工程力學論文(經典15篇)
無論是在學校還是在社會中,大家或多或少都會接觸過論文吧,論文對于所有教育工作者,對于人類整體認識的提高有著重要的意義。那么你有了解過論文嗎?下面是小編精心整理的工程力學論文,歡迎大家借鑒與參考,希望對大家有所幫助。
工程力學論文1
論文關鍵詞:工程力學課程教學改革高職教育
論文摘要:本文為實現高職教育的人才培養目標本著“以學生為主體,以能力、素質培養為中心”的職業教育宗旨,對《工程力學》課程在高職教育中的教學內容體系、教學方法和手段以及考核機制等方面提出了新的教改理念,并在實踐過程中得了較好的效果。
當前,高等職業教育的任務就是為現代化建設培養大批面向生產、建設、管理、服務第一線需要的“下得去,留得住,用得上”,實踐能力強,具有良好職業素質的高技能人才。這是高等職業教育在實施人才強國戰略中的“定位”
為了實現高職教育的人才培養目標本著“以學生為主體,以能力、素質培養為中心”的職業教育宗旨,我們圍繞《工程力學》課程從教學內容、教學方法和手段以及考核方式等方面進行了一定的探索和改革[1][2][3]受益匪淺。
1《工程力學》課程改革的必要性
工程力學是工科類專業的一門重要基礎課程。在教學內容要增加,教學時數要減少的條件下,必須對現行工程力學課程的教學內容、教學方法、教學手段及考試方法進行改革才能與高等職業教育的人才培養目標相適應。長期以來,工程力學教學內容保持著他的傳統學科體系,教師基本上采用“粉筆+黑板”的填鴨式教學方法,課外通過題海戰術讓學生記住公式。這種空洞的理論灌輸式的教學以及沉重的課外負擔使學生感到學習的困惑與乏味。而當前高職學生的文化素質參差不齊,對工程力學中很多的理論知識無法理解與融會貫通。學生對工程力學的學習興趣乏味,認為是一門吃力而沒有多少用處的學科,甚至有一種恐懼感,覺得工程力學理論太深奧了,不好學,難于理解,于是干脆放棄了。因此,高職教育的工程力學教學改革勢在必行。
2教學內容整合優化
由于專業培養計劃和課程結構調整,教學改革的首要任務是教材內容的整合與優化。工程力學教材內容應圍繞以掌握概念為基礎,以強化應用為重點,以計算分析為手段的中心內容展開。教學時,應在對現有教學內容進行合理取舍的基礎上,引入聯系工程實際和有特色的例題、習題和思考題,增加實驗教學課時強化技能訓練,提高動手能力,培養“應用性人才”。為實現這一高等職業教育培養目標,我們打破了工程力學由理論力學和材料力學兩部分簡單組合的原課程體系,將教材的整體框架按靜力學、構件承載能力分析和運動力學的次序重組,即將材料力學精編為一篇并置于靜力學后,將外力分析與內力、應力、強度分析有機結合起來。而將運動學與動力學有機地融為一體,改稱為運動力學,這樣可做到靜中有動,動中有力,有力就有變形,使運動與力,外力與內力、應力緊密結合,從而加強知識的聯系性和科學性,使學生提高理論聯系實際的能力。教師可用較少學時講授較多內容,實現壓縮學時之目的。
3改革《工程力學》課程教學方法和手段
3.1教學理念的改革
我國高職院校大部分由中專院校升格而來,教師一般來自中專院校或本科院校或研究型院校。高職教育有別于中職教育和本科教育,中職教育理念和本科教育理念都不能很好的適應高職教育,因此需要教師積極轉變教育教學理念,學習高職教育文件,高職教育教學論文,積極向有經驗的教師請教,聽取合理建議。在講授《工程力學》時,由重視知識體系本身的完整性轉變重視知識的實用性;由單純理論講解轉變為理論與實踐相結合,學生在學習知識時不僅僅面對課本,有時還面對的施工現場、教學模型等;由傳統的填鴨式教學模式轉變為師生交流、討論的互動式教學模式;由單一以分數來評定學習效果的結果性考核轉變為綜合考慮學習態度、出勤率、回答問題、作業和小測試、考試等方面的重能力和素質培養的全過程考核。高職教育理念逐漸清晰,教育理念的轉變帶來了教學效果的提高。
3.2在工程力學教學中開發小實驗——實現情景教學
情景教學,就是把理論的'有關規律和原理通過實驗或模擬實驗表現出來,誘導學生即席思考并做創造性探索,加強學生對工程力學原理與規律的認識與理解,激發他們的問題意識、反映能力和創新精神,且能提高課堂教學效果。
在工程力學教學中,常用實物制作模型,模擬某一工程力學原理,模擬實驗的真實性,使學生能形成堅定的認識,對原理與規律理解得會更透徹,加強了實用性。模擬原理單一,實驗時間不長,取材方便,制作簡單——筆者稱之為小實驗。小實驗可操作性強,剛開始教師自己做,課堂演示,給學生示范感染,然后誘導學生自己做,組織競爭,激活學生的創新動機。例如,我們在講“提高梁彎曲強度的主要措施”這個問題時,從公式可以看出,提高梁的彎曲強度應當增大WZ或減小M。WZ是和截面形狀與尺寸有關的物理量。在相同面積的情況下,槽形截面比矩形截面有利于承載,則可做小實驗加以說明。學生看到真實的情景,就會加深對此理論的理解,也更能激發他們的學習熱情。這也告訴他們一個觀點:工程力學就在身邊,隨處可見。老師演示完這個小實驗后,就可以布置學生設置小實驗:合理安排梁的受力形式可以提高結構的承載能力,具體選材,取截面尺寸,用什么形式加載,支座間的距離多大,如何能簡捷明快地演示等等,讓學生在做的過程中以激發學習工程力學課程的積極性。這對于拓寬學生的工程知識面,增強學生的適應性有很好的促進作用。
3.3利用現代多媒體技術,提高教學手段
高職教育課堂教學必須體現以“學生為主體,以教師為主導”的教學模式。為此,我們設計了“工程實例引入→提出問題讓學生思考討論→新知識的傳授→學生自己解決問題→課后完成簡單零件加工或簡單夾具設計或解決具體工程問題”的教學模式。對于每一個新知識點的學習,我們都列舉了一個具體的工程實例并提出問題讓學生思考,以帶動學生的好奇心,激發學生學習的積極性,變被動為主動。CAI課件改變了以往的知識以整張幻燈出現的形式,采用了以人-機對話的方式。每一個新的知識點的出現都是在提出問題的基礎上,讓學生思考討論之后才動態的出現。讓學生在學習過程中有機會主動的思考和探索。這樣,新的知識和技術的獲取就不再是教師對著幻燈片講述解釋的結果,而是學生自主性學習的結果。課件制作了大量的動畫,解決了傳統教學中的講授難點,例如利用CAI的動態圖形畫面,再現了齒輪的插齒、滾齒加工原理及加工過程;再現了空心軸、精密機床主軸的加工過程;再現了車床、銑床、鉆床夾具的定位、夾緊裝置以及裝夾過程等等。CAI課件的開發和多媒體技術的引入不僅解決了有限課時數與擴大課堂信息量之間的矛盾,同時也使得課堂教學變得更為生動、直觀、形象,極大的提高了學生學習的興趣,增強了師生互動的效果。,學生的學習時間和空間都得到了“延伸”。通過實體模型的真實性、行象性和生動性,學生接受起來就很容易,大大地提高了課堂教學效率和效果。
參考文獻
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工程力學論文2
摘要:當前學校工程力學實驗課程的安排有諸多不足,為滿足現行的教學計劃要求,提升本科大學生的實驗技能和工作實踐能力,適應工科高等學校基礎課力學實驗教學。本文將改進實驗內容,優化實驗教程安排,促使實驗內容、教師教學手段、學生學習能動性有更進一步的改善。經過兩年多的實踐,取得了良好的實驗效果。
關鍵詞:教學質量; 工程力學; 教學手段;
力學實驗的基本任務就是研究材料在歪理作用下的變形和破壞規律,為合理設計構建提供強度、剛度和穩定性方面的基本理論和計算方法,而力學性能只有通過實驗才能得到。工程力學實驗既可為工科類各專業學生的工程力學理論提供實際數據,又可供學生開設綜合、設計實驗時運用,還可供工程技術人員在測定有關力學量時參考。然而當前學校工程力學實驗課程的安排有諸多不足,在現有的實驗教學條件下,如何進行有效的實驗[2],從而提高本科大學生的實驗技能和工作實踐能力,適應工科高等學校基礎課力學實驗教學是研究的重點。
1 課程優化的目的
目前在工程力學的實驗教學環節中,由于實驗設備較為大型,而實驗設備臺套數又少,因此在實驗操作過程中出現了多人共用一臺儀器進行實驗。這樣在實驗過程中只能有二到三名學生在操作而其余同學由于時間關系只能參考有實際操作設備的學生的數據來完成實驗報告而沒有自己的數據。另外,因實驗教學成績在課程成績中占的比重不大,讓學生有實驗成績不影響理論教學成績的印象產生。為使學生重視實驗教學,能夠參與實際實驗操作,加強他們的實際動手能力及獨立思考能力,必須對實驗課程進行優化,完成工程力學實驗教學的改革。
2 除舊納新,對實驗內容加以改進
工程力學實驗教學注重學生將理論知識應用到實際實驗操作上,學生課前應自己掌握好力學相關知識,要有獨立動手的機會。
以往教學內容把理論以及實驗教學時間太長,學生把大部分時間用在聽上面,缺少自主思考與動手機會。為了讓學生能有更多的機會自己進行實驗操作,對實驗內容進行了必要的改進,以適應當前教學計劃的要求。把《工程力學》的實驗教學內容整合為應力應變狀態分析、塑性(脆性)材料桿件拉伸能力分析、工件抗壓、抗扭能力和純彎曲能力分析等幾個實驗。在教學過程中,對在理論課堂上有進行講解過的公式推導將不再重復講解由學校自己推導。比如說在彎曲試驗計算中原教學內容推導相當復雜,學生往往運用大量時間去計算。對實驗內容加以改進之后是讓學生直接將公式應用于實驗上得出數據。這樣一方面讓學生自己課前課后再去查閱書本相關理論知識,另一方面避免學生浪費時間從而將其用到實驗上;同時將原本用于理論知識講解的時間去講解實驗儀器的操作以及注意事項,培養學生的安全防范意識以及對實驗設備的了解。在教學內容上針對不同專業不再采取相同的教學手段,根據不同專業對于力學的知識了解需求進行不同的教授方式。例如對于機械類專業和土木專業的工程力學課程施行不同的教學大綱。這樣,既可以使不同專業的學生學到所需的力學實驗知識,同時授課教師也能擁有不同的教學手段,從而使課程得到優化。
3 工程力學實驗要求
(1)隨時注意觀察試件在拉伸過程中的形狀變化和應力-應變曲線的變化情況。
(2)實驗主要測定它的屈服極限σs、強度極限σb、延伸率δ和斷面收縮率ψ等力學性能指標。這些力學性能指標,是由拉伸破壞實驗來確定的,可以用材料的拉伸圖來描述,實驗后,利用打印機打印出完整的低碳鋼的拉伸圖曲線同時要求會求證相關實驗數據。
(3)掌握測量電橋連接方法,熟悉電測法的測試步驟,學會應變儀的使用方法。
(4)測定純彎曲梁橫截面上的正應力分布,測量結果與理論值進行比較,以驗證彎曲正應力公式。
(5)測定低碳鋼的剪切屈服極限τs,低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限τ,繪制扭轉曲線圖
(6)獨立實驗,實驗教師提出實驗任務及所要達到的目的,并提供實驗所需實驗設備與材料,學生應結合所學理論知識,獨立設想實驗的`步驟和方法,自行選擇所要用到的工具和所要測量的數據最后設計出完整的方案。教師在學生實驗過程中僅對學生提出的問題作出提示但并不給予答案,由學生自思考。該實驗注重鍛煉學生的自我思考能力和動手能力,教師只起到輔助作用[3] 。
4 實驗教學方法優化
改革實驗教學安排。以往上課方式是由理論教師講解理論,實驗教師進行試驗操作。由于學校現有的力學實驗設備臺套數較少,而且由于實驗要求和實驗儀器的局限,每個完整的實驗都需要30分鐘以上,遠遠無法滿足學生獨立自主實驗的要求。在教學過程當中一個教師演示給十幾名學生實驗的具體操作,學生必須在有限的上課時間內完成要求的實驗內容并得出實驗數據,這導致實驗只能有二到三名學生在操作而其余同學無法操作實驗設備,只能參考有實際操作設備的學生的數據來完成實驗報告而沒有自己獨立的數據。為了讓每個學生都能做到實驗,適應本科的教學目標,勢必要調整好實驗方法和手段。因此采用了一課二用的教學手法。由于不同的實驗項目設備基本在同一間實驗室中,因此在一次實驗課中將安排兩個不同的實驗項目,每個項目按照學生總數、儀器數量及難易程度安排相應的學生人數,并由兩位老師分開教學不同項目,同時在下次實驗課調換相應實驗項目。這樣使每個實驗儀器都能用上且在有限的上課時間內班級學生都能有動手的機會并獲得屬于自己的實驗結果。
