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《工程力學(xué)》課程學(xué)法的探討論文
摘要：工程力學(xué)是機(jī)電各專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，有較強(qiáng)的理論性，又與工程實(shí)踐密切聯(lián)系，教學(xué)以材料力學(xué)為主。在教學(xué)過(guò)程中，必要的教學(xué)方法就必不可少，下面就筆者的教學(xué)實(shí)踐，探討工程力學(xué)的教學(xué)方法。
關(guān)鍵詞：工程力學(xué)剛度強(qiáng)度剪切扭轉(zhuǎn)
《工程力學(xué)》是一門研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)和構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性理論的學(xué)科，它包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)。由于高職高專院校重在培養(yǎng)應(yīng)用型人才，故多選其中的《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》作為教學(xué)重點(diǎn)，此學(xué)科是后續(xù)階段《機(jī)械設(shè)計(jì)》中課程設(shè)計(jì)的計(jì)算基礎(chǔ)；其中的概念、計(jì)算、應(yīng)用多影響到其他專業(yè)課的理解與學(xué)習(xí)�！独碚摿W(xué)》重點(diǎn)講解受力分析與平衡方程，《材料力學(xué)》重點(diǎn)講解四大變形形式的計(jì)算與校核，學(xué)生要達(dá)到會(huì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。在教學(xué)過(guò)程中，由于工程力學(xué)繁雜而抽象，很多學(xué)生會(huì)覺(jué)得難度大而枯燥，因此，在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中，好的教學(xué)方法就可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，順利完成學(xué)習(xí)。本文作者主要從以下五個(gè)方面來(lái)探索和實(shí)踐學(xué)生的學(xué)法，以求提高學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果。
一、逐個(gè)擦除法
在力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的辨別一直是難點(diǎn)。靜定問(wèn)題的幾何特征為無(wú)多余約束，是實(shí)際結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。因?yàn)殪o定結(jié)構(gòu)撤銷約束或不適當(dāng)?shù)母募s束配置可以使其變成可變體系，而增加約束又可以使其成為有多余約束的不變體系（即超靜定結(jié)構(gòu)）；超靜定問(wèn)題的幾何特征為幾何不變但存在多余約束的結(jié)構(gòu)體系，是實(shí)際工程經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)體系。由于多余約束的存在，使得超靜定結(jié)構(gòu)整體性好、剛度大，內(nèi)力和變形分布比較均勻，防御能力強(qiáng)，使得該類結(jié)構(gòu)在部分約束或連接失效后仍可以承擔(dān)外荷載，判斷方法是先判斷力系屬于哪種力系，若為平面任意力系則可以解出三個(gè)未知量，平面平行力系和匯交力系可解兩個(gè)未知量，然后圓柱鉸鏈約束算一個(gè)約束，活動(dòng)鉸支座算一個(gè)約束，固定端算三個(gè)約束，接下來(lái)逐個(gè)擦去約束，擦到最后的總數(shù)減去可列平衡方程的個(gè)數(shù)即得超靜定次數(shù)。
二、專業(yè)概念通俗化
在工程力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)有許多的專業(yè)概念，而這些概念是以后專業(yè)課學(xué)習(xí)中不可缺少的一部分，概念理解透徹與否對(duì)以后的材料或工藝的學(xué)習(xí)很重要。
