材料力学课程教学大纲（共8篇）
课程名称：材料力学 Mechanics of Materials 课程编码：
学 分：4.5学分
总 学 时：72学时（含8学时实验教学）适用专业：水利水电、土木工程、农业水利 先修课程：高等数学，大学物理，理论力学
一、课程的性质、目的与任务
材料力学是一门工科类专业重要的技术基础课程，是继理论力学后的又一门专业基础课。本课程的任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。
通过该课程的学习，学生能够掌握等直杆件的强度、刚度及轴心受压杆件的稳定性的计算等；能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简单计算工作；初步了解材料的机械性能及材料力学实验的基本知识和操作技能。
二、教学基本要求
了解材料力学研究的基本任务，四种基本变形基本概念，受力特点以及外力、内力、应力及变形的相互关系；了解复杂应力状态、强度理论及组合变形的基本概念；了解动载荷及交变应力作用下材料变形特性。
理解材料四种基本变形特征及相互内在联系；理解复杂应力状态下材料强度理论与单向载荷下之间的区别；理解动荷载、交变应力与静载作用下材料变形内在关系。
掌握四种基本变形形式内力计算、内力图画法、应力和应变的计算以及强度和刚度校核；掌握复杂应力下主应力计算、会利用强度理论校核组合变形下材料的强度；掌握压杆稳定性校核；掌握动荷载、交变应力作用下材料的应力应变计算。
三、教学内容
材料力学（I）
(1)绪论及基本概念(2学时)§1-1 材料力学的任务 1学时 §1-2 材料力学与生产实践的关系 §1-3 可变形固体的性质及其基本假设
§1-4 杆件的几何特性 1学时 §1-5 杆件变形的基本形式
(1)轴向拉伸与压缩(6学时)。
§2-1 轴向拉伸和压缩的概念 2学时 §2-2 内力·截面法·及轴力图
§2-3 应力·拉(压)杆内的应力 2学时 §2-4 拉(压)杆的变形·胡克定律 §2-5 拉(压)杆内的应变能
§2-6 材料在拉伸和压缩时的力学性能 2学时 §2-7 强度条件·安全因数·许用应力 §2-8 应力集中的概念
(1)扭转(6学时)§3-1 概述 2学时 §3-2 薄壁圆筒的扭转
§3-3 传动轴的外力偶矩· 扭矩及扭矩图
§3-4 等直圆杆扭转时的应力· 强度条件 2学时 §3-5 等直圆杆扭转时的变形· 刚度条件 2学时 §3-6 等直圆杆扭转时的应变能
(1)弯曲应力(12学时)§4-1 对称弯曲的概念及梁的计算简图 2§4-2 梁的剪力和弯矩· 剪力图和弯矩图 6§4-3平面刚架和曲杆的内力图
§4-4 梁横截面上的正应力· 梁的正应力强度条件§4-5 梁横截面上的切应力· 梁的切应力强度条件§4-6 梁的合理设计
(1)梁弯曲时的位移(6学时)§5-1 梁的位移——挠度和转角 2§5-2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分
§5-3 按叠加原理计算梁的挠度和转角 3§5-5 梁的刚度校核·提高梁的刚度的措施 1§5-6 梁内的弯曲应变能
(1)简单的超静定问题(4学时)§6-1 超静定问题及其解法 2§6-2 拉压超静定问题
§6-3 扭转超静定问题 2§6-4 简单超静定梁
(1)应力状态和强度理论(6学时)§7-1 概述 4§7-2平面应力状态的应力分析·主应力 §7-3 空间应力状态的概念
§7-4 应力与应变间的关系 1§7-5 空间应力状态下的应变能密度 1§7-6 强度理论及其相当应力
(1)组合变形及连接部分的计算(8学时)§8-1 概述 2§8-2 两相互垂直平面内的弯曲
§8-3 拉伸（压缩）与弯曲 2§8-4 扭转与弯曲 2§8-5 连接件的实用计算法 2学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时
2
§8-6 铆钉和螺栓连接的计算
(1)压杆稳定(4学时)。
§9-1 压杆稳定性的概念 2学时 §9-2 细长中心受压直杆临界力的欧拉公式
§9-3 不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式·压杆的长度因数 §9-4 欧拉公式的应用范围·临界应力总图 2学时 §9-5 实际压杆的稳定因数
§9-6 压杆的稳定计算·压杆的合理截面
材料力学（II）
(1)第三章 能量法(6学时)§3－1 概 述 2学时 §3－2 应变能 · 余能
§3－3 卡氏定理 2学时 §3－4 用能量法解超静定系统 2学时
(1)第六章 动荷载和交变应力(2学时，机动)§6－1 概 述 1学时 §6－2 构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算
§6－3 构件受冲击荷载作用时的动应力计算 1学时
四、教学参考书：
（1）孙训方主编.《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册，（第五版）,高等教育出版社（2）单辉祖编著.《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册.北京：机械工业出版社，2002年
（3）范钦珊主编.《材料力学》.北京：清华大学出版社，2004年
（4）金保森、卢智先编著.《材料力学试验》.北京：机械工业出版社，2003年
（5）顾志荣、吴永生编著.《材料力学学习方法及解题指导》.上海：同济大学出版社，2001年
1 教学内容的改革探索
1.1 优化教学内容
