軍械士官《機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法探討

楊國(guó)麗 方 潔 江北大

(陸軍工程大學(xué)軍械士官學(xué)校，湖北 武漢 430075)

《機(jī)械基礎(chǔ)》是一門綜合性較強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要包括機(jī)械傳動(dòng)、常用機(jī)構(gòu)、公差與測(cè)量技術(shù)、工程材料和工程力學(xué)等內(nèi)容。其中工程力學(xué)部分主要包括靜力學(xué)和材料力學(xué)，靜力學(xué)是研究物體在力的作用下平衡規(guī)律的科學(xué)，材料力學(xué)是尋求物體在力的作用下不被破壞的條件，是既安全又經(jīng)濟(jì)的選擇材料，是確定桿件尺寸的理論依據(jù)。

一、引用歷史故事，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

我們都知道興趣是最好的老師。在授課過(guò)程中引用歷史故事，以刺激他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。比如在講解靜力學(xué)基本公理時(shí)需要弄清的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。先拋出問(wèn)題，學(xué)員討論，個(gè)別學(xué)員知道運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，但大部分學(xué)員覺得運(yùn)動(dòng)需要力。然后講解對(duì)這一認(rèn)識(shí)的歷史過(guò)程：人類很早之前就在思考這個(gè)問(wèn)題，比較有代表性的觀點(diǎn)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(huì)運(yùn)動(dòng)，撤去推力就停止運(yùn)動(dòng)，提出物體要運(yùn)動(dòng)必須有推力才行。這一觀點(diǎn)持續(xù)了兩千多年，直到伽利略發(fā)現(xiàn)在光滑面上運(yùn)動(dòng)的物體，如果有一初速度，可以運(yùn)動(dòng)很遠(yuǎn)才會(huì)停下來(lái)，他重新思考了力與運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，并設(shè)計(jì)了著名的斜面實(shí)驗(yàn)，歸納出物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。后來(lái)牛頓將伽利略的結(jié)論加以概括得出牛頓三大定律，也是我們靜力學(xué)基本公理的基礎(chǔ)。

二、總結(jié)主線，幫助學(xué)員構(gòu)建知識(shí)框架

工程力學(xué)部分概念原理多，這些力學(xué)原理要解決的問(wèn)題不同，彼此之間既有差異又有聯(lián)系，學(xué)員面對(duì)這些原理，不知道如何理順知識(shí)體系，也不會(huì)加以利用，因此幫助其總結(jié)主線，理清脈絡(luò)，能取得事半功倍的效果。比如在材料力學(xué)的學(xué)習(xí)中，雖然有四種變形形式，但“外力——變形——內(nèi)力——應(yīng)力——工作應(yīng)力≤許用應(yīng)力”這條主線貫穿始終，幫助學(xué)員理清知識(shí)脈絡(luò)，做到雜而不亂。課程講授內(nèi)容圍繞這條主線展開，深入淺出，能夠保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性。在具體教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，先學(xué)習(xí)軸向拉伸或壓縮的受力和變形特點(diǎn)及安全條件，引導(dǎo)學(xué)員總結(jié)出“外力——變形——內(nèi)力——應(yīng)力——工作應(yīng)力≤許用應(yīng)力”這條主線。在學(xué)習(xí)扭轉(zhuǎn)、彎曲、剪切與擠壓變形時(shí)引導(dǎo)學(xué)員利用學(xué)習(xí)軸向拉伸或壓縮時(shí)總結(jié)出的這條主線。這樣學(xué)員就能理解四種變形的原因、變形形式及安全條件，并通過(guò)反復(fù)利用這條主線掌握不同變形時(shí)的分析方法。同時(shí)，在理論講解中，引導(dǎo)學(xué)員自己多思考、多總結(jié)，并構(gòu)建知識(shí)框架，從而培養(yǎng)學(xué)員良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力。

三、運(yùn)用比較講授法，增強(qiáng)學(xué)員對(duì)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(gè)力。從概念上講力偶中的兩個(gè)力是平行力，由于平行力不共點(diǎn)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(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，而平衡力作用在物體上物體處于平衡狀態(tài)。

(二)列表比較法

靜力學(xué)中平衡力和作用力與反作用力也是學(xué)員易混淆的知識(shí)點(diǎn)。從概念上講平衡力是指作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力是平衡力；而作用力與反作用力是指一物體對(duì)另一物體有一作用力時(shí)，另一物體對(duì)此物體必有一反作用力。教學(xué)時(shí)將平衡力和作用力與反作用力異同點(diǎn)歸納于表1，使學(xué)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(qiáng)實(shí)踐，使知識(shí)學(xué)以致用

在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，還應(yīng)提高學(xué)員理論知識(shí)的應(yīng)用能力，為專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)；還可以培養(yǎng)學(xué)員知識(shí)綜合運(yùn)用能力，同時(shí)加深學(xué)員對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的理解。

比如火炮傳動(dòng)軸中，已知A為主動(dòng)輪，輸入功率NA= 400馬力，直徑5cm的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n=200轉(zhuǎn)/分，軸的許用剪應(yīng)力為500MPa，試校核軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。

(一)計(jì)算外力偶矩

(二)計(jì)算最大扭矩

Mmax=-MA

(三)校核強(qiáng)度

Wn≈0.2D3=2.5×10-4m3

所以，不滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求，火炮傳動(dòng)軸中會(huì)被扭斷。

工程力學(xué)中概念定義多、原理規(guī)律多、理論計(jì)算多，其中靜力學(xué)中包括靜力學(xué)四大基本公理，力矩和力偶的計(jì)算及平衡條件；材料力學(xué)包含拉伸或壓縮，彎曲、扭轉(zhuǎn)、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(xué)員的基礎(chǔ)差，遇到公式就懵了，不知道如何利用力學(xué)原理。針對(duì)士官學(xué)員和工程力學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合同行的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了一些教學(xué)方法的新嘗試，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。

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