【关键词】工程力学 约束反力 受力图 应用研究
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2010)09-0083-02
工程力学是一门研究力与机械运动规律和力与构件变形规律的科学,它包括理论力学(包括静力学、运动学和动力学三个部分)和材料力学的有关内容。
工程力学课程最鲜明的特点就是它的工程实际应用性,其广泛应用于机械、材料、汽车、土木、水利、地质、石油、航空航天等工程领域,具有非常广泛的工程实际应用背景。该课程是自动化专业及机械工程专业研究生入学必考课程,属高等职业技术院校的主干课程之一。工程力学对学生树立工程力学概念及分析、解决工程问题能力的培养具有举足轻重的作用。因而该课程的教学质量和教学水平一直被视为衡量工科类高校高等教育水准的关键要素之一,成为各校教学研究和课程建设的重点。
工程力学课程的另一特点是理论性强且抽象复杂。学习工程力学,首先应重点理解工程力学的基本概念,其次,应学会应用所学的基本理论和公式去解决力学问题,所以,要求学生必须演算大量的习题,才能巩固和加深理解所学的知识。在演算习题时,正确进行受力分析,画好受力图,是解决实际问题最关键的一步。学画受力图时,部分学生学习方法不当,忽视对基本概念和基本理论的理解、分析及应用研究,总试图用想象及感觉直接完成作图,这种学习方法无疑会给学习带来极大的困难,很难走上学习的正轨。常期的教学实践表明,深刻理解、分析力学基本概念,总结不同力在受力图中的规律性画法,并将这些规律性画法应用于实际作图,是学好工程力学的一种重要方法。为形成共识,本文以“约束反力概念的理解及其画法在受力图作图中的应用研究”为例,特作一些分析和探讨。
一、约束反力的概念
在工程结构中,每一构件皆依据工作要求以一定的方式和周围的其它构件相互联系着,它的运动因而受到一定的限制。一个物体的运动受到周围物体的限制,这种限制条件就称为约束。[1]力的作用改变了物体的运动状态,而约束的存在则限制了物体的运动,于是,有约束则必定有力作用于被约束的物体上,约束给被约束物体的力,称为约束反力。[2]
二、约束反力的特点及画法
约束反力有三大特点:①约束反力的大小是未知的,它与主动力的值有关。②约束反力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。③约束反力的作用点,在约束与被约束物体的接触处。
依约束反力的第二特点知,要画构件(或物体)的约束反力,必先分析清楚构件(或物体)因约束的限制而不能运动的方向。由于力对刚体会产生移动和转动两种运动效应,相应的约束反力就有以下两种基本画法:
(1)构件(或物体)因约束的限制而不能沿某一个方向移动,则构件在该方向的反方向上必有限制构件移动的约束反力F作用。例如,若构件沿x、y、z轴方向不能移动,则可在构件上分别画出约束反力Fx、Fy、Fz。
(2)构件(或物体)因约束的限制不能绕某轴转动或不能在某一平面内转动,则在该轴上或在该平面内必有限制构件转动的约束力偶m。
三、常见约束反力画法分析总结及应用
1.常见约束反力画法分析总结
常见的约束类型有光滑接触面约束、可动铰支座、柔体约束、链杆、径向轴承、球形铰链及固定端约束等,这些约束的约束反力的画法如图1所示。
作图难点分析:(从纯运动角度分析)构件沿x、y、z轴方向不能移动,则可在构件上分别画出约束反力FAx、FAy、FAz(如图中光滑表面约束,构件沿z轴方向向下不能移动,故在构件上可画出约束反力FAz)。构件不能绕x、y、z轴转动,则可在构件上分别画出约束力偶mAx、mAy、mAz(如图1所示固定端约束)。
2.常见约束反力画法应用实例
(1)约束反力画法在静力学基础中的应用实例
实例:如图2所示的构件,重量为G,放入凹槽内,在A、B、C点处分别与槽接触,接触面上的摩擦力略去不计。试画出构件的受力图。[1]
作图难点分析:(从纯运动角度分析)构件在C点处沿虚线方向(接触点公法线方向)向下不能移动,在B点处沿y轴方向向下不能移动,在A点处沿x轴方向不能向左移动,故分别有限制构件移动的约束反力FNC、FNB、FNA作用。
(2)约束反力画法在平面力系中的应用实例
实例:已知梁AB和BC在B点铰接,C为固定端,如图3(a)所示。梁AB上作用有均布载荷,载荷集度为q,梁上作用有力偶矩为m的力偶。试画出梁AB及BC的受力图。
作图难点分析:从纯运动角度分析。可动铰支座限制构件AB不能沿y轴方向向下移动,故有约束反力FAy;中间铰链B限制构件AB不能沿x轴和y轴方向移动,故有约束反力FBx、FBy;中间铰链B限制构件BC不能沿x轴和y轴方向移动,故有约束反力F′Bx、F′By;固定端限制构件BC不能沿x轴和y轴方向移动,故有约束反力FCx、FCy,同时限制构件在平面内不能转动,故有约束力偶mc。
(3)约束反力画法在空间力系中的应用实例
实例:在图4所示的传动轴上,已知两齿轮C、D上受力有:圆周力Ft1及Ft2、径向力Fr1及Fr2。试画出传动轴AB的受力图。[2]
作图难点分析:(从纯运动角度分析)A、B两处为径向轴承约束,无限制AB转动的约束力偶m,y轴方向上无限制AB移动的约束反力Fy,在x、z轴方向上有限制AB移动的约束反力Fx及Fz。故A点处有FAx及FAz,B点处有FBx及FBz。
四、结束语
约束反力画法在后续运动学、动力学及材料力学的受力图作图教学中,还有大量的应用实例,其应用很广。应用研究的过程,是一个重要的实证过程。透过多个实例的分析研究,说明当构件(或物体)因约束的限制而不能运动时,则在构件上必作用有限制构件运动的约束力[约束反力F(或约束力偶m)]。这说明力与运动有着本质的联系,有此认识,亦就能部分理解“工程力学是一门研究力与机械运动规律和力与构件变形规律的科学”这一精准定义。
