材料力學課程中引入工程實例的探索①

摘 要：提高教學質量，增加學生的學習興趣，培養應用型復合人才，是應用技術型高校重要任務之一。在基礎力學課程中引入實例進行授課，體現具有培養應用型人才特點的授課方式，注重基本概念、基本理論的講解，較少復雜理論知識的講解，使理論講解簡明扼要，而重點放在突出理論的應用實例以及解決實際問題的能力上，提高學生的未來發展和滿足企業對應用型人才的需求。

關鍵詞：材料力學 工程實例 數字化教學

中圖分類號：O341 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）07（a）-0065-01

基礎課程是保證和提高高校教學質量的關鍵，為此，在力學基礎課中注重引入工程實例顯得十分重要[1～2]。目前我校開設材料力學的院系主要有機械工程學院、城市建設與安全學院、軌道交通學院，64課時。在材料力學課程授課中發現理論和實際聯系做的還不夠，如在連接件剪切和擠壓實用計算時，往往只說明針對給定的簡化的計算簡圖，但具體實物什么樣子，該連接件是用來連接什么結構，哪里可以看到該結構，這些問題書中都沒有詳細的介紹。因此，針對“應用技術”型特點的高校，在講解例題時盡可能的把題目應用也講解給學生，這樣學完該門課程后，學生記憶深刻并且了解材料力學課程不僅有理論推導、詳細的解題過程而且該課程與實際工程聯系緊密，從而增加了學生學習材料力學的興趣，增強了主動性，減少學習材料力學的為難情緒。

1 引入實例的探索

目前，我校材料力學教材分兩類：一類是針對機械類的專業，如機械、軌道交通專業，采用劉鴻文主編，高等教育出版社出版的教材[3]；另一類是針對城建學院，采用韋林主編，中國建筑工業出版社出版的教材[4]。作者在講課過程中進行了嘗試，對部分章節穿插了工程和生活實例，增添了這門課程的學習魅力。

在講授軸向拉伸和壓縮時，內容講完以后，通過讓學生自行建立桁架結構，設置鉸鏈支座，施加載荷于節點處，通過數字化軟件進行求解，得到桿件軸力，并表示出內力為拉伸還是壓縮，通過桿件橫截面積賦值，得出桿件的正應力。在此過程中，不僅使學生明確對靜力學內容進行了回顧，而且對所學軸向拉伸和壓縮知識進行了較好的實踐。

扭轉內容時舉一些工程實例，如船舶螺旋槳軸，舵機軸，通過真實圖片增加學生學習的興趣，講完以后，通過學生親自建立扭轉模型，施加扭矩，設繪扭矩圖、計算扭轉角和最大剪應力，不僅掌握了扭轉部分的基本知識，而且還能夠靈活應用所學知識構建扭轉模型。

彎曲內力、應力以及彎曲變形內容時，通過舉例教室屋頂的梁結構，為什么選擇矩形截面而且是立起來放置而不是平著放置，為什么不選擇圓截面和正方型截面等，通過身邊的實例，使學生帶著好奇進行學習，使學習變得愉快。內容結束，學生通過自行建立梁模型，按照教室梁結構設置支座形式，輸入截面尺寸，施加均布載荷，畫出剪力圖、彎矩圖、轉角曲線、撓曲線，求出任意截面任意點的正應力，任意截面的轉角和撓度。通過這樣的學習和實踐，使學生在學習材料力學基礎知識的前提下，明確了各參數的用途，為以后課程設計、畢業設計以至于今后工作中大有裨益。

組合變形可以舉例工廠行車支持柱，該支持柱是典型的壓彎組合結構，通過這個實例，通過計算得到軌道鋪設的位置距支持柱中性軸的位置不要超過某一具體數值，以保證支柱外側不發生拉應力，確保行車的安全。通過這樣的具體實例問題提出和解決，使學生融會貫通多章節的知識。這種帶有針對性的工程實例，對培養實用型的大學生十分必要。

2 教師授課內容實例要日積月累

我校目前正在進行教師企業實習一年的工作，直接走出校門的博士，沒有企業工作經歷的，需要進企業實習一年，這對于以應用技術為主的高校，十分有益。教師在講解實例的時候，自己一定要見過甚至直接親自操作過相關的設備，這樣講解起來才會嫻熟自如，否則，講的也會很牽強，不如親自接觸過講的效果好。筆者有一點建議，如，生活勤觀察，勤記錄，一點一滴的積累素材十分必要。乘火車時可以拍一下火車站站臺棚頂，以及鐵路橋梁等都是由桁架所構建，這樣就有了講軸向拉伸壓縮時的素材。在去企業的時候，可以拍一下車間的行車照片，這樣在講授彎曲內力、彎曲應力、彎曲變形以及組合變形時可以作為實例進行分析和計算。由于應用技術類的學生大部分進企業一線，企業里都有這樣的行車在車間里用于起吊材料和成品，這樣不單純就題目來講解而是和實際結合起來效果會更好，便于理解和應用。

3 結語

課堂教學是學生掌握知識的重要環節。提高課堂授課的效率、增加學生的學習興趣以增加課堂的教學質量是教學的基本要求。通過材料力學課堂中引入具體實例，使學生對所學材料力學知識具有較強的感性認識，提高學生對知識的理解程度，起到了事半功倍的效果。

總之，為培養應用技術型人才，在今后的教學中就要不斷的改革教學方式和方法，增加數字化教學內容，培養高質量、高水平、高技能的復合性應用人才，使之能成為企業的棟梁，為建設現代化的企業貢獻力量。

參考文獻

[1] 徐睿.力學教學與工程實踐、素質教育、創新教育[M].北京：高等教育出版社，2006：200-201.

[2] 虞偉建，陳建平，王妮，等.基礎力學教學與培養學生工程實踐能力[M].北京：高等教育出版社，2006：205-207.

[3] 劉鴻文.材料力學[M].5版.北京：高等教育出版社，2011.

[4] 韋林.材料力學[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.