職業(yè)教育論文-淺談工程力學(xué)課程的教與學(xué).doc

職業(yè)教育論文-淺談工程力學(xué)課程的教與學(xué)摘要：著重介紹在中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類、土木工程類等工科專業(yè)教學(xué)教學(xué)中如何把工程力學(xué)理論知識與工程應(yīng)用實(shí)例結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，全面提高教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；專業(yè)課教學(xué)；應(yīng)用與拓展；效果工程力學(xué)的概念、知識、計(jì)算原理都比較復(fù)雜、抽象，學(xué)生反映這門課程學(xué)起來很枯燥。職業(yè)學(xué)校學(xué)生大都是初中畢業(yè)生，他們對工程實(shí)際的認(rèn)識幾乎是空白。因此，在工程力學(xué)教學(xué)中，既要嚴(yán)格按照教學(xué)大綱組織教學(xué)，又要對教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，讓力學(xué)知識與學(xué)生的其他專業(yè)課程以及工程技術(shù)實(shí)際活動有機(jī)地結(jié)合起來，讓學(xué)生充分感受到專業(yè)技術(shù)的魅力，幫助學(xué)生消除厭學(xué)情緒，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)的興趣。近幾年來，筆者承擔(dān)了機(jī)械類、土木工程類等工科專業(yè)班級的工程力學(xué)課程教學(xué)工作，在實(shí)際教學(xué)活動中積累了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)提出來與大家探討。引導(dǎo)學(xué)生合理認(rèn)知工程力學(xué)課程工程力學(xué)（包括理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)）是中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類、土木工程類等工科專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，其理論性強(qiáng)且與專業(yè)課、工程實(shí)際緊密聯(lián)系，是科學(xué)、合理選擇或設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）的尺寸、形狀、強(qiáng)度校核的理論依據(jù)。在教學(xué)中，我們往往稱之為“一座橋”，具有承上啟下的作用。也就是說，學(xué)好工程力學(xué)，為后續(xù)專業(yè)課的應(yīng)用和拓展奠定了很強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，也為學(xué)生畢業(yè)后作為技術(shù)工人運(yùn)用力學(xué)知識，在實(shí)際工作中正確使用、維護(hù)、保養(yǎng)機(jī)械設(shè)備和建造公路與橋梁，正確分析和解決生產(chǎn)中有關(guān)的力學(xué)問題提供了知識上的保證，對提高學(xué)生的實(shí)際操作水平和技術(shù)應(yīng)變能力都具有至關(guān)重要的作用。在教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對工程力學(xué)課程存在一些不正確的認(rèn)知。有些學(xué)生認(rèn)為，進(jìn)入職業(yè)學(xué)校就是掌握一技之長，只需要進(jìn)行專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練，只需要知道怎么做就可以了，至于更深層次的理論問題，完全沒有必要去研究，也沒有必要了解。這種不正確的認(rèn)知對學(xué)生學(xué)好工程力學(xué)課程是相當(dāng)不利的。為了引導(dǎo)學(xué)生深入了解工程力學(xué)課程的重要性，我在課程開始就非常熱情地向?qū)W生介紹這門功課，鼓勵學(xué)生與我一道克服困難共同進(jìn)步。通過這種溝通，學(xué)生有了學(xué)習(xí)興趣和信心，接下來的教學(xué)活動就比較順利了。引導(dǎo)學(xué)生掌握內(nèi)力的計(jì)算方法在工程技術(shù)實(shí)際操作中，構(gòu)件的內(nèi)力計(jì)算是普遍存在的（如轉(zhuǎn)軸、懸臂梁、橋墩等），但內(nèi)力的概念抽象，常常讓學(xué)生感到含混不清。如何讓學(xué)生更好地掌握內(nèi)力的概念、求內(nèi)力的大小和判斷內(nèi)力的方向呢？這是工程力學(xué)課程需要重點(diǎn)解決的問題。在工程力學(xué)中求內(nèi)力往往采用截面法，也就是將構(gòu)件在需要求內(nèi)力的位置假想截開，保留一部分，去掉另一部分，將去掉部分用力來表示，這個力稱為內(nèi)力，然后以保留部分為研究對象，列出平衡方程，求出內(nèi)力。如圖1（a）為龍門吊車的牛臂柱，由于內(nèi)力看不見，感覺不著，所以，僅僅憑內(nèi)力的方向很難讓學(xué)生確定內(nèi)力大小；內(nèi)力正、負(fù)號的意義、判斷與計(jì)算等一連串的問題，就更讓學(xué)生感到困惑不解了。針對這一問題，我將求內(nèi)力的方法概括如下：（1）假想截開，如圖1（b）截面AA；（2）留下一半；（3）內(nèi)力代替，如圖1（c）；（4）平衡求力P=p1+p2，平衡力偶M=Me。