《工程力学》教材中的“力学”是公认的经典力学,每一概念、法则、定理、公式都蕴藏着丰富的内容,如果教学中一味地灌输概念,讲解公式及复杂的计算,而不注意应用研究,就会使学生感到内容“越学越多”、“越多越胀”,亦就谈不上对内容的理解、消化和吸收。作为力学教师,必须认真备课,精益求精,积极探索各部分教材内容的共同规律,将不同内容而性质相同的概念、理论和公式加以规律性的总结,从无序中找到有序,这样就会使整个内容联系起来,使学生感到内容“越学越少”、“越少越精”,使“知识”内化为一种“智慧”,形成一种“能力”,达到使学生具有分析、解决工程问题能力的培养目的。
参考文献
1 张定华.工程力学[M].北京:高等教育出版社,2008
的一个挑战。笔者结合自身多年的教学经验，介绍了几个基本概念的讲解方法，以此期望能够更好地完成教学工作。
关键词：工程力学 基本概念 教学
工程力学是研究机械运动一般规律的科学，是自然科学的理论基础，又是现代工程技术的理论基础，在日常生活和生产实际中具有非常广泛的应用。工程力学的授课方法较数学、物理、化学有所不同，需要用理论研究和实验分析相结合的观点，将一些复杂的研究对象分解为力学模型，使学生不光理解推导的结果，更要掌握推理的技巧，培养学生分析问题和解决问题的能力，逐步形成正确的逻辑思维，在获取知识的同时，能将所学的知识融会贯通，学到科学的思想方法。在工程力学中存在很多的基本概念，若理解不透， 做题时就无从下手。笔者在近几年的教学实践中， 简单介绍几个基本概念的讲解方法， 以供参考。
1不同角度拓展对“平衡”的理解
所谓物体的平衡，我们在工程力学中讲述的概念是是指物体相对于周围物体保持其静止或匀速直线运动的状态。平衡时机械运动的特殊形式，是物体在特殊力系作用下的特殊运动形式。事实上，静止只是存在于理论上面，静止也只是相对的，平衡是力学中一个重要的基本概念，也是学好工程力学的基础，为了加强学生对“平衡”概念的理解，如果能从不同的角度来讲述这个概念，对于学生知识的拓展将会有很大帮助。从整体到局部的关系来探讨平衡的问题，当平衡系统由两个或两相以上物体组成，系统平衡，则组成系统的单个物体也处于平衡状态，系统中的单个物体都可以列出独立的平衡方程；从动力学的角度探讨平衡的问题，当质点做变速运动时，质点的加速度与合外力的方向一致，当加速度等于0时，物体处于匀速直线运动，这就是平衡状态，这个时候质点所受的作用力、反作用力与质点的惯性力组成了零力系，实际上质点是处于假设的平衡状态，也就是相对平衡。
2 对杆件“内力”概念的讲解
在工程技术实际操作中，构件的内力计算是普遍存在的（如悬梁、传动轴、桥梁等），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、判断截面内力的方向呢？这是工程力学课程需要重点解决的问题。要了解构件的内力，还需要对所受的外力作出分析，那么内力和外力是怎样一种关系呢？他们就类似于初中物理中学过的的拉力与摩擦力的关系。拉力作用于物体，会使物体产生，但是在物体运动之前，摩擦力等于拉力，并随着拉力增大而增大，但增大到一个最大值后，就不会再增大了，即摩擦力有个最大值，就是最大静摩擦力，此时，拉力如果继续增大，就会让物体运动。内力和外力的关系类似于摩擦力与拉力的关系。在构件没有被破坏之前，内力等于外力，并随着外力增大而增大，但增大到一个最大值后，就不会再增大了，这就是内力的最大值，此时，外力如果继续增大，就会破坏构件的结构。了解了内力和外力的关系后，再进行构件内力的分析，在工程力学中求内力往往采用截面法。介绍截面法时，应具体地讲述截面法的步骤，采用截面法的必要性，只有用截面法才可以分析梁的内力情况，对梁的应力可以作进一步的分析。所以先用截面截开梁，将梁的内部露出来，再来分析梁的的内力分布情况。下面介绍一下具体的分析方法：用截面假想把构件分成A、B两部分（如下图），取出A部分，对于A部分进行受力分析，除受外力F1、F2和F3外，在截面上还有来自B部分的作用力，这就是内力。A部分在上述外力和内力的共同作用下保持平衡。类似地，如取出B部分，则它是在外力F4、F5和截面上的内力共同 作用下保待平衡。至于部分B的截面上的内力则是来自A部分的反作用力。根据作用和反用定律，A、B两部分在截面上相互作用的内力，必然是大小相等方向相反的。对于内力这个概念有两个总结：第一，内力是在外力作用下，由于变形而产生的附加内力；第二， 这种内力随外力的增大而增大， 但不会无限增大， 内力达到某一极值， 材料将发生破坏。掌握这些结论性的秘诀，一方面可以将较复杂、理论性较强的内力计算和方向判断简单化；另一方面又可做到理论与实际相结合。十多年的教学实践证明，学生对这种方法较易接受，且记忆比较牢固，学习效果很好。
3 对比法分析工程力学中四种变形的概念
在工程力学的教学中，四大基本变形是材料力学的主要内容，学生在学习四种基本变形时， 往往把几个内力混淆， 惯性矩与极惯性矩也分不清，怎样在教学中能够讲清这四种基本变形，也不是一件容易的事。在教学中如果采用对比分析的方法来讲解这四种变形，会更容易理解。这四种基本变形， 虽然受力及变形特点各不相同，但这四种变形的研究方法基本相似：首先，这四种基本变形都是按照“外力分析—内力及内力图—应力分析—建立强度条件”的方法来研究的；其次，都使用了截面法求内力；另外强度公式相似， 分子都是表示内力的量， 分母都是与截面形状和尺寸有关的几何量。因而， 只要掌握了一种变形的研究方法，其它几种变形就很容易理解，关键对比分析其中不同之处。为了区别这四种变形的不同，可以从生活中寻找例子，如用弹簧来说明拉伸压缩变形的受力特点，拿剪刀剪布、剪纸等例子来说明剪切变形的受力特点；用方向盘来说明扭转变形的受力特点；在弯曲变形中就拿晾衣杆等来说明弯曲变形的受力特点，这样，通过具体的观察、形象的思考、抽象的分析这些从具体到抽象的认识过程，有效地促进难点的转化。
总之，很多同学都认为《工程力学》是一门很难的学科，其实，只要掌握了一定的方法就能迎刃而解，对课程的概念、公式是很容易掌握的。
参考文献：
[1]工程力学教学中的几点探索[J].长沙铁道学院学报，2005（6）.
[2]罗澄清.关于工程力学教学的探讨[J].太原城市职业技术学院学报，2006，（1）.
