(5.1)-48學(xué)時材料力學(xué)教學(xué)大綱

《材料力學(xué)》教學(xué)大綱課程名稱：材料力學(xué)（MaterialMechanics）課程編號：B12199總學(xué)時數(shù)：48學(xué)時（含實驗8學(xué)時）學(xué)分：3學(xué)分課程類別：工程基礎(chǔ)課程開課學(xué)期：第四學(xué)期適用專業(yè)：機械制造及其自動化等專業(yè)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等后續(xù)課程：結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程、機械原理類課程一、課程性質(zhì)《材料力學(xué)》是我校機械制造（卓越）、農(nóng)業(yè)機械（新能源）等專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，處于由基礎(chǔ)理論課向?qū)I(yè)課過渡的地位，是機械類碩士研究生入學(xué)考試的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)件分析、計算和實驗等方面的能力。培養(yǎng)學(xué)生具有建立工程構(gòu)件力學(xué)模型的能力，具有對構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性問題的計算能力、并對計算結(jié)果的合理性進(jìn)行定性判斷的能力，具有利用材料力學(xué)實驗方法和技術(shù)進(jìn)行相關(guān)測試的初步能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，以及進(jìn)行桿件設(shè)計和科學(xué)研究打好力學(xué)基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)及與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系表1課程目標(biāo)及與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點1、學(xué)生能夠掌握材料力學(xué)的基本概念、基本假設(shè)、基本原理、基本方法，能夠熟練分析和計算工程結(jié)構(gòu)和機械零部件中涉及的強度、剛度和穩(wěn)定性問題。工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題（畢業(yè)要求1）。2、學(xué)生能夠形成材料力學(xué)知識體系和科學(xué)思維方法，能夠根據(jù)工程結(jié)構(gòu)和零部件受到的荷載環(huán)境和約束邊界條件，能夠把復(fù)雜的工程問題簡化力學(xué)模型，并基于材料力學(xué)基本原理和基本方法，識別、表達(dá)和研究分析復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)和零部件應(yīng)力和變形的內(nèi)在規(guī)律和影響因素，進(jìn)而完成工程結(jié)構(gòu)和零部件的強度、剛度和穩(wěn)定性設(shè)計。問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論（畢業(yè)要求2）。3、通過材料力學(xué)基本變形和組合變形實驗培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和操作能力，使學(xué)生能夠?qū)Σ煌牧瞎こ探Y(jié)構(gòu)和零部件的應(yīng)力和變形進(jìn)行研究和實驗驗證，能夠根據(jù)荷載環(huán)境和邊界條件制定夾具和荷載加載方案，能夠根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過材料力學(xué)基本原理得到合理有效的結(jié)論。研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括實驗設(shè)計、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論（畢業(yè)要求4）。4、學(xué)生能夠?qū)こ探Y(jié)構(gòu)和零部件設(shè)計中提出新的力學(xué)問題和研究方法，能夠主動學(xué)習(xí)和自主查閱文獻(xiàn)資料，并進(jìn)行歸納總結(jié)。終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力（畢業(yè)要求12）。三、教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)的關(guān)系本課程總計48學(xué)時，其中理論授課包含12個知識模塊、合計40學(xué)時，實驗教學(xué)包含4個實驗項目、合計8學(xué)時。