強(qiáng)度是只材料抵抗破壞的能力，我以地震對(duì)房屋為例，房屋在地震中倒塌是因?yàn)閺?qiáng)度不夠，所以現(xiàn)在的房屋建筑強(qiáng)調(diào)增加抗震強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度，以減少地震暴雨等自然災(zāi)害的影響；再以鋼材和木材在受相同外力作用下的破壞程度，說(shuō)明強(qiáng)度與材料有關(guān)。另一概念是應(yīng)力集中，應(yīng)力集中是由于受力構(gòu)件幾何形狀、外形尺寸發(fā)生突變而引起局部范圍內(nèi)應(yīng)力驟然增大的現(xiàn)象。應(yīng)力集中對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度的影響隨材料的不同而不同，舉例，一塊中間有孔結(jié)構(gòu)的大理石，在孔結(jié)構(gòu)處受力處會(huì)產(chǎn)生裂紋，裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展而使大理石斷裂；在換一種金屬材料，做成相同結(jié)構(gòu)受同樣大小力的作用，卻不會(huì)有裂紋產(chǎn)生，以此說(shuō)明應(yīng)力集中對(duì)脆性材料的危害比塑形材料的嚴(yán)重的多。工程力學(xué)的概念較多且術(shù)語(yǔ)話，用通俗極端的例子易懂且好記憶，學(xué)起來(lái)也不會(huì)說(shuō)教而乏味。
三、理論實(shí)際結(jié)合法
對(duì)于工程力學(xué)的四種基本變形，生活中都有簡(jiǎn)單的事例，但是學(xué)生很難與知識(shí)一一對(duì)應(yīng)，而教材中也有提到，只是一帶而過(guò)，學(xué)生并不能理解并接受。對(duì)于梁的橫截面有橫放和豎放，利用公式推導(dǎo)，豎放時(shí)的正應(yīng)力小，強(qiáng)度高，所以房屋結(jié)構(gòu)的房梁多采用豎放。在此結(jié)論中強(qiáng)調(diào)的是梁的橫截面橫放或豎放，而學(xué)生不易理解重點(diǎn)，那么我上課時(shí)可以拿一根方形的木桿，讓學(xué)生自己選擇什么是橫放，什么是豎放，這樣既調(diào)動(dòng)了他們的積極性，也得出了結(jié)論。啟發(fā)他們從將我們所學(xué)的和生活聯(lián)系起來(lái)，讓他們從心里認(rèn)識(shí)到，原來(lái)高深莫測(cè)的力學(xué)在生活中處處可見。
四、變形類推發(fā)
材料力學(xué)就是圍繞四種基本變形展開，而四種基本變形的本質(zhì)就是正應(yīng)力和切應(yīng)力。沿著橫截面方向的應(yīng)力是切應(yīng)力，垂直于橫截面方向就是正應(yīng)力。所對(duì)應(yīng)的最簡(jiǎn)單的形式就是拉壓和剪切變形，這兩種相對(duì)簡(jiǎn)單易懂，抓住了這個(gè)最核心的，那么在教學(xué)中，每講到一種變形，總是可以以拉壓和剪切為終點(diǎn)，逐步推導(dǎo)，那么隨之引起變形的應(yīng)力就呼之欲出了。例如扭轉(zhuǎn)變形的教學(xué)中，以一根桿件為例，上課的時(shí)候，做一個(gè)極端的扭轉(zhuǎn)變形，讓學(xué)生觀察尺寸的變化，結(jié)果桿件軸向尺寸不變，那么不是拉壓變形，也就沒(méi)有正應(yīng)力，而桿件橫截面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角，沿著橫截面方向，與剪切變形類似，那么就產(chǎn)生切應(yīng)力。用這種方法在教學(xué)的時(shí)候，可以將難的簡(jiǎn)單化，可以有很好的效果。
五、啟發(fā)式提問(wèn)
這是一種在很多學(xué)科都用的方法，那么在力學(xué)的學(xué)習(xí)中也是百試不爽。在講到重心與形心時(shí)，我先舉個(gè)事例，怎樣將一個(gè)雞蛋立起來(lái)，學(xué)生都很努力的想方法，最終我層層提問(wèn)，將重點(diǎn)過(guò)渡到重心和重心的求法，再以例題講解分割法求解重心位置。這樣一節(jié)舊概念新知識(shí)的內(nèi)容就快樂(lè)的傳授了，學(xué)生們都很活躍，課堂的氛圍一直很好。
在工程力學(xué)的教學(xué)中以人為本，為提高教學(xué)效果，要增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，創(chuàng)造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和分析問(wèn)題的能力，通過(guò)多種教學(xué)方法，較好的完成教學(xué)，取得較好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
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