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摘要:着重介绍在中等职业技术学校机械类、土木工程类等工科专业教学教学中如何把工程力学理论知识与工程应用实例结合起来,激发学生学习的积极性和主动性,全面提高教学质量。
关键词:工程力学;专业课教学;应用与拓展;效果
工程力学的概念、知识、计算原理都比较复杂、抽象,学生反映这门课程学起来很枯燥。职业学校学生大都是初中毕业生,他们对工程实际的认识几乎是空白。因此,在工程力学教学中,既要严格按照教学大纲组织教学,又要对教材内容进行优化,让力学知识与学生的其他专业课程以及工程技术实际活动有机地结合起来,让学生充分感受到专业技术的魅力,帮助学生消除厌学情绪,激发学生学习工程力学的兴趣。
近几年来,笔者承担了机械类、土木工程类等工科专业班级的工程力学课程教学工作,在实际教学活动中积累了一些经验,现提出来与大家探讨。
引导学生合理认知工程力学课程
工程力学(包括理论力学、材料力学和结构力学)是中等职业技术学校机械类、土木工程类等工科专业的技术基础课,其理论性强且与专业课、工程实际紧密联系,是科学、合理选择或设计结构(或构件)的尺寸、形状、强度校核的理论依据。在教学中,我们往往称之为“一座桥”,具有承上启下的作用。也就是说,学好工程力学,为后续专业课的应用和拓展奠定了很强的理论基础,也为学生毕业后作为技术工人运用力学知识,在实际工作中正确使用、维护、保养机械设备和建造公路与桥梁,正确分析和解决生产中有关的力学问题提供了知识上的保证,对提高学生的实际操作水平和技术应变能力都具有至关重要的作用。
在教学中我发现,学生对工程力学课程存在一些不正确的认知。有些学生认为,进入职业学校就是掌握一技之长,只需要进行专业技术训练,只需要知道怎么做就可以了,至于更深层次的理论问题,完全没有必要去研究,也没有必要了解。这种不正确的认知对学生学好工程力学课程是相当不利的。为了引导学生深入了解工程力学课程的重要性,我在课程开始就非常热情地向学生介绍这门功课,鼓励学生与我一道克服困难共同进步。通过这种沟通,学生有了学习兴趣和信心,接下来的教学活动就比较顺利了。
引导学生掌握内力的计算方法
在工程技术实际操作中,构件的内力计算是普遍存在的(如转轴、悬臂梁、桥墩等),但内力的概念抽象,常常让学生感到含混不清。如何让学生更好地掌握内力的概念、求内力的大小和判断内力的方向呢?这是工程力学课程需要重点解决的问题。
遇到这类情况,学生往往会怀疑教师解题思路的正确性,或认为题目给出的已知条件不充分。教师必须很明确地告诉学生,二力构件的受力分析确定其方向是首要条件,绝不能含糊。在进行定量计算时必须有已知力的参与,才能计算出未知数。其实,这道题的已知条件充分,根据二力构件BC,很容易确定C点的方向是由C指向B,再根据作用力与反作用力定理和三力汇交平衡定理确定铰链RA的约束反力的方向和大小,最后求出RB的约束反力。通过耐心指导和反复训练,学生对这部分内容可以消化了,学习效果很好。
努力提高学生解决专业实际问题的能力
学以致用是教学活动的根本目标。中等职业技术学校的学生在校学习期间极为注重实际操作技能训练。作为基础理论课程,工程力学的教学活动必须以培养学生的知识运用能力为主要目标,课堂教学中应引导学生把已学知识运用到实践之中,提高学生解决专业实际问题的能力。
我在船舶轮机专业班工程力学课程的教学过程中,除了向学生传授基础理论知识外,还十分注重引导学生思考专业课程中遇到的有关力学方面的问题。为了提高学生解决专业实际问题的能力,我专门给学生讲授“二冲程柴油机燃气爆发压力对主要部件的受力情况分析”。具体讲解配图说明如下:
如图3所示,A为十字头销中心,B为曲柄销中心,O为曲柄的回转中心。气体力P向上作用在汽缸盖上,向下作用在活塞顶上。力P沿气缸中心线通过活塞杆传到十字头销点A,在点A分解为N(侧推力)和力S,力S沿连杆传递给曲柄销B。力S1分解为力T(切向力)和力Z(径向力)。
为了分析方便,假设点O有一对大小相等、方向相反的力T1和T2,方向与T平行,且T1=T2=T。作用在点O的力T2和Z1合成,合力为S2,S2=S1,力S2分解为水平分力N1和P1,且N1=N,P1=P。
以上分析结果为:(1)作用于气缸盖上的力的大小与作用于活塞上的力P相等,且方向相反,向下的力P又经曲轴连杆传给主轴承,故气体力在柴油机内部达到了平衡,不会传到柴油机之外,只是使柴油机中各主要运动部件内部产生应力;(2)T作用在曲柄销上,T1作用在主轴颈上,组成一对力偶,使曲柄产生回转运动,力矩为Me=TR;力N与力N1组成一个力偶,企图使柴油机倾倒。这个力偶与固定柴油机机座的地脚螺钉所产生的力相平衡,使地脚螺钉受到拉应力作用。所以,根据金属材料机械性能,我们应该选择塑性好、抗拉能力强的地脚螺钉,确保柴油机工作安全。
通过对以上实际结构的整体分析,使学生的力学基础知识得到了进一步的运用和拓展,不少学生在完成了一项实际结构分析后深有体会地说:“力学基础为我们解决实际结构提供了某种能力,但要真正完成一个实际结构的全部工作,我们还有很多东西要学!”这就为教师调动学生的学习积极性提供了机会,有利于激发学生的求知欲望,培养学生的知识应用能力,提高教学质量。
参考文献:
[1]范钦珊.工程力学[M].北京:高等教育出版社,1997:89-103.
作者简介:
罗逊谊(1964—),广东梅州人,广东省交通高级技工学校讲师,研究方向为机械、轮机专业教学。
关键词:工程力学;专业课教学;应用与拓展;效果
工程力学的概念、知识、计算原理都比较复杂、抽象,学生反映这门课程学起来很枯燥。职业学校学生大都是初中毕业生,他们对工程实际的认识几乎是空白。因此,在工程力学教学中,既要严格按照教学大纲组织教学,又要对教材内容进行优化,让力学知识与学生的其他专业课程以及工程技术实际活动有机地结合起来,让学生充分感受到专业技术的魅力,帮助学生消除厌学情绪,激发学生学习工程力学的兴趣。
近几年来,笔者承担了机械类、土木工程类等工科专业班级的工程力学课程教学工作,在实际教学活动中积累了一些经验,现提出来与大家探讨。
引导学生合理认知工程力学课程
工程力学(包括理论力学、材料力学和结构力学)是中等职业技术学校机械类、土木工程类等工科专业的技术基础课,其理论性强且与专业课、工程实际紧密联系,是科学、合理选择或设计结构(或构件)的尺寸、形状、强度校核的理论依据。在教学中,我们往往称之为“一座桥”,具有承上启下的作用。也就是说,学好工程力学,为后续专业课的应用和拓展奠定了很强的理论基础,也为学生毕业后作为技术工人运用力学知识,在实际工作中正确使用、维护、保养机械设备和建造公路与桥梁,正确分析和解决生产中有关的力学问题提供了知识上的保证,对提高学生的实际操作水平和技术应变能力都具有至关重要的作用。
在教学中我发现,学生对工程力学课程存在一些不正确的认知。有些学生认为,进入职业学校就是掌握一技之长,只需要进行专业技术训练,只需要知道怎么做就可以了,至于更深层次的理论问题,完全没有必要去研究,也没有必要了解。这种不正确的认知对学生学好工程力学课程是相当不利的。为了引导学生深入了解工程力学课程的重要性,我在课程开始就非常热情地向学生介绍这门功课,鼓励学生与我一道克服困难共同进步。通过这种沟通,学生有了学习兴趣和信心,接下来的教学活动就比较顺利了。