我国材料力学课程教学内容大多沿袭以“拉伸→剪切→扭转→弯曲”为主线的内容体系, 且每种基本变形都按“内力→应力→变形…”的次序进行研究, 各种基本变形又都采用“平面假设→变形几何关系→物理关系→静力平衡条件→应力公式”这一相同的推导过程。显然, 这种按基本变形进行多重循环的内容体系, 内容重复多、花费学时量大, 从第二种基本变形开始, 教学过程缺乏新意, 难以激发学生的兴趣。针对这一现状, 应从培养高素质人才的要求出发, 要重视学生能力与素质培养。为突出学生归纳能力和知识渗透能力的培养, 应采用模块式教学结构, 将课程内容分为“杆件内力、应力与强度计算、变形与刚度计算、能量方法与超静定问题、压杆稳定”等模块, 把各种基本变形的共性问题 (如内力、应力、变形等) 集中起来讨论, 这样既可节约课时, 突出共性, 强化概念, 又避免按基本变形小循环的重复。
1.2 加强实验教学环节
材料力学实验是“材料力学”课程的重要组成部分, 通过材料力学实验教学可以帮助学生理解掌握“材料力学”的基本概念和基本理论, 使学生掌握材料的力学性能、测试方法与应力测量的基本方法, 培养学生的动手能力, 帮助学生加深已建立理论的认识和概念的理解, 培养学生综合应用理论与实验手段解决工程问题的能力。但现在课堂理论教学与实验教学脱节, 实验课时分配不足, 实验内容大多是验证性的, 缺乏设计性、综合性实验课题。实验设备欠缺, 学生实验课动手机会少, 学生普遍不重视实验课。
以往由于实验设备数量有限, 大部分实验都是演示性实验, 主要是教师演示、学生观看, 学生处于被动地位, 不利于培养学生的动手能力。为培养学生的工程意识和科学作风, 启发学生的开创思维, 应创造条件采用开放实验室, 给学生留有充足的时间, 让他们有自己动手动脑的机会, 以充分发挥设备资源的潜力, 培养学生学习的兴趣, 切实把理论知识和实验技能密切结合起来, 使学生对所学课程有较为形象和深入的理解。并建议加开如“薄壁杆件的弯曲与扭转”等与新内容相匹配的研究性综合实验, 让学生在实验中发现问题、解决问题, 通过实验寻找规律, 获得书本上没有的结论。这样既有利于人才的培养, 又有利于提高教师自身的素质, 促进教学质量的进一步提高。
2 教学方法的改革探索
2.1 培养学生学习兴趣
兴趣是最好的老师, 兴趣使人的探究和认识活动染上强烈的、肯定的情绪色彩, 从而使这种活动为人所接受和喜爱。如果学生对学习《材料力学》产生兴趣, 就会付出努力去学习, 学好也就不成问题了。但大部分学生认为《材料力学》不好学, 枯燥无味, 有的学生甚至有畏惧心理, 产生抵触情绪, 在授课过程中, 如果教师不能在短时间内及时解决这些问题, 那授课效果就可想而知了。在课堂上, 教师要把课程的趣味性有意识的阐述和利用, 去激发、调动学生的学习兴趣。当学生对学科有兴趣时, 总是不畏困难, 百折不挠, 主动学习, 而且学有成效。例如在上第一节绪论课时教师要巧妙地设计教案, 结合图片让学生明确材料力学在本专业中的位置及其作用, 激励学生的学习欲望, 即培养学生的学习动力。又例如在解题时, 引导学生多种解题思路, 开阔学生思路, 培养学生兴趣, 这样学生觉得有意思了, 愿意主动去学, 而不觉得《材料力学》枯燥无味。
2.2 合理选择教学方法
教学方法有很多种, 应改变传统教学模式, 变“填鸭式”教学为“启发式”、“讨论式”、“渗透式”教学。但在选择教学方法之前, 应具体分析教学内容, 了解哪此方法能更顺利地完成教学任务, 从而选出对于该内容最合理的教学方法。另外, 为了增强学生的兴趣, 教师结合教学内容及时将最新的科研成果、市场对人才知识结构的需求情况介绍给学生, 让学生认识到学习此课程的重要性。
4种基本变形形式是《材料力学》的4块“基石”, 对学生来讲都是全新的理论, 在讲解时可采用“精讲式”、“启发式”, 同时边讲边练的方法。例如讲授轴向拉压变形时, 介绍了截面法绘制轴力图后, 让学生练习各种情况下轴力图绘制, 找出规律, 得到轴力图的简易画法, 为学习后续内容打下基础。如讲组合变形和能量法时, 内容较难, 综合性强, 但有了前面坚固的知识基础, 学生可在教师指导下学习。例如讲弯一扭弯组合变形, 可采用“启发式”、“讨论式”教学, 指导学生分解出基本变形 (弯曲与扭转) 后, 各基本变形的内力图绘制、应力计算则都可让学生自主完成。又如在上习题课时, 采用“讨论式”教学, 注重讨论解题思路、方法和原理, 花费时间过多的具体解题过程可以留给学生, 使学生逐步掌握解题的基本方法。
3 教学手段的改革探索
随着计算机在教学中的普遍运用, 多媒体教学成为一种重要的教学手段。目前, 可用于制作多媒体课件的工具较多, 常用的有Powerpoint、Toolbook、Authorware等, 这种高效的教学手段使教材有实践性、趣味性, 在有限的时间、有限的空间内容纳大量信息, 传输更多、更新的知识给学生, 既能有效解决教学内容多、授课时数少的矛盾, 又能提高教学效果、调动学生学习的积极性, 使讲课变得既轻松又赏心悦目, 更能理解抽象的力学原理和概念。如在讲解材料的力学性能一节时, 可通过动画模拟, 演示低碳钢和灰口铸铁两种不同材料静力拉伸时的力学实验。观察试件从加载开始到断裂为止的整个过程, 通过观察思考、分析对比, 总结塑性材料和脆性材料的力学性能。通过演示实验, 能将知识形象直观地展现出来, 帮助学生理解掌握教学中的难点, 比在课堂上单靠语言去说明实验的结论效果好。
但多媒体教学不能完全取代教师的讲解, 对一些重点、难点的问题要注意采用多媒体教学与黑板板书为主的传统教学手段相结合的方法, 使教师与多媒体的优势同时充分发挥出来, 把多媒体辅助教学与传统教学完美地结合在一起。
4 结束语
以上所述只是笔者在《材料力学》教学实践中所取得的一些经验与体会, 也是在教学法研究中所做的一些尝试。通过对近几届学生学习材料力学课程情况的调查了解, 明显感到, 在总体水平上学生对《材料力学》知识的理解以及解决实际问题的能力较以往均有所提高。总的来说, 《材料力学》教学改革和教学法研究是一项长期的、综合性很强的课题, 只有进一步深化教学改革, 加大对教学法研究的力度, 努力改善教与学的矛盾, 才能不断地提高教学质量。
参考文献
[1]孙训方.材料力学. (第4版) .北京:高等教育出版社, 2002.
[2]马祟武, 车京兰.对材料力学教学改革的研究.高等理科教育, 2004 (6) :76-78.