【关键词】工程力学；教学；改革
《工程力学》是一门研究物体机械运动和物体承载能力的科学，是工科各类专业中一门必不可少的技术基础课，在基础课和专业课中起着承前启后的作用，是基础课与工程技术的综合。学习这门课程，既可以直接解决一些简单工程实际问题，又可以为后续的有关课程打好基础。同时掌握工程力学的研究方法，将有利于其它科学技术的学习。
1 《工程力学》课程的内容和特点
《工程力学》课程的内容包括理论力学和材料力学两门课程的经典内容。主要是：物体的受力分析，力系的简化与平衡；构件的内力、应力、应变计算，点的应力状态分析，强度理论的建立及运用，杆件的强度、刚度、稳定性计算。工程力学课程具有如下特点：
1.1 理论联系实际
工程力学的基本规律是通过观察自然现象及生活、生产中的各种现象后，经过科学实验、分析、综合、归纳、总结而得；工程力学中的计算机简图和力学模型都是由具体实物经过抽象化、理想化简化而得的。
1.2 灵活性较大
工程力学中的一些问题可以一题多解，因而要对实际问题进行具体分析，要灵活运用理论知识分析、解决问题。
1.3 综合性较大
工程力学中的许多问题都需要综合运用多个定理或多方面的知识、理论才能求解。
2 目前高职工程力学课程存在的主要问题
2.1 课时少，内容多
目前内蒙古建筑职业技术学院开设的《工程力学》课程总课时为60学时，讲授的内容主要有：物体的受力分析，力系的简化与平衡，构件的内力、应力、应变计算，点的应力状态分析，强度理论的建立及应用，杆件的强度、刚度、稳定性计算等等。
2.2 听得懂，不会做
学生在教学活动中常常出现课程内容听得懂，而做作业时总是出错的现象。究其原因：一是在课程设置上，《工程力学》课程安排在第一学期，学生刚进大学，缺乏实践经验和识图能力，理论基础相对薄弱；二是《工程力学》课程概念多、公式多且易混淆。
2.3 教材过分强调知识体系的完整性
目前使用的《工程力学》教材，在详细推导一些公式时运用了大量的高等数学知识。对这些公式的推导，如果不具备扎实的数学基础是很难理解的。
2.4 忽视培养学生工程意识
在工程力学课程教学过程中往往会碰到一些学生不曾见过的工程问题，例如工程中的铰链、排架、连续梁等，授课时，学生不能清楚地把实物与力学简图联系起来。学生对工程实例接触较少，在工程力学理论教学过程中，即使是简单工程实例，也能成为学生理解问题的障碍。
2.5 理论与实际联系不紧密
很多学生都能解答课本上的习题，但遇到工程实际问题时，不懂得如何运用所学知识来解决问题，因为课本上的题目都是简化后的理想模型及简图。理论知识与实际工程之间的差距，导致学生学习《工程力学》缺乏兴趣。
3 工程力学课程改革的尝试
3.1 强化工程意识，树立能力本位思想
我们在课程的绪论部分教学时，列举工程实例，从构件的安全性与经济性关系入手，讲清强度刚度稳定性的基本概念。其次，我们在课堂理论教学时，为了保证教学质量，在课堂上使用课件及教具演示，淡化公式的推导过程，重视学生应用结论来解决工程实际问题能力培养。再次，我们在编写教材时，避免学科化倾向，与工程实际紧密联系，设法提高学生对工程力学在生产实际的重要作用的认识，开发学生学习工程力学课程的能力，进而有针对性地培养学生运用所学的理论和方法去分析和解决工程实际问题的能力教学实践证明，强化学生工程意识，对培养应用能力有明显的效果
3.2 精选内容，妥排顺序
根据高职教育的培养目标，以够用为基本原则，删除后续课程和工程实际中用不到的内容，精讲与后续课程及专业实际直接相关的内容。例如：少讲或不讲力的定义、力的效应、力的三要素等概念，因为这些内容在高中物理中已详细介绍过；“拉伸与压缩”这一章是《工程力学》的重点和难点，又由于该章与“剪切”、“扭转”、“弯曲”各章在教学内容、研究方法上有可类比性，所以应讲深讲透在教学过程中把四种基本变形综合在一起讲授，既可以节省时间，又可以对比各种基本变形的异同，便于学生对知识的记忆和融会贯通。
3.3 在考核形式上，应采用多种形式
加强对学生平时学习的考核与督促，增加平时成绩在总成绩中所占的比重。而对学生平时的考核，可以采用作业检查课堂提问、实验操作、实验报告以及阶段性测验等多种形式。学习全过程定论的考核形式，有利于课程逐个阶段目标的实现，更能引导学生掌握良好的学习方法，可以较为准确地考查学生在每个阶段掌握知识的实际水平，客观地反映出一个学生的真实成绩和综合能力。
工程力学课程改革，需要长期坚持，与时俱进，要积极深入研究，工程力学课程教学改革涉及各专业课程结构的改革，所以工程力学教学改革应该有针对性地进行，在探索中求改革，在发展中求提高。
【参考文献】
[1]孙孔懿.素质教育概论[M].人民教育出版社，2000.
[2]郑孙辉.高职工程力学课程教学改革探讨[J].大众科技，2009.
[3]李艳芳.高职高专《工程力学》教学改革的尝试与总体思路[J].2011，3.
关键词：工程力学；教学改革；项目式教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0262-02
高等职业院校中工科专业开设的一门主要的技术基础课――《工程力学》，这门课程知识涉及到许多工程应用领域。学习该课程要求学生须掌握基本的力学知识，为日后工程实际中碰到的力学问题的解决提供了理论基础，另外力学知识对培养创新思维也是大有益处的，掌握力学知识的多少是衡量一名工程技术人员发展后劲的主要因素。该课程概念多、理论性强、内容抽象且理解难的特点，增加了教学的难度。据以往整体的教学情况看，相当一部分学生因学起来吃力造成心理惧怕。总结本人多年教学实践经验，就如何提高工程力学的教学质量提一些看法。
一、工程力学课程和教学中存在的问题
（一）从其课程来看，存在的问题主要有两个
1.教材与普通力学的内容重叠较多，且过于繁琐。目前，学生所使用的教材包含理论力学和材料力学两个部分，总共二十多章，每章又有若干小节，而且理论力学部分许多内容是与中学普通力学相似的，加上在教材的编排过程中也没有较好地将各章节内容融会贯通，导致学生在学习过程中出现盲目心理，不知道哪章是重点，学这章干什么，与前后章节有何关联，因此很多学生学习某章节内容时往往感觉不到其重要性，于是不用心学，自然也就难学好了。
2.课时量偏少，学生没有足够的学习时间。相比其他专业课程，许多学校在工程力学的课时安排上都显得偏少，一般只有2～4节课，经常是上一章的内容学生还没来得及消化，新的内容又讲完了。于是，工程力学课程和机械制图课程一起被学生称为是考试通过率最低的两门课程，尤其是对于自考生，工程力学是作为国考科目，而学生自身物理和数学基础又比较薄弱，学起来更是难上加难。
（二）从工程力学的教学情况来看，最突出的问题是：教学方法和手段较为落后，课堂教学无法激起学生的兴趣
1.“填鸭式”的落后教学方法依然占领着主导地位，这种在教学中以教师为主体，学生被动做听众的教学方式，使师生间的互动性差，在这种被动形式下，学生不能表达自己的真实想法及观点，自己的疑问也不能及时反馈给教师。
