對(duì)比法在材料力學(xué)教學(xué)中的重要性及應(yīng)用舉例

楊雪梅

【摘 要】材料力學(xué)作為土木工程及機(jī)電工程系學(xué)生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中有著非常重要的位置，這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)的特點(diǎn)是需要記憶的知識(shí)點(diǎn)比較多比較散，學(xué)生記憶掌握起來(lái)比較困難，很多學(xué)生往往是課程開(kāi)始興趣十足，學(xué)到一半?yún)s興趣盡失。那么如何在講課中避免這種現(xiàn)象發(fā)生呢？本文從對(duì)比法在材力研究的問(wèn)題、方法、公式及有關(guān)規(guī)律等幾個(gè)方面的應(yīng)用舉例出發(fā)，闡述了對(duì)比法在材料力學(xué)教學(xué)中的重要性。

【關(guān)鍵詞】材料力學(xué)；教學(xué)方法；對(duì)比法；應(yīng)用舉例

材料力學(xué)作為土木工程及機(jī)電工程系學(xué)生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中有著非常重要的位置，這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)的特點(diǎn)是需要記憶的知識(shí)點(diǎn)比較多比較散，學(xué)生記憶掌握起來(lái)比較困難，因此，這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生而言學(xué)習(xí)起來(lái)感覺(jué)比較頭疼，往往是課程開(kāi)始興趣十足，學(xué)到一半?yún)s興趣盡失。那么如何在講課中避免這種現(xiàn)象發(fā)生呢？講課中多采用對(duì)比法不失為一種行之有效的方法。

1 從材料力學(xué)中研究的問(wèn)題上對(duì)比

材料力學(xué)主要研究地是構(gòu)件在各種基本變形及組合變形情況下的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性計(jì)算問(wèn)題，而研究強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性問(wèn)題都從外力入手，然后研究其構(gòu)件內(nèi)部受力及內(nèi)力圖，進(jìn)而進(jìn)一步研究應(yīng)力、變形及相應(yīng)的強(qiáng)度剛度和穩(wěn)定性條件，進(jìn)行必要的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算。從這些研究?jī)?nèi)容上看，每種變形研究地問(wèn)題都是相同的，但是因?yàn)槎鄶?shù)教材體系分章是以變形形式為主線進(jìn)行的分章，從而使研究的問(wèn)題相同這一特點(diǎn)變得不再明顯，也即人為造成學(xué)生第一知覺(jué)是材料力學(xué)的內(nèi)容比較多，知識(shí)點(diǎn)比較散。如果教師在講完緒論后，講授具體問(wèn)題之前，能把研究的問(wèn)題做個(gè)比較說(shuō)明，那么學(xué)生就會(huì)對(duì)所要學(xué)習(xí)的能容有個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)，就會(huì)在教學(xué)過(guò)程中始終讓學(xué)生感覺(jué)到材料力學(xué)的內(nèi)容是形散神不散，從而達(dá)到學(xué)起來(lái)事半功倍的比較好的教學(xué)效果。

2 從研究方法上對(duì)比

首先，從大的方面看，強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算方法是類似的，即強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算都是從外力、內(nèi)力計(jì)算、應(yīng)力和變形計(jì)算入手，然后用工作應(yīng)力和桿件變形量與各自許用值作比較建立一個(gè)不等式的強(qiáng)度和剛度條件，進(jìn)而解決三種類似的問(wèn)題，即強(qiáng)度和剛度校核問(wèn)題，設(shè)計(jì)截面問(wèn)題和確定許可載荷問(wèn)題，所不同的只是強(qiáng)度條件與剛度條件中描述應(yīng)力與描述變形的量所用的記號(hào)不同，計(jì)算公式不同，所以講課時(shí)如能對(duì)這兩部分的內(nèi)容做個(gè)簡(jiǎn)單的比較說(shuō)明則同樣也可達(dá)到事半功倍的效果。

其次，從具體內(nèi)力計(jì)算方法、正負(fù)規(guī)定、內(nèi)力圖作法和應(yīng)力公式推導(dǎo)方法上看，各種變形下的內(nèi)力計(jì)算基本方法都相同都是截面法，但截面法不是最好的方法，因此，在其基礎(chǔ)上又總結(jié)出規(guī)律法，如求指定截面上的軸力、剪力和彎矩的規(guī)律法，規(guī)律法的具體規(guī)律雖各不相同，但規(guī)律的基本骨架基本相同，而各種內(nèi)力的正負(fù)規(guī)定內(nèi)力圖的規(guī)定方法也都相同，即正負(fù)都是從微段變形情況出發(fā)規(guī)定各種內(nèi)力正負(fù)，內(nèi)力圖都是平行桿軸的坐標(biāo)表示界面位置，垂直桿軸的坐標(biāo)表示內(nèi)力，正的內(nèi)力在位置坐標(biāo)上負(fù)的在下（土木工程的彎矩正負(fù)規(guī)定除外）。除此以外，各種變形的應(yīng)力公式推導(dǎo)方法也是相同的，即都是從觀察試驗(yàn)入手，然后提出假設(shè)，再綜合其變形幾何關(guān)系、物力關(guān)系和靜力學(xué)關(guān)系推導(dǎo)出具體公式，而且這種方法不僅僅是推導(dǎo)應(yīng)力的專屬，在求解超靜定問(wèn)題時(shí)同樣是結(jié)合這三個(gè)方面進(jìn)行的推導(dǎo)計(jì)算，所以由此可見(jiàn)，在材力教學(xué)中采用對(duì)方法的重要性。

3 公式和規(guī)律方面的對(duì)比

材力中除了研究問(wèn)題和研究方法有相同之外，各種基本變形的應(yīng)力公式、各種基本變形的變形公式及變形能公式及強(qiáng)度條件和剛度條件也都有著相似性，除此以外求各種內(nèi)力的規(guī)律也是相似的，如果在講課中能加以比較，使學(xué)生在比較中去記憶勢(shì)必使記憶變的容易，這不僅可以避免記混淆，而且還可以起到溫故知新、加深理解的目的從而也能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

綜上所述，在材料力學(xué)教學(xué)中應(yīng)用對(duì)比法不僅可以使研究問(wèn)題和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)變的清晰，讓學(xué)生感覺(jué)到其形散神不散，也能讓大量的公式和規(guī)律記憶起來(lái)不易混淆，使學(xué)習(xí)變的更容易，從而避免學(xué)生因內(nèi)容繁雜、枯燥、難記而喪失濃厚的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而收到事半功倍的教學(xué)效果。

[責(zé)任編輯：田吉捷]