根據(jù)學(xué)生知識認(rèn)知規(guī)律和實踐能力培養(yǎng)需要，實踐教學(xué)與理論授課穿插進(jìn)行。表2理論教學(xué)安排及與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系序號知識模塊知識點學(xué)習(xí)要求教學(xué)設(shè)計建議參考課時課程目標(biāo)1緒論1、材料力學(xué)的任務(wù)和研究對象；2、變形固體的基本假設(shè)；3、截面法、內(nèi)力、應(yīng)力、變形和應(yīng)變的概念；4、桿件的基本變形形式。了解課程的基本信息；研究采用的基本假設(shè)；理解截面法、內(nèi)力、應(yīng)力、變形和應(yīng)變的概念；桿件的基本變形形式。雨課堂多媒體教學(xué)案例分析2目標(biāo)12軸向拉壓與剪切變形的實用計算1、軸向拉伸和壓縮的概念及實例；2、軸向拉伸、壓縮時橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力；3、軸向拉伸、壓縮時斜截面上的應(yīng)力；4、材料拉伸、壓縮時的力學(xué)性能；5、失效、安全系數(shù)和強度計算；6、軸向拉伸、壓縮時的變形；7、剪切與擠壓的實用計算。理解軸向拉伸和壓縮的概念及實例；理解軸向拉伸、壓縮時橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力；能夠計算軸向拉伸、壓縮時斜截面上的應(yīng)力；理解材料拉伸、壓縮時的力學(xué)性能掌握失效安全系數(shù)和強度并且能夠計算；理解軸向拉伸、壓縮時的變形，單向胡克定律；掌握剪切與擠壓的實用計算。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)案例分析自主學(xué)習(xí)10目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)43實驗材料的軸向拉伸、壓縮實驗了解材料拉伸、壓縮的實驗的設(shè)備、實驗方法和注意事項；結(jié)合所學(xué)理論知識，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析現(xiàn)場講授現(xiàn)場示范實驗報告2目標(biāo)2目標(biāo)34扭轉(zhuǎn)1、扭轉(zhuǎn)的概念及實例；2、外力偶矩的計算；3、扭矩和扭矩圖，純剪切；4、圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和強度計算；5、圓軸扭轉(zhuǎn)的變形和剛度計算。理解扭轉(zhuǎn)的概念；掌握外力偶矩的計算；扭矩和扭矩的作圖方法；純剪切掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和強度計算；理解剪切胡克定律，剪應(yīng)力互動定理。掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和剛度計算；雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)案例分析自主學(xué)習(xí) 6目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)45彎曲內(nèi)力1、平面彎曲的概念和實例；2、梁的計算簡圖；3、梁的內(nèi)力—剪力和彎矩；4、彎矩方程剪力方程，剪力圖和彎矩圖；5、荷載集度、剪力和彎矩間的關(guān)系。理解平面彎曲的概念、梁的計算簡圖；掌握梁的內(nèi)力—剪力和彎矩；掌握彎矩方程剪力方程、剪力圖和彎矩圖；理解荷載集度、剪力和彎矩間的關(guān)系。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)6目標(biāo)16彎曲應(yīng)力1、純彎曲和平面彎曲的概念；2、純彎曲和橫力彎曲時的正應(yīng)力的分布規(guī)律和計算公式；3、彎曲正應(yīng)力的強度條件；4、彎曲切應(yīng)力以及彎曲切應(yīng)力的強度條件。5、提高彎曲強度的措施。理解純彎曲和平面彎曲的概念；掌握純彎曲和橫力彎曲時的正應(yīng)力的分布規(guī)律；理解彎曲正應(yīng)力的強度條件；理解彎曲切應(yīng)力以及彎曲切應(yīng)力的強度條件；能夠分析提高彎曲強度的措施。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)案例分析自主學(xué)習(xí)4目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)47彎曲變形1、彎曲變形的物理量—撓度和轉(zhuǎn)角；2、梁的撓曲線及其近似微分方程；3、積分法和疊加法計算梁的變形；4、提高梁彎曲剛度的措施理解彎曲變形的物理量；掌握梁的撓曲線及其近似微分方程；積分法和疊加法計算梁的變形；能夠分析提高梁彎曲剛度的措施。