2.学生因数学基础差而产生抵触心理。力学是由数学演变而来的，是数学的化身。两者紧密相联，只有数学基础学扎实了，工程力学学起来才不费劲。目前，在高职院校中，不少学生在刚开课的工程力学中已了解到它与数学的密切关系，感觉到工程力学的难度，且因考试中通过率低从而给学生造成心理上的压力非常大，特别是数学成绩差的学生，抵触工程力学的心理由此产生。
3.教材内容不足，考核方式单一。因教材是教学中最基本、最重要的依据，所以教学质量的提高首要问题是选好教材，但目前高职院校所用的工程力学教材基本是本科教材的一个压缩版，这些教材基本忽略了高职院校的教学特点，教材内容层次上差别也不大，面对就业渠道多样性的高职院校学生，根本无法满足这些不同层次、专业的学生的学习需求。另教材内容着重理论知识，严重缺乏学生的实际动手实践，更不利于培养学生的实际应用能力。而这种工程力学教材仅以闭卷考试为主，而考试中的内容也多是教材中的理论依据，学生只需死搬硬套教材中的公式即可解决问题，更别说可以将这些公式、概念运用于工程实际中，这样就远离了高职院校培养学生的目标，更脱离了社会对学生的要求。
工程力学课程有一个很大的特点，就是其理论知识简单明了，并且和中学物理多少有些关联，而主观题型却又多为抽象的力学模型。这种情况导致的后果是，学生在理解概念的过程中，往往会认为它就是中学物理，于是没有花工夫去认真琢磨；而解答力学题目时，又因为无法迅速在现实中找到相应的例子，加上理论知识运用得不够熟练，导致束手无策。
二、工程力学教学改革的建议
作为工科专业一门主要的技术基础课工程，力学课程知识涉及的领域广，包括机械类、建筑类在内的许多专业都要开设这门课程。目前，对于这门课程的改革已经有许许多多的模式，相比之下，本人比较认可项目式教学法。
（一）区别项目教学与传统教学
项目教学法是教学活动中师生们共同实施进行的一个完整的项目工作，须满足如下条件：一定教学内容的学习应具有一定的应用价值；教学课题中的理论知识与实际技能应相互结合；与现实商业经营活动或者企业实际生产过程应有直接关系；学生有在一定时间范围内独立制定、实施计划的机会，并有自己自行组织、安排的学习行为；成果展示应明确且具体；在项目工作中遇到的困难、问题，学生能自己克服并处理；项目工作难度要求学生遇到实际问题应运用知识、技能去解决；项目工作成果应在学习结束时师生进行共同评价。
项目教学与传统教学的区别可由下表得知：
（二）实施项目教学法的步骤
教师开展项目活动题目时，应根据课程教学大纲、学生的兴趣及能力、地方资源等条件进行选择，然后初步计划应根据项目活动的基本结构框架来设计。五大关键环节和三个主要阶段的结合形成基本结构框架。实施项目活动时教师要提前做好准备，充分设计好活动的各个环节，实行活动时应根据学生的实际情况进行灵活的安排。
例：在2008-200年的第一学期，依据实际情况，我们给出了力学系实习车间屋顶的强度计算、力学系实习车间吊车梁的强度校核及改进措施、不同支承条件下的弹性薄板的变形计算等多个题目，结合其中一个项目：“力学系实习车间吊车梁的强度校核与改进措施”，下面来阐述一下项目教学法的实施步骤。
1.三个主要阶段。
第一阶段：活动的开始。教师为了解学生的已有经验及对讨论项目的题目的认识，让学生们把他们的已有经验和知识用不同方式的表达出来，就在学生讲述自己的经验，表达自己理解已知概念的同时，学生们的兴趣已在不断增加，在教师的帮助下已能逐步设计自己的活动了，学生在设计项目活动中遇到的问题也在教师的帮助下学会了调查，在教师启发下得以解决。
吊车梁属于常用设备，通过教师的启发学生在讨论中掌握了其构造、使用功能以及存在的问题，进一步了解当前结构情况下的强度校核、初始挠度的作用、对比工字梁与葙形梁的优缺点、问题的存在与措施改进、后梁改进的强度计算等。
第二阶段：活动的开展。为学生走出教室到实地工作创造机会，教师为学生提供资源，帮助他们进行调查并提供各种建议，学生运用自己掌握的基本技能，根据自己的水平选择表达的方式。为使学生能相互了解他们的工作，通过经常讨论自己的工作彼此互提建议和帮助，教师可采用个人展示、汇报和组织小组讨论的方法以取得活动的顺利开展。
明确目标之后，查阅国内外吊车梁的有关资料，学生结合已掌握的力学知识对比分析不同类型吊车梁，针对目前使用的吊车梁中存在的问题，提出相关改进方案，并与教师共同讨论最终确定改进措施。
第三阶段：活动的结束。为让学生总结活动的意义，并让学生表达自己的研究成果，教师可通过集体讨论、集体答辩等的教学形式，帮助学生选择不同方式、内容有目的地将此次活动的全过程及成果分享出来，让学生们回顾、评估整场活动，并用有想象力的方式加强了学生的记忆，由此让学生产生新的想法和发展学生对该项目的新的兴趣，从而转向下一个新的项目活动的开展。
2.五大关键环节。
构成项目活动的基本框架是因为关键环节能灵活穿插在三个阶段中的，其他细节活动也都是围绕这些环节所开展的，这五大关键环节包括：实地考察、调查、表达、讨论和展示，称它为五大关键环节是由于：①仅用三个阶段来做计划根本不够具体；②这五大关键环节给学生们提供了一个清晰的活动框架，帮助学生清楚了解自己需要干些什么。这样极强的结构伸缩性，让学生在这个结构框架的指引下，用独特且灵活的方式通过各种不同努力最终成功地完成各自不同的工作。
总之，项目教学突出优点就在于将实践与研究融入教学过程中，与传统教学有机结合相互补充，所以在工程力学教学中实施项目式教学法是十分有帮助的。
参考文献：
[1]王晶.《理论力学》新体系的探索与实践[J].中国大学教学，1999，（05）.
[2]戴玉华，徐思东，罗仙平.工程力学教学改革探讨[J].理工高教研究，2003，（06）.
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关键词：PPT教学媒体；教学应用；工程力学；课堂教学
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0264-02
一、引言
