由“剪切實用計算”思考《工程力學》的教學創(chuàng)新

【摘 要】為進一步推進《工程力學》課程體系的改革，本文分析了《工程力學》教學存在的一些現狀和問題，提出了教學改革與創(chuàng)新的建議，進而全面提高學生的綜合素質。

【關鍵詞】工程力學 素質教育 教學改革 創(chuàng)新意識

《工程力學》課程是工科類專業(yè)學生一門重要的專業(yè)基礎課，在基礎課和專業(yè)課中起著承前啟后的作用，是基礎科學與工程技術的綜合。掌握了設計或驗算構件承載能力的初步能力，還有助于從事設備安裝、運行和檢修等方面的實際工作。

1 剪切的實用計算

1.1剪切變形的基本概念

剪切變形——構件工作時，連接件的兩側面上受到一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用，這時兩力作用線之間的截面發(fā)生相對錯動變形。

剪切面——產生相對錯動的截面。

1.2剪切變形的特點

受力特點：作用在構件兩側上的外力的合力大小相等，方向相反，作用線平行且相距很近。

變形特點：介于兩作用力之間的各截面，有沿作用力方向發(fā)生相對錯動的趨勢。

1.3剪切的實用計算

剪力——平行于截面的內力，用FQ表示。

切應力——平行于截面的應力，用符號τ表示。

τ=FQ/AA—剪切面面積

1.4剪切強度條件

τ=FQ/A≤[τ]式中[τ]為材料的許用切應力，單位為Pa或MPa。

塑性材料[τ]=（0.6～0.8）[σ]；脆性材料[τ]=（0.8～1.0）[σ]

1.5強度條件的應用

（1）校核強度

在桿件的材料許用應力[τ]、橫截面面積A以及所受的載荷，在已知的條件下，驗算連接件的強度是否足夠，即用強度條件判斷連接件能否安全工作。

τ=FQ/A≤[τ]

（2）選擇截面尺寸

若已知桿件所受載荷和所用材料，根據強度條件，可以確定該桿所需橫截面面積。

A≥FQ/[τ]

（3）確定許可載荷

已知桿件尺寸（即橫截面面積A）和材料的許用應力[τ]，根據強度條件，可以確定該桿件所能承受的載荷。

FQ≤A[τ]

2工程力學課程的教學現狀

2.1由上述可知，《工程力學》作為一門理論性和應用性較強的課程。目前大多數教學仍然是“一支粉筆、一塊黑板”，采用教師板書講解為主，學生課后做作業(yè)，然后教師進行點評和課后答疑的模式。這種教學模式有利于發(fā)揮教師的主導地位，遵循循序漸進的方式講解，但是也存在一定的缺點，如缺少課堂互動，造成講授過程枯燥乏味，學生的學習積極性不足，學生都是被“填鴨式”的灌輸課本知識。學生不能正確全面地理解教學過程中涉及的力學模型，更談不上分析其力學原理、解決實際的工程問題。

2.2當代科學技術的發(fā)展日新月異，《工程力學》課如何與前沿接軌、做到與時俱進。這也是擺在每一位力學老師面前的新挑戰(zhàn)。然而，大多數高職院校沒有對《工程力學》給予足夠的重視，認為專業(yè)基礎課沒有專業(yè)課重要。

2.3高職院校學生的學習水平存在很大的落差。譬如，部分學生中學時期有偏科現象，理科基礎差些，對力學課的學習感到吃力；甚至，若干專業(yè)存在文科學生，更是跟不上課程步伐，諸如此類直接導致了《工程力學》期末成績的良莠不齊。

2.4實驗對于《工程力學》的研究和學習有著舉足輕重的作用，然而目前許多高職院校對實驗教學重視程度不夠。譬如，實驗室里不少裝置設備陳舊老化，甚至達不到預期效果，與理論偏差甚大，其結果必然會導致學生的實驗積極性下降。

3工程力學課程教學改革及創(chuàng)新

3.1利用多媒體教學的生動性，激發(fā)了學生的學習興趣

注重多媒體課件的設計，在課件中插人大量的工程圖片、例題和動畫，以及各種力學分析CAE軟件。其優(yōu)勢：（1）多媒體教學把抽象的力學教學具體化，使死板的模型產生動畫效果，讓課堂變得更加生動多彩；（2）課件內容的真實感和空間表現力，給學生提供了鮮明、生動、清晰的視覺現象，增添了趣味性；（3）多媒體教學使得課堂的信息量增大，提高了學生的學習效率。

3.2開展課外創(chuàng)新活動提高學生創(chuàng)新能力

應積極組織學生參觀力學實驗室、科技館、機器人實驗室、機械創(chuàng)新試驗室等，意在培養(yǎng)學生的自主性學習、研究性學習和創(chuàng)造性學習。通過層次多樣、內容豐富、工程針對性強、課內外相結合的科技教學活動保證不同層次學生的個性化需求，以增加學生自身的自信心和創(chuàng)作激情。

3.3開展校內外工程實踐

要培養(yǎng)出高水平的實用型技術人才，僅僅依靠校內的資源和環(huán)境是難以實現的，必須要有具備現代生產的技術裝備和運作環(huán)境的現代企業(yè)的支持。我校與云南錫業(yè)集團公司下屬六家單位簽訂了校外實訓基地協議，實現實訓條件的社會溝通、資源共享，開展產、學、研合作模式，建設一批能培養(yǎng)工程力學專業(yè)學生創(chuàng)新能力的工程實踐基地。

總之，《工程力學》課程是一門重要的專業(yè)基礎課，在基礎課和專業(yè)課中起著承前啟后的作用，是基礎科學與工程技術的綜合。為培養(yǎng)應用型人才、創(chuàng)新型人才，需要全方位的課程體系改革，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、動手能力和實踐能力，進而全面提高學生的綜合素質。

【參考文獻】

[1]李享榮，張雷. 對理論力學教學改革的認識與實踐. 上海理工大學學報（社會科學版），2005，27-28，63.

[2]王瑾. 高職《工程力學》新型教學法的探索與實踐[J]. 新西部，2010（4）.