【关键词】教学方法 教学手段 实践能力 创新能力
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0218-01
一、概述
《材料力学》是许多工科专业的专业基础课，我校的土木工程、道路桥梁与渡河工程、机械设计与制造、材料成型等专业均开设这门课程。它主要培养学生具备对简单杆件在外载荷下的强度、刚度和稳定性问题进行分析和设计的能力。对于土木工程专业而言，它还是一门承上启下的课程：《高等数学》和《理论力学》是它的先修课，而它又是《结构力学》、《钢结构设计》、《混凝土结构设计》、《弹性力学》和《组合结构设计原理》等课程的先修课。因此掌握好该门课程的基本概念和知识十分重要。但是该课程内容多、概念多并且相对抽象，同时还缺少足够的实践动手机会，因此一些学生反映该课程理论抽象、内容乏味，甚至少部分学生产生畏学现象[1]。所以，需要进行多方面的教学改革，以期达到预定的学习效果。近年来，在实际教学中进行了一些教学方法的改革和实践，取得了一定效果。
二、激发学习兴趣
好奇心和兴趣对于学生学习效果有决定性的作用，培养学生的实际工程应用能力和创新能力需要培养学生对科学的兴趣[2]。因此在实际教学过程中需要不断激发学生的好奇心和兴趣。主要采取的措施是适当引入前沿知识和身边的力学知识和案例。如在绪论课中介绍近年来我国和其他国家的典型的建筑物和道路桥梁等。同时从其他专业相关的国际权威期刊上检索相关文献，通过多媒体介绍其他相关专业中材料力学知识的一些应用，如展示Journal of Biomechanics杂志上检索到的膝关节置换术中需要解决的生物材料力学性能测试的问题；展示Journal of Biomechanics和Journal of Mechanical Science and Technology中检索到的关于鞋子设计中的材料选择和鞋底外形设计的问题；展示International Journal of Mechanical Engineering检索到的齿轮齿形设计和优化的材料强度问题；展示Ocean Engineering中关于海洋石油钻井平台的强度和刚度设计问题；展示Engineering Failure Analysis中关于大型矿用自卸车车轴断裂的分析。同时，结合时事介绍材料力学所研究的一些问题，如天宫二号发射时，介绍卫星发射塔及周边建筑物在面临强动载和高温时所面临的强度和刚度问题，介绍空间站在太空中所面临的恶劣环境及遭受空间碎片超高速撞击时的强度问题。这些内容的适当增加一方面可极大激发同学的好奇心和学习兴趣；另一方面也能拓展同学的眼界，这些知识也将告诉学生将来读研究生时也可选择其他相关专业。
三、合理使用传统板书和多媒体授课
过去的课堂教学手段主要是板书，这种授课方式对《材料力学》这种概念多和理论公式推导多的课程比较有效。其优点是学生和教师共同思考同一个问题，学生能紧紧跟随教师的思路和节奏[3]，教师边板书、边讲解、边推导、边启发和边提问，而学生则眼、耳、口和脑并用，这样可形成多维印象和刺激，就有利于学生掌握相关知识。但传统的板书也面临一些挑战：（1）展示复杂的变形形式时耗时较多，如实心圆柱在扭转载荷作用下的变形以及任意位置切应变的计算和推导需要画出较复杂的图形。（2）该课程的工程实践性较强，板书时无法有效传递实际工程的相关信息。而这两个缺点恰恰可以通过多媒体教学进行弥补。这种教学方式的展现能力强，信息传递量大，可以创造生动和逼真的教学氛围，激发学习兴趣。因此，涉及复杂图形特别是变形图的绘制以及变形过程的展示时可以借助多媒体技术进行授课，同时需要结合工程背景时也可通过多媒体展示。
四、有效利用虚拟仿真技术
《材料力学》是一门与工程实践密切联系的学科，因此安排有试验课程。但为使学生达到预期的学习效果，试验课通常安排在理论课讲授相关内容之后进行。但这样带来的一个问题是理论课堂上部分学生对相关知识理解不到位。比如讲授低碳钢在单向拉伸载荷下的力学性能时需要讲解径缩并计算应变值，应变值通过引伸计测得的伸长量除以原始标距段长度得到。但这种单向拉伸试验应变值的计算是建立在均匀变形的基础上的，而径缩后材料的变形在标距段内已不再均匀，因此径缩后按原公式计算得到的值理论上已不能再叫作应变。仅凭讲课和图片展示有时不足以让学生理解透彻，这时可以利用有限元计算提前完成单向拉伸试验的仿真，并展示其变形过程及变形过程中应变的分布，这样就能直观地讲解径缩，并清晰地展示径缩前后应变的分布情况。
另外，部分变形形式较复杂和抽象，部分学生无法深刻理解和掌握。如扭转载荷作用下实心圆柱的切应变分布，部分同学不能理解切应变随半径的线性变化。这时可以建立实习圆柱扭转的三维有限元模型，施加扭角，然后在后处理时显示标距段内3/4横截面的应变分布，这样便可以清楚展示应变的分布情况，易于学生深刻理解和掌握该知识点。
五、引入科技竞赛活动
《材料力学》是一门理论课程，但它来源于工程又服务于工程，在培养学生逐步建立工程概念和逐渐形成解决实际工程问题能力方面有着十分重要的作用。但对于一般和新建本科院校而言，通常缺少充足的实践锻炼机会和试验设备。近年来，科技竞赛活动渐多，如省级结构建模大赛、中南地区结构建模大赛等。在这些竞赛活动中需要设计和制作出屋盖、塔式建筑、桥梁、输电塔、广告牌支撑结构等。通过这些竞赛，学生需要确定具体的分析对象，通过检索文献资料和力学分析确定初步结构形式，完成制作，进行加载和多轮优化等，这对于巩固理论知识，培养实践能力和创新意识具有重要意义。为让更多同学参与这种活动，在学校层面设计了“挑战杯”竞赛活动，并将这种竞赛活动纳入《材料力学》课堂教学，在成绩评定中计入该项成绩。
六、结语
《材料力学》是一门重要的专业基础课，又能直接服务工程实际，但内容相对多且枯燥。因此在教学过程中，要注重激发学生的学习兴趣；合理使用传统板书和多媒体技术进行授课；在相关知识的讲授时可以采用虚拟仿真技术增加直观性，以便于学生理解和掌握；同时，还要重视科技竞赛活动对于巩固理论知识、培养学生实践能力和创新意识方面的作用。
参考文献：
[1]刘静，汪中厚， 张丽芳. 材料力学教学中应用研讨课教学方法的探讨[J]. 科技视界， 2016（24）：76，149.
[2]权赫， 春方光. 材料力学课程中培养学生创新思维方法探讨[J].山西建筑， 2016，42（13）：235-236.
[3]黄超，刘德华，武建华，余茜.提高材料力学课堂教学质量体会[J].高等建筑教育，2011，20（5）：88-91.