近年来，随着计算机技术的不断进步以及电脑在课堂的不断普及，采用电脑辅助教学的形式越来越普及，甚至成为了课堂教学的主要形式。PowerPoint Teaching（下文简称PPT）这种新型的课堂教学方式由于其独特的教学特性，受到了大多数高校教师的青睐。PPT教学媒体辅助教学可以形象生动的通过文字、动画、图片、视频等资料，增加课堂的趣味性与生动性，这是传统教学方式所无法实现的。再者，PPT教学媒体辅助教学也将教师从繁重的课堂板书中解放了出来，教师有更多的时间进行课堂讲授，增加了课堂教学的信息量。目前，有条件的高校，大部分课堂都采用此教学方法。然而，任何事物都具有两面性。尽管大部分高校教师都非常接受此种新的教学方法并应用于自己的课堂教学，但也有一部分教师，特别是年纪较大的大学教师提出了自己的异议，并认为回归板书等传统的教学方法效果更佳。PPT教学媒体辅助教学效果如何，有关学者进行了系统的研究。吴荣华等[1]研究了PPT教学媒体在教学应用中存在的问题；张晶[2]通过调查分析了PPT课堂教学存在的问题及PPT在课堂教学中的应用情况，并给出了应对策略；华中科技大学教育科学研究院“PPT与课堂教学”课题组建立了PPT教学的理论模型，并提出了改进PPT教学的具体思路[3]；陈福和王嘉毅[4]研究了采用PPT教学媒体辅助教学的应用效果，通过调查发现超过一半的大学生对此教学方法的效果提出质疑。通过以上的研究发现：对于各个专业来说，PPT教学媒体辅助课堂教学在大学教学中并没有达到预想的教学，甚至由于教学方法及PPT应用不当而降低了教学质量。对于大学教学来说，不同专业的教学特点、要求以及教学方法都存在很大的差别，对课堂教学的要求也不尽相同，其对PPT辅助教学的要求也不一样。因此，在教学实践方面，其他专业已经证实为成功的教学方法对另外的专业并不一定适用。比如，对于美术等需要展示效果的专业，PPT教学媒体可以提供大量的相关素材，增加了课堂教学的内容，而对于《工程力学》专业来说，其课程理论性较强，主要是力学课程，这样的课程含有大量的公式推导以及概念的理解内容，其对PPT教学媒体辅助教学的要求更高。陆仕强[5]、张伟和李丹[6]探讨了《工程力学》课程教学和试验改革模型，从总体上指出了此课程的教学思路，但是并没有指出其具体的操作方法。
本文分析了工程力学专业课程的典型特点以及PPT教学媒体辅助教学的特点，将两者相结合，并考虑了学生课堂注意力等情况，提出了PPT教学媒体辅助教学在工程力学专业的课堂教学使用方法和应注意的问题，在传统教学方法和PPT教学媒体辅助教学方法找到一个平衡点，以期更好的提高教学效果。
二、工程力学专业课程教学特点
一般来说，普通大学专业可以分为文、法、理、工、农、医，各个学科都有各自的专业特点。然而工程力学专业则有其特殊性，其兼具理科“力学”和工科“工程”两个专业的特点，因而具有其独特的教学特点。
1.工程力学专业具有理科专业的典型特点。这主要体现在专业的“力学”二字上。显而易见，工程力学专业课程特别注重力学课程的学习，力学学科为典型的物理学科，其特点为理论性、逻辑性较强。从课堂教学来说，在进行力学课程的教学时，概念的理解与延伸和公式的推导是至关重要的。如何在课堂上让学生理解各种力学行为是此专业高校教师需要思考的重要教学内容。鉴于此，不管教师采用何种教学方法，始终要考虑力学概念和公式的推导这两个重点内容。因此，为了达到教学目的，教师不得不采用较严谨的教学方法和教学态度，用大量的时间进行概念的讲解和公式的推导，如何把握此问题是教学课堂教学成败的关键。
2.工程力学专业具有工科专业的典型特点。这主要体现在专业的“工程”二字上。对于工程来说，往往应特别强调其应用性。将所学到的力学知识应用到工程中是本专业学习的另外一个特点。工程力学专业的应用较广，包括土木工程、水电工程、机械工程和航空航天工程等众多领域。因此，在进行力学课程教学的过程中，应强调其相关的应用性，促进其将理论与应用相结合。这也是教师在教学活动中应特别注重的问题。如果在进行力学教学过程中，忽略了此内容，也不能满足此专业的教学内容。
三、PPT教学媒体特点
目前，随着PPT教学媒体辅助教学的广泛应用，高校教师对其在教学实践中应注意的问题和对其教学效果开展了大量的研究[1-4]。主要观点还是集中于教学过分依赖PPT教学媒体以后，教师的板书明显减小而照着PPT宣科的情况明显增多，再加上PPT制作过于简单，使得教学效果并不理想，并提出了课堂教学的建议。笔者觉得，要想更好的应用PPT教学媒体，抛开其存在的问题，教师应充分了解本专业的教学特点和PPT辅助教学的特点，联合考虑这两方面的情况。针对工程力学专业来说，笔者认为PPT辅助教学有如下特点。
1.PPT辅助教学可展现丰富的教学内容。一般来说，采用传统的板书教学，板书将会占用大量的时间，使得课堂教学的内容明显较少，且无法展示工程应用方面的资料，只能靠说来完成。而PPT教学媒体辅助教学可以将教师从繁重的板书工作中解放出来，通过PPT展示需要大量板书的内容，从而教师有更多的时间进行讲解，同时可呈现十分丰富的教学内容，包括动画、图片和视频等，给学生最直观的呈现相应的知识点。这是板书所无法做到的。
2.PPT辅助教学可增加课堂的趣味性。PPT教学媒体在应用于课堂教学时，其版面的出现、内容的出现以及排版等都可以进行设计与安排。每一次页面的出现都可以与上次不一样，每一项讲授内容的出现也都可以与前一次不一样，并且可以将知识点的归纳总结采用十分丰富的方式呈现。再者，通过增加视频和动画与声音效果，可以使得课堂教学更加多样性和趣味性，更好的将学生的眼球吸引到屏幕上，增加课堂教学的效果。
四、分析与建议
通过以上分析，笔者认为对于工程力学专业的课堂教学来说，根据其兼具理科和工科的特点，应采用如下的方式进行PPT教学媒体辅助教学。
1.力学概念和公式的推导往往要带领学生进入力学的思维方式，这样需要学生集中注意力跟上教师的教学节奏，如果此时采用过多的PPT教学媒体，采用过于“花哨”的PPT方式进行教学，往往容易将学生的注意力带到PPT教学媒体设计的播放效果上，这样并不利于将学生的思维带入十分严谨的力学概念和公式的推导等教学内容中。其PPT教学媒体的特点往往变为教学的缺点，学生往往忽略了课堂教学的内容而进入PPT教学媒体辅助工具上。对于这样的内容，PPT教学媒体往往列出教学大纲，采用板书的方式进行循循善诱的教学，逐步将学生的思维带入需要讲解的概念与公式中。这样既能让学生不至于由于短暂的走神而忘记所讲授的内容，又能带领学生跟着教师的讲课节奏，教学效果会更好。
2.对于力学行为和工程应用方面，光靠“讲”缺乏直观性。通俗来说，就算教师讲出一朵花来，也不如直接的动画、图片和视频等资料展示来的直观。采用定制的动画以及实际工程的照片和视频来展示力学行为与工程应用，可以更好得让学生了解所学的力学知识，巩固所学的知识点。同时，通过展示的工程应用实际图片和视频资料，学生可以直接感受到所学力学知识的价值所在。对于有一些学生“不知道自己知道什么”的疑惑是一剂良方，这是讲授和板书所无法解决的问题。同时，让学生知道自己学习知识的意义，增加学生对本专业的兴趣。
综上所述，任何新鲜事物的出现，都具有两面性，教学亦一样，为了增加课堂教学的效果，教师应时刻思考教学内容与教学方法的相互结合，提高自身的授课能力。
参考文献：
[1]吴荣华，于勇，朱起媛.PPT教学媒体在教学应用中存在的问题研究[J].软件导刊，2011，10（8）：196-197.
[2]张晶.PPT在高校课堂教学中的应用状况调查[J].计算机时代，2015，（4）：55-56，59.
[3]华中科技大学教育科学研究院“PPT与课堂教学”课题组.PPT在高校教学中的应用状况调查[J].课程整合，2009，（2）：44-46.
[4]陈福，王嘉毅.大学教学中PPT应用效果研究[J].电话教育研究，2015，（1）：29-37.
