材料力學(xué)課程中引入工程實(shí)例的探索①

摘 要：提高教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)應(yīng)用型復(fù)合人才，是應(yīng)用技術(shù)型高校重要任務(wù)之一。在基礎(chǔ)力學(xué)課程中引入實(shí)例進(jìn)行授課，體現(xiàn)具有培養(yǎng)應(yīng)用型人才特點(diǎn)的授課方式，注重基本概念、基本理論的講解，較少復(fù)雜理論知識的講解，使理論講解簡明扼要，而重點(diǎn)放在突出理論的應(yīng)用實(shí)例以及解決實(shí)際問題的能力上，提高學(xué)生的未來發(fā)展和滿足企業(yè)對應(yīng)用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué) 工程實(shí)例 數(shù)字化教學(xué)

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

基礎(chǔ)課程是保證和提高高校教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，為此，在力學(xué)基礎(chǔ)課中注重引入工程實(shí)例顯得十分重要[1～2]。目前我校開設(shè)材料力學(xué)的院系主要有機(jī)械工程學(xué)院、城市建設(shè)與安全學(xué)院、軌道交通學(xué)院，64課時。在材料力學(xué)課程授課中發(fā)現(xiàn)理論和實(shí)際聯(lián)系做的還不夠，如在連接件剪切和擠壓實(shí)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(shí)物什么樣子，該連接件是用來連接什么結(jié)構(gòu)，哪里可以看到該結(jié)構(gòu)，這些問題書中都沒有詳細(xì)的介紹。因此，針對“應(yīng)用技術(shù)”型特點(diǎn)的高校，在講解例題時盡可能的把題目應(yīng)用也講解給學(xué)生，這樣學(xué)完該門課程后，學(xué)生記憶深刻并且了解材料力學(xué)課程不僅有理論推導(dǎo)、詳細(xì)的解題過程而且該課程與實(shí)際工程聯(lián)系緊密，從而增加了學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)的興趣，增強(qiáng)了主動性，減少學(xué)習(xí)材料力學(xué)的為難情緒。

1 引入實(shí)例的探索

目前，我校材料力學(xué)教材分兩類：一類是針對機(jī)械類的專業(yè)，如機(jī)械、軌道交通專業(yè)，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(xué)院，采用韋林主編，中國建筑工業(yè)出版社出版的教材[4]。作者在講課過程中進(jìn)行了嘗試，對部分章節(jié)穿插了工程和生活實(shí)例，增添了這門課程的學(xué)習(xí)魅力。

在講授軸向拉伸和壓縮時，內(nèi)容講完以后，通過讓學(xué)生自行建立桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)置鉸鏈支座，施加載荷于節(jié)點(diǎn)處，通過數(shù)字化軟件進(jìn)行求解，得到桿件軸力，并表示出內(nèi)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(yīng)力。在此過程中，不僅使學(xué)生明確對靜力學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了回顧，而且對所學(xué)軸向拉伸和壓縮知識進(jìn)行了較好的實(shí)踐。

扭轉(zhuǎn)內(nèi)容時舉一些工程實(shí)例，如船舶螺旋槳軸，舵機(jī)軸，通過真實(shí)圖片增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，講完以后，通過學(xué)生親自建立扭轉(zhuǎn)模型，施加扭矩，設(shè)繪扭矩圖、計算扭轉(zhuǎn)角和最大剪應(yīng)力，不僅掌握了扭轉(zhuǎn)部分的基本知識，而且還能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識構(gòu)建扭轉(zhuǎn)模型。

彎曲內(nèi)力、應(yīng)力以及彎曲變形內(nèi)容時，通過舉例教室屋頂?shù)牧航Y(jié)構(gòu)，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(shí)例，使學(xué)生帶著好奇進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)變得愉快。內(nèi)容結(jié)束，學(xué)生通過自行建立梁模型，按照教室梁結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhuǎn)角曲線、撓曲線，求出任意截面任意點(diǎn)的正應(yīng)力，任意截面的轉(zhuǎn)角和撓度。通過這樣的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使學(xué)生在學(xué)習(xí)材料力學(xué)基礎(chǔ)知識的前提下，明確了各參數(shù)的用途，為以后課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)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(jié)構(gòu)，通過這個實(shí)例，通過計算得到軌道鋪設(shè)的位置距支持柱中性軸的位置不要超過某一具體數(shù)值，以保證支柱外側(cè)不發(fā)生拉應(yīng)力，確保行車的安全。通過這樣的具體實(shí)例問題提出和解決，使學(xué)生融會貫通多章節(jié)的知識。這種帶有針對性的工程實(shí)例，對培養(yǎng)實(shí)用型的大學(xué)生十分必要。

2 教師授課內(nèi)容實(shí)例要日積月累

我校目前正在進(jìn)行教師企業(yè)實(shí)習(xí)一年的工作，直接走出校門的博士，沒有企業(yè)工作經(jīng)歷的，需要進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)一年，這對于以應(yīng)用技術(shù)為主的高校，十分有益。教師在講解實(shí)例的時候，自己一定要見過甚至直接親自操作過相關(guān)的設(shè)備，這樣講解起來才會嫻熟自如，否則，講的也會很牽強(qiáng)，不如親自接觸過講的效果好。筆者有一點(diǎn)建議，如，生活勤觀察，勤記錄，一點(diǎn)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(gòu)建，這樣就有了講軸向拉伸壓縮時的素材。在去企業(yè)的時候，可以拍一下車間的行車照片，這樣在講授彎曲內(nèi)力、彎曲應(yīng)力、彎曲變形以及組合變形時可以作為實(shí)例進(jìn)行分析和計算。由于應(yīng)用技術(shù)類的學(xué)生大部分進(jìn)企業(yè)一線，企業(yè)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(shí)際結(jié)合起來效果會更好，便于理解和應(yīng)用。

3 結(jié)語

課堂教學(xué)是學(xué)生掌握知識的重要環(huán)節(jié)。提高課堂授課的效率、增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以增加課堂的教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)的基本要求。通過材料力學(xué)課堂中引入具體實(shí)例，使學(xué)生對所學(xué)材料力學(xué)知識具有較強(qiáng)的感性認(rèn)識，提高學(xué)生對知識的理解程度，起到了事半功倍的效果。

總之，為培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，在今后的教學(xué)中就要不斷的改革教學(xué)方式和方法，增加數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)高質(zhì)量、高水平、高技能的復(fù)合性應(yīng)用人才，使之能成為企業(yè)的棟梁，為建設(shè)現(xiàn)代化的企業(yè)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐睿.力學(xué)教學(xué)與工程實(shí)踐、素質(zhì)教育、創(chuàng)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(chǔ)力學(xué)教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力[M].北京：高等教育出版社，2006：205-207.

[3] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].5版.北京：高等教育出版社，2011.

[4] 韋林.材料力學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.