作者简介：
学 时 数:40 学 分 数:2.5 编写日期:2012年11月
适用专业:建筑工程技术（本科）执 笔 人:王春燕
一、课程的性质和目的
本课程属于建筑工程技术专业的专业基础课程，并在许多工程领域中广泛应用。通过本课程的学习，使学生掌握有关结构力学的基础理论和应用技巧，一般工程结构的受力特点、分析方法；掌握杆件结构体系的组成分析，杆件结构内力的分析与计算；提高学生分析实际问题、解决实际工程结构计算的能力。
二、课程教学环节的基本要求
课堂讲授：本课程以课堂讲授为主，引入现代化教学手段，精讲多练，通过适量的作业练习加以理解和应用。在课堂教学中适当补充难易适中的题目作为例题。并适当增加结合工程实际型题的数量，以提高学生的学习兴趣，锻炼学生解决实际问题的能力。作业方面：为达到课程教学基本要求，本课程要求学生在课外完成一定量的习题。通过练习题，首先要求学生提高课程基本内容的掌握，并学会应用这些原理和方法解决具体问题，其次要求提高学生的计算能力、分析能力和书面表达能力。采取的形式主要是课后布置作业，每次课后习题量为1－3题，并安排适当数量的分析讨论课。考试环节：
1、考试资格：按照学校12级学生手册的有关规定执行；
2、考试内容：全学期教学内容，注重考察能力；
3、考核方式：教学过程考核和期末闭卷笔试。
三、课程的教学内容和学时分配
第一章平面体系的几何组成分析（4学时）
教学内容：基本概念；几何不变体系的组成规律；几何组成分析；几何组成与静定性的关系。教学要求：
1、理解约束、自由度、几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系的概念；
2、掌握几何不变体系的基本组成规则。
重点：平面体系的几何组成规则及具体分析。难点：平面体系的几何组成分析。
第二章 静定结构的受力分析（10学时）
教学内容：多跨静定梁、静定平面刚架、桁架、组合结构的内力计算；几种主要桁架受力性能的比较，静定结构的基本特征。教学要求：
1、了解刚结点的力学特性，理想静定平面桁架，零杆的分析；
2、熟练掌握多跨静定梁内力图的绘制，各种静定刚架支座反力和内力的计算、内力图的绘制，节点法、截面法、联合法计算桁架内力，简单静定组合结构的内力的计算方法。
重点：绘制多跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架的内力图。难点：静定组合结构的内力计算。
第三章 静定结构的位移计算（8学时）
教学内容：虚功原理的基本概念，变形体虚功原理，静定结构在荷载、支座移动作用下引起的位移计算，互等定理。教学要求：
1、了解结构线位移、角位移、实功与虚功，广义力与广义位移，产生位移的原因，计算位移的目的；变形体虚功原理的两种形式（虚力原理、虚位移原理）；功的互等定理，位移互等定理，反力互等定理，反力与位移互等定理；
2、理解静定结构在荷载作用下的位移计算的积分法；静定结构因支座移动时的位移计算原理和方法；静定结构的一般特征；
3、掌握用图乘法计算静定结构的位移，应用互等定理简化结构计算； 重点：用图乘法计算静定结构的位移。难点：变形体虚功原理，图乘法。
第四章 用力法计算超静定结构（6学时）
教学内容：超静定结构的一般概念和超静定次数的确定，力法基本原理与力法典型方程及其应用，超静定结构的位移计算，内力图的校核，对称结构的计算。教学要求：
1、了解力法计算超静结构的位移及其最后内力图的校核，静定结构、超静定结构的受力特性；
2、掌握力法的基本原理，判定超静定次数，选择力法基本体系，建立力法基本方程；力法计算荷载作用下1、2个未知量的超静定梁、刚架；用半结构计算对称结构；力法计算支座移动引起的单跨超静定梁的内力。重点：力法计算超静定梁、刚架在荷载作用下的内力。难点：力法的基本原理；计算系数及自由项。第五章 位移法和力矩分配法（10学时）
教学内容：等截面直杆的转角位移方程，位移法的基本概念，位移法的典型方程的建立。力矩分配法的基本概念，用力矩分配法计算连续梁和无结点线位移的刚架；对称性的利用。教学要求：
1、了解力矩分配法的正负号规定、转动刚度、分配系数、传递系数的物理意义；
2、理解单跨超静定梁的形常数、载常数的计算及常用形常数、载常数表的应用，通过单结点的力矩分配法，理解力矩分配法的物理意义；
3、掌握位移法的基本概念、基本体系、基本未知量、基本原理；用位移法的典型方程计算连续梁、刚架在荷载作用及支座移动下的内力；利用转角位移方程计算超静定结构；根据远端的不同支承条件熟练地写出各种情形的杆端转动刚度、传递系数，并计算分配系数；力矩分配法的主要环节；利用力矩分配法计算多结点连续梁和无侧移刚架。
重点：利用位移法的典型方程计算连续梁、刚架；力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。
难点：计算系数及自由项，多层、多跨刚架的计算。第六章 影响线及其应用（2学时）
教学内容：影响线的概念，静定梁的影响线，利用影响线计算影响量。教学要求：
1、了解影响线的概念，影响线与内力图的区别，连续梁内力包络图的绘制方法；
2、掌握静力法作静定梁的反力和内力影响线，可动均布活载最不利位置的确定方法，移动荷载最不利位置的确定方法，简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩的求法。
重点：静力法作梁的影响线，移动荷载最不利位置的确定方法，简支梁的绝对最大弯矩的求法。
难点：内力包络图。
四、本课程和其它课程的联系与分工
本课程是《砌体结构》、《钢筋混凝土》、《钢结构》等后续专业课的先行课，与土建、机械等专业的许多课程有密切联系，同时他又以先修课《高等数学》、《普通物理》、《工程力学1》等为基础。特别是和《建筑力学1》中的静力学、材料力学部分知识关系紧密。它们的任务基本相同，只是研究对象有所不同。材料力学以研究单个杆件为主，而结构力学主要研究的是由杆件组成的结构，即杆系结构。该课程的学习也为今后进行结构设计、科学研究打下了力学基础。
五、建议教材和教学参考书 建议教材：
[1] 周国瑾.《建筑力学》（第二版）.2000.同济大学出版社； [2] 李前程.《建筑力学》（第一版）.2004.高等教育出版社； [3] 刘鸣.《工程力学》（第一版）.2004.中国建筑工业出版社。建议教学参考书：
课程实施与教学工作汇报
县局领导你们好：
下面就我校的学校课程实施与教学方面的工作，向你们作简要汇报。
