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以工程素质培养为目标的理论力学教学实践与探索
时间:2019-03-29 00:28:35 来源:高平门户网 作者:匿名



以工程素质培养为目标的理论力学教学实践与探索

作者:未知

【摘要】结合理论力学课程的特点和学生对理论力学的理解和学习,将工程实践作为理论力学课堂教学的出发点和目标,并结合工程实践对该教学方法进行了有益的探索。

关键词:理论力学;机械模型;工程教育;实践教学

中图分类号:O31-4文献标识码:A文章编号:2095-2457(2018)19-0146-002

DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.064

以工程质量培养为目标的理论力学教学实践与探索

张东晓

(洛阳科技学院,河南洛阳471023)

[摘要]根据理论力学课程的特点和学生对理论力学的理解和学习,将工程实践作为课程教学的起点和目标,探索这种教学方法与工程实践相结合的方法。[关键词]理论力学;机械模型;工程教育;练习学习

0前言

理论力学是许多工科专业的必修基础课程。它有明确的基础和应用。它是工科学生从理论到工程实践的桥梁,在工程教育中占有重要地位。与此同时,理论力学更具理论性。它从少数基本定律出发,运用逻辑推理和数学推导,得到从不同方面揭示机械运动规律的定理,定律和公式,建立了一个完整而严谨的理论。系统[1]。这是理论力学课程的显着特征。然而,对于缺乏工程概念的学生,人们普遍认为理论力学的抽象难以理解,可怕,并且错误地认为理论力学只是“理论意义”和“高位”。力学导致学生对理论力学的研究普遍缺乏信心。我们怎样才能改变学生对理论力学的误解?如何调动学习的积极性和意识,增强学习的信心?如何培养学生分析和解决问题的能力?我们积极思考,提高思路,以工程实践为理论力学课堂教学的出发点和目标,并结合工程实践,对该教学方法进行了有益的探索。

1理论力学工程教育

1.1理论力学知识的背景教育

理论力学课程中有很多概念。如果你只是按照教科书,你可能会有一点理解和深刻的印象,同时,它会加深学生对理论力学无根据的感受。因此,在准备课程时,教师应根据课程内容补充机械历史资料和工程案例的收集。例如,当我们开始学习理论力学时,“机械运动”,“力”和“扭矩”的概念都在物理学中被触及,但这些概念不能自然形成。他们是怎么来的?在长期的生产和生活实践中,前人发明了可旋转的筏用于取水;为了搬运重物,使用杠杆,斜面和滑轮;为了利用风和水,制造了风车和水车。通过制造和使用这些生产工具,人类最初已经认识到机械运动并积累了大量的经验和分析。综合和归纳,逐步形成“力”和“扭矩”的概念,以及“双力平衡”,“力平行四面法”,“力与反力法”等力学的基本规律。通过介绍力学知识的背景,学生将理解和理解这些内容。用木头着火引起摩擦;如果没有摩擦,世界会是什么样子?利用庐山道教的故事激发学生是否可以穿墙,会发生什么?在轻松的氛围中,学生将体验力量和反应,以及约束的概念。通过这种教学,学生可以意识到这些概念确实存在于我们周围。1.2理论力学中的工程教育

理论力学是一个完整,严谨,科学的理论体系。理论力学与工程应用,工程设计和分析密切相关。因此,课堂教学必须与具体的工程实践相结合,这对培养学生的工程素养非常有益[2]。