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)自主學(xué)習(xí)1目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)48實驗材料純彎曲實驗了解材料純彎曲實驗的設(shè)備、實驗方法、注意事項；結(jié)合所學(xué)理論知識，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析現(xiàn)場講授現(xiàn)場示范實驗報告2目標(biāo)2目標(biāo)39應(yīng)力和應(yīng)變分析、強度理論1、應(yīng)力狀態(tài)概述；2、提取一點的應(yīng)力狀態(tài)，二向應(yīng)力狀態(tài)和三向應(yīng)力狀態(tài)的實例；3、平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分析——解析法與圖解法；4、廣義虎克定律及其應(yīng)用；5、常用四種強度理論。理解提取一點的應(yīng)力狀態(tài)的概念；掌握平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分析——解析法與圖解法；掌握廣義虎克定律及其應(yīng)用；掌握常用四種強度理論。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)案例分析7目標(biāo)1目標(biāo)210組合變形1、組合變形的普遍情況。2、拉彎組合組合變形下構(gòu)件的強度計算。3、彎扭組合組合變形下構(gòu)件的強度計算。理解組合變形的計算依據(jù)；掌握拉彎組合變形下構(gòu)件的強度計算。掌握彎扭組合變形下構(gòu)件的強度計算。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)案例分析3目標(biāo)1目標(biāo)211實驗材料彎扭組合主應(yīng)力實驗了解材料彎扭組合實驗的設(shè)備、實驗方法、注意事項；結(jié)合所學(xué)理論知識，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析?，F(xiàn)場講授現(xiàn)場示范實驗報告2目標(biāo)2目標(biāo)312壓桿穩(wěn)定1、壓桿穩(wěn)定的概念與實例。2、軸向受壓桿件的臨界應(yīng)力與臨界壓力。3、歐拉公式的適用范圍，經(jīng)驗公式，臨界應(yīng)力總圖。4、壓桿的穩(wěn)定計算。5、提高壓桿穩(wěn)定性的措施。理解壓桿穩(wěn)定的概念；掌握歐拉公式的適用范圍，經(jīng)驗公式；能夠計算軸向受壓桿件的臨界應(yīng)力與臨界壓力，臨界應(yīng)力總圖；掌握提高壓桿穩(wěn)定性的措施。雨課堂多媒體教學(xué)板書作業(yè)案例分析自主學(xué)習(xí)3目標(biāo)1目標(biāo)2合計48四、教學(xué)建議1、教學(xué)方法本課程是一門理論性、實踐性較強的課程。為了使學(xué)生便于理解和掌握授課內(nèi)容，在教學(xué)過程中要根據(jù)不同章節(jié)的授課內(nèi)容，靈活選用多種教學(xué)手段，在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上采用多媒體教學(xué)、問題教學(xué)、討論教學(xué)、案例教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、雨課堂教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方法，從學(xué)生的認(rèn)知能力和課程的特點出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、探索、參與、交流，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，勇于提出問題與挑戰(zhàn)，促進(jìn)學(xué)生富有創(chuàng)造性地主動學(xué)習(xí)。（1）多媒體教學(xué)：展示宏觀與微觀世界，強化學(xué)生的感性認(rèn)識，突出過程，變抽象為形象、節(jié)省時間，激發(fā)學(xué)生的好奇心與興趣，提高學(xué)生動態(tài)思維能力。（2）、問題教學(xué)：通過問題的引出，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生追問“為什么要研究”，“如何研究”，“如何應(yīng)用”，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的主動性。（3）、討論教學(xué)：以對話代替說教，以討論代替灌輸；讓學(xué)生充分參與課堂討論，通過對知識點總結(jié)、知識應(yīng)用的討論，使學(xué)生從被動接受變?yōu)橹鲃訑z取。（4）案例教學(xué)：通過對相關(guān)工程案例的分析討論，幫助學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，同時也幫助學(xué)生了解如何綜合運用知識分析解決問題，提升學(xué)生解決問題的能力。