我校在各级领导的亲切关怀和指导下，在广大师生的共同努力下，教育教学质量不断提高。被市教育局授予“市级规范化学校”、“市级红旗团委”称号、“县教育工作先进单位”、、“县级教学示范学校”等多项荣誉称号。在全县教育教学督导评估中，连续多年名列前茅。远程研修位列全县前3名、网络教研上学年有7科被评为先进教研组和先进个人，职教招生和中考成绩也都排在全县前列，得到各级教育行政部门及社会各界的认可与赞誉。
在学校课程实施与教学工作方面，我们学校领导班子首先统一思想，确定近期学校工作目标，牢固树立规范办学的思想，学校制定了教师综合量化考评制度、教师考勤制度、教师教研工作制度、教学常规检评办法、教科研奖励制度、学生评价方案、学校信息报送制度等规章制度，为规范办学奠定了坚实的基础。同时，加强学校信息现代化建设，教师实现了在网上教研，电脑备课，电子白板上课，有力地促进了新课程的实施。
学校严格执行《义务教育课程设置实验方案》、《山东省义务教育地方课程和学校课程实施纲要》和《关于普通中小学课程开设与实
施的指导意见》等有关文件精神，始终把严格落实国家课程实施方案列为学校工作的重中之重。每周按五天安排教学，周课时总量为34课时，每课时45分钟。国家规定的学科类课程、综合实践课程、地方与学校课程，均在周一至周五的教学时间内按课程实施方案设置。任何班级与个人不得私自改动课程表，为确保课程表的贯彻实施，不定期以多种形式对学生进行座谈或问卷调查，掌握课程方案执行情况。通过以上措施，确保了课程方案的全面落实。
根据本校师生实际情况，开设了乒乓球、文明礼仪、爱国主义教育、传统节日、法制教育、篮球、经典诵读、书法等校本课程，丰富了课程资源，同时也加强了学生爱家乡的教育。
为进一步实施新课程方案，学校加大教师培训力度，扎实开展校本教研，以学科组为单位，以学校教学实情为本，研究合作探究教学，开展示范课等教学相长活动，各组教师在组长的带领下，认真研讨，探讨得失，积极开展网络教研、校本教研和联片教研，提高了教师的教科研水平。
针对学生在校时间、睡眠时间、节假日安排、作业设置、教辅资料征订、体育活动时间等各方面学校不折不扣地坚决严格执行上级规定的作息时间。作业布置体现层次性，学校严厉禁止惩罚性作业及机械性、重复性作业，确保作业具有探究性、实践性，每天书面作业时间不超过1.5小时。为加强体育锻炼，学校上午安排半个小时的大课间上操活动，下午大课间做眼保健操活动，并在课外活动时间适当安排一定的训练时间，保证学生每天课外集体体育锻炼时间不少于1
小时。通过以上措施，加快了我校素质教育进程，为学生健康成长创造良好环境。
伴随新课程的实施，我们改革了课程评价。教师方面，采用德勤业绩能等级综合评价；学生方面，采用日常评价与期末考试相结合的评价办法，各类测试题，体现课标要求，以考察能力为主。成绩实行等级制，不公布学生的考试成绩，不按学业成绩排列学生名次。在综合实践活动与地方课程及学校课程方面，学校制定了科学具体可操作性强的评价方案，为每一位学生建立了评价档案，评价结果使用等级，有效提高了学生的综合素养。
在教师评价和学生评价方面，更新观念，转变思想，完善措施，建章立制，形成了一套系统的评价机制，有力保证了新课程的实施。
在今后的教育教学工作中，我们大义二中会更加努力，继续完善课程实施方案，使我校的教育教学水平再上新的台阶。更希望县领导对我校的各项工作提出宝贵建议，留下指导意见，以便我们把课程实施与教学工作做得更好。
大义二中
课程代码：
070417
课程性质：专业任选总学时：
学时
总学分：
开课学期：
适用专业：化工 先修课程：有机化学、物理化学后续课程：毕业论文
大纲执笔人：HJH
参加人： HGJGHJH
审核人：
JHHJH
修订时间：2012年8月
编写依据：
09化学工程与工艺专业人才培养方案（2009）年版
一、课程介绍
高分子材料结构与性能课程是以高分子结构-性能-应用为主线，联系其他材料科学，阐述了高分子材料的合成方法、结构性能和主要应用领域，并简要介绍了各类高分子材料的基础知识和有关的加工成型方法。通过本课程的学习，使学生能够了解高分子材料的基础知识，拓宽知识面，使学生进一步了解本专业。它是学生学习《材料物理》、《材料物理实验》、《树脂基复合材料》《复合材料科学与工程实验》、《高分子材料成型加工》、《高分子材料工程实验》等其它专业基础课的先修课程和基础，同时也是不同专业十几门选修课的先修课程，在专业培养中处于重要地位。同时，该课程也可作为化学化工类非高分子专业的本专科生，为拓宽知识面，认识基础高分子科学相关的选修课，有望发展成化学化工类大学生专业基础课程，为将来从事材料领域的研究和开发工作打好基础。
二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用 材料在生产与生活中占有非常重要的地位，并与人们生活紧密相联。而作为材料学中的一大类别——高分子材料正发挥着越来越重要的作用。本门课程作为应用化学以及化学工程与工艺专业本科生的一门专业选修课，目的在于让学生了解高分子材料学的基础知识，扩大知识面，培养学生掌握高分子材料基本知识与概念，并能初步分析和解决材料研究中的实际问题。高分子材料结构与性能是以高分子材料为基本研究对象的一门课程，是高分子科学的基础课程。与化学的其它二级学科相比，它与现代物理学有着更加深刻的亲缘关系，其发展更加依赖于化学与物理学的进步，同时也对这两大轴心科学的进步产生深刻的影响。由于近年高分子科学对各个工业部门和科技领域的渗透作用显著，所以在化学本科等非高分子专业作为选修课教学具有重要的意义。
三、本课程教学所要达到的基本目标
高分子材料结构与性能课程的内容主要包括高分子材料的结构-性能-应用的内在联系和塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂与功能高分子等主要高分子材料品种的介绍，要求学生在掌握高分子材料的结构-性能-应用的内在联系的基础上，熟悉塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂的一些主要品种，并能对一些材料性能及相关影响因素做出简单解释。通过教学提高学生运用高分子化学与物理的知识分析问题、解决问题的能力。
本课程的基本要求如下：
1、掌握高分子的基本知识、基本概念；
2、了解高分子各类材料的特点；
3、了解和掌握高分子材料的各种合成方法；
4、了解和掌握高分子材料的结构与性能的关系。
四、学生学习本课程应掌握的方法与技能
本课程较系统地阐述了高分子材料的合成方法，并以高分子结构-性能-应用为主线，介绍了各类高分子材料的基础知识，是关于高分子材料基础应用的实用课程，它的任务是使学生较熟练地掌握各类高分子材料的基本概念、制备及其应用，并能运用结构-性能-应用的内在联系，初步分析和解决材料研究中的实际问题。
