軍械士官《機械基礎》課程教學方法探討

楊國麗 方 潔 江北大

(陸軍工程大學軍械士官學校，湖北 武漢 430075)

《機械基礎》是一門綜合性較強的應用技術基礎課程，主要包括機械傳動、常用機構、公差與測量技術、工程材料和工程力學等內容。其中工程力學部分主要包括靜力學和材料力學，靜力學是研究物體在力的作用下平衡規律的科學，材料力學是尋求物體在力的作用下不被破壞的條件，是既安全又經濟的選擇材料，是確定桿件尺寸的理論依據。

一、引用歷史故事，激發學習興趣

我們都知道興趣是最好的老師。在授課過程中引用歷史故事，以刺激他們的學習興趣和求知欲望。比如在講解靜力學基本公理時需要弄清的一個關鍵問題是力與運動的關系。先拋出問題，學員討論，個別學員知道運動不需要力來維持，但大部分學員覺得運動需要力。然后講解對這一認識的歷史過程：人類很早之前就在思考這個問題，比較有代表性的觀點是公元前300多年前的亞里士多德，他觀察到生活中的物體受到推力才會運動，撤去推力就停止運動，提出物體要運動必須有推力才行。這一觀點持續了兩千多年，直到伽利略發現在光滑面上運動的物體，如果有一初速度，可以運動很遠才會停下來，他重新思考了力與運動的問題，并設計了著名的斜面實驗，歸納出物體的運動不需要力來維持。后來牛頓將伽利略的結論加以概括得出牛頓三大定律，也是我們靜力學基本公理的基礎。

二、總結主線，幫助學員構建知識框架

工程力學部分概念原理多，這些力學原理要解決的問題不同，彼此之間既有差異又有聯系，學員面對這些原理，不知道如何理順知識體系，也不會加以利用，因此幫助其總結主線，理清脈絡，能取得事半功倍的效果。比如在材料力學的學習中，雖然有四種變形形式，但“外力——變形——內力——應力——工作應力≤許用應力”這條主線貫穿始終，幫助學員理清知識脈絡，做到雜而不亂。課程講授內容圍繞這條主線展開，深入淺出，能夠保證教學內容的系統性和連貫性。在具體教學實施過程中，先學習軸向拉伸或壓縮的受力和變形特點及安全條件，引導學員總結出“外力——變形——內力——應力——工作應力≤許用應力”這條主線。在學習扭轉、彎曲、剪切與擠壓變形時引導學員利用學習軸向拉伸或壓縮時總結出的這條主線。這樣學員就能理解四種變形的原因、變形形式及安全條件，并通過反復利用這條主線掌握不同變形時的分析方法。同時，在理論講解中，引導學員自己多思考、多總結，并構建知識框架，從而培養學員良好的學習習慣和能力。

三、運用比較講授法，增強學員對易混淆概念的理解與掌握

(一)異同比較法

力偶與平衡力也是比較容易混淆的。力偶是大小相等，方向相反的兩平行力；平衡力是大小相等，方向相反且作用在同一直線上的兩個力。從概念上講力偶中的兩個力是平行力，由于平行力不共點所以不能合成，力偶只能用力偶平衡；而平衡力中的兩力作用在同一直線上，合力為零。從作用效果上看，力偶使物體發生轉動效應，而平衡力作用在物體上物體處于平衡狀態。

(二)列表比較法

靜力學中平衡力和作用力與反作用力也是學員易混淆的知識點。從概念上講平衡力是指作用于剛體上的兩個力，使剛體保持平衡狀態，則這兩個力是平衡力；而作用力與反作用力是指一物體對另一物體有一作用力時，另一物體對此物體必有一反作用力。教學時將平衡力和作用力與反作用力異同點歸納于表1，使學員易于理解和記憶。

表1 平衡力和作用力與反作用力

四、加強實踐，使知識學以致用

在課程的學習過程中，還應提高學員理論知識的應用能力，為專業課程打下良好的基礎；還可以培養學員知識綜合運用能力，同時加深學員對重點內容的理解。

比如火炮傳動軸中，已知A為主動輪，輸入功率NA= 400馬力，直徑5cm的軸勻速轉動，轉速為n=200轉/分，軸的許用剪應力為500MPa，試校核軸的扭轉強度。

(一)計算外力偶矩

(二)計算最大扭矩

Mmax=-MA

(三)校核強度

Wn≈0.2D3=2.5×10-4m3

所以，不滿足扭轉強度要求，火炮傳動軸中會被扭斷。

工程力學中概念定義多、原理規律多、理論計算多，其中靜力學中包括靜力學四大基本公理，力矩和力偶的計算及平衡條件；材料力學包含拉伸或壓縮，彎曲、扭轉、剪切和擠壓四種基本變形和四種變形的安全條件。而士官學員的基礎差，遇到公式就懵了，不知道如何利用力學原理。針對士官學員和工程力學的特點，結合同行的教學經驗，筆者在教學實踐中進行了一些教學方法的新嘗試，取得了不錯的教學效果。

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