【关键词】工程力学；教学方法；工程实践；创新能力
工程力学是高校工科专业中一门重要的专业基础课，其理论性较强、与工程技术联系极为密切，它的基础性地位导致它在自然科学和工程技术领域中发挥着越来越重要的地位，广泛应用于众多工业领域如机械、土木建筑、航空航天中[1]。工程力学包括静力学和材料力学两部分的内容，研究的是物体的受力分析、平衡条件以及杆件的强度、刚度和稳定性问题。通过对工程力学进行学习，一方面，可以为后续相关专业课程的学习打下必要的理论基础；另一方面，可以培养学生分析解决工程实际问题的能力以及锻炼学生的逻辑思维能力。但是，工程力学涉及的知识面较广，研究对象从刚体到变形体，研究方法也各有不同，许多理论较为抽象，逻辑性强，加上学生的实践经验少，在学时不断减少而要求不断提高的条件下，初学者要较好地掌握工程力学的知识还是具有一定的难度，甚至有些学生在接触工程力学的初期就感觉到其困难性，进而产生厌学情绪。本文笔者结合个人的教学实践，对工程力学的课程教学方法进行了相关探讨，旨在培养学生学习工程力学的兴趣，提高工程力学的教学效果。
1 传统工程力学教学中存在的问题
传统的工程力学教学中一般对各知识点讲的过全和过细，所以需要耗费较多的学时。随着教学改革的逐步推进，各工程专业对各自的课程设置和教学内容都做了相应的调整，在缩短工程力学学时的情况下同时还提高了工程力学的教学要求，导致一些教师为了完成教学任务量而不得不追赶教学进度，从而影响了教学质量，一定程度上增大了课程学习难度。因此，需要教师结合各专业的应用背景制定合适的教学计划，对与专业结合相对紧密的知识点进行重点讲解，从而为后续的专业课学习打下扎实的力学基础，同时培养学生解决一定的工程实际问题的能力。
另一方面，传统的工程力学教学手段主要是“黑板”或者“黑板+PPT”的方式，教师在课堂上从概念引入到定理证明再到例题讲解，整个讲授过程显得枯燥无味，导致学生在听课时难以集中精力，其抽象思维能力也难以得到有效的提升。
2 启发式教学，调动学习积极性
工程力学中涉及到的概念较多，理论较为抽象，学生在学习时难以理解，容易产生厌学情绪，甚至旷课，所以在教学时要注重学习兴趣的培养，调动其学习积极性[2-3]。绪论作为一门课程的入门向导，是讲授这门课程质量好坏的关键所在。教师讲好绪论，可以使学生明确在工程力学中需要“学什么”、“为什么学”和“怎么学”，激发学生的求知欲。在讲授绪论时最好能采用多媒体教学的方式，以工程实际、人们日常生活中遇到的力学问题为切入点来讲解力学在实际应用情况。例如，比萨斜塔为何如此坚固而不倒塌？千斤顶为何能承受千斤的重量而不下落？为何食品包装袋上存在一个小缺口？汽车轮胎表面为何会有许多凹凸不平的花纹？这些生活实例的引入很容易使学生产生对工程力学的浓厚兴趣，促使他们努力学习工程力学知识去解决工程实际问题。与此同时，讲授一些与工程力学有关的故事以及中国和世界的力学史实故事，例如赵州桥的设计、竹子的力学性质以及机械手与机器人的研制，进一步阐明工程力学的发展前景和重要性。
同时，在教学过程中教师应善于提出问题，使学生进入“生疑、质疑、解疑”的学习情境中，通过不断深入的思考，最后解决问题。例如在讲解力的平移定理时，可以引用学生在金工实习时采用丝锥攻丝的实例。钳工在攻丝时为何要用两手同时动作，而采用单手握住丝锥绞手一端进行攻丝则容易使丝锥折断。与此同时，在课堂上讲解一些学生难以理解的问题时，可以适当地引入演示实验，激发学生解决难题的动力。比如，在讲述铸铁一类材料的断裂方式时，可以采用粉笔这样的脆性材料来替代，通过手施加拉伸、弯曲、扭转载荷，观察粉笔在不同载荷类型的作用下的断裂路径，通过这样的方式可以使学生更好地理解有关的断裂理论。总之，使学生在愉快的心情下深入思考问题和不断探索，从而保证教学的顺利开展并达到预期的效果。
3 循序渐进地揭示力学理论
工程力学理论较为抽象，直接讲述可能枯燥无味，如果结合生活实例循序渐进地进行解释，教学效果会更好。例如，在讲解平面任意力系的简化时，可以采用阳台（悬臂梁）的固定端处的约束反力来说明，通过力的平移定理和向固定端一点进行简化可以解释为何固定端的约束反力可以用两个正交分力和一个力偶矩表示。再比如，在讲述利用杆件弯矩、剪力和载荷集度之间的关系快速作出杆件内力图的方法时，往往可以总结归纳出容易记忆的口诀来直接画出。从左往右，在集中力作用处，剪力为上加下减，弯矩有尖角；在集中力偶作用处，剪力不变，弯矩为顺加逆减。随后教师有必要进一步解释其来由，该口诀的基本原理实质上是对分段点（集中力或力偶作用处）左右两部分分别建立平衡方程，再根据剪力和弯矩的正负号定义即可得到剪力和弯矩在分段点处的变化。通过这样的讲解，学生可以更好地理解口诀，而不容易产生混淆。
4 理论教学与工程实践有机结合
长期以来工程力学教学侧重于课程内容的讲解，而忽视了工程力学的主要目的之一，即解决实际工程中的力学问题，因而难以培养学生的创新能力。所以，在教学过程中教师可以适当地加入相关的科研项目内容，实现二者的有机结合，不过这也要求教师具有深厚的力学知识和宽广的知识体系结构，不断提高自己的科研水平和积累工程经验，利用自己的知识对学生的知识创新性进行引导和启发。例如，在讲述梁结构的应力状态和强度理论时，可以将火电厂主蒸汽管线结构的应力分析项目带到课堂中，阐述弹簧支吊架和刚性吊架等的调整对整体管系结构的应力状态的影响。随着计算机的高速发展，在科学和工程领域中涌现出越来越多的数值计算软件如MATLAB[4]和有限元计算软件如ANSYS，科研工作者和工程师们借助数值分析软件可以完成大型复杂结构的应力分析计算，通过在课堂上介绍相关软件及其项目研究，可以培养和提高学生学习计算机软件解决实际工程力学问题的能力。
5 结束语
笔者结合教学过程中的经验和感受对工程力学的教学方法做了几点探讨。工程力学是一门与实际工程技术紧密联系的专业基础性学科，概念和理论抽象，例题和习题大多对工程模型进行了简化，导致在学习过程中学生难以产生浓厚的兴趣，学生的创新和解决工程问题的能力难以得到有效的提高。因此，教师需要通过各种积极有效的教学方法，激发学生的学习兴趣，增强其科学思维能力，特别是通过一定的实际工程项目研究的讲解，提高学生的创新能力和解决实际工程问题的能力。
【参考文献】
[1]范钦珊.工程力学[M].北京：清华大学出版社，2005.
[2]左建平，左明.谈大学工程力学课程的教学思想[J].高教论坛，2010，4：18-21.