之前的力學實驗考核結果是以實驗報告結合平時實驗表現給成績,這種考核方式存在著實驗報告抄襲現象嚴重,多人操作無法對每人操作給分,因此對實驗的考核方式進行優化,對獨立設計實驗給與一定的分數額度。具體為:操作占40%,實驗數據占40%,表現占20%。實驗課程的平時實驗成績與期末獨立設計實驗考試成績的比例為6:4。由于數據不同,圖形不同,實驗報告抄襲現象得到抑制,每臺儀器的人數減少也使學生不會因時間不夠無法操作而得到動手的機會。這種方式能夠反映學生真實實驗水平,能夠公平合理的評定每位學生的實驗成績。
5 實踐效果
由于進行了分組實驗,使學生能夠有更多的機會操作實驗,獨立完成實驗以及進行實驗數據的處理。不同的實驗材料也保證了學生要認真對待實驗課程。通過不同的力學實驗材料,讓學生掌握運用力學實驗數據去進行計算,學會使用實驗設備,鍛煉了學生的獨立操作能力。在創新性設計實驗上,教師只提出實驗的任務和要達到的目的,并幫助學生去論證,對實驗中學生出現的各種問題也只是給予提示,不具體告訴學生應該怎么做,主要培養了學生的自我分析問題和解決問題的能力。學生結合所學理論知識,學會自主選擇實驗儀器、操作多種儀器的能力。根據老師提出的任務和實驗目的來做實驗。
整個實驗下來,全面考察了學生的動手能力,獨立思考能力和創新意識。改革后學生反應熱烈,由于學生有更多的獨立動手機會,也有了獨立思考的時間;強制性要求的區分不同的實驗材料讓不好學的學生也必須完成實驗并有自己的實驗數據,這樣學生自我思考以及詢問老師的次數增多,激發了學生的求知欲望,增強學生復習實驗內容的自覺性和主動性。
6 結束語
工程力學實驗課程的特點是理論知識較多,實踐環節學生操作較少。改革后實驗能起到開拓學生思路、鞏固理論知識的效果,增加學生操作機臺的時間,同時也提升了學生的學習興趣,讓學生對工程力學這門學科有更深的認識。對于工程力學實驗課程的優化與改革,我們于兩年的時間內將其應用到我校光機電專業以及土木建筑壞境專業當中,跟以往對比發現所取得的教學效果更好,學生的主動性與積極性都有所提高,也可滿足不同專業、不同學時課程的需要。
參考文獻
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工程力學論文3
1地質體的力學特性
(1)地質體產生于一定的地質環境,地質體是由地質環境中按照某些結構排列的巖石、水等構成的,其具備非均勻性、非連續性的地理特征,無論是初始狀態特性,還是流-固耦合特性都充分體現了地質體的獨特性,區別于傳統力學的研究對象。
地質力學界對地質體特性的研究并沒形成一個統一的描述方法,其中依舊存在很多的問題需要深入研究,這需要做好相關的室內試驗,進行精細性的分析,獲得豐富多樣的本構關系,掌握地質力學的特殊規律。地質體是一個比較復雜的系統,僅僅通過局部的巖石試樣,并不能代表其整體的特性,巖石試樣缺乏典型代表性,巖體試樣不能脫離地質體本身,否則其會喪失處于母體中的作用。在某些狀況下,獲取試樣,會導致其內在特性的改變。為了更為深入地研究地質體的整體特征,需要深入了解地質體的局部特性,在此基礎上,進行地質體整體特性的描述及探測,從而滿足實際工作的要求。
(2)地質體的特性與地質構造運動、地質環境密切相關,從而影響到地質體的一系列的力學行為。通過對力學分析方法的應用,不能取得定量化的結果,為了獲得地質體的初始狀態,需要應用工程地質力學的應用方法,從而解決實際工程問題,地質體的特性具備多樣性,比如非線性特性、非彈性,這些特性與巖體結構面的特性密切相關,溫度效應、時間效應是固體材料的常見特性,地質體的特征與溫度、天氣等密切相關,其中外界因素的變化,導致其出現更為復雜的力學過程。
2工程地質力學所面臨的常見問題
(1)地質工程主要分為兩類問題,地下工程問題,比如水電工程的地下隧道、地下核肥料、地下礦藏等區域的采空區,地質體的活動斷層狀況、軟巖狀況、透水狀況等,對于工程的穩定運作產生一系列的影響,與工程建設、工程造價密切有關,這類問題主要涉及到高地應力前提下的地質體的變化狀況。第二類問題是地面工程,涉及到一系列的基礎工程建設,鐵路公路邊坡、礦石開采,主要引發的問題為滑坡、泥石流等,我國的邊坡工程規模日益龐大,其也引發了一系列的自然災害,存在的主要力學問題是水、地震等作用下的破壞狀況。
一項合格的工程建設必然要經歷選址、勘察、設計等幾個模塊,在不同的工作模塊中,由于其工程階段的不同,工作目的的差異性,其工作的側重點也不一樣。地質工程是一個整體性的工程,其內部各個階段間互有聯系,密切相關,為了解決實際工作需要,工程地質力學的應用要因地制宜,靈活應用,切實解決地質工程中的問題。
(2)在地質工作中,避讓是非常重要的原則,避開危險區域,是地質工程工作的重點。為了達到這一目的,必須首先明確哪些區域存在著危險狀況,獲得相關的地質資料后,再針對山體的穩定性進行判定,這種可靠性關系的判斷與地質工程的順利開展密切相關。建筑工程的順利開展,需要建立在良好的地質條件基礎上,如果將良好的地質條件誤判為不穩定,將會造成地質工程工作資源的巨大浪費。
在地質工程實踐中,有些地質問題依賴于工程師的工作經驗,比如利用邊坡穩定判斷方法進行滑面參數的分析,這些參數的確定依賴于豐富的工作經驗,在這個過程中,有些工作步驟需要利用有限元進行計算,這些可靠的地質工程分析方法都離不開大量的工程實踐工作。
3地質體力學特性探測的一般方法
(1)在地質工作中,選址是一門重要的工作,在選址過程中,地質人員需要依據地質條件、環境等,進行工程建設可行性的判斷,這需要進行工程建設地點、線路等的綜合性分析,需要做好一系列的地質勘察工作,進行地質條件的深入了解,從而判斷出工程建設狀況。通過各種工程手段獲得工作資料將作為下續工作的依據,一般來說,勘察過程中獲得越多的資料,其工程設計的可靠性也就越大。在實際工作中,地質勘察的手段諸多,受到實際工程狀況的影響,地質資料的獲取比較困難,工程設計往往要進行多次設計。
為了實現地質工程造價的優化,必須最大程度地降低工程成本,而又獲得最大的工程效益,在最優成本的前提下,獲得豐富的地質材料。地質力學研究不僅僅需要獲得給定條件的結果,也要最大程度創造地質工作的良好條件,這通常需要進行表面位移監測、波動等方法的應用,進行地質體力學特性的探測。這些方法具備良好的工程合理性。
上述方法運用得當,可以進行某工作區域某點特征的獲取,而又不破壞地質體的原本形態,它的.探測成本也是比較低的,目前來說,我國的地質勘察體系并不健全,缺乏豐富的理論體系支撐,計算機應用技術體系尚不健全。
(2)相比于工程結構,地質體的可容許變形更大,工程結構與地質體之間的相互作用比較復雜,遠甚于單純結構的變形分析,在這個過程中,為了給出合理性的工程設計,必須進行地質體初始狀態、地應力場狀況的深入分析,從而給出恰當的工程設計方法,進行工程涉及到優化。在地下工程工作中,巖體分類技術是常見的工程設計方法。
目前來說,我國的巖體分類技術理論體系尚不健全,通過對這種巖體分類問題的論證,能夠滿足我國復雜環境區域工作的要求,進行復雜性地質工程可行性的判斷。工程巖體分類是比較籠統的,它主要適應于工程的初步設計階段、工程預算階段、招投標階段,這種方法與一般工程的力學計算方法存在較大差異性,有些精密、復雜、大型的地質工程,需要精細化的巖體分類技術方法,這需要具體問題具體分析,提出適宜的工程方案,滿足實際地質工作的需要。
(3)在地質工程工作中,力學、地學是密不可分的,這兩者的結合都是為了創造更大的工程建設效益,這與力學基本理論體系的發展密切相關,需要滿足工程建設工作的需求。通過對力學研究工程的應用,模擬復雜性的地質結構狀況,通過科學性的建模,滿足復雜的工程需要,這也需要工作人員的綜合性判斷,實現工作經驗與計算機數值計算結果的結合,確保力學及地質學的相互滲透、相互結合,從而進一步解決工程常見問題。
(4)在實際工作中,地質工程師憑借豐富的工作經驗,能夠進行某地區地層的直接判斷,從而有利于地質調查工作的開展,進一步節省工程成本,如果不能確保地質判斷的準確性,將會導致工程實踐的失敗,也不能獲得正確的力學分析結果。為了滿足實際地質調查工作的要求,需要進行力學分析手段的補充,進行地質體力學參數的獲取。
通過對力學手段定量化的分析,可以實現地質體的準確判斷,再通過一系列的力學理論方法,做好工程的定量分析工作,為工程設計提供豐富的信息依據。這就需要進行地質環境定量化的分析,進行地層的辨認、定性地分析,進行地層幾何特性的分析,這都離不開地質勘查工作的開展,需要做好相關的現場監測工作。
4結束語
工程地質力學與地質工程密切相關,其實現了工程學科、力學、地學的結合,地學是地質工程的基礎,力學是重要的工作研究手段,以此為標準,實現工程工作的高效化,通過對不同學科的結合、研究、分析,實現工程地質力學的長遠發展,解決實際工作問題,滿足工程的實際需要。
參考文獻
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工程力學論文4
1課程標準的改革
各大院校的工程力學課程標準通常注重其系統性和完整性,以經典力學的標準結合數學學科周密的演繹推理構建了工程力學課程標準體系,但從實踐反饋來看,效果不是很理想[1-3].面對職業教育學生的培養目標,工程力學從以往的理論力學和材料力學整合而來.工程力學課程的課時與原來的理論力學和材料力學課程學時比較削減很多,不同院校人才培養要求不盡相同,但內容削減與人才培養要求不匹配,導致教師不能在課堂教學中將具體教學內容傳授給學生.一種情況是教師為了完成教學任務,不顧學生的接受能力,導致學生“消化不良”,使學生思考問題的能力和自主分析的能力得不到很好的鍛煉,而且也會導致學生把握不住工程力學的精華所在.另一種是根據學時規定刪減部分教學內容進行講解,課程內容設置沒有前因后果的連續性,學生在課堂上對跳躍的教學內容接受起來效果很差.學生在未來工作中解決工程實際問題的.能力也得不到培養.所以要培養學生針對某方面的工程素養一定要制定相對應的符合要求的課程標準.其標準應遵循如下原則:一是工程力學體系結構不被破壞的情況下要保證學時數量;二是要培養學生解決工程實際問題的能力,一些深奧的公式、推理可以刪減或僅作一般了解內容.
2教材的改革
教材是教學改革的關鍵環節,尤其是教材的內容應根據人才培養方案的規定來編寫,通常要培養學生的職業素養,應該注重工程力學在工程實際中的具體應用.同時結合不同培養方向后續專業課程特點對教材內容進行梳理整合,以期達到適應不同專業、不同培養目標適用且專業的教材,而教材內容編寫的重點應注意以下幾點:(1)繁復的公式推導過程可以刪減,選取學生需要的結論進行保留(如“力線平移定理”,只需要給出結論和如何應用即可,將在此之前的長篇推導全部刪去.)(2)增加工程實際問題如何轉化為工程力學模型能力的培養,建立學生在二者轉化中的無縫連接機制,培養學生在工作中使用工程力學解決實際問題的能力,同時學生也要掌握在工程實際的例子中獲取知識,積累經驗,達到鍛煉能力素養的要求.以學生職業培養目標為標準,加入工程實例和作業題,保證未來工作中學生能夠獨立自主的靈活運用工程力學知識.不同專業的學生對應的教材應該與學生所學專業后續課程保持一致,后續課程的一些概念和方法應該適當引入.如建筑類學生應學習固體力學、復合材料力學相關知識,而航空航天類的學生應接觸流體力學與空氣動力學相關知識.
3教學方法的改革
現代多媒體技術發展日新月異,將其應用于課堂教學是必然趨勢.為了幫助學生掌握抽象的、難于理解的工程力學中的概念和理論,可以將多媒體教學法融合到工程力學教學中,幫助學生理解和掌握工程力學,幫助學生解決具體的工程實際問題,有些難于理解的概念和理論可以采用二維或者三維的動畫進行演示.對于學生分析問題、解決問題能力的培養,應該在工程力學的各個章節開篇提出問題,授課過程中讓學生思考問題.篇章結束后由學生自主提出解決問題的方法,可以單人解決也可以幾個人合作解決,這樣有利于培養學生思維的創造性和發散性.實踐是輔助學生理解工程力學內容的重要環節,同時有助于幫助學生理解理論和現實的轉換,如材料的泊松比和彈性模量是很抽象的概念,但是通過設計實驗可以很好地將材料的兩個性能指標呈現給學生,通過實驗能夠加深學生對工程力學抽象概念的理解和掌握.所以廣大教師應該轉變傳統觀念,以學生為主體的,教師只起引導作用.在實驗中,教師只講解要做什么,至于怎么做應該由學生自主完成,可以通過多種方式實現同一內容的實驗.
