由“剪切實(shí)用計(jì)算”思考《工程力學(xué)》的教學(xué)創(chuàng)新

【摘 要】為進(jìn)一步推進(jìn)《工程力學(xué)》課程體系的改革，本文分析了《工程力學(xué)》教學(xué)存在的一些現(xiàn)狀和問題，提出了教學(xué)改革與創(chuàng)新的建議，進(jìn)而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】工程力學(xué) 素質(zhì)教育 教學(xué)改革 創(chuàng)新意識(shí)

《工程力學(xué)》課程是工科類專業(yè)學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課中起著承前啟后的作用，是基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)的綜合。掌握了設(shè)計(jì)或驗(yàn)算構(gòu)件承載能力的初步能力，還有助于從事設(shè)備安裝、運(yùn)行和檢修等方面的實(shí)際工作。

1 剪切的實(shí)用計(jì)算

1.1剪切變形的基本概念

剪切變形——構(gòu)件工作時(shí)，連接件的兩側(cè)面上受到一對(duì)大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用，這時(shí)兩力作用線之間的截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)變形。

剪切面——產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面。

1.2剪切變形的特點(diǎn)

受力特點(diǎn)：作用在構(gòu)件兩側(cè)上的外力的合力大小相等，方向相反，作用線平行且相距很近。

變形特點(diǎn)：介于兩作用力之間的各截面，有沿作用力方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的趨勢(shì)。

1.3剪切的實(shí)用計(jì)算

剪力——平行于截面的內(nèi)力，用FQ表示。

切應(yīng)力——平行于截面的應(yīng)力，用符號(hào)τ表示。

τ=FQ/AA—剪切面面積

1.4剪切強(qiáng)度條件

τ=FQ/A≤[τ]式中[τ]為材料的許用切應(yīng)力，單位為Pa或MPa。

塑性材料[τ]=（0.6～0.8）[σ]；脆性材料[τ]=（0.8～1.0）[σ]

1.5強(qiáng)度條件的應(yīng)用

（1）校核強(qiáng)度

在桿件的材料許用應(yīng)力[τ]、橫截面面積A以及所受的載荷，在已知的條件下，驗(yàn)算連接件的強(qiáng)度是否足夠，即用強(qiáng)度條件判斷連接件能否安全工作。

τ=FQ/A≤[τ]

（2）選擇截面尺寸

若已知桿件所受載荷和所用材料，根據(jù)強(qiáng)度條件，可以確定該桿所需橫截面面積。

A≥FQ/[τ]

（3）確定許可載荷

已知桿件尺寸（即橫截面面積A）和材料的許用應(yīng)力[τ]，根據(jù)強(qiáng)度條件，可以確定該桿件所能承受的載荷。

FQ≤A[τ]

2工程力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1由上述可知，《工程力學(xué)》作為一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程。目前大多數(shù)教學(xué)仍然是“一支粉筆、一塊黑板”，采用教師板書講解為主，學(xué)生課后做作業(yè)，然后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和課后答疑的模式。這種教學(xué)模式有利于發(fā)揮教師的主導(dǎo)地位，遵循循序漸進(jìn)的方式講解，但是也存在一定的缺點(diǎn)，如缺少課堂互動(dòng)，造成講授過程枯燥乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不足，學(xué)生都是被“填鴨式”的灌輸課本知識(shí)。學(xué)生不能正確全面地理解教學(xué)過程中涉及的力學(xué)模型，更談不上分析其力學(xué)原理、解決實(shí)際的工程問題。

2.2當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，《工程力學(xué)》課如何與前沿接軌、做到與時(shí)俱進(jìn)。這也是擺在每一位力學(xué)老師面前的新挑戰(zhàn)。然而，大多數(shù)高職院校沒有對(duì)《工程力學(xué)》給予足夠的重視，認(rèn)為專業(yè)基礎(chǔ)課沒有專業(yè)課重要。

2.3高職院校學(xué)生的學(xué)習(xí)水平存在很大的落差。譬如，部分學(xué)生中學(xué)時(shí)期有偏科現(xiàn)象，理科基礎(chǔ)差些，對(duì)力學(xué)課的學(xué)習(xí)感到吃力；甚至，若干專業(yè)存在文科學(xué)生，更是跟不上課程步伐，諸如此類直接導(dǎo)致了《工程力學(xué)》期末成績(jī)的良莠不齊。

2.4實(shí)驗(yàn)對(duì)于《工程力學(xué)》的研究和學(xué)習(xí)有著舉足輕重的作用，然而目前許多高職院校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠。譬如，實(shí)驗(yàn)室里不少裝置設(shè)備陳舊老化，甚至達(dá)不到預(yù)期效果，與理論偏差甚大，其結(jié)果必然會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性下降。

3工程力學(xué)課程教學(xué)改革及創(chuàng)新

3.1利用多媒體教學(xué)的生動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

注重多媒體課件的設(shè)計(jì)，在課件中插人大量的工程圖片、例題和動(dòng)畫，以及各種力學(xué)分析CAE軟件。其優(yōu)勢(shì)：（1）多媒體教學(xué)把抽象的力學(xué)教學(xué)具體化，使死板的模型產(chǎn)生動(dòng)畫效果，讓課堂變得更加生動(dòng)多彩；（2）課件內(nèi)容的真實(shí)感和空間表現(xiàn)力，給學(xué)生提供了鮮明、生動(dòng)、清晰的視覺現(xiàn)象，增添了趣味性；（3）多媒體教學(xué)使得課堂的信息量增大，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.2開展課外創(chuàng)新活動(dòng)提高學(xué)生創(chuàng)新能力

應(yīng)積極組織學(xué)生參觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、科技館、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械創(chuàng)新試驗(yàn)室等，意在培養(yǎng)學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)。通過層次多樣、內(nèi)容豐富、工程針對(duì)性強(qiáng)、課內(nèi)外相結(jié)合的科技教學(xué)活動(dòng)保證不同層次學(xué)生的個(gè)性化需求，以增加學(xué)生自身的自信心和創(chuàng)作激情。

3.3開展校內(nèi)外工程實(shí)踐

要培養(yǎng)出高水平的實(shí)用型技術(shù)人才，僅僅依靠校內(nèi)的資源和環(huán)境是難以實(shí)現(xiàn)的，必須要有具備現(xiàn)代生產(chǎn)的技術(shù)裝備和運(yùn)作環(huán)境的現(xiàn)代企業(yè)的支持。我校與云南錫業(yè)集團(tuán)公司下屬六家單位簽訂了校外實(shí)訓(xùn)基地協(xié)議，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)條件的社會(huì)溝通、資源共享，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作模式，建設(shè)一批能培養(yǎng)工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的工程實(shí)踐基地。

總之，《工程力學(xué)》課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課中起著承前啟后的作用，是基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)的綜合。為培養(yǎng)應(yīng)用型人才、創(chuàng)新型人才，需要全方位的課程體系改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，進(jìn)而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李享榮，張雷. 對(duì)理論力學(xué)教學(xué)改革的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐. 上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2005，27-28，63.

[2]王瑾. 高職《工程力學(xué)》新型教學(xué)法的探索與實(shí)踐[J]. 新西部，2010（4）.