五、本课程与其他课程的联系与分工 《高分子材料结构与性能》课程是材料化学、高分子材料与工程及其相近专业的一门重要课程，是在学生具备了必要的有机化学、物理化学等基础知识之后，在学习了高分子化学与物理基础上选修的专业基础课程，并为功能高分子材料化学，高聚物合成工艺学等后续专业课程的学习奠定坚实的基础。
六、本课程的教学内容与目的要求 【第一章】材料科学概述（共2学时）
1、教学目的和要求：
（1）熟悉材料的分类；了解材料的多层次结构。
（2）掌握复合材料及复合效应以及材料工艺及其与结构和性能的关系。
2、教学内容：
（1）第一节材料与材料科学（2）第二节材料结构简述（3）第三节材料的性能
（4）第四节材料工艺及其与结构和性能的关系（5）第五节材料的强化机制
3、教学重点和难点：
（1）重点：材料及材料化过程，复合材料，功能物性，材料结构及性能关系（2）难点：几个重要概念，复合材料，材料化过程
4、本章思考题： P289思考题与习题
【第二章】高分子材料的制备反应（共4学时）
1、教学目的和要求：
（1）熟悉连锁聚合反应与逐步聚合反应的基本反应类型。（2）了解高分子材料制备反应的新进展；掌握自由基聚合反应与自由基共聚合反应的概念、机理及应用以及聚合实施方法。
2、教学内容：
（1）第一节高分子与高分子材料（2）第二节连锁聚合反应（3）第三节逐步聚合反应
（4）第四节高分子材料制备反应新进展
3、教学重点和难点：
（1）重点：自由基聚合，乳液聚合，逐步加聚反应
（2）难点：连锁聚合反应与逐步聚合反应机理、反应条件
4、本章思考题：
P289-291思考题与习题
【第三章】高分子材料的结构与性能（共8学时）
1、教学目的和要求：（1）熟悉聚合物大分子联的组成和构造，聚合物凝聚态结构；了解高分子材料的力学性能、物理性能以及化学性能。（2）掌握聚合物分子运动的特点、聚合物的物理状态、玻璃化转变以及聚合物熔体的流动。
2、教学内容：
（1）第一节聚合物的结构
（2）第二节高聚物的分子运动及物理状态（3）第三节高分子材料的力学性能（4）第四节高分子材料的物理性能（5）第五节高分子材料的化学性能
3、教学重点和难点：
（1）重点：聚合物的柔顺性与构象的关系，聚合物分子运动的特点，聚合物的松弛现象，聚合物的力学三态，聚合物熔体特性，聚合物的力学屈服以及聚合物的力化学过程。（2）难点：聚合物的松弛特性，力学屈服现象
4、本章思考题：
P291-293思考题与习题
【第四章】通用高分子材料（共8学时）
1、教学目的和要求：
（1）熟悉几大类通用高分子材料的基本概念、分类；掌握通用高分子材料的结构、性能及应用。
（2）了解塑料、橡胶、纤维、黏合剂及涂料的制备工艺。
2、教学内容：（1）第一节塑料（2）第二节橡胶（3）第三节纤维
（4）第四节胶黏剂及涂料
3、教学重点和难点：
（1）重点：塑料的组成、作用及成型加工方法，热塑性塑料，工程塑料，热固性塑料，合成橡胶
（2）难点：几个重要概念，通用高分子材料的结构、性能及应用之间的内在联系
4、本章思考题：
P293-294思考题与习题
【第五章】功能高分子材料（共4学时）
1、教学目的和要求：
（1）以专题讲座的方式引入功能高分子的基本概念，分类及应用。（2）重点结合自己的科研成果，简单介绍几类功能高分子。
2、教学内容：
（1）第一节医用高分子及高吸水性树脂
（2）第二节智能高分子及功能高分子最新进展
3、教学重点和难点：
（1）重点：医用高分子及高吸水性树脂，智能高分子及功能高分子最新进展（2）难点：几个重要概念，刺激响应性，功能高分子的作用机理
4、本章思考题： P294思考题与习题
【第六章】聚合物共混物（共2学时）
1、教学目的和要求：
了解聚合物共混物的基本概念、制备方法及主要品种。
2、教学内容：
（1）第一节聚合物共混物及其制备方法（2）第二节主要品种
3、教学重点和难点：
（1）重点：几个重要概念，聚合物共混物的制备方法（2）难点：聚合物共混物，互穿网络聚合物，混炼挤出设备
4、本章思考题：
P294-295思考题与习题
【第七章】聚合物基复合材料（共4学时）
1、教学目的和要求：
了解聚合物基复合材料物的基本概念、制备方法及主要品种。
2、教学内容：
（1）第一节聚合物基宏观复合材料（2）第二节聚合物基纳米复合材料
3、教学重点和难点：
（1）重点：宏观聚合物基复合材料的基本类型及增强剂的类型，聚合物基纳米复合材料的类型
（2）难点：偶联剂在复合材料制备中的作用及作用机理
4、本章思考题： P295思考题与习题
七、本课程教学时数分配表 章节
标题
学时分配
讲授
实践
一
第一章材料科学概述
二
第二章高分子材料的制备反应
三
第三章高分子材料的结构与性能
四
第四章通用高分子材料
五
第五章功能高分子材料
六
第六章聚合物共混物
七
第七章聚合物基复合材料
合计 32
八、教材和主要参考资料
1、指定教材：
《高分子材料基础》张留成，翟雄伟，丁会利。化学工业出版社，2007年
2、主要参考资料：
《高分子材料》黄丽主编。化学工业出版社，2009年
《高分子材料科学导论》张德庆，张东兴，刘立柱编著，1999年
九、课程考核与成绩评定方法
1、命题要求
（1）命题内容要求
命题要着眼于所学课程的基础知识和基本技能的考核，要突出重点，注意覆盖面，要符合学生学习和生活的实际，贴近社会实际，要重视对学生在具体情景中综合运用所学知识分析和解决问题的能力的考查，要有助于培养学生创新精神和实践能力。试卷结构应简洁、合理，题量要适度。要根据课程特点处理好客观题与主观题的比例。能力层次分值分配为：了解占50%，理解占30%，综合应用占20%。
（2）命题的覆盖面、难易度、题型结构等要求
命题覆盖面涉及教学大纲规定教学内容的相关章节，考虑到本课程为专业选修课，难易应适中或偏易，题型主要有填空题、选择题（单选）、判断题、简答题和计算题。
2、考核方法及用时
本课程考核按考查课程的要求进行，考核采取课堂测验方式，完成时间为110分钟，成绩采用百分制。
3、课程考核成绩构成
材料力学是一门重要的专业基础课,其课程特点是内容多、公式多,学生普遍感觉内容比较难掌握.针对该课程的特点,笔者把方法论中的一些方法引入到材料力学课程教学之中,经过对几届学生的教学实践表明,效果良好.在材料力学课程教学中经常采用的科学方法归纳起来可分为:比较方法、综合方法、元过程分析方法、抽象方法、实验方法.现分述如下:
1 比较方法
比较方法就是通过比较对象之间差异点和共同点来认识对象的一种科学研究方法.通过比较方法,我们所希望的是看出两个比较对象之间的异中之同或同中之异,从而能够加深对研究对象规律性的认识.