理论力学来自实践,必须应用于实践和服务工程。然而,实际的教学情况是刚刚进入大学的学生对项目的实际知识了解不足,因此在这个环节应该有意识地补充和加强。在教学开始时,学生应该对许多工程实例有初步的了解和理解,然后从实际项目中提出问题和假设,并抽象出机械模型[3]。机械模型具有明确的工程背景,但工程中的客观问题很复杂。具体来说,为了找出它们的共同规律,我们必须掌握主要因素,抛弃次要因素,建立抽象的力学模型。在我们教授每个知识点之前,我们使用大量示例来鼓励学生大胆地假设和简化力学模型。例如,接触区域远小于物体的几何尺寸的效果被简化为集中力;桁架结构中的杆简化为第二力杆;根据不同物体间机械运动的相互约束,建立理想约束模型。这种抽象的,理想化的方法一方面简化了研究中的问题,另一方面简化了事物的本质。但是,抽象模型是相对的。当条件发生变化时,必须考虑影响事物的新因素,并建立新的模型。例如,对于在太空中飞行的卫星,如果他们研究它们的空间运动轨迹,就可以看到它们。这是一个质点;如果研究卫星的飞行姿态,必须将其视为刚体;如果研究它的强度和刚度,它将被视为一个变形的身体;因此,同一卫星,由于不同的研究重点,已建立的机械模型也不同。通过对实际工程力学模型的抽象,培养了学生简化问题解决的能力,提高了学习的自信心和积极性。

通过对理论力学的研究,学生应该有能力从特定问题中抽象出机械模型,然后从机械模型中解决实际问题。为此,在实例设计中,首先举例,建立力学模型,讨论解决方案的结果,并指出理论模型在工程实践中的意义。在每个练习课上,设计一个简单实用的问题供学生分析。例如,我们讨论了教室中桥梁的机械建模,从最简单的桥梁开始,由两个桥墩和一个桥梁组成,分析桥板。与桥墩的连接建立了两端固定端支撑的三种机械模型,两端固定铰链支撑,一端铰链支撑和一端活动铰链支撑,引导学生讨论三种机械模型的可行性。许多学生根据他们对单孔桥的理解,更喜欢前两种机械模型。在炎热的夏天,我通过混凝土路面激励大家,让学生们认识到桥梁的机械模型不仅满足功能要求,而且还满足使用环境的要求;然后讨论了多孔桥的力学模型;之后,学生需要交出桁架桥,吊桥和斜拉桥的机械模型。通过机械建模教学,学生掌握了简支梁,支腿和多跨连续梁的力学模型,了解了桁架桥,悬索桥和斜拉桥结构的荷载传递模式。这种结合工程实践的教学方法与讲故事一样简单有趣。学生不仅掌握了基础理论知识,而且对理论知识的工程背景和力学模型有一定的了解,培养了学生的工程素质。非常有帮助[4]。1.3理论力学实践教学

对于培养学生的工程素质,实践环节不仅要在巩固知识方面发挥作用,还要在培养创新能力方面发挥作用。然而,目前的理论力学教育通常以课程考试为结束,只促使学生回顾所学的知识,不能发挥培养创新能力的作用。因此,我们将理论力学与工程实践相结合,将课程设计,专业作业,实验设计等实践环节与理论力学相结合,鼓励学生运用现有的理论力学知识,发挥主观能动性。尝试创新。例如,测量各种材料之间的静摩擦系数,分析温度,湿度和表面光洁度对动摩擦系数的影响;用复摆和三线摆装置测量物体的惯性矩,并分析三线摆的长度和扭转角对转动惯量的影响。测量精度的影响;旋转刚体反作用力试验,测量旋转刚体的静态反作用力和动态反作用力。高水平实践环节的设计不仅培养了学生应用知识的能力,而且对培养学生的创新能力起着重要作用。

2结论

结合工程实践的理论教学是改变理论力学教学现状的必然选择。培养学生的工程素质是理论力学教学的出发点和主要目标,培养大学生分析和解决工程问题的能力,提高逻辑思维能力和理解水平。这非常有帮助。但这是一项长期而艰巨的任务。它需要在实践中进行探索,并在理论上不断改进。

【参考资料】

[1]哈尔滨工业大学理论力学系。理论力学(第七版)。高等教育出版社,2009年。

[2]胡海燕。关于力学教育的几点思考[J]。力学与工程,2009,1:70-72。

[3]唐可可,王华宁。面向创新能力培养的理论力学教学体系探索[J]。 Mechanics and Engineering,2017,39:68-70。

[4]张东晓。探索材料力学与实践相结合的教学方法[J]。中国现代教育装备,2010,15:93-94。

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