关键词：技校 工程力学 教学方法 初步认识 透彻理解 灵活运用
工程力学是技校机电、模具、汽车等专业的一门专业基础课，其在专业课程中占有举足轻重的地位。工程力学的理论性很强，但又与实际工程问题密切联系，学生要学好这一课程，既要有比较扎实的数学基础，还要对基本概念有透彻的理解。
工程力学是一门不易掌握的学科，在学生的眼中，它是一门理论性很强，计算复杂的课程。如果学生在学习中感觉难度大，就容易失去学习的兴趣与动力，而工程力学的知识点是具有连贯性的，一旦前面的内容掌握不好，后面的内容就更难以深入。所以，为了让学生能够学好这一课程，我们就必须采取适合技校学生特点的教学方法，为此，笔者总结了以下几点。
一、初步认识，纵观全书，对工程力学课程建立总体认知
在初学工程力学时，很多学生只知道课程学习的是力学方面的问题，但学习的是关于力学方面的什么问题，他们却不清楚。这时候，教师要对学生进行引导，引导他们进入工程力学知识的结构中。工程力学这门课程的主要内容包括理论力学和材料力学两大部分。其中理论力学是关于一些力学定理，以及研究受力分析、受力情况的问题。在教学过程中就要通过举例，先让学生有个大概的认知。例如，有1张桌子，下面有4条腿，在桌子上放着80kg的物体，那么这个桌子每条腿所承受的压力是多大呢？这样的举例就是一个受力分析问题，知道每条腿受到多少力，就是知道受力的情况。对于这样简单的例子，学生很快就能够回答，同时也能够让学生清楚地知道理论力学学什么。这样，学生对这部分内容就感觉亲近了、难度减小了，因此从内心里就不会排斥它了。
对于《工程力学》第二部分材料力学内容，教师要让学生先有感性认知，同样要举例子。我们还是可以用桌子举例：现在桌子的结构和材料是固定的，现在如果要在桌子上放100kg的物体，那么这张桌子能够承受得了吗？桌子有足够的刚度、强度吗？怎样来验证桌子的刚度、强度呢？这就是材料力学的问题。这样一来，学生对《工程力学》教材的知识结构就有了总体的认识。
二、举题分析，透彻理解每一个知识点
技校学生对老师的依赖性很强，学习自觉性比较差，老师在教学过程中必须采用适当的方法因材施教。对于原理和公式的每一个知识点，教师如果单凭讲授，学生只会一知半解。在授课过程中，教师在每一个新的知识点，都要利用相应的举题进行分析讲解，然后再举出其他的特殊例子或者是精选的例子进行知识巩固，让学生透彻理解这个知识点的意思以及如何运用。例如在讲授平面任意力系的平衡方程时，教师不能只讲授这个方程的形式和作用，而要结合相应的题目进行讲解，讲解什么时候用到这个方程，第一步做什么，第二步做什么，并且将每个步骤清晰明了地板书出来，让学生有所熟悉。这样，学生才能更好地将其灵活运用于其他实际应用问题上。
三、精选题目，灵活运用与生活、专业实际贴近的实例，发挥习题课的作用
要提高学生的学习兴趣，教师在教学中列举贴近生活的实例就显得尤为重要。在授课过程中，教师举出一些与日常生活息息相关的力学问题，让学生讨论、思考，这样不仅能够更好地掌握所学的内容，而且学生在解决问题的过程中还能够取得一定的成就感，从而激发学生的学习兴趣。例如，在讲授力的平移定理时，教师可以提问学生：为什么打乒乓球时，我们都是削乒乓球，而不是让作用力通过球心；在讲授到轴的扭矩时，可以引入汽车传动轴的工作过程；在讲授剪切与挤压应力时，可以结合键联接的工作原理等等。所有这些例子，对学生来说都是简明易懂，有利于学好这门课程。
在工程力学课程中，习题课是必不可少的，解题的过程就是从理论知识到实践应用的过程。老师要精选题目，理论联系实际，充分发挥学生的自觉性，让学生独立自主地解决问题，而老师只是在一边指导，这样才能够充分体现学生的主体地位。
[摘 要]在多年教学实践与改革研究探索的基础上，针对学生诸方面能力的培养，提出相应的力学教改措施。
[关键词]力学模型；思路图法；逻辑综合能力；创新能力
新时期的工程技术人员，不仅要有一定的理论知识，还必须具有较强的学习能力和实践工作能力。然而各种能力的培养不是孤立的，不能仅仅局限于各类实习和毕业设计上，而应贯穿于学校教育的全过程，体现在各门课程教学和各个教学环节中。本文就力学教学改革中如何培养学生能力进行探讨。1 加强建立力学模型的方法，培养学生运用理论解决工程实际问题的能力 “力学模型”是联系工程力学知识与实际问题的桥梁，重视学生建立力学模型方法的培养，提高理论解决实际问题的能力，就是要使学生具有较强实践工作能力的具体体现。目前，教材多数只说明某个结构可简化为某个力学模型，而对为什么能简化，怎样简化，简化过程中应注意的问题，往往阐述不够。针对这一现象，我在教学中，坚持向学生传授工程力学模型的思想和建立方法，重点放在讲清楚各种铰链约束和固定端约束的结构特点及反力的区别，利用教具进行直观启发。各类空间约束对照实物进行讲解，使学生牢固认识各种约束的判别方法和各个约束反力的建立方法。进而引导学生对实际问题进行抽象、简化，学会建立力学模型。如，在直梁弯曲中，把如何建立力学模型放在首位，让学生通过对两人用扁担抬水、桥式吊车大梁的分析，掌握起简支梁的简化方法，再通过对比长短轴承约束的特点，加强对固定端和铰链约束的判别方法。并且引导学生对日常生活和实习工厂中常见构件的受力及约束进行简化，建立起力学模型，锻炼抽象概括能力，使他们掌握建立力学模型应注意的各项原则，指导学生把实际问题转化为力学问题的方法，既提高了学生对工程力学知识的应用能力，又提高了学生的学习兴趣。2 用思路图法进行总结，提高学生的逻辑综合能力 “科学不但有实用价值，更重要的是它的训练价值。”这正像工程力学等学科的教学一样，不仅要传授学生知识，而且要培养学生逻辑思维能力和分析综合能力。在教学中我非常注重和强调对学生逻辑综合分析能力的培养，并总结了一种行之有效的方法：思路图法。 在每个章节结束后，就将这一章的各个概念和知识的作用及它们之间的内在联系搞清楚，然后将这些零散的概念联系成一个整体，作出思路图，给学生一个高层次的概括性知识，让学生掌握这种学习方法，并灵活地应用它，使学生由被动接受知识向主动接受知识方向转换。如，通过材料力学中轴向拉伸和压缩学习后，给学生归纳出思路图。此图以构件、受轴向拉压的强度研究思路为主干线，引出研究过程中建立起来的各个概念、公式及计算方法，引导学生的思维从表层向深层纵深方向发展，从轴向外力引起的内力、应力导致构件拉压破坏，到材料抗力的研究目的、材料拉压的力学性能及工程实际情况的考虑，一环扣一环，逐步深入，最后建立起直杆拉压强度条件，解释强度条件的实质并阐明学科的任务，总结强度计算类型。再从观察到的表面现象，分析构件的内力、变形，寻找内力与变形间的内在联系，按照逻辑思路的方法进行总结归纳。顺利地沟通了此章的基本概念、思路，清晰地理解、记忆了本章知识和计算公式，改变了他们中学时代的学习意识――把学习当成被动地接受知识信息的过程，学会用有效的方法主动的消化知识。 材料力学研究构件在各种变形形式下的强度和刚度的方法是相同的，因而课程各章均有着基本相似的思路图，只是因各章研究的变形不同，而导致知识内涵完全不同。在剪切、扭转、弯曲等章节结束后，让学生自己对所学知识进行分析和综合，总结、归纳出这一章的思路图。