其方向判斷為：背離截面的外力為正，指向截面為負(fù)，如圖1（c）P=-（P1+P2）。掌握這些結(jié)論性的秘訣，一方面可以將較復(fù)雜、理論性較強(qiáng)的內(nèi)力計(jì)算和方向判斷簡單化；另一方面又可做到理論與實(shí)際相結(jié)合。十多年的教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生對這種方法較易接受，且記憶比較牢固，學(xué)習(xí)效果很好。引導(dǎo)學(xué)生掌握組合構(gòu)件的力學(xué)計(jì)算方法組合構(gòu)件的力學(xué)計(jì)算問題，在其他專業(yè)課程中以及工程技術(shù)實(shí)際中是極為常見的，很多學(xué)生在預(yù)習(xí)這部分內(nèi)容時感到很吃力。引導(dǎo)學(xué)生掌握組合構(gòu)件的力學(xué)計(jì)算方法，是工程力學(xué)課程需要解決的另一個難點(diǎn)問題。一般來說，我首先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析，在進(jìn)行受力分析時，我的做法是首先拆分組合體，從二力構(gòu)件著手。因?yàn)槎w受到的力沿著兩受力點(diǎn)的連線，確定其方向比較容易。但在進(jìn)行計(jì)算時，往往又是從已知力的構(gòu)件開始列平衡方程。如圖2所示三鉸鏈鋼架受水平力F作用，若鋼架自重不計(jì)，求支座A、B的約束反力。針對此類綜合構(gòu)件很自然地分拆成構(gòu)件AC、BC，依據(jù)以上求解法則，二力體BC為首選，但沒有已知力作用，無法列平衡方程求出R。構(gòu)件AC雖然有已知力F的存在，但A、C兩處二力的大小和方向都不知曉，同樣無法列出平衡方程求出R。遇到這類情況，學(xué)生往往會懷疑教師解題思路的正確性，或認(rèn)為題目給出的已知條件不充分。教師必須很明確地告訴學(xué)生，二力構(gòu)件的受力分析確定其方向是首要條件，絕不能含糊。在進(jìn)行定量計(jì)算時必須有已知力的參與，才能計(jì)算出未知數(shù)。其實(shí)，這道題的已知條件充分，根據(jù)二力構(gòu)件BC，很容易確定C點(diǎn)的方向是由C指向B，再根據(jù)作用力與反作用力定理和三力匯交平衡定理確定鉸鏈R的約束反力的方向和大小，最后求出RB的約束反力。通過耐心指導(dǎo)和反復(fù)訓(xùn)練，學(xué)生對這部分內(nèi)容可以消化了，學(xué)習(xí)效果很好。努力提高學(xué)生解決專業(yè)實(shí)際問題的能力學(xué)以致用是教學(xué)活動的根本目標(biāo)。中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間極為注重實(shí)際操作技能訓(xùn)練。作為基礎(chǔ)理論課程，工程力學(xué)的教學(xué)活動必須以培養(yǎng)學(xué)生的知識運(yùn)用能力為主要目標(biāo)，課堂教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把已學(xué)知識運(yùn)用到實(shí)踐之中，提高學(xué)生解決專業(yè)實(shí)際問題的能力。我在船舶輪機(jī)專業(yè)班工程力學(xué)課程的教學(xué)過程中，除了向?qū)W生傳授基礎(chǔ)理論知識外，還十分注重引導(dǎo)學(xué)生思考專業(yè)課程中遇到的有關(guān)力學(xué)方面的問題。為了提高學(xué)生解決專業(yè)實(shí)際問題的能力，我專門給學(xué)生講授“二沖程柴油機(jī)燃?xì)獗l(fā)壓力對主要部件的受力情況分析”。具體講解配圖說明如下：如圖3所示，A為十字頭銷中心，B為曲柄銷中心，O為曲柄的回轉(zhuǎn)中心。氣體力P向上作用在汽缸蓋上，向下作用在活塞頂上。力P沿氣缸中心線通過活塞桿傳到十字頭銷點(diǎn)A，在點(diǎn)A分解為N（側(cè)推力）和力S，力S沿連桿傳遞給曲柄銷B。力S1分解為力T（切向力）和力Z（徑向力）。為了分析方便，假設(shè)點(diǎn)O有一對大小相等、方向相反的力T1和T2，方向與T平行，且T1=T2=T。作用在點(diǎn)O的力T2和Z1合成，合力為S2，S2=S1，力S2分解為水平分力N1和P1，且N1=N，P1=P。以上分析結(jié)果為：（1）作用于氣缸蓋上的力的大小與作用于活塞上的力P相等，且方向相反，向下的力P又經(jīng)曲軸連桿傳給主軸承，故氣體力在柴油機(jī)內(nèi)部達(dá)到了平衡，不會傳到柴油機(jī)之外，只是使柴油機(jī)中各主要運(yùn)動部件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力；（2）T作用在曲柄銷上，T1作用在主軸頸上，組成一對力偶，使曲柄產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，力矩為Me=TR；力N與力N1組成一個力偶，企圖使柴油機(jī)傾倒。這個力偶與固定柴油機(jī)機(jī)座的地腳螺釘所產(chǎn)生的力相平衡，使地腳螺釘受到拉應(yīng)力作用。所以，根據(jù)金屬材料機(jī)械性能，我們應(yīng)該選擇塑性好、抗拉能力強(qiáng)的地腳螺釘，確保柴油機(jī)工作安全。通過對以上實(shí)際結(jié)構(gòu)的整體分析，使學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)知識得到了進(jìn)一步的運(yùn)用和拓展，不少學(xué)生在完成了一項(xiàng)實(shí)際結(jié)構(gòu)分析后