4結束語
工程力學課程改革任重而道遠,針對不同專業的學生使用的課程標準、教材、教學方法和教學手段都應該有所不同.不同院校的教師也應該有針對性地進行自我知識提升,以其開辟一條適合各專業學生學習工程力學的道路.使學生能夠學會工程力學,掌握和使用工程力學.使工程力學這門課程更好地培養學生的工程素養,幫助學生在未來就業中掌握一技之長.
參考文獻:
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工程力學論文5
一、工程力學教學特點
工程力學課程是工科眾多專業的重要專業基礎課,包括理論力學和材料力學。通過理論力學教學,使學生掌握質點、質點系和剛體機械運動(包括平衡)的基本規律和研究方法,能進行多物體運動機構的分析,求解多自由度系統的動力學問題,并具備從身邊的力學問題中,建立初步的力學模型進行定性分析和研究的能力。通過材料力學的教學,使學生掌握構件的強度、剛度及穩定性的計算方法,掌握材料力學的基本概念和理論,能夠求解變形體在受力后的強度、剛度和穩定性問題。
工程力學課程涉及的專業面廣,學生人數眾多,為工科學生學習后續專業課程起承上啟下的橋梁作用,并且其理論在工程技術領域有著廣泛的應用。它既具有廣泛的通用性和較強的理論性,又具有鮮明的實踐性和工程性,同時又具有伴隨科技和學科發展的更新和創新性。這就要求工程力學教學要適應學科發展的需要,從理論教學、實驗教學和課程設計三方面,思考和重視教學設計與規劃,實現以知識為載體,以教學為平臺,以科學的教學設計為手段,達到學生既能扎實掌握工程力學的理論體系,又能分析和解決工程實際問題,并主動運用創新思維及方法,實現工程應用和創新的目的,從而培養創新型人才。
二、教學中的實踐能力培養探索
(一)理論中滲透工程實踐的課堂教學
工程力學的理論知識比較抽象,而學生又缺少對工程實際的認識,所以在課堂教學中教師應注意教學的直觀性,充分利用實物、多媒體等手段,增加學生的感性認識,從而加深對理論的理解。在課堂教學中,講解課程基礎理論知識的同時,引入大量的工程實例以及生活中的力學問題,以激發學生的學習興趣,加強其工程分析能力,使學生掌握基本的工程計算方法。同時,注重多媒體課件的設計,在課件中插入大量的工程圖片、例題和動畫,以及各種力學分析CAE軟件。如此,通過增加每堂課的信息量,來調動學生的課堂積極性,拓展學生視野,使其在加深教學內容理解的同時,了解基本理論在工程實際中的應用,培養學生主動運用所學知識解釋和解決問題的習慣,鍛煉他們的力學思維能力。
例如,在理論力學教學中,就具體的工程案例,進行理論推導求解之后,可以利用多體動力學仿真軟件ADAMS建立相應的可視化力學模型,并快速求解和顯示動力學參數。為講解桁架結構受力分析時的一個例子,講授用節點法和截面法求解桁架中各桿的受力情況。在ADAMS中建立一個典型桁架的結構力學模型,運行仿真之后,在后處理窗口可以很直觀方便地查看每個桿的受力情況,再同理論推導結果相對比,驗證理論推導結果的正確性。同樣在材料力學教學中,講解物體受力變形,可以利用有限元仿真軟件ANSYS,建立三維有限元模型,直觀顯示物體在不同的受力及約束條件下,不同位置的變形、應力、應變情況。如,在推導應力公式時,通過演示經過映射網格劃分后的桿、梁的拉伸、彎曲和扭轉變形動畫,學生可以清楚地看到相鄰截面間的變形情況。利用軟件的三維可視性,可以激發學生的興趣,加深對理論知識的掌握和理解。
在理論教學中穿插工程實踐的求解案例,不僅有助于學生對力學理論的掌握,而且可以幫助學生了解工程力學領域知識的發展及應用現狀,提高學生主動學習知識和分析軟件的興趣,在活躍課堂氣氛的同時,培養學生的力學應用能力,取得良好的教學效果。
(二)綜合性課程實驗
在工程力學課程實驗方面,設置基礎的課程實驗和綜合性的課程實驗,將教師所從事的部分科研內容節選下來輔助該課程的實驗教學。這樣,學生既能掌握工程力學課程基本的實驗方法,又能學習實際應用中的其它先進的實驗手段,提高解決實際工程問題的能力。
綜合實驗部分的內容要體現其綜合性,并非單一性。可以針對幾個不同的實驗對象,綜合多種實驗方法來解決問題。例如,同時設置減速箱齒輪嚙合時齒根應力集中系數測定實驗、減速箱輸出軸的動態應力測定實驗、減速箱輸出軸的'振動測量實驗等。這三個實驗均要求學生在掌握動態電測、平面光彈等實驗手段的基礎上,以團隊形式,對一個具體的工程問題,就實驗原理及方法進行設計,自己動手實驗、標定,用計算機和數碼相機等手段記錄實驗數據,通過自己編寫程序處理數據,獨立完成實驗報告。這些實驗可以鍛煉學生查詢資料、搭建實驗裝置、進行實驗總結、撰寫報告以及團隊協作等多種能力。
(三)基于課題的綜合課程設計
工程力學的工程應用背景廣泛,很多課題研究都與力學相關,為了鍛煉學生的工程實踐能力,可借助相關課題平臺,在大課題中提取相關的小模塊,作為學生綜合課程設計的題目。通過以解決實際工程問題為背景的課程設計,學生的工程實踐能力得以鍛煉和提高,以期畢業后能迅速解決工程實際問題,從而滿足企業對應用型人才的要求。
例如,在工程力學課程設計中設置工程計算模塊,通過進行具體計算等環節的實踐及訓練,讓學生掌握當前國際上先進的有限元計算方法,在加深理解工程力學基本理論知識的同時,其工程計算能力也得到鍛煉和提高。
三、教學中的創新能力培養探索
(一)啟發式教學
啟發式教學就是通過在教材的重點、難點、疑點處創設一種問題情境,以引起學生注意,并作適當啟發,培養學生的創新思維,鼓勵學生主動地、獨立地分析問題和解決問題。這樣既增加了學生的自信心,又激發了學生的求知欲,不僅可以培養學生學習的積極性,還可以引導學生的思維導向,培養學生思考、分析問題的能力。
在工程力學教學中采用啟發式教學方法,可以從教學內容及專業背景入手,利用講座、圖片、多媒體等多種形式,介紹學科的最新發展以及學科發展史中一些創新實例,讓學生了解相關知識應用的價值,并認識到力學是推動科技進步的基礎學科,從而激發學生的創新意識。在課堂教學中,針對課程的重點和難點,可以結合講授工程實例,提出開闊思維的問題,啟發學生通過查找資料,提出自己的見解,并給出解決方案。教師通過組織討論分析,對學生的每一種想法要給予引導,并給出建設性的積極評價,從而打開學生的想象空間,鍛煉學生自主學習的能力,將灌輸式教學轉變為啟發式教學。
(二)研討課教學
研討課教學是讓學生參與教學,教學相長,師生互動,通過專題研討使學生主動建構和拓展知識,培養學生的發散思維和創新能力。教師可以針對課程的重點和難點問題,設置相應學時的專題討論課。在討論課上,采用教師引導、學生主動、互動交流、方法為主、拓寬視野的教學模式,教師設置適當的討論題目,這些題目可以沒有標準答案,也可以有多種解決方法,讓學生分組準備。研討課的題目要與課程內容相關,應當是學科前沿及熱點,需要學生課后查閱文獻,自己提出思路、分析和解答。在研討課上由教師引導,每組學生選代表主講,通過板書、圖片、多媒體、PPT等多種靈活形式展示,并由教師與其他同學進行提問、討論,最后教師進行總結和點評。這種教學形式改變了傳統的“填鴨式”教學,課堂教學實現從“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉變;在教學目的上實現從“以知識傳授為目的”向“以能力培養為中心”轉變;在授課效果上實現從聽課學習知識轉變為鍛煉提高研究創新綜合素質。研討課不僅是課堂教學的必要補充,更是實現師生交流的手段與過程,是強化教學效果、發展學生個性的一個重要環節。
(三)探索研究型教學
“教學”和“科研”是大學教育的“兩條腿”,兩者的相輔相成和有機結合是培養創新人才的重要保障,開展研究型教學應視為高校教學活動的一部分。學校要注重師資隊伍建設,重視教師的研究型教學活動,要切實保障教師有時間、有精力、有資金從事創新和發明創造,因為只有創新的教師才能培養創新的人才。
教師需要參與科研,了解、熟悉本學科的前沿和發展動態,不斷提高自己的科研能力,以學科前沿研究帶動教學內容創新。同時教師在教學過程中要將科研的各種最新成果應用于教學,針對性地挖掘與科研環節相融合的教學內容,充分利用每一個教學環節,開展研究或實驗,將研究型教學的理念貫穿于教學過程,從講授型教學向研究型教學過渡。將科研創新融入大學課堂,指導學生緊跟學科前沿,開拓視野,只有這樣,才能培養出富有創新精神和創造力的人才。
四、結束語
通過分析工程力學課程教學的特點,并結合作者自身的教學及科研體會,就如何在工程力學教學中培養學生的實踐和創新能力,在課堂理論教學、課程實驗設置以及教學設計等方面進行了一些思考和探索。旨在增加學生對工程實踐的感性認識,提高力學知識的綜合運用,改進工程力學的教學效果,促進教學改革,為學校長期培養工程應用和創新人才教育的目標提供有效的途徑。
工程力學論文6
土木工程是指除房屋建筑以外,為新建、改建或擴建各類工程的建筑物、構筑物和相關配套設施等所進行的勘察、規劃、設計、施工、安裝和維護等各項技術工作及其完成的工程實體。下面我們通過論文來了解一下土木工程力學吧。
摘 要:在工程施工過程中,土方開挖作為其中十分重要的一道工序,其開挖方式較多。通常會根據具體的工程情況來采取人力、機械、爆破或是水力等開挖手段。土方開挖是一項較為復雜而且綜合性較強的工程。當在軟土地區進行土方開挖時,還存在較大的風險,極易導致事故發生。所以在工程土方開挖施工中,不僅需要確保開挖的合理性,同時還要做好降排水處理措施,選擇科學合理的開挖方案,從而確保土方開挖工作的順利進行。
關鍵詞:工程;土方開挖;施工準備;施工程序;技術方案
針對某一具體拆遷場地進行土方開挖施工,該施工用地與建筑距離較遠,施工具有較大的靈活性,但工期較緊,而且土方量較大。因此在具體土方開挖施工中采用機械和人工結合的作業方式有利于土方開挖的順利完成。由于土方開挖施工過程中會受到氣候、水文、地質及地下障礙等多種因素的影響,所以需要在施工前對施工現場進行深入的調查,制定切實可行的施工方案,確保土方開挖施工的順利進行。
一、土方開挖的施工準備
由于該項工程施工場地較為開闊,利用機械施工不僅可以確保施工速度的加快,而且還能夠在施工過程中確保調度的靈活性,有利于挖掘機和裝載機工作效率的充分發揮。在施工前需要對進場機械和車輛進行嚴格的檢修,檢修工作由專業人員進行。在土方開挖過程中需要與支護施工進行有效的配合,這就需要在開挖過程中開挖深度和平整度要能夠與支護施工的要求相符合。設置運輸通道時需要確保支護施工的便利性。在正式開挖前需要對施工現場及周邊地下管線情況進行仔細勘察,與各管線相關單位做好協調工作,然后才能進行土方開挖施工。
二、土方開挖的施工程序
在土方開挖施工中其主要包括土方挖運、破除障礙、挖馬道和死角、人工修邊坡、挖基礎土石方至設計基坑底標高等內容。在本項土方工程中,采用分步和接力開挖方法來進行分層開挖。在土方開挖過程中,由于靠近坑壁一側需要做好支護工作,所以需要邊開挖邊進行支護,確保施工的安全。在支護施工中,對于網噴支護部分需要一次性完成,在開挖完成后立即進行修坡、掛網并進行混凝土噴射。但對于鉆孔式錨桿支護部分則需要在施工中進行分段分層進行,每層開挖深度以2米為宜,在開挖過程中可以利用施工機械來適當調整開挖深度。
三、土方開挖的交通組織
土方開挖施工中需要確保土方運輸車輛的'通暢性和安全性。在對交通道路進行設計時,不僅需要考慮施工周邊的道路交通狀況和場地內的情況,同時還要對周邊居民的出行進行充分考慮。所以在運輸車輛進出口、進出路線及車輛數量組織時,需要盡量減小對周邊道路交通壓力,同時還要盡可能的降低對周邊居民出行所帶來的干擾,運輸過程中要做好防護措施,減少對環境的污染。
四、土方開挖施工的技術方案
4.1 測量放線
基坑土方工程施工前,現場三通一平應經過驗收達到進場要求。由測量人員按照基坑開挖平面圖放出灰線,再對軸線、水準點及灰線進行復核無誤后,順著灰線出土。基坑開挖應按照已經放好的開挖線分段、分層開挖。
4.2 分層開挖
本土方工程分為兩級基坑,開挖深度分別為-6.0m、-12.0m,基坑挖土量較大,開挖方式采用分層機械開挖,人工修邊撿底,分層開挖深度為2m~3m,遇較不良土層時,視情況調整開挖分層厚度。
4.3 大型工程開挖的施工方案
(1)出入口設置。考慮場外交通及運土車輛進出場地方便,出入口場地需要做硬化處理,并配備專用沖洗設施和沉淀池,由專人負責對進出車輛及街道進行保潔,設置移動式崗亭。