（5）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)：利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上豐富的教學(xué)資源，幫助學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，延展課堂教學(xué)環(huán)境，并開展在線測試和答疑，強化學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用。（6）雨課堂教學(xué)：將智能手機和多媒體有機結(jié)合起來，將課件實時傳送到學(xué)生手機端，可實現(xiàn)教師相同授課條件下不同學(xué)生的同步和異步個性化學(xué)習(xí)。雨課堂可進(jìn)行智能簽到、隨機點名、課堂隨機測試，彈幕、投稿等功能，大大提高學(xué)生的積極性和主動性。另外，雨課堂可自動采集學(xué)生在使用過程中的所有學(xué)習(xí)行為，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，極大地促進(jìn)了教學(xué)由“經(jīng)驗驅(qū)動”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)型。（7）翻轉(zhuǎn)課堂：將知識的傳授移到了課前，釋放課堂時間用于知識的內(nèi)化，給學(xué)生提供深度思考的機會。建議以小組的形式開展學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)與交流討論。在教學(xué)過程中教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，由傳統(tǒng)的傳授知識轉(zhuǎn)變到以培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力為重點；由傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)知識轉(zhuǎn)變到以運用知識解決問題為重點，突出學(xué)生能力目標(biāo)的實現(xiàn)，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗，完善課程教學(xué)組織方式。在教學(xué)過程中通過引進(jìn)工程案例和工程事故案例，培養(yǎng)學(xué)生的人文科學(xué)素養(yǎng)、敢于接受任何失敗的創(chuàng)新意識、工程職業(yè)道德和社會責(zé)任感等基本能力和素質(zhì)。實驗教學(xué)中：以學(xué)習(xí)材料力學(xué)的基本實驗方法、訓(xùn)練實驗研究和團(tuán)隊協(xié)作能力為主，驗證理論為輔。2、課程考核課程考核以評價學(xué)生學(xué)習(xí)達(dá)成課程目標(biāo)情況為目的，并通過形成性評價及時監(jiān)控和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，以促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)和學(xué)生調(diào)控學(xué)習(xí)。本課程考核主要包括平時表現(xiàn)、期末考試和實驗三部分。表3考核內(nèi)容及與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容建議占比(%)評價依據(jù)課程目標(biāo)1：學(xué)生能夠掌握材料力學(xué)的基本概念、基本假設(shè)、基本原理、基本方法，能夠熟練分析和計算工程結(jié)構(gòu)和機械零部件中涉及的強度、剛度和穩(wěn)定性問題。1、材料力學(xué)的基本概念；2、材料力學(xué)的基本假設(shè)；3、材料力學(xué)的基本原理；4、材料力學(xué)的基本方法。35-45期末考試課堂表現(xiàn)作業(yè)雨課堂課程目標(biāo)2：學(xué)生能夠形成材料力學(xué)知識體系和科學(xué)思維方法，能夠根據(jù)工程結(jié)構(gòu)和零部件受到的荷載環(huán)境和約束邊界條件，能夠把復(fù)雜的工程問題簡化力學(xué)模型，并基于材料力學(xué)基本原理和基本方法，識別、表達(dá)和研究分析復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)和零部件應(yīng)力和變形的內(nèi)在規(guī)律和影響因素，進(jìn)而完成工程結(jié)構(gòu)和零部件的強度、剛度和穩(wěn)定性設(shè)計。1、典型基本變形工程結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性問題的分析、求解；2、復(fù)雜受力工程結(jié)構(gòu)強度、剛度和穩(wěn)定性問題的力學(xué)建模、分析和求解。