引导学生掌握内力的计算方法
在工程技术实际操作中,构件的内力计算是普遍存在的(如转轴、悬臂梁、桥墩等),但内力的概念抽象,常常让学生感到含混不清。如何让学生更好地掌握内力的概念、求内力的大小和判断内力的方向呢?这是工程力学课程需要重点解决的问题。
遇到这类情况,学生往往会怀疑教师解题思路的正确性,或认为题目给出的已知条件不充分。教师必须很明确地告诉学生,二力构件的受力分析确定其方向是首要条件,绝不能含糊。在进行定量计算时必须有已知力的参与,才能计算出未知数。其实,这道题的已知条件充分,根据二力构件BC,很容易确定C点的方向是由C指向B,再根据作用力与反作用力定理和三力汇交平衡定理确定铰链RA的约束反力的方向和大小,最后求出RB的约束反力。通过耐心指导和反复训练,学生对这部分内容可以消化了,学习效果很好。
努力提高学生解决专业实际问题的能力
学以致用是教学活动的根本目标。中等职业技术学校的学生在校学习期间极为注重实际操作技能训练。作为基础理论课程,工程力学的教学活动必须以培养学生的知识运用能力为主要目标,课堂教学中应引导学生把已学知识运用到实践之中,提高学生解决专业实际问题的能力。
我在船舶轮机专业班工程力学课程的教学过程中,除了向学生传授基础理论知识外,还十分注重引导学生思考专业课程中遇到的有关力学方面的问题。为了提高学生解决专业实际问题的能力,我专门给学生讲授“二冲程柴油机燃气爆发压力对主要部件的受力情况分析”。具体讲解配图说明如下:
如图3所示,A为十字头销中心,B为曲柄销中心,O为曲柄的回转中心。气体力P向上作用在汽缸盖上,向下作用在活塞顶上。力P沿气缸中心线通过活塞杆传到十字头销点A,在点A分解为N(侧推力)和力S,力S沿连杆传递给曲柄销B。力S1分解为力T(切向力)和力Z(径向力)。
为了分析方便,假设点O有一对大小相等、方向相反的力T1和T2,方向与T平行,且T1=T2=T。作用在点O的力T2和Z1合成,合力为S2,S2=S1,力S2分解为水平分力N1和P1,且N1=N,P1=P。
以上分析结果为:(1)作用于气缸盖上的力的大小与作用于活塞上的力P相等,且方向相反,向下的力P又经曲轴连杆传给主轴承,故气体力在柴油机内部达到了平衡,不会传到柴油机之外,只是使柴油机中各主要运动部件内部产生应力;(2)T作用在曲柄销上,T1作用在主轴颈上,组成一对力偶,使曲柄产生回转运动,力矩为Me=TR;力N与力N1组成一个力偶,企图使柴油机倾倒。这个力偶与固定柴油机机座的地脚螺钉所产生的力相平衡,使地脚螺钉受到拉应力作用。所以,根据金属材料机械性能,我们应该选择塑性好、抗拉能力强的地脚螺钉,确保柴油机工作安全。
通过对以上实际结构的整体分析,使学生的力学基础知识得到了进一步的运用和拓展,不少学生在完成了一项实际结构分析后深有体会地说:“力学基础为我们解决实际结构提供了某种能力,但要真正完成一个实际结构的全部工作,我们还有很多东西要学!”这就为教师调动学生的学习积极性提供了机会,有利于激发学生的求知欲望,培养学生的知识应用能力,提高教学质量。
参考文献:
[1]范钦珊.工程力学[M].北京:高等教育出版社,1997:89-103.
作者简介:
罗逊谊(1964—),广东梅州人,广东省交通高级技工学校讲师,研究方向为机械、轮机专业教学。