(2)馬道設置。馬道長約60m,寬8.0m左右,坡度1∶5,馬道橫坡1:0.65,路面采用40cm厚砂夾石碾壓密實、平整。同時馬道外側應設置防護圍擋,及警示標志。
(3)挖掘機開挖順序。根據工程量及工期等要求,在確定挖掘機的數量,土方開挖時需要配備1臺挖掘機備用,同時在場地允許的情況下可以投入施工。為配合挖掘機轉運土方,要配備相應的渣土專用運輸車。
4.4 土方開挖的施工技術要點
(1)基坑邊5m范圍內每層開挖深度為2m~3m,若基坑挖好后不能及時進行下一道工序,可在基底標高以上預留150mm~200mm一層土不挖,待下一工序開始前再挖。最后一層應在基底標高以上預留30cm左右用人工清理,其厚度應根據施工機械的性能決定,嚴禁擾動基底土。
(2)機械開挖時,應控制好虛土厚度,基坑開挖邊坡開挖符合設計要求及有關規定。在施工過程中,要注意經常檢查坑壁的穩定情況。開挖過程中,要注意經常檢查,若遇到淤泥、流沙等軟弱層時,必須及時請設計、監理及有關人員到現場解決,以確保坑壁安全。
(3)在對基坑開挖過程中,當每挖到2m~3m左右時,則需要進行一次修邊。在修邊時需要對坑壁進行削平,這時則需要利用拉線的方式進行檢查,及時對出現的偏差進行校正。通常情況下允許小范圍的偏差存在,但所挖的基坑不允許存在欠挖的情況,即所開挖基坑的長度和寬度都需要等于或是大于設計要求的長度和寬度。對于基坑的底部,在開挖過程中則需要根據土質和施工要求對工作面進行適當的增加,同時排水設施和支擋結構的寬度也可適當增加。
(4)在基坑土方開挖施工過程中,土方開挖工作應確保施工的連續性,在開挖過程中如遇到障礙物時,則可采用人工或是機械的方式對障礙物進行清除,然后繼續進行開挖,確保開挖工作盡快完成。對于開挖過程中遇有地下文物情況時,則需要立即停止挖掘工作,并將具體情況進行上報。
(5)在開挖到坑底時,當達到設計標高時,則需要進行找平作業,避免出現超打挖的情況。對于挖好的基坑,需要確保基底的干燥性,使其基底土保持原狀,避免在施工中對底面地基土地帶來擾動。
五、結語
為了更好的提高工程土方施工的質量,確保土方施工的安全,則需要在土方施工過程中嚴格按照設計及實際規范要求,科學、合理的進行土方開挖,盡量避免了在施工中可能出現的安全隱患,保證工程中的土方開挖以及基坑施工的安全和質量。
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工程力學論文7
摘要:力學計量儀器的檢定工作是相當的復雜和繁瑣的,不管是對操作工作人員還是對儀器設備的要求都是極高的。正如我們所知,它不僅是力學上或是生活上的所代表的那么簡單的意義,而無論是對物理學、力學還是科學方面都有著舉足輕重的地位,并且在力學計量的標準化方面任重而道遠。任何計量儀器的檢定都應該通過正規的勘測項目和遵循相應的規則,才能有效做到在適當范圍內防止錯誤的發生,本文針對力學計量儀器檢定出現的問題進行探討分析,并針對性的提出解決問題的方法與措施。
關鍵詞:力學;力學計量儀器;問題探討
無論是在我們學習中還是在我們的生活中,力學計量的使用范圍越來越多在最近的幾年中更是如此。其中,主要包括對力的值、質量、振動的頻率等一些相關的計量測試。在早期力學計量就形成以牛頓力學作為基礎,以質量為基本的力學。隨著時間的不斷的推進,力學計量基本體系都已經發展的比較完善,同時,伴隨著科學技術的進步,顯示技術以及自動化技術等都被運用到了力學計量儀器檢定當中,并充分發揮著自身所具備的價值。
1力學與力學計量
力學是有關力、運動和介質的一門基礎學科。生活中力學的利用是十分廣泛,涉及面較廣,比比皆是。因此,力學計量作為力學的計量學也隨著力學的計量學也隨著力學的發展而被人們發現、研究。在當今社會,涌現出許多科技先進的力學計量儀器,有利于幫助我們更加有效地獲取更為準確的數據,準確的檢測。科學家與研發人員通過不斷進步的先進的科學技術與計算機技術的運用,將其融入力學計量儀器中,這樣有利于大幅度提升力學計量儀器檢定工作的各方面質量,也保證了實驗數據的準確性。一般,在我們習慣性的思維中,計量的概念就是物理或者力學中的單位符號,事實上卻不是如此。目前,大部分的國家都擁有完善的力學計量體系,而力學計量學運用也隨著變得更加廣泛。不同的國家有不同的計量標準,不同的計量標準計算出的數據就會呈現出不一致,這對力學檢測來說是一個大問題。相反,當計量檢定有一定的標準,就能保證計量的準確性,實現力學計量的自身價值。事實上,我們平時所說的一致性就是對其力學計量法理念上的一致性。可以說將力學計量法國際標準化的路程仍很遙遠。
2力學計量儀器檢定的基本理念
有關力學計量儀器檢定的基本理念主要包括五個方面:振動計量儀器檢定的基本理念、力值計量的基本理念、流量計量儀器檢定的基本理念、壓力計量儀器檢定的基本理念和質量計量儀器檢定的基本理念。對于大多數人來說振動計量儀器檢定不是陌生的,振動一般都是指某種物體由于速度轉動太快而使位置變換、或是速度的頻率等來解釋振動。對于振動的檢測的結果,其精準度是直接來源于力學計量結果。力值計量在過去的18世紀60年代,力值計量主要傳遞和測試的使用都是由水銀箱的模式去表達,但是其準確度不能保證。如今,隨著科學技術的進步,力值的規范標準設備可以分為多種形式去檢定。流量計量儀器檢定就是依據一定的流動區,將流量計量進行合適的分割,具體可以分為水、氣等一些液體流量計算的類型。并且流量的質量要進行嚴格的檢測,在一些具體的計量方法上面需要保持一致性。目前,流量計算分為動態流量標準的計算和極端計量值的具體規范研發。壓力計量儀器檢定可分為動態與靜態的兩種形式,其中,動態計量儀器檢定可以分成為激波管道與正弦兩種。靜態檢定都包括對比檢定以及砝碼檢測的這兩種形式。正如前文所闡述的,質量是在力學計量儀器檢定中最基本的原則,它也是屬于國際基本計量單位,國際上一般都是使用千克的形式表示。
3力學計量儀器檢定時需要注意的問題及解決措施
在日常的力學儀器檢定的過程中,難免會出現一些問題,需要我們針對其問題,制定相關的解決措施。一是統一計量儀器檢定的方法。根據力學儀器檢定的現狀來看,其與我們日常生活緊密相連,并不只是物理學的要關注的.問題。所謂的計量法的一致就是通過計量的方法的統一,從而因而不同的國家、不同的計量的標準而帶來的計量檢定的誤差而產生不必要的矛盾。因此,只有實現計量標準的統一性,才能提高我國的計量標準度,從而更好的發揮力學計量的價值。二是關注計量儀器檢定器具體性能。計量儀器檢定工作的基本就是檢測實體的單位,用有效的進行的數據分析和判斷相關的物體的性能。一般來講,計量儀器的檢定工作必須是相關的權威機構負責,主要的實施是相關的機構蓋章并給予正規合法的手續。根據我國法律規定,計量儀器工作檢定者必須經過相關的部門認可或是批準后才能進行下一步的工作。力學計量工作者,一旦發現問題,應當及時向相關領導發現,及時解決并處理。三是正確處理好計量檢定的兩種方法。
在當今國際上所擁有的計量檢定最為有效的方法主要有兩種即部分檢定和整體鑒定法。不過現在大多數情況下使用就是整體鑒定法,主要是因為它擁有執行容易、成效高、速度快等諸多優點。與此同時,他還能夠把結果進行二次重檢,最后綜合兩次檢定的結果得出一個更為可靠的數據。但是,在操作整體檢定法時,如果想要取得一個相對來說準確率最高的結果,可以使用多次重復試驗的手段。但是他也擁有自身無法克服的矛盾,如果負責檢定的設備在之前就有著不達標或由于品質達不到檢定儀器所必須的高度時,就會嚴重削弱檢定結果的準確性尤為重要,因此,在進行檢定實驗時,起初要保證設備的完好沒有瑕疵,因為設備的品質高低有時直接決定最后結果的精確性,若是儀器存在紕漏其檢定結果的準確性就還有待考證。
4結語
力學是一門探討物質機械運動規律的學科,它不僅是我們學習中的基礎學科,還是一項重要的生活學科。我們在生活中能接觸力學的機會之多,其涉及范圍之廣,都是無法用數據來衡量的。作為力學儀器中重要組成部分的力學計量儀器,它在力學的運用方面主要起著傳導的媒介的作用。力學和力學計量對我國物理科技等方面的發揮著重要作用,探討其力學計量檢定中可能出現的問題,并提出解決的措施,使其力學計量儀器檢定工作順利有效的實施仍然需要我們的不懈努力。
參考文獻
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工程力學理論分析
結構理論分析的步驟是首先確定計算模型,然后選擇計算方法。
土力學在二十世紀初期即逐淅形成,并在40年代以后獲得了迅速發展。在其形成以及發展的初期,泰爾扎吉起了重要作用。巖體力學是一門年輕的學科, 二十世紀50年代開始組織專題學術討論,其后并已由對具有不連續面的硬巖性質的研究擴展到對軟巖性質的研究。巖體力學是以工程力學與工程地質學兩門學科的融合而發展的。
從十九世紀到二十世紀前半期,連續體力學的特點是研究各個物體的性質,如梁的剛度與強度,柱的穩定性,變形與力的關系,彈性模量,粘性模量等。這一時期的連續體力學是從宏觀的角度,通過實驗分析與理論分析,研究物體的各種性質。它是由質點力學的定律推廣到連續體力學的定律,因而自然也出現一些矛盾。
于是基于二十世紀前半期物理學的進展 ,并以現代數學為基礎,出現了一門新的學科——理性力學。1945年,賴納提出了關于粘性流體分析的論文,1948年,里夫林提出了關于彈性固體分析的論文,逐步奠定了所謂理性連續體力學的新體系。
隨著結構工程技術的進步,工程學家也同力學家和數學家一樣對工程力學的進步做出了貢獻。如在桁架發展的初期并沒有分析方法,到1847年,美國的橋梁工程師惠普爾才發表了正確的桁架分析方法。電子計算機的應用,現代化實驗設備的使用,新型材料的研究,新的施工技術和現代數學的應用等,促使工程力學日新月異地發展。
質點、質點系及剛體力學是理論力學的研究對象。所謂剛體是指一種理想化的固體,其大小及形狀是固定的,不因外來作用而改變,即質點系各點之間的距離是絕對不變的。理論力學的理論基礎是牛頓定律,它是研究工程技術科學的力學基礎。
固體力學包括材料力學、結構力學、彈性力學、塑性力學、復合材料力學以及斷裂力學等。尤其是前三門力學在土木建筑工程上的應用廣泛,習慣上把這三門學科統稱為建筑力學,以表示這是一門用力學的一般原理研究各種作用對各種形式的土木建筑物的影響的學科。
在二十世紀50年代后期,隨著電子計算機和有限元法的出現,逐漸形成了一門交叉學科即計算力學。計算力學又分為基礎計算力學及工程計算力學兩個分支 ,后者應用于建筑力學時,它的四大支柱是建筑力學、離散化技術、數值分析和計算機軟件。其任務是利用離散化技術和
數值分析方法,研究結構分析的計算機程序化方法,結構優化方法和結構分析圖像顯示等。
如按使結構產生反應的作用性質分類,工程力學的許多分支都可以 再分為靜力學與動力學。例如結構靜力學與結構動力學,后者主要包括:結構振動理論、波動力學、結構動力穩定性理論。由于施加在結構上的外力幾乎都是隨機的,而材料強度在本質上也具有非確定性。
隨著科學技術的進步,20世紀50年代以來,概率統計理論在工程力學上的應用愈益廣泛和深入,并且逐漸形成了新的分支和方法,如可靠性力學、概率有限元法等。
工程力學論文8
論文關鍵詞:獨立學院;工程力學;改革
論文摘要:近幾年,隨著獨立學院的崛起和發展,使得進入獨立學院就讀的學生人數急劇增加,各個獨立院校面臨著規模迅速膨脹,生源素質參差不齊的現象,給教學質量帶來嚴峻挑戰。其中工程力學課程的開設也就面臨新的挑戰。
工程力學是一門理論嚴謹、推理嚴密而又廣泛聯系工程實際的一門學科,是現代工程技術的基礎理論。它是我校光電專業、金屬材料專業、高分子專業和工業設計專業的必修課程,是一門理論性較強的專業基礎課程。該課程培養學生抽象化能力、邏輯思維能力、計算能力以及利用工程力學的基本理論和方法去分析和解決一些簡單的工程實際問題的能力,為學習機械原理、彈性力學、流體力學等一系列后續課程打下堅實的理論基礎【1-3】。我校作為獨立學院為確保本課程的教學質量,在課程建設上對其進行了一些改革,并取得了一定成效。
一、教學方法的改革
工程力學課程的教學相對比較枯燥傳統的板書對于復雜圖形的講解很困難,采用多媒體教學可以通過精美的課件,引入生動的動畫,不僅吸引學生的注意力,還可以提高課堂教學效果,增大課堂容量。多媒體課件的信息量大,授課內容形象直觀,可以節約教學時間,增加對教學內容的講解,在一定程度上解決了課時少內容多的問題。在使用多媒體教學中,教師要注意以下幾點:
(一)學生是教學行為中的主體
教師的目標不是把課講好,而是讓學生學好。為此教師要有意識地引導學生主動地去獲取知識,而不僅僅是將知識通過各種渠道灌輸給學生。在多媒體教學中,常常會出現教師不停播放課件,邊播放邊照本宣科地讀課件,大部分學生聽得則是昏昏欲睡。在工程力學課堂教學中,提倡老師將板書、肢體語言等多種手段與課件播放相結合真正實現“多種媒體”的綜合運用。
(二)教師要制作富有個性化的課件
使用多媒體教學時,教師應制作適合自己的課件。雖然有現成的課件可以使用,但再精美的課件不一定適合自己。通過教師自己制作課件,可以充分調動教師的積極性,同時保留每位教師的風格和特色。教師在授課和制作課件的過程中,要充分考慮學生思考和做筆記的時間,要盡量使課件思路敏捷,文字簡潔。同時,教師平時要注意素材收集,方便靈活應用。作為教師應是上課之前要備好課件,下課之后還要根據上課的情況不斷完善和補充課件精益求精。這樣的反復過程,不但提高了課件的質量,而且對教學質量的提高。
(三)要提倡學生做筆記
在近幾年的教學中,發現記筆記的學生越來越少,這樣做的結果只能是在老師講解的過程中,學生能聽得懂,但在課下無從下手復習。記筆記時應該對講課的重點內容做記錄,對老師強調的難點和不易掌握的內容要記錄。至于基本的概念在教材中直接做標記即可。在利用多媒體上課時,老師不應該只局限于三尺講臺,可以走到學生中間,與學生面對面進行交流。在屏幕顯示中要經常穿插一些其它的教學方式,如板書、課堂討論、習題等,使學生能得到適當休息,輕松愉快地獲取知識。
二、工程力學課程考試的改革
基于工程力學課程通過教學培養邏輯推理能力、分析問題和解決問題的綜合應用能力、自學和創新能力的目的,考試的形式可以使多種多樣的,例如論文、開卷考試、階段測試、試驗和實地考察、答辯、專題討論、口頭演示、同學評價、圖片演示、設計、制圖或模型、個人研究項目、小組研究項目、自評、資料分析、書評、課堂表現、實習和社會實踐筆記或日記、口試以及閉卷口試等。
(一)小組研究項目
用力學知識解決實際問題是每一個老師講課時都會講到的內容,當課程講到一半或快結束時,就可以出個實際問題讓學生以小組為單位進行調研、建模、計算編寫研究報告等,因為學生的時間有限,這類題目不宜過大,給學生的'時間大約是1個月左右,老師定期指導,才能夠保證質量。
(二)論文
對于工程力學中比較新的問題,可以采取讓學生編寫小論文的形式結課,以實際工程為背景選擇問題,學生需要使用多種交流手段(如社會調查、上網、去圖書館、走訪、實驗等)收集大量的信息并進行歸納、分析,還可以自行設計并實施解決問題的方案,記錄試驗、調查和資料收集篩選的結果,注重學生自我積累考核證據,甚至是可以采用綜述性質的論文,讓學生通過學習了解某個問題的研究前沿。為保證考核的準確性,要求教師對每次課業和每次課內外活動都要給出明確的等級評判標準。
(三)期末考試采用多種方式結合
在對工科各類專業學生所授《工程力學》課程的教學過程中,我們采取了相對靈活多樣的考試方式和評價方法。首先把該課程分為理論教學、實驗教學和實際案例分析三個環節來進行,每個環節上都有不同的考試方式和評價辦法。理論教學多采用筆試考試方式實驗教學多采用實驗操作演示及實驗報告考試方式;實例分析多采用論文和答辯考試方式等。過程考試與集中考試相結合,增加平時成績在總成績中的比重,學生在學習過程中的每次過程化考核成績累加起來,算作學生的平時成績。學生最后成績的得出,按照平時成績30-50%,期末集中考試成績50-70%算。隨著考試條件和手段的進一步改善,可加大平時成績在總成績中的比重。
三、師資隊伍的建設
(一)規范教學過程
工程力學課程建設要做到目標明確,教學要求規范,課程內容統一,教學大綱符合標準化、現代化要求。按照我校工程力學課程的任務及其在專業教學計劃中的地位,制定出了符合我校特色和適應各專業教學目標要求的完整的、規范的工程力學教學大綱。并結合我校工程力學的教學狀況,制定了工程力學課程建設的長遠規劃、工程力學教學規范,從教學大綱、進程計劃、教案、講授、批改作業、命題、考試等全過程實行全方位把關,保證教學各個環節規范合理,有效保證了教學質量的穩步提高。
(二)采用啟發式、討論式教學方法
工程力學實現由單純傳授知識到重視培養能力的轉變,在教學方法上采用啟發式、討論式,使課堂成為學生智能培養的舞臺,營造生動活潑、師生互動的課堂氛圍,充分發揮教師的主動性,加強互動,調動學生主動思維、積極思考。強化基礎,突出重點,注重基本概念、基本理論的理解和掌握,加強習題訓練,提高學生分析問題和解決問題的能力。這不僅要求教師在課堂上通過互動、啟發和學生溝通交流,還要給學生生留下思考的空間,充分發揮教師的主導作用,才能收到良好的教學效果。
(三)堅持精講精練,提高學習的主動性和積極性
在教學過程中,應該貫徹“少而精”的原則,精心選擇教學內容,改變過去多而不細的方法,將一些最重要和最基本的概念、理論和分析方法教給學生,并通過必要的基本訓練幫助學生理解和掌握,為發揮其創造性留足時間和空間。教學的重點內容是關鍵所在,教師講解的應當是各章節的主干內容,著重講“提出問題、分析問題、解決問題的基本思路、主要途徑和轉化條件”。而對一般內容或者比較簡單的章節則可稍加指點。次要的、煩瑣的內容少講或不講。課程的理論部分精講,例題僅講解題思路,同時在課堂上可以舉一些生產和生活實踐中的定性例子,也可以引入一些工程應用的具體實例等信息,突出工程概念的培養和力學在工程實際中的應用。由于學時減少,不能用大量時間來多練,因此,力爭做到少而精。
四、結語
通過一年的課程建設,我們在課程體系、教學方法等方面進行了大量改革,取得了明顯效果。下一步還需對工程力學課程建設不斷探索、實踐和完善,力爭使工程力學課程建設上一個新的臺階,盡早建設成為我校精品課程。
參考文獻:
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工程力學論文9
一、引言
隨著我國高等教育人才培養目標的轉型,傳統的教育理念和教學模式正在發生根本變化。我國高等教育培養出的人才規模大、人數多,但工業競爭力遠不如科技發達國家,工程類人才的創新意識和創新能力普遍較低,主要原因是長期沿用傳統教學模式,采用單一的課堂灌輸式教學方法,教學重點仍偏于理論學習、科學工程分析,而面向工程的實踐訓練少,教學還停留于知識傳授階段。對照ABET《工程標準20xx》中工科畢業生應具備的十一種能力要求[1],我國的高等教育只突出了一點:即應用數學、理科知識和工科知識的能力培養。其他十條能力的培養在我國教育中普遍受到忽視,特別是在課堂教學中極少體現。從最基本的課堂教學入手,探索先進、合理的教學模式,改變傳統教學理念和教學方法,是實現當前高等教育人才培養目標轉型的重要基礎[2]。
學生在大學期間主要的時間和精力集中在各門課程的學習上,所謂學生各種能力的培養離不開日常課程的教學訓練和教學方法的影響。為了從根本上實現高等教育的變革,國內很多高校已采取積極辦法,開設融合中西方教育優勢的課程,實現國際化辦學,鼓勵教師到國外學習,同時也大力提倡國內外教師聯合為本科生授課,從最基本的日常教學中,影響和改變默守陳規的傳統教育。力學課程一直以來都是學生花費時間多,學習壓力大的課程,在該類課程中實施國際化的合作教學,引入新的教學思想和模式,對傳統力學課程教學的改變,實現現代人才培養目標具有重要意義。
二、國外教授授課特點
為了改革傳統力學課程的教學理念和教學模式,促進高等教育的國際化發展,在學校的大力支持下,我們在工程力學、材料力學和結構力學課程的教學中,采用了中外教師合作授課的模式,在合作交流中取長補短,深化力學課程的教學改革。總結外教授課的特點具體如下:
1.英國杜倫大學教授講授了32學時的“工程力學”課程。在第一輪的授課過程中,該教授主要以課堂講授為主,授課內容為靜力學及材料力學部分內容。授課主要特點在于:介紹課程基本內容,例題較少,將力學基本問題程序化,讓學生大量使用Matlab和Excel軟件編程求解復雜計算問題;此外,還讓學生登陸國外學校的教學管理系統,在系統中分配給每位同學不同作業,學生網上提交作業,系統自動記錄學生提交的次數以及正確率。為了給學生創造與教授面對面的交流機會,在第二輪和第三輪的授課中增加了實踐環節,讓學生通過課堂學到的知識,利用老師給定的材料(膠管、牙線、膠槍等),按照指定題目設計受拉、受壓、受彎等結構,并在課堂上對各小組設計的結構加以評定。
2.美國新澤西州立大學教授,為國內學生講授6學時“壓桿穩定”內容。上課特點:以英文教材內容為主,將教材中的主要內容轉成圖片,上課時用PPT演示給學生并與學生討論教課書中內容,對教材中給出的計算公式的`正確性提出質疑,以引發學生討論及思考。授課內容不局限于課本,課堂上提出相關科研成果并與學生討論。
3.西澳大利亞大學教授為國內學生講授16學時的“結構力學”課程。授課形式為課堂講授,講解過程采用在計算機屏幕上書寫,下課后形成PDF教案的形式。授課內容為靜定或超靜定多跨梁的位移、內力計算。授課特點是:強調靜定和超靜定問題的通用算法的講解,舉例說明此類問題的統一求解模式,演示根據基本理論編寫計算程序的過程,強調用Matlab、Excel及結構力學求解軟件編程求解各類問題。
三、國內外教學模式對比討論
在與國外教授合作教學過程,通過對比同類課程、相同授課時間內同類教學內容的不同教學模式,發現存在如下差異:
1.同一門課程,教學內容相同,對學生的要求不同。以工程力學課程為例,國內教學中通常詳細講述每一個知識點,針對每個知識點講授例題,同時讓學生做一定量的習題,希望學生完全掌握所有知識點,課程信息量大,學生要做大量習題才能完全掌握全部課程內容。在例題和習題的選擇上,通常采用理論較深,計算簡單的問題,訓練學生理解和掌握知識點。國外教授課堂上強調的知識點相對少,很多內容一帶而過,通常采用比較簡單的例題和習題來消化理論知識,課程內容相對容易掌握。復雜計算問題采用通用算法,強調計算機編程計算。超靜定桿件的內力和應力求解問題,國內學生大量練習的是均勻荷載作用或溫度均勻變化問題,對于荷載和溫度任意變化問題,優秀的學生能夠利用積分計算桿件的變形,再根據變形協調條件求解。國外教授上課時給學生介紹此類問題的解題的方法是采用麥考利函數(Macaulay Bracket) 表示分布荷載,用狄拉克δ函數(Dirac Delta Function)表示集中荷載,寫出力學和幾何方程,加上邊界條件,利用Matlab編寫程序,用計算機求解。不同問題,只要修改程序中的荷載表達式和邊界條件,求解方法都相同。
2.相同理論,講解目的和實現方法不同。以結構力學授課內容為例,國內該門課程的主要研究對象是由梁、柱構成的剛架,以剛架為主要研究對象講授靜定和超靜定結構的內力和位移計算方法。外教則采用框架結構中的單桿,分別取立柱和橫梁,再分別講授只有軸力作用或只有彎矩作用時,軸力與軸向位移之間的關系,或彎矩與轉角之間的關系。在介紹力法和位移法的理論中,強調剛度陣和柔度陣的建立,然后采用數學軟件計算矩陣,求解力或位移。同樣介紹力法和位移法解超靜定結構問題,國內教授授課時會讓學生在課堂和課后做大量習題,題目主要通過手算完成,且計算量較大,有些題目需要使用解題技巧才能完成,因此,學生通常在力學課程的學習中花費較多時間。國外教授講課過程中選用的例題和習題比較簡單,通用性強,解題過程程序化,不強調特殊性和技巧性,強調對一般問題編程求解或使用計算機軟件完成數學運算。
3.實踐教學法在課堂教學中的應用。國外教授在講授基礎力學和結構分析課程時,均設計了相應的實踐環節。例如在研究材料力學性能時,結合結構設計大賽采用的材料,讓學生測試繩子和紙條的抗拉強度和剛度,指導學生在結構設計中正確使用材料。講到受壓和受彎構件時,讓學生自己設計柱和梁通過實際加載讓學生體會梁的合理設計方法,加深對立柱穩定性的理解。國內力學課程授課過程中,除了傳統力學實驗外,通常不設置其他實踐環節。普遍反映的問題是目前課程學時太少,需要講授的課程內容太多,沒有足夠課時開展此類活動。
四、不同教學理念和模式帶來的啟示