讲授平面图形的几何性质这一章中惯性矩和惯性半径以及平行移轴定理、惯性矩的计算时就可用比较方法.由于直接讲这些内容,学生感觉不仅公式不容易记住,而且惯性矩的计算也比较难掌握.根据这种情况,不妨将这部分内容与前一个学期所学的理论力学课程中刚体转动惯量这一节内容进行比较,结果发现它们的定义不仅类似,而且计算方法也基本相同:平面图形对定轴Z的惯性矩,刚体对定轴Z的转动惯量;平面图形对定轴Z的惯性半径,刚体对定轴Z的惯性半径;平面图形平行移轴定理为IZ=IZC+Al,刚体平行移轴定理为JZ=JZC+ml,组合图形对定轴Z的惯性矩IZ=∑IZi,组合物体对定轴Z的转动惯量JZ=∑JZi.可见,只要把理论力学课程中的转动惯量JZ,质量m换成材料力学中的惯性矩IZ,平面图形的面积A便是与材料力学相对应的一系列公式.总之,按照比较方法来讲授这部分内容,学生们不仅感觉这部分内容并不难,公式也容易记住;因为在理论力学中与材料力学相对应的公式已经很熟悉了,而且也学会了今后用比较法来解决问题.
2 综合方法
所谓综合方法就是在分析的基础上,通过科学的概括或总结,在思维中把研究对象的各个组成部分或各种要素,组合成有机整体,从整体上揭示和把握事物的性质和根本规律的一种科学思维方法和研究方法.综合方法并不是把对象的各个部分、各个特性简单地加以罗列或相加,而是各个部分、各个特性依其内部联系在思维中的有机结合.
讲授材料力学中轴向拉压杆件横截面正应力、圆轴扭转横截面剪应力、平面弯曲杆件横截面正应力公式推导时便可采用综合方法.这是因为在推导这些杆横截面上的应力公式时,必须考虑几何变形、物理关系、静力平衡这三方面才能最后推导出横截面上的应力公式.其中几何变形就是根据杆受载荷作用时杆表面的变形现象找出横截面上各点的应变规律;物理关系就是根据在弹性范围内应力和应变的关系找出横截面上各点的应力分布规律;静力平衡就是根据横截面上各点的微内力组成横截面上内力的总合力,最后推出横截面上各点的应力公式.按照这三方面之间的内在联系,便可采用综合方法将这三者结合来讲授杆拉压、扭转、弯曲横截面上应力公式的推导过程.同样,讲授杆的拉压、扭转和弯曲超静定问题的解法也可采用综合方法,这是因为解决超静定问题必须考虑几何变形、物理关系、静力平衡三方面.总之,按照综合方法来讲授上述这些内容,学生们感觉不仅对研究对象从整体上、全面深刻地认识其性质和规律,记住了应力的公式,而且也掌握了综合方法,并学会首先通过分析组成研究对象各部分的内在联系然后再用综合方法来分析解决今后碰到的类似问题.
3 元过程分析方法
元过程分析方法(亦称作元抽象方法)是从某种物理现象或过程中抽取任一小部分进行研究,从而把握整个物理过程运动变化的趋势和特点.它是运用数学工具研究物理运动的分析方法.它体现了辩证法在自然科学中的应用.
讲授轴向拉压杆任一点处的应力状态时,便可采用元过程分析方法,即从轴向拉压杆中任一点取一单元体来进行研究,根据静力平衡方程∑n=0和∑t=0便可求出该单元体任一截面的应力σα=σcos2α和.从而知道轴向拉压杆任一点的应力状态,并由此可求出轴向拉压杆的最大应力,并建立相应的强度条件.按照这种由点到面的元过程分析方法讲授轴向拉压杆的应力状态,学生们不仅掌握了课本上的这方面内容,而且也掌握了该方法,并会利用该方法来分析更复杂的应力状态以及会利用该方法分析某个事物的局部从而掌握该事物的变化特点.
4 抽象方法
抽象方法就是通过现象,深入里层,抽出或排除对象的非本质的次要因素,通过思维去把握其固有的本质特征,以达到对对象的本质和规律性的认识.科学抽象的过程是“去粗去精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的过程.
讲授强度理论的形成过程时就可采用抽象方法.为了建立空间应力状态下材料的强度条件,就需寻求导致材料强度失效的规律.通过研究发现:尽管空间应力状态下材料失效现象比较复杂,但经过归纳,强度不足引起的失效现象主要还是屈服和断裂两种类型,同时,衡量受力和变形程度的量又有应力、应变和应变能密度等.人们在长期的生产过程中,综合分析材料的失效现象和资料,对强度失效提出各种假说.这类假说认为:材料之所以按某种方式(断裂或屈服)失效,是应力、应变或应变能密度等因素中某一因素引起的,这类假说就称为强度理论.强度理论是否正确?适用于什么情况?还必须通过生产实践来检验.以上强度理论的形成过程用抽象方法来讲授可以概括为两个阶段:第一阶段,是从“感性上的具体(即分析引起材料失效的现象和资料)”上升到“抽象规定(归纳引起材料失效的类型,即主要是屈服和断裂两种类型)”.第二阶段,是从“抽象规定”上升到“思维中的具体(找出引起材料失效这两种类型的主要因素,即材料强度失效是由应力、应变或应变能密度等因素引起)”.按照抽象方法将强度理论的形成过程分为上述两个阶段讲授,实践表明学生们不仅掌握了强度理论的概念,而且也掌握了抽象方法,并学会了利用该方法透过现象看本质、深入里层揭底蕴来分析解决今后碰到的类似问题.
5 实验方法
为了学习和掌握已有的自然科学技术知识,可通过一定仪器设备等物质条件使已往人们做过的试验重复表现出来,以便验证已有的自然知识和技术,加深理解和掌握,这种方法称为实验方法.
讲授低碳钢拉伸、压缩时力学性能时,为了使学生们对低碳钢拉伸、压缩时的力学性能有充分的理解,不妨通过上实验课,一部分时间讲授,一部分时间让学生自己做实验的方法来加深对这部分内容的掌握和理解.同样讲授低碳钢和铸铁构件的扭转以及梁的主应力等内容也可采用这种方法.在教学中采用实验方法,学生们不仅掌握了课本上的内容而且又训练了学生们通过自己动手做实验掌握所学知识的能力,更重要的是使学生们认识到实验方法对掌握知识和把握事物规律性的重要性;养成了动手做实验的习惯,这对学生今后学习和掌握新的知识和培养创新能力很有益处.