从学生所作的思路图中发现学生基本能够做到把书中各章零散的、自成体系的内容和计算公式、研究思路进行有序地排列组合，逐步深入的按逻辑进行推理，联系成有机的整体。思路图法不仅有效地提高了学生的逻辑综合能力，而且告诉了学生由“厚”变“薄”、由粗变精的消化知识的过程，让学生领悟如何在不断输入教学信息的基础上，用逻辑分析对各个概念及各种计算重新进行组合，派生出自己的新知识结构，从而培养自己良好的学习方法和正确的思维方式。3 不断创新课堂教学，培养学生独立获取知识的能力 21世纪是科技知识爆炸的世纪，在有限的时间内给学生以终身享用不尽的知识是不可能的。我们必须培养学生学会学习，具有自我开拓和获取知识的能力。传统的教学方法是教师只管自己讲授，以科目为中心的“灌输式”单向教学，这使得相当一部分中专生独立性差，几乎无自学能力。为此，我在教学中常常改变这种教学方法，创造一个以学生为中心的具有创造性的教学环境。我首先对教学内容通过承上启下的方式提出问题，有意识地让学生带着问题自己钻研。例如，在“纯弯曲梁横截面上的应力”这一章，因应力公式推导方法与圆轴扭转应力公式推导方法相同，虽然有一定难度，但学生根据已有的知识完全能求解。为此，我让学生带着弯矩在横截面上如何分布这一问题进行自学，使每位学生进入角色，同时启发引导，以揭示和帮助学生进行理解。学生在独立思考和分析讨论的基础上回答各个问题，师生产生共鸣，把整个教室空间变为学生思维空间，全方位地驾驭和控制整个课堂，使得课堂气氛活跃，学生既提高了学习能力，亦锻炼了交流能力。有些较简单的内容，请学生走上讲台，自我教学，使他们成为教学过程中积极主动的参与者，大大提高学生独立获取知识的能力，更培养了学生主动学习、自觉钻研的精神和作风。同时对于掌握读书方法、分析问题的方法以及语言表达能力都起到相辅相成的作用，深受学生欢迎。 总之，培养学生能力与教授学生理论知识两者可以完美地予以结合，并相互促进，形成良性循环。
关键词:基本概念 受力分析 受力图
在工程中,为了研究机械或某构件的运动规律和平衡状态,一定要清楚地表示出物体的受力情况;其次,确定物体受了哪些力的作用,每个力的方向和作用位置是怎样的,即对物体进行受力分析。为了更清楚地了解某一物体的受力情况,这就需要把该物体从周围的物体中分离出来,单独画出这个物体的轮廓,即画分离体图,然后在其分离体图上把作用在该物体上所有的外力用图示法表示出来,即画出物体的受力图。现将画受力图的教学过程总结为三部曲如下:
一、熟悉基本概念,尤其是力的概念,把作用在物体上的外力,按其作用效果分为
1.主动力:使物体产生运动或运动趋势的力,如重力、推力及外加载荷等。
2.约束反力:约束阻碍物体因主动力作用而产生的运动趋势所引起的反作用力,其性质、方向由约束的类型决定:见下表
二、按步骤有次序地画
1.画出受力物体(研究对象)的分离体图。研究对象可能是单个物体,也可能是由许多单个物体构成的物体系。此时,必须把所要分析的物体解除约束,从周围物体中分离出来,画出确定的研究对象的轮廓。
2.画主动力。把全部作用在研究对象上的主动力按原方向、原位置、原符号画在分离体图上相应的部位。
3.画约束反力。分析约束情况,在分离体图上根据约束的不同类型,画出相应的约束反力。
三、准确把握以下知识点
1.二力体的受力特征:二力体所受的两个力大小相等,方向相反,作用线共线。
2.三力平衡条件:物体受三个力作用且处于平衡状态,则这三个力必汇交于一点。用此条件可确定某些约束反力的指向或作用线的方位。
3.作用力与反作用力关系。两物体间的相互约束力要符合大小相等、方向相反、符号用同一字母加“′”区别,并分别画在两个物体上。
4.(1)受力图只画研究对象的简图及它受到的外力。
(2)每画一个力都要有依据,即每个力都有施力物,不多不漏。
(3)受力图上写出各力作用点的名称。
例1:如图(a),重量为G的均质球,用绳子系住固定于A点,且靠在光滑的墙上,试画出球的受力图。
解:1.取球为研究对象,画出其分离体图,如图(b);
2.作用在球上的主动力有球的重力G,按原方位、原方向、原符号画出;
3.球有两处约束,一是绳子的柔性约束,其反力T沿着绳子,背离球;一是光滑面约束,其反力N垂直墙面并指向球。
解:1.画轮毂的受力图
(1)取轮毂为研究对象,画出其分离体如图(a);
(2)作用在轮毂上的主动力有G,按原方位、原方向、原符号画出;
(3)轮毂中心处是铰链约束,其反力用正交分力Rx、Ry表示;边缘处有法向约束和摩擦,其反力分别用N和F表示,其中摩擦力F产生力矩的转向与主动力G产生力矩的转向相反。
2.画制动手柄的受力图
(1)取制动手柄为研究对象,画出其分离体如图(b);
(2)作用在制动手柄上的主动力有P,按原方位、原方向、原符号画出;
(3)A处是铰链约束,其反力用正交分力RAx、RAy表示;闸瓦处有法向约束和摩擦,其反力与轮毂所受的反力是作用与反作用关系,分别用N′和F′表示。
参考文献:
[1]煤炭工业出版社.煤炭技工学校通用教材《工程力学》.
关键词：工程力学；教学改革；探索；实践
一、高职工程力学教学中存在的问题
工程力学是介于基础科学与工程科学之间的技术基础课，既有较强的理论，又与工程和生产实践密切联系。随着科学技术的发展，力学的新知识不断涌现，工程技术对力学的要求也越来越高，而针对高职教育的培养目标，教学计划中给予工程力学课程的课时却越来越少，使得教学实施过程中，出现了很多的问题，因而工程力学教学必须改革，以适应当前社会对应用型、技能型人才的需要。
长期以来，工程力学教学大纲过分强调课程本身理论的系统性与完整性，注重公式的推导，与相关课程的联系较差，并且联系实际工程不够，尤其缺乏对学生将工程实际问题转化为适当的力学模型的培养。
由于工程力学课程的缩减，使得教学实施中与前继课程如工程制图、高等数学很难安排得当。再加上一贯的“满堂灌”教学方法，教学内容过多过繁，增加了学生接受和消化力学知识的困难，也不利于学生独立思考和分析与解决问题能力的培养，更谈不上培养学生分析解决工程实际问题的能力。
教学方法陈旧，课堂气氛沉闷，力学知识本身的枯燥无味，再加上学生缺乏主动性与积极性，不能给学生留出充分的思维空间，教学效果不理想，成绩不佳，影响后续课程的学习。
二、改革教学方法及手段，调动学生学习能动性
1 进行科学史、科学家传记和科技新成就的教育，诱发学生的学习兴趣。把力学科学史、科学家传记和科学新成就介绍给学生，使学生对力学由陌生进而产生兴趣。如瓦特发明蒸汽机，茅以升造桥，阿基米德创立机械学、流体力学、发现杠杆定律；哥白尼创立日心说，写下《天体运行论》的故事等等。这样可缩短学生和力学的距离，激发他们学习力学的兴趣。
2 对力学中一些定理、公式尽量用生活实例加以解释，使理论学习深入浅出。在力学教学中，可结合实际，把一些枯燥的定理、公式用形象生动的生活实例来阐明，如讲到摩擦时，用汽车轮子为什么有花纹来说明。轮胎上的花纹并不是为了漂亮，而是为了防止车轮在平滑的路面上滚动时打滑。当讲到圆轴合理截面空心轴比实心轴合理时，用人的四肢的骨骼，稻麦茎的截面也是空心圆截面加以说明。通过举例，使同学们觉得力学并不深奥，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。
3 自学配合精讲，倡导对话式教学。由于本课程内