表面上看,國內教授與國外教授在同一門課程中對理論知識的講解方法,例題的選用,解題工具的使用,以及授課模式都存在一定差異。然而,產生這種差異的根源實際上可以歸結為一點:即人才培養目標的不同。
國內在人才培養方面,長期致力于研究型人才的培養,授課教師通常希望學生能夠深入、熟練地掌握本門課程的主要內容,能夠牢記各種定理和公式,并能夠熟練運用力學知識求解各種類型題,包括難題、技巧性較強的題。而能夠達到這種要求的學生通常不足30%,絕大多數學生認為力學課程太難,內容太多。國外教授授課意圖很明顯,不做難題、技巧性強的題,強調采用常規算法建立通用表達形式,由于簡化了授課內容,節省了大量做題時間,使得授課氛圍寬松,有時間穿插介紹各種工程軟件在力學分析中的應用,并可以在授課過程中增加實踐及討論環節。由于對學生解題難度要求降低,故大多數學生反映課程不難,及格率也相對較高。這種教學方法更有利于大多數學生的工程技術能力訓練,適于工程技術人才的培養,強調的是多方面綜合能力的培養。
我國高等教育目前正處于轉型發展階段,研究型、應用型和應用技術型教育并存,培養高層次、卓越的工程技術人才,是當前高等教育人才培養的主要目標之一。工程教育模式越來越受到廣泛關注,國外教授的不同授課模式給我們當前的教育教學改革帶來了一定的啟示。
在與國外教授聯合為本科生講授力學課程過程中,通過研究國外教授的教學特點,對比國內外力學課程不同的教學內容、教學方法和教學手段,在以工程教育人才培養為目標的力學教學模式改革方面深受啟發。為培養高素質的技術型人才,改革傳統力學課程教學方法提供有益參考。
工程力學論文10
論文關鍵詞:工程力學;工程管理;教學改革
論文摘要:《工程力學》是工程管理專業的一門主要的技術基礎課,在專業課程學習中起著承上啟下的重要作用,但是由于教學對象的特殊性,使得工程力學在工程管理專業的教學過程中遇到了很多問題:學生們對于課程的不重視、學生們覺得學習起來特別難、力學課堂容易沉悶、在較少課時內需要完成三大力學的教學內容……這些問題使得工程力學課程在工程管理專業學生的授課過程中往往不容易取得良好的教學效果,所以本篇文章就針對教學過程中容易存在的問題進行進一步的探討,提出相應的改革措施,以供大家參考。
《工程力學》是工程管理專業的一門主要的技術基礎課,在專業課程學習中起著承上啟下的重要作用,其任務是使學生具備解決工程實際問題所需的基礎知識。本課程涉及到的重要內容是研究物體的受力分析、平衡規律和各類構件承載力(強度、剛度、穩定性方面)的分析方法、計算理論;研究桿系結構的組成與受力特點,及求解桿系結構內力與變形的方法,其教學內容里包含了很多力學理論推導和計算過程,這些知識在傳授給工程管理專業學生的過程中,他們通常覺得接受起來比較有難度,所以根據多年的教學經驗,對工程管理專業《工程力學》課程進行一定的教學改革探討是非常有必要的。
1工程管理專業對《工程力學》課程的特殊要求
工程管理專業的力學課程與工民建專業的力學課程有很大的不同。工民建專業的力學課程將《理論力學》、《材料力學》、《結構力學》分為三大課程分別講授,將每種力學理論的推導原理和計算過程都講解的非常詳細,對學生掌握程度的要求也比較高,因為工民建的學生未來很多要從事結構設計工作,力學知識對于結構安全性的設計起著至關重要的作用。而工程管理專業和工民建專業的學生未來從事工作的性質有很大不同,他們未來的工作可能從事項目的管理工作,或者監理的工作,也可能從事工程造價的工作,而力學知識在這些工作中的應用不會像在專業設計工作中那么多。所以,工程管理專業的學生對于工程力學知識的要求也必然和工民建的學生有所不同,如果按照同一個標準進行教學,勢必會影響針對工程管理學生的教學效果。目前,大多數工程管理專業的力學課程僅設置一門《工程力學》(授課學時為64—80),并在這一門課程中貫穿了理論力學、材料力學、結構力學這三大力學的理論計算知識,如何在這么短的時間內將三大力學的理論計算知識有效的傳遞給學生,是一個值得思考的問題。
另外,在從事工程管理專業《工程力學》課程教學工作的過程中,我發現學生們對于本門課程的重視程度不足,這就直接影響了學生們對于本課程的接受程度。工程管理專業的學生常常會覺得力學課程在未來的工作中應用不多,沒必要學,所以在學習的過程中往往不愿意動腦筋去領會復雜的力學理論原理,僅僅是為了應付考試而對步驟進行簡單的死記硬背,這就使得本門課程的教學效果大打折扣,如何選擇更有用的教學內容調動學生們的學習積極性也是一個很重要的問題。
2工程管理專業《工程力學》課程的改革建議
2。1教學目標的調整課程教學的目標決定課程的教學方向,如果力學課程的教學目標定得過于側重力學理論原理的講解,則對于工程管理專業學生的針對性不足,畢竟他們將來主要從事生產第一線的施工、安裝、管理、設備維護等技術工作,對于他們而言,真正涉及到力學計算的地方可能不多。所以我們在確定教學目標的時候要“弱化理論分析”,轉而側重講述力學知識的應用,讓工程管理專業的學生能很快地理解掌握力學知識在建筑結構方面是如何應用的,這能夠增加力學課程對于工程管理專業學生的針對性。另一方面,由于力學課程的特殊性,除了教學方向上制定的目標外,還應該更加側重對學生思維能力的培養,通過力學體系、授課案例的合理設置,增強學生的邏輯分析能力和嚴密的思維,有助于將來更好的從事工程管理工作。 2。2教學內容的調整
2。2。1圍繞主線精選教學內容以研究結構體系的力平衡和變形協調以及二者之間的物理關系為主線,貫穿全書,建立對工程力學的整體認識。在理論力學部分通過重點講解平面力系給出力學平衡的知識,并進一步引申到空間力系,讓學生對于力學平衡有整體系統的認識;在材料力學部分通過重點講解結構構件的內力和應力給出內力和變形的知識,并且進一步灌輸內力和變形在強度、剛度和穩定性中的應用;在結構力學部分通過重點講解力法和位移法的內容深入理解力平衡和變形協調的物理關系在結構體系中的應用。按此教學線路去均衡的安排教學時數,適當刪減不必要的`理論內容,側重內容的應用性[1]。
2。2。2教學內容結合工程結構分析從工程的角度講,力學知識如果完全脫離了工程結構和施工去講解,則失去了它的實用價值,工程管理的學生日后經常要和房屋的搭建以及相關的施工器械打交道,教學的內容多結合結構骨架和施工機械會起到非常良好的效果。比如談到鉸接和剛接的問題時,可以聯系到工廠的承重體系,并且涉及到承重體系基礎的問題,通過分析不同廠房承重體系基礎形式的不同,讓大家了解鉸接和剛接的區別,進一步了解排架和剛架承重體系的區別。這樣,學生就不會認為學習力學是沒有的,就會感覺到力學和大家從事的行業有著緊密的關系[2]。
2。2。3教學內容結合施工分析在教學內容中結合學生在工地上的上所見所聞,專業思想教育和職業道德進行滲透,以培養高素質的工程技術人員。比如受力分析中的彎矩問題可以聯系到塔架結構或者吊車的平衡分析,當學生初到工地看到塔吊的時候,肯定也會疑問為什么高處的吊車臂除了吊需要的結構材料以外,還有一些吊塊懸于空中,那么可以通過力學知識給大家提供解釋,告訴大家吊車可以通過該變平衡重的重量來控制吊車的載重,以免吊車翻轉。如果把這樣的問題放到講解彎矩內容的過程中,會增加學生們的學習興趣。
2。3工程管理專業《工程力學》課程教學方法的改進工程管理學生《工程力學》的教學不能單一的側重理論講解過程,而應采取靈活的教學方法調動學生的積極性。
2。3。1精講多練由于工程力學要在比較少的學時里給大家交代三大力學的內容,所以要非常精的選擇教學內容、案例和作業,并且課上多練習,及時發現問題,及時糾正學生在學習過程中存在的問題。比如,我在多年的授課過程中,發現一個問題,就是老師講的再多學生不練習也仍舊不會,尤其是力學這門課程,學生們普遍認為是非常難學的課程,這樣就更需要加大練習的力度。在課堂時間的安排上要更多的安排學生練習的時間,讓學生當堂到黑板上做題,老師會在這個過程中及時發現學生學習方面存在的問題,有針對性地解決學生學習中的不足之處,教學效果會更好。
2。3。2啟發思考力學課程很重要的一方面目標就是要培養學生的思維能力,所以教師要經常通過提問讓大家思考,并鼓勵學生發現問題,養成善于思考的習慣。教師可以通過給學生講解實驗或實際工程等例子,逐步引導大家思考,引出重要的概念和理論;通過比較不同的例子,讓大家思考理論之間的關聯性;通過總結讓大家更清晰的看到問題的本質。比如,在講授如何繪制梁的內力圖時,可以拿出一個作用有分布荷載和彎矩作用的簡支梁,讓大家分別用列方程法、簡易規律法和疊加法繪制彎矩圖,這樣在解答這道題的過程中,不僅復習了求解支座反力的知識,而且將繪制彎矩圖的幾種方法對比的應用到一個案例,讓大家不僅對這部分知識記憶深刻,而且理解認識也會更深一層。總之,通過一系列的啟發教學,培養大家的思考能力、聯想能力、歸納能力,甚至發散思維等等[3]。
2。3。3課堂討論課堂討論往往是英語等課程常用的教學手段,在力學課程當中很少有應用,可是通常的力學課特別容易讓人感覺沉悶,所以可以考慮把這種靈活的教學手法應用到力學的教學中。拿出一個案例讓大家討論可以用什么樣的力學理論去解答,或者拿出一個案例讓大家討論可以用幾種力學方法解答,這些討論案例的設置不僅會增加學生們的學習興趣,而且會讓學生們對于所學的內容印象非常深刻。
工程力學課程是后續課程的重要基礎課程之一,為將來的結構課程和施工課程的學習打下了重要知識基礎,教學中進行了上述教學目標、內容、方法的改革研究和實踐操作,必定能大大提高了學生的學習熱情,使學生們對于工程結構和施工具有一定的初步了解,激發他們對工程方面知識的學習興趣,并能把力學知識用到實處,培養出新時代的復合型人才。
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工程力學論文11
論文關鍵詞:工程力學課程教學教學改革
論文摘要:應用型普通本科院校主要培養直接面向市場和生產一線的高級工程應用型技術人才。這對學生各方面素質的培養提出了較高的要求。為此,我們以培養應用型創新人才為目的,從工程力學教學的現狀入手,對工程力學理論和實驗的教學模式、教學內容和教學方法等方面展開深入的研究與實踐,以提高教學質量。針對高校機械類專業工程力學教學中常見的幾個問題,分別從課程內容和授課方式兩個方面討論了工程力學課程教學改革的思路。
一、引言
應用型本科院校是現代大學適應于市場經濟的需要而產生的,以培養高素質的工程應用型技術人才為主。這就對學生的專業知識培養和專業素質訓練等提出了相應的要求。為了適應新的形勢,我們以培養學生的能力為根本,強化突出理論學習能力、社會實踐能力、技術應用能力和創新能力,以培養應用型創新人才為目的,對工程力學課程的教學模式、教學內容和教學方法展開深入的研究。對于機械類專業學生來說,工程力學是一門非常重要的專業基礎課,它是從基礎課過渡到專業課的一個橋梁,但是在筆者近年來的教學實踐過程中,卻發現存在一些問題。
二、教學中總結的問題
1.認識不夠深入
學生對這門課的重要性認識不足。而學生對這門課不夠重視的主要原因有兩個,其一是認為工程力學跟機械類專業沒有多大關系。曾經有學生這樣問我:“老師,我們的專業是車輛工程,我感覺力學課跟我們的專業沒有多大關系,為什么我們還要花這么大力氣,費這么多學時來學習這門課啊?”。所以很多學生都認為工程力學這門課又難學又沒用,所以就不會予以其足夠的重視。另外一個重要原因是因為學生認為工程力學不過是物理課程中力學部分的延續,沒有什么新鮮內容,從而就放松了力學的學習,課堂上不仔細聽課,課下不認真復習。一段時間后想認真學了,卻發現已經跟不上了。這樣,工程力學根基就扎得不夠牢固,從而就直接影響了后續機械原理以及機械設計等相關課程的學習,并且將來考研也受到了相當影響。
2.教學方式問題
在工程力學中更大量的是一些方程的列寫和相關公司的推導,這些內容如果僅僅依靠多媒體播放,大量的公式一帶而過,學生如走馬觀花一樣,表面上學了更大量的知識,其實并沒有多少能夠深入心中。如果這些內容采用板書教學,在黑板上一筆一筆的推導,必然會給學生留下深刻的影響,對相關公式定理的應用也會有更深刻的認識,學生的數理基礎也會有一定的提高。
3.教材問題
工程力學包括理論力學和材料力學,其自身的嚴密體系決定了這門課是偏重理論推到的,因而現在通行的大多數教材中所載內容與工程實踐聯系較少。工程力學中一些要重點掌握的內容往往在后續的諸如機械原理、機械設計中用到得很少;而一些相對要求較低的知識點在后續課程中反而用得比較多。最終導致機械類學生的知識脫節,工程力學也就僅僅成了學生獲得學分的一個工具,并沒有為后續課程的學習提供全面的、實用的基礎知識。