参考文献
[1]栾玉广．自然科学技术研究方法．合肥：中国科技大学出版社，2003
[2]刘元亮等．科学认识论与方法论．北京：清华大学出版社，1987
[3]胡志强，肖显静．科学理性方法．北京：科学出版社，2002
关键词:《工程力学》 教学方法 实例比喻 引导式 对比法
中图分类号:G633文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0198-01
《工程力学》主要包括理论力学和材料力学两大部分,是高职机械类的一门理论性较强的技术基础课,在专业课程体系中占有重要地位。一方面,它在专业课与基础课之间起桥梁作用,为后继的机械原理、机械零件等技术基础课和专业课提供必要的理论基础,但同时,作为一门理论性较强的实用性学科,工程力学的知识可以为分析和解决工程实际问题打下重要基础。因此。如何提高力学教学质量,进而有效保证和相关专业课的衔接,提高学生运用所学的力学知识,解决实际工程问题的能力,便成为研究本学科素质教育的主流话题。下面是笔者在工程力学课程教学中的几点体会。
1 聯系日常生活实例丰富教学内容
《工程力学》是一门比较枯燥的学科,概念多,理论性强,抽象而难以理解,课堂上我们在讲授理论知识的同时尽可能地使理论与实际相结合,丰富理论的内涵,突出理论的应用价值。这样在某种程度上能够减少枯燥性。特别是开始第一节课的绪论,更要上得活泼生动。在这节课里,主要是介绍工程力学这门课程的性质、目的和任务,我们可以通过形象生动的具体事例配合多媒体演示详细介绍工程力学在现代技术及生产实践中的应用情况,我们还可以通过身边一个简单例子,工程力学对这部分内容应尽量联系日常生活实例。如当讲到圆轴合理截面空心轴比实心轴合理时,用稻麦茎的截面也是空心圆截面来加以说明,通过举例,使学生觉得力学并不深奥,而是与生活实际密切联系,使他们产生学习兴趣,并化为一种学习动力,从而提高课堂效果。
2 运用恰当的比喻巧记教学内容
老师在讲课的过程中采用直观、恰当的教具和生动、贴切的比喻,可以把抽象的概念和理论化难为易。
比如:讲解弯曲正应力公式推导时,用书本模拟弯曲梁。纸页模拟纤维层。可以直接的看出纸页一部分受拉、另一部分受压,中间有一张纸既不受拉也不受压。这种教具虽简陋些,但却是唾手可得,既经济方便,又能化抽象为直观。人的一切学习都包含有记忆,只有有了记忆,人们才能在实践中积累经验,使先后的经验、知识联系起来。教给学生一些记忆方法,不但能使学生对课程的知识记得牢固准确,而且也可以激发学生的学习兴趣,提高学习成绩。如在画有均布载荷作用的梁的弯矩图时,可把均布载荷比作天空中下的雨,则弯矩图曲线就好比一把撑开挡雨的伞,进而确定抛物线的开口方向。由此把弯矩图的规律就牢记了。
3 善于设计问题进行引导式教学
“引导式”教学法是按照“以学生为主体．以教师为主导”的教学指导思想,从发展学生的主观能动性着手,将开发学生智力和能力作为课堂教学的一种行之有效的方法加以贯彻。“引导式”教学法一般由“设置问题—— 讲授—— 讨论—— 小结”4部分组成,是一种教师讲授和学生参与相结合的教学方法。例如在讲授“梁在纯弯曲时横截面上的正应力”一节的内容时,可以这样来安排教学内容。
(1)设置疑问。根据以往讲授“梁在纯弯曲时横截面上的正应力”的经验,对于目前的学生来说,公式的推导过程可以淡化．但对于梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律。以及横截面上任意一点正应力大小的计算公式应作为重点内容来讲解。可向学生提出以下两个问题:①梁在纯弯曲时横截面上的正应力是怎样分布的?②横截面上正应力的大小与哪些因素有关?使学生带着疑问听课。
(2)内容讲授。在讲解梁在纯弯曲时横截面上正应力的内容时,要紧紧围绕上面提出的两上问题来进行,可以设置简单试验:在梁弯曲前作出几条横线和竖线进行位置标记,依据梁受力弯曲后各条竖线、横线的长度、位置等变化情况从而判断梁在弯曲时的应力分布情况。就可以得出横截面上的正应力为什么会沿截面高度按线性规律分布,而且中性轴上的正应为零。离中性轴越远的点正应力越大,拉应力和压应力是如何区分的等等这些重点结论。在推导横截面上任一点正应力的计算公式时,要重点讲授横截面上的正应力δ与哪些因素有关,即与该横截面上的弯矩M、欲求应力点到中性轴的距离y以及横截面对中性轴的惯性矩相关。而且横截面上的正应力δ与弯矩M和欲求应力点到中性轴的距离y成正比,与横截面对中性轴的惯性矩成反比。从而使学生对公式理解得更加透彻。
(3)讨论问题。本节课内容讲授完后立即提出以下几个问题让学生讨论:横截面上任意一点的正应力计算公式说明了什么?生活中哪些设备构件的横截面形状设计是考虑到了应力的分布情况？在应用该公式时应注意哪些问题?讨论中,学生都能各抒己见,充分发表自己的观点。课堂气氛相当活跃,同时也搞清了梁在纯弯曲时横截面上正应力分布规律和计算公式。
(4)小结归纳。对学生在讨论中出现的错误观点及时加以更正,以防此类问题的再次发生。例如,在讨论中有些学生对横截面上拉、压应力如何确定还搞不清楚,可通过小结告诉学生,拉、压应力的确定主要取决于弯矩的正负号;又例如,学生对惯性矩的含义感觉到很抽象,不好理解,可从几何意义上对惯性矩,进行小结,等等。收到了良好的效果。
4 采用对比法增强学生对问题的理解
采用对比法可增强概念的准确性,使学生通过比较事物之间的联系与区别,突出各自的本质特征,便于理解和记忆。比如,力矩与力偶,一些学生往往由于对二者的概念不清。在做题中总是在表达式的书写和具体应用上出差错。在课堂教学中明确提出“力矩和力偶的异同点是什么”的问题,让学生思考、回答。通过教师引导．学生讨论、归纳,使学生在对比中认识到力矩与力偶有“三同”和“三不同”。所谓“三同”,即(1)力矩和力偶的符号规定相同;(2)单位相同;(3)都作为代数量处理,方法相同。所谓“三不同”,即(1)力对点的矩是某力对物体绕某点转动效果的度量;而力偶是一对大小相等、方向相反而作用线相互平行的力对整个物体转动效果的度量;(2)力对点的矩的大小和正负号随矩心的变化而改变;而力偶的力偶矩的大小和正负号与矩心无关;(3)力对点的矩等于力和力臂的乘积,它只能描述这个力对物体绕某一点转动的作用;而力偶矩是一对力,描述的是对整个物体转动的作用。对比法还有利于杆件四种基本变形时的应力分析、杆件设计问题,学生可以通过对比几种基本变形加深产生应力破坏变形的理解。由于在工程力学的课堂教学中使用了对比法来分析、讨论,不仅活跃了课堂气氛,而且可以启发学生发散思维,发挥其潜在的学习主动性。更好地提高工程力学课程的学习效率。
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