30-40期末考試課堂表現(xiàn)作業(yè)小測試課程目標(biāo)3：通過材料力學(xué)基本變形和組合變形實驗培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和操作能力，使學(xué)生能夠?qū)Σ煌牧瞎こ探Y(jié)構(gòu)和零部件的應(yīng)力和變形進(jìn)行研究和實驗驗證，能夠根據(jù)荷載環(huán)境和邊界條件制定夾具和荷載加載方案，能夠根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過材料力學(xué)基本原理得到合理有效的結(jié)論實驗的操作；實驗數(shù)據(jù)的整理與計算；對實驗現(xiàn)象的解釋與分析。10-15實驗表現(xiàn)與實驗報告課程目標(biāo)4：學(xué)生能夠?qū)こ探Y(jié)構(gòu)和零部件設(shè)計中提出新的力學(xué)問題和研究方法，能夠主動學(xué)習(xí)和自主查閱文獻(xiàn)資料，并進(jìn)行歸納總結(jié)。力學(xué)基本知識點；工程常用結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形分析10-20線上學(xué)習(xí)表現(xiàn)、自主學(xué)習(xí)報告、研究性學(xué)習(xí)報告（1）平時表現(xiàn)：主要通過雨課堂簽到、雨課堂測驗、課堂小測驗、作業(yè)、在線學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)等形式進(jìn)行考核。按百分制評分，總評按考核大綱給定具體環(huán)節(jié)及比例折算。課堂表現(xiàn)重點考查學(xué)生掌握材料力學(xué)的基本概念、基本原理（課程目標(biāo)1），以及學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題的能力（課程目標(biāo)2）。作業(yè)重點考核學(xué)生基本知識點的掌握（課程目標(biāo)1），以及利用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力（課程目標(biāo)2）；線上學(xué)習(xí)重點考核學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力（課程目標(biāo)4）；雨課堂測驗和課堂小測試重點考查學(xué)生掌握材料力學(xué)的基本概念、基本原理（課程目標(biāo)1），以及學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題的能力（課程目標(biāo)2）；自主學(xué)習(xí)報告和研究性論文主要考察學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力（課程目標(biāo)4）。期末考試：采取閉卷考試形式，按期末考試評分標(biāo)準(zhǔn)百分制評分，總評按考核大綱給定比例折算。由教研室按教考分離原則負(fù)責(zé)命題，試卷采用流水作業(yè)統(tǒng)一批改。全面考察學(xué)生對本課程知識的理解、掌握程度（課程目標(biāo)1）以及靈活運用知識分析問題他、解決問題的能力（課程目標(biāo)2）。實驗：以實驗表現(xiàn)及實驗報告任務(wù)完成的情況打分，鼓勵學(xué)生實驗時積極動手、動腦。百分制評分，總評按考核大綱給定比例折算。主要考核學(xué)生對實驗過程的掌握情況、用材料力學(xué)的知識分析、解釋實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象（課程目標(biāo)3）。3、教學(xué)條件（1）教學(xué)班規(guī)模：1-2個自然班，人數(shù)不宜過多；所有教室均配置多媒體。（2）實驗室配備：材料力學(xué)性能實驗室、現(xiàn)代電測力學(xué)實驗室。材料力學(xué)性能實驗室：微機控制電子萬能試驗機、液壓式萬能材料試驗機、沖擊試驗機、疲勞試驗機、微機控制電子扭轉(zhuǎn)試驗機，主要用于各種金屬材料、非金屬材料及復(fù)合材料的拉伸、壓縮、剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊韌性、疲勞強度、斷裂韌性等力學(xué)性能的實驗研究?，F(xiàn)代電測力學(xué)實驗室：純彎曲梁正應(yīng)力電測實驗裝置、彎扭組合主應(yīng)力電測實驗裝置、數(shù)字式靜態(tài)應(yīng)變儀、靜動態(tài)應(yīng)變采集與分析系統(tǒng)，主要用于純彎曲梁正應(yīng)力電測實驗，疊梁、復(fù)合梁、扭彎組合主應(yīng)力電測。（2）教學(xué)資源：山東理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺：要求教學(xué)大綱、考核大綱、教學(xué)教案、學(xué)習(xí)進(jìn)程、教學(xué)日歷、教學(xué)筆記、教學(xué)討論、課程通知、課程作業(yè)、答疑討論、常見問題、課程問卷、研究型學(xué)習(xí)、在線測試等欄目