三、工程力學理論課程教學改革
1.教學模式的改革
現在的課堂教學模式是典型的“以教師為中心”的模式。這種模式有必要針對工程力學課程進行優化的教學設計,努力實現介于“以教師為中心”和“以學生為中心”兩者之間的教學模式,既發揮教師的主導作用,又充分體現學生的認知主體作用,并探索與之相適應的教學組織形式、教學活動形式、教學管理方式和教學環境等的建立。根據教學目標和內容的不同要求,在基本保留課堂教學環境的同時,創設多元化的軟、硬件教學環境,使學生能夠利用以計算機技術為核心的'現代教育技術,通過學生、教師和媒體三者的交互去主動地發現、探索和思考,從而培養學生的創造能力和認知能力。采用新型教學模式,能夠大大地提高教學效果。
2.教學內容的改革
現在的教學內容基本上按照教材上的內容來講授,增加部分不多。課堂練習和討論部分太少,調動不起學生的積極性。所以有必要采取一些措施優化教學內容,使學生能夠系統地學到全面的、實用的工程力學知識。為了拓寬學生的思路和運用理論解決工程實際問題的能力,在教學內容上,對傳統教學內容精選的同時,注重基本概念、基本原理和基本方法的更新,加強對學科的新發展、新的計算工具與計算方法、新概念、新理論及新實驗的介紹,并注意選編一些與工程實際相關的問題,以例題和習題的形式反映到教學過程當中。授課教師應該在重視理論推導的同時多舉一些工程實例,同時應當適當調整教材內容,調整教材中的重點難點,使本課程與機械類專業后續課程不在脫節。
3.選用適當的教學方法
在工程力學教學中,改革傳統的教學方法及教學手段。工程力學屬于邏輯性較強的課程,我們采用分析講解與啟發誘導相結合的教學方法。對于應用型本科大學生的學習,主要是理解掌握并能將知識運用到工程實際當中去,但不能追求高難度、太深奧。一方面,根據教學內容的主次輕重,將難度較高的復雜內容分解為較易的學習單元,逐步啟發學生,引導探究,層層深入,適應學生的理解能力。另一方面,改變傳統的單純灌輸式教學方法,以教師為主導,學生作為主體,增加學生與教師的雙邊活動,調動學生的學習能動性。現在的課堂教學手段是一些教師采用全部寫到黑板上,另一些教師采用全部用多媒體,這樣都不是很好。多媒體教學作為現代教學手段被廣泛采用,交互式多媒體課件的合理運用,可以大大提高教學效果和效率。在課堂教學中,多媒體手段與其他常規教學手段應該是相互補充而不是相互排斥的,并非多媒體教學采用得越多越好。
四、結束語
工程力學是一門重要的技術基礎課,對學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力的培養至關重要。工程力學課程中含有許多抽象的力學概念和公式,相當數量的課后作業以及大量的工程實例。學生普遍反映該課程比較枯燥、難學。針對這些問題,出現了一些工程力學多媒體教學軟件,但目前這些軟件絕大多數都是以教師為主體的,很少涉及以學生為主體或介于“以教師為中心”和“以學生為中心”兩者之間教學模式的教學軟件。另外,雙語教學開展很有必要。為此,我們結合工程力學課程組在最近幾年的教學工作經驗中,對新世紀工程力學課程的教學改革進行了有益的探索。
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工程力學論文12
摘 要:工程力學是力學的一個分支,它主要涉及機械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各種工程與力學結合的領域。從工程上的應用來說,工程力學它包括:質點及剛體力學,固體力學,流體力學,結構力學,材料力學,土力學,巖體力學等。
關鍵詞:工程力學 環境科學 綜合應用
1 工程力學與環境科學的學科交叉理論
工程力學是20世紀50年代末出現的。首先提出這一名稱并對這個學科做了開創性工作的是中國學者錢學森。
在20世紀50年代,出現了一些極端條件下的工程技術問題,所涉及的溫度高達幾千度到幾百萬度,壓力達幾萬到幾百萬大氣壓,應變率達百萬分之一~億分之一秒等。在這樣的條件下,介質和材料的性質很難用實驗方法來直接測定。為了減少耗時費錢的實驗工作,需要用微觀分析的方法闡明介質和材料的性質;在一些力學問題中,出現了特征尺度與微觀結構的特征尺度可比擬的情況,因而必須從微觀結構分析入手處理宏觀問題;出現一些遠離平衡態的力學問題,必須從微觀分析出發,以求了解耗散過程的高階項;由于對新材料的需求以及大批新型材料的出現,要求尋找一種從微觀理論出發合成具有特殊性能材料的“配方”或預見新型材料力學性能的計算方法。在這樣的背景條件下,促使了工程力學的建立。工程力學之所以出現,一方面是迫切要求能有一種有效地手段,預知介質和材料在極端條件下的性質及其隨狀態參量變化的規律;另一方面是近代科學的發展,特別是原子分子物理和統計力學的建立和發展,物質的微觀結構及其運動規律已經比較清楚,為從微觀狀態推算出宏觀特性提供了基礎和可能。
總的來說,工程力學具有現代工程與理論相結合的特點,有很大的知識面和靈活性,對國家現代化建設具有重大意義。
2工程力學理論在環境科學中的發展
2.1環境與力學的'學科特點
工程力學雖然還處在萌芽階段,很不成熟,而且繼承有關老學科的地方較多,但作為力學的一個新分支,確有一些獨具的特點。工程力學著重于分析問題的機理,并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進行機理分析而感到資料不夠時,才求助于新的實驗。
工程力學注重從微觀到宏觀,以往的技術科學和絕大多數的基礎科學,都是或從宏觀到宏觀,或從宏觀到微觀,或從微觀到微觀,而工程力學則建立在近代物理和近代化學成就之上,運用這些成就,建立起物質宏觀性質的微觀理論,這也是工程力學建立的主導思想和根本目的。
雖然工程力學引用了近代物理和近代化學的許多結果,但它并不完全是統計物理或者物理化學的一個分支,因為無論是近代物理還是近代化學,都不能完全解決工程技術里所提出的各種具體問題。工程力學所面臨的問題往往要比基礎學科里所提出的問題復雜得多,它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學科的成就,而必須盡可能結合實驗和運用多學科的成果。
2.2研究內容和方向
工程力學主要研究平衡現象,如氣體、液體、固體的狀態方程,各種熱力學平衡性質和化學平衡的研究等。對于這類問題,工程力學主要借助統計力學的方法。
工程力學的研究工作,目前主要集中三個方面:高溫氣體性質,研究氣體在高溫下的熱力學平衡性質(包括狀態方程)、輸運性質、輻射性質以及與各種動力學過程有關的弛豫現象;稠密流體性質,主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學平衡性質(包括狀態方程)、輸運性質以及相變行為等;固體材料性質,利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構關系等。
工程力學研究方向主要有:非線性力學與工程、工程穩定性分析及控制技術、應力與變形測量理論和破壞檢測技術、數值分析方法與工程應用、工程材料物理力學性質、工程動力學與爆破。
3工程力學理論在環境科學中的應用
3.1材料力學與環境
材料力學在生活中的應用十分廣泛。大到機械中的各種機器,建筑中的各個結構,小到生活中的塑料食品包裝,很小的日用品。各種物件都要符合它的強度、剛度、穩定性要求才能夠安全、正常工作,所以材料力學就顯得尤為重要。
利用材料力學中卸載與在加載規律得出冷作硬化現象,工程中常利用其原理以提高材料的承載能力,例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條,但冷作硬化使材料變硬、變脆,是加工發生困難,且易產生裂紋,這時應采用退火處理,部分或全部地材料的冷作硬化效應。
3.2固體力學與環境
自然界中存在著大至天體,小至粒子的固態物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關。現代工程中,無論是飛行器、船舶、坦克,還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用家具,其結構設計都應用了固體力學的原理。
固體力學研究的內容既有彈性問題,又有塑性問題;既有線性問題,又有非線性問題。在固體力學的早期研究中,一般多假設物體是均勻連續介質,但近年來發展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍,它們分別研究非均勻連續體和含有裂紋的非連續體。
固體力學的研究對象按照物體形狀可分為桿件、板殼、空間體、薄壁桿件四類。薄壁桿件是指長寬厚尺寸都不是同量級的固體物件。在飛行器、船舶和建筑等工程結構中都廣泛采用了薄壁桿件。
3.3流體力學與環境
流體力學中研究得最多的流體是水和空氣。它的主要基礎是牛頓運動定理和質量守恒定理,常常還要用到熱力學知識,有時還用到宏觀電動力學的基本定律、本構方程和高等數學、物理學、化學的基礎知識。
4結論
工程力學與環境科學的結合是研究有關物質宏觀運動規律,以及其應用的科學。工程給力學提出問題,力學的研究成果改進工程設計思想,兩者相輔相成,共同發展,成熟。工程力學在生活的方方面面都有著應用,且有非常強的實用性,所以我們非常有必要學好,運用好工程力學知識與實踐意義較強的學科的結合。
工程力學論文13
摘要::課程的考核評價方式是激勵和督促學生有效學習的一個重要方式和途徑。針對土木工程專業的基礎力學課程《理論力學》和《材料力學》,本文進行了考核評價方式的改革研究。設置考核評價元素多元化,改變了一張考卷定乾坤的定式,加強學生學習的過程化。尤其是在程教學中增加階段性測驗,督促學生保持一貫的學習態度,使學生及時復習與掌握所學過的內容,有利于學生后續內容的理解和掌握,從而提高學生的學習興趣。這些教學改革措施在教學中進行了實踐并已取得了良好的成效。
關鍵詞::考核評價方式;改革;理論力學;材料力學
《理論力學》和《材料力學》是土木工程專業的基礎力學課程。這兩門課程的基礎概念抽象、理論性強、知識點之間的邏輯性和系統性強,學生在學習中普遍感到困難。目前課程是以理論教學為主,考核通過期末閉卷考試進行,主要考查學生對基本概念和計算理論的掌握。這種情況下,學生平時受到的學習監督與約束較少,課下不能及時練習和復習,難以鞏固與消化已學過的知識。隨著課程內容的推進,由于學生對前期講授過的理論和概念沒有理解,便出現課堂聽不懂、不愛聽課等現象,繼而影響后期的繼續學習,學習效果越來越差。在考試來臨之前,學生臨時抱佛腳,靠死記硬背突擊備考,對知識的理解和應用能力比較差,不利于其動手實踐能力與創新意識的培養,不利于素質教育的推行。針對這些問題,本文對《理論力學》和《材料力學》這兩門課程的考核評價方式改革進行了一定的研究,并為其他類似課程的考核評價提供了一定參考。
一、考核評價元素多元化
多樣的考試考核方法,能夠改變一張考卷定乾坤的定式,改變學生被動應考的局面,對培養學生的創新能力和綜合素質有不可替代的作用[1]。本文研究中把學生最終考核成績分為平時成績和期末考試成績,二者按照一定的比例累加。平時成績包括階段性測驗、平時作業、課堂參與、實驗與出勤情況等。階段測驗具有與期末考試一樣的考試環境,以保證考核評價的客觀公正。對平時作業,通過讓學生在講臺上講解等形式抽查其作業完成質量,抽查結果作為平時作業成績的權重。課堂參與情況包括隨機抽查提問和討論,在保證每個學生每學期都有相等的提問機會前提下,視具體情況進行有限幅值內的加分或減分,該分值當場告知學生。這些措施能夠有效督促并鼓勵學生主動做好預習與復習、有效聽課,加強學習的過程化,提升學生的課堂存在感。對于有實驗的課程,通過學生的實驗設計、操作、試驗數據整理與分析等情況,檢查學生的實驗掌握情況,能有效提高學生的動手實踐能力與創新能力。
二、考核時間的分段化與連續性
