,如何在较少的学时内让学生驾驭更多的概念和了解更多的探讨分析方法就成为教学中亟待解决的一个问题。工程力学中第一部分的刚体静力学内容,不论是多学时还是少学时,其基本内容和要求改变不大,因此教学学时数的安排上能留下的空间很小。然而在材料力学部分的教学中却有肯定的可截留的教学空间,可以有更多的教学空间留给“较宽的学问面”。 作者基本观点:基于“宽而浅”和“定性半定量”的教学侧重点的重新布局。详细来讲就是“细讲拉压,粗讲扭转、弯曲”。由于此类学生不能对本门课程引起足够的重视。因此在讲法上要能使学生建立一套“相对完整的、程序化的”分析方法,这样即使在不同的杆件变形分析时,也会以“程序化的”方式来分析和探讨,从而削减学生对课程的“恐惊性”和“排斥性”。做到这些最有效的方法就是降低定量计算的难度,扩大学问面,多用不同学科类的详细事例来提高其爱好和学习的主动性、主动性。 1.精讲拉压杆。 作者的体会:材料力学的教学仍从拉压杆的分析起先。对于这部分内容应较为细致地讲解并描述和分析。拉压杆的分析包括内力、应力、变形和超静定等问题,其探讨分析方法涵盖材料力学探讨的基本方法。从这个意义上说,拉压杆的分析就是一本“浓缩版的材料力学”。因此,这部分内容的分析可以让学生建立一套完整的材料力学探讨杆件内力、应力、变形和超静定问题分析的基本方法。 可以这么说,假如拉压杆的分析方法驾驭坚固,那么后面的扭转、弯曲分析也就驾驭好了八成。缘由就在于,不同的变形只是由于杆件横截面上内力不同,而不同的内力将产生的不同性质的应力重量和变形,对于超静定不同的变形就对应着不同的变形协调条件。详细讲法如下: (1)内力探讨方法截面法和干脆法:简洁介绍两种方法的异同和内在联系,重点以截面法介绍全部杆件内力探讨的方法。 (2)应力分析三方面分析:以简洁图示(如图)或演示方式(可配以教具或幻灯片视察现象),从视察试验的变形起先,由变形现象分析其横截面上可能的应力成分与应力分布情形。然后介绍变形几何关系力与变形物理条件静力学这种定式的分析基本分析方法,突出材料力学三方面分析的手段和方法。 (3)强度计算三类工程问题:在强度计算中,三类工程问题应分别举例详加探讨。如此一来,扭转和弯曲同样存在强度计算三类工程问题则可简洁分析,节约教学学时。 (4)变形分析变形、位移及内力之间的关系:建立另一种形式的胡克定律,以及不同载荷作用下其变形计算的扩展形式。以简洁实例分析变形、位移和内力三者之间的关系,突出“刚体位移”概念。 (5)超静定问题一般解法三方面分析法:通过前述应力公式的推导,在此再次强调材料力学探讨分析问题的基本方法三方面分析,且以变形几何关系和变形物理分析为核心,从而建立超静定问题的基本分析方法,突出变形协调的概念。 对于拉压杆,这五个方面内容应较为细致的讲解,一方面,可以使学生具备从刚体静力学到材料力学过渡的过程,即探讨模型从刚体模型过渡到了变形体模型;另一方面,一旦学生驾驭好这五个方面的内容,再来学习扭转及弯曲就会显得简单很多,老师也能非常从容的解决学时少的问题。 2.粗讲扭转及弯曲。 所谓“粗讲扭转及弯曲”也不是完全的粗略讲解,应突出重点内容。那么扭转和弯曲的重点分析在哪里呢? 作者认为,扭转和弯曲的重点仍旧在于两点。一是杆件内力成分(扭矩,剪力和弯矩)的分析;另一点则在于横截面上应力成分与分布规律。由此可再一次的介绍变形体力学分析的基本方法三方面分析的方法,从而使学生建立坚固的“程序化”的分析方法,同时在这个过程中也培育了学生力学建模的初步实力。 对于扭转强度则可更为简略的以一个简洁的例题讲解即可,最好以空心和实心圆轴在相同的内力成分下为例讲解其强度计算,可更为精确的驾驭圆轴横截面上剪应力分布规律,而未必要全面的讲解强度计算所解决的三类工程问题。因为此时和拉压杆对比起来,仅仅是内力成分不同而产生不同性质的应力成分而已,相对于拉压杆而言只是“换汤不换药”;同样对于弯曲强度也是如此,但弯曲和拉压、扭转不同在于内力成分不再是单一的一种内力重量,且内力图上可以更为显著的体现“封闭性、微分关系、突变规律”;另外由于梁横截面应力分布规律,在强度计算例题的讲解上应优先考虑非对称截面、拉压力学性能不同材料梁;而对于对称截面梁,问题则又回到了前述的“换汤不换药”的问题,处理方式是相同的。 对于扭转、弯曲变形,驾驭好基本概念即可,如有限长度扭转角与扭转变形程度的却别和梁横截面转角的区分,为了能驾驭好基本概念,可分别以一简洁例题讲解。 3.简介弹性稳定性。 通过压杆稳定性基本概念的介绍,使学生建立弹性失稳的基本概念,侧重于概念的介绍,突出较长压杆承载实力不是由强度确定。 4.扩展学问面。 假如按此来支配教学,相同的内容可节约大约三分之一的教学学时,剩下的学时可针对不同专业进行支配,但可更加突出“宽而浅”和“定性和半定量”的原则。对于少学时专业可支配大多数同学反应比较难和抽象的应力状态分析(应力圆可不讲,由于现在计算手段的不断提高,应力圆的实际运用已基本失去了其意义,只是协助于解析法分析)、广义胡克定律,强度理论及组合变形分析;对于中学时专业可以进行部分动力学内容的讲授,主要集中于动应力的分析,由于学生在进行高校物理课程学习时已建立了刚体平移和转动、动力学概念,对于动应力分析,可先介绍达朗贝尔原理和动静法,然后再介绍弹性构件动应力分析基本方法,仍侧重于基本概念和方法的介绍。 三、小结 通过这些教学内容和上课重难点的重新分布之后,既兼顾了传统讲法上的由浅入深的原则,也适应了学时少但内容多的实际状况,从而使“宽而浅”的“定性和半定量”的教学改革思路在教学中得到了实施。从几年来教改试点来看,其效果是较为明显的,同时也受到了学生和后续专业课老师的一样认同。当然对于一些多学时的专业,这种新的教学思路的尝试也未尝不行,可节约更多的教学学时用于扩展学问面。本文系作者这几年教学中前后运用传统讲法和新讲法的基础上的对比得出的以上心得和体会,提出来与同行们沟通,也希望同行们不吝指正。 参考文献: 1屈本宁,张曙红.工程力学M.第2版.北京:科学出版社,2022. 2刘鸿文.简明材料力学M.第2版.北京:高等教化出版社,2022. 3蒋平,王维.工程力学基础(I)、(II)M.第2版.北京:高等教化出版社,2022. 4蒋平,杨建波.工程力学基础(定性半定量)M,成都:西南石油高校,2022. 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页