對于只有期末考試的課程,學生往往在期末考試的一至兩周的時間里突擊學習,應付考試,不利于學習成果的有效鞏固[2],本文研究在課程教學中增加階段性測驗,督促學生保持一貫的學習態度。階段性測驗根據課程內容分模塊分階段設置,其成績作為總考核成績的.一部分。比如《理論力學》分靜力學、運動學和動力學三個篇章,學完每個篇章后對該部分內容進行測驗。對于《材料力學》,根據現有的教學內容安排[3],把各基本變形構件的內力計算和應力狀態分析的內容作為一次測驗,變形桿件的應力和變形計算作為第二次測驗。學完全部課程后通過期末考試測試所有講授過的內容。這樣使學生基本上每個月進行一次測驗,促使大家及時復習與掌握所學過的內容,有利于他們后續內容的理解和掌握,提高學生的學習興趣。
三、結語
教學實踐表明,設置多重考核評價元素和考核實踐時間的分段化,能夠提高學生的學習積極性,提高考試成績。但是也有少數學生沒有重視上述改革措施,測驗成績差,在期末考試前沒有因為平時成績差而加倍努力備考,反而放棄了考試,致使期末考試成績更差。在以后的平時教學中,應該注意向學生強調考核方式,引起大家的重視,最終使整體學生都能更好地掌握課程學習內容。在今后的教學中將不斷地研究、探索和實踐更加有效公平的考試考核方法,提高教學質量。
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工程力學論文14
論文關鍵詞:工程力學工程實際積極和主動教學質量
論文摘要:著重介紹在中等職業技術學校水利工程類、電廠類等工科專業教學中如何把工程力學理論知識與工程應用實例結合起來,激發學生學習的積極性和主動性,全面提高教學質量。
廣博的知識和出色的語言表達能力是做好教學工作的基礎,但教學工作的成效,歸根到底要看學生對知識的掌握情況,這就要求教師有針對性地研究教學方法,研究學生的心理特點,讓力學知識與學生的其他專業課程以及工程技術實際活動有機地結合起來,讓學生充分感受到專業技術的魅力,幫助學生消除厭學情緒,激發學生學習工程力學的興趣。
近幾年來,筆者承擔了水利工程類、電廠類等工科專業班級的工程力學課程教學工作,在實際教學活動中積累了一些經驗,現提出來與大家探討。
一、“親其師而信其道”
學生熱愛一位教師,就會“愛屋及烏”地喜歡這位教師所進行的教育教學活動,因此,在教育活動中,與學生建立良好師生關系,成為學生喜愛的老師,是教育獲得成功的前提條件和關鍵因素。
二、引導學生認知力學
工程力學:包括理論力學、材料力學和結構力學,是中等職業學校電廠類、水利工程類等工科專業的專業基礎課,其理論性強,而且與專業課、工程實際緊密聯系,是科學、合理選擇或設計結構(或構件)的尺寸、形狀、強度校核的理論依據。在教學中,我們往往稱之為“一座橋”,具有承上啟下的作用。也就是說,學好工程力學,為后續專業課的應用和拓展奠定了很強的理論基礎,也為學生畢業后正確分析和解決生產中有關的力學問題提供了知識上的保證,對提高學生的實際操作水平和技術應變能力都具有至關重要的作用。
三、加強直觀性教學
課堂教學過程中,結合教學內容,盡量使用教學模型和實物進行教學演示,如講解“工程中常見的幾種典型約束”時,讓學生看固定鉸鏈聯接的模型;講解“空間力系”時,看直角平行六面體;講解“齒輪的受力分析”時,讓學生看斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪。通過工程實際和教學內容相結合,工程實物與力學模型相對照,即可使學生增加有關工程和機械方面的感性認識又能促進理性認識,使感性認識和理性認識并行發展。
四、聯系生活實際
如果教師能把抽象難懂的理論,化為具體易懂的實際。這樣,既可以活躍課堂氣氛,又可以使學生加深理解,加強記憶。例如在講靜力學公理一節“作用與反作用公理”時,我問學生:如果大家想買一個彈簧秤,并想校對一下它的精度時應該怎么辦?學生回答:秤一個已知重量的實物。我又問:如果沒有實物呢?多數同學都沉默了,這時我拿出兩個彈簧秤,并使兩秤水平鉤在一起,然后用手施力于彈簧秤上,這時同學們恍然大悟說:兩秤的讀數相同。我解釋道:這就是作用力與反作用力,同學們可以用這種方法通過對幾個彈簧秤的實驗,就可以買到一個標準的彈簧秤。
五、尊重、關心學生
用心去呼喚,讓每一個學生都感受到老師不但沒有忽視他的存在,而且對他很重視,很關心。由于職業中專學生的基礎差異較大,多數學生正處于青春期,思想波動很大。有的學生想學但自控能力差,管不住自己,尤其是基礎差的學生,如果他們認為老師忽視了自己,看不起自己,就可能引起逆反心理,導致自暴自棄的不良后果。針對這種情況,我采用的方法是,首先盡快了解每一個學生,記住學生的姓名,特別是對基礎差的學生的姓名脫口而出。輔導時基礎差的學生往往不能提出具體問題,我就主動和他們談些簡單易懂的問題,對漢語較差的朝族學生注意多交流,多輔導。使這些學生感覺到老師是在真心幫助他們,從而喚起他們的學習熱情。在對待學生方面,我一直堅持沒有不可原諒的缺點,也沒有不值得表揚的成績的原則,這樣學生和老師的心就被拉近了。
六、因材施教,進退適度
根據學生的接受能力和心理特點制定有效的教學方法。就教師而言,我認為教師是在傳授知識,而不是賣弄知識,教師要考慮到學生的`接受能力,做到該講的要講,不該講的不講,該快的地方要快,該細的地方又要講細。如果講快了,講多了,學生接受不了,效果不佳。可是在一堂課中對一個問題重復過多,學生就會感到羅嗦、厭倦。造成學生的注意力不集中,思想渙散,課堂氣氛沉悶,往往效果更差。針對這種情況,我采用“緊湊、聯想”的教學方法,收到了較好的效果。“緊湊、聯想”就是快慢適宜,不羅嗦,每講一個問題都盡量聯系到相關的內容,這樣既幫助學生復習了以前的內容加深了記憶,又增強了學生舉一反三的能力,例如在講《材料力學》四種基本變形:“彎曲變形”時。我首先要以提問的方式或搶答的辦法復習以前將的三種基本變形。即軸向拉伸和壓縮變形,剪切變形,圓軸的扭轉變形。另外《理論力學》中的三種力系:平面匯交力系,平面力偶系,平面任意力系。《結構力學》中解超靜定結構的三種方法:力法、位移法、力矩分配法。都可以通過對照、比較的方法講授,這樣不僅使學生加深了對課堂內容的理解,又抓住了學生的思路。培養學生有一個良好的聽課習慣。
七、結束語
“傳道”須有術,作為知識傳播者的園丁,必須在教學工作中不斷研究,不斷地創新,方能達到更好的教學效果。大文豪肖伯納說過:你有一個蘋果,我有一個蘋果,相互交換,每人仍是一個蘋果;你有一個思想,我有一個思想,互相交換,每人就有兩個思想。這個富有哲理性的比喻。我想,對于我們教師間教學經驗的相互交流很適用。
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工程力學論文15
【摘要】
結合土木工程專業材料力學課程教學中存在的問題,從卓越工程師的培養目標出發,把CDIO教學理念引入到材料力學教學體系中,從教學內容、教學手段和方法、考核評價等方面提出來了有效的教學改革措施,建立了基于CDIO理念的材料力學教學模式。該教學模式對于提高學生的學習熱情,培養學生的綜合實踐和創新能力有積極意義,是解決目前土木工程專業在力學教學中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。
【關鍵詞】
CDIO教育理念;材料力學;教學改革;課程考核體系
0引言
材料力學是土木工程專業的技術基礎課,是研究各類工程結構中普遍存在的受力和變形現象的學科,著重培養學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來,我國大學中所講授的力學課程內容大多由前蘇聯引進的內容,內容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學方法多采用灌輸式教學,造成課堂氣氛死板,有時甚至枯燥無味,大大降低了學生的學習熱情。這些問題不但加劇了學生的學習惰性,也影響到其它課程的學習狀況。針對以上問題,如何為實際工程提供合格的力學人才;如何在材料力學教學中充分調動學生的主動性和積極性;在目前有限的課時下,如何對舊有材料力學課程體系進行合并、篩選等工作已經成為教學改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學習,在學習中實踐,這為該問題的解決提供了一種思路。
1CDIO工程教育模式
CDIO模式以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO模式強調與社會大環境相協調的綜合的創新能力,同時更關注工程實踐,加強培養學生的實踐能力,因此CDIO工程教育模式是提高大學生的創新和動手能力、推進產學研結合、加強實踐教學環節以及加強學生參與交流與合作能力的有效途徑。
2基于CDIO模式的材料力學教學大綱設計
CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。材料力學課程既包括專業知識學習,又強調應用能力的提升,根據這一教學目標設計的教學大綱如表1所示。
3改革方案設計
3.1教學內容的改革
對于傳統教學中的基本概念、原理和方法,我們在教學中應該重視,可為了拓寬學生的視野和運用力學知識建模的能力,我們又應該對教學內容優化。隨著科學技術的發展,新的理論、新的學科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現,在教學內容中適當增加這方面的介紹和練習,可以拓寬和增強學生系統解決實際工程的能力。此外,學生普遍對繁瑣的理論推導缺乏熱情,因此有必要在教學中加入實習環節或模型演示環節,實現教學與實踐的結合,從而提高學生對力學課程的興趣。
3.2教學方法和教學手段的改革
如何調動學生的主動思考,如何加強學生獨立解決問題的能力,如何實現“在實踐中學習,在學習中實踐”?顯然單純的課堂教學很難實現這些目的。首先,材料力學應把課堂教學與案例教學或現場教學結合起來,并配合一定形式的課堂討論。這樣學生就能比較生動地、直觀地去學習基本理論,并且可以明確學習的目的性。例如:彎曲問題可以在施工現場結合梁的配筋布設講解;組合變形可以在實驗室用模具演示教學等等。另一方面,CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時,強調團隊協作與交流,因此可以在教學過程中開展分組專項研討。專項研討任務以小組為單位,每組3~5人,讓學生到施工現場進行調研,結合工程實際確定材料力學研討主題,然后針對工程實際問題建立力學模型,通過小組探討解決工程問題,從而鍛煉學生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創新的能力。再一方面,還可以在教學過程中開展自主實驗設計,推動學生自主學習能力。在教學手段上也應結合新技術、新方法的.發展,在傳統的板書基礎上,融入PPT、Flash動畫、仿真數值模擬等教學手段。一方面加強學生對傳統力學知識的理解,另一方面,新的教學手段可以豐富教學內容,貼近工程實踐,拓寬學生的視野。例如:PPT相對于板書,可以發揮信息量大的優點,讓學生在有限時間內完成更多的課上練習;Flash動畫可以在課堂上展現一些實驗現象或者工程實際現象,這有助于學生對抽象力學概念的理解等等。
4課程評價體系改革
課程的考核評價體系和考核方法主導著學生的學習動力和方向,其改革必須匹配材料力學課程的CDIO教學大綱,起到引導學生有意識開展專業能力鍛煉的目的。材料力學課程成績包括三部分:書面理論考試、匯報答辯、實驗報告,權重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報答辯要求學生對小組研討專項做成PPT,圖文并茂的在講臺上向老師和同學做報告,并回答老師和同學對改組項目提出的問題,考核重點在:調研的充分性、CDIO綜合能力的展現性、技術和理論的結合度、團隊的協作能力等方面。實驗報告要體現自主實驗設計的選題調研、方案設計、實物開發和交流評比等環節。
5結束語
基于CDIO的材料力學教學模式著手改革課程體系和教學模式、創新教學方法和教學手段、調整教學考核體系,從而調動學生的主動思考動力、培養學生的團隊協作和交流能力、加強學生獨立解決問題的能力,讓學生“在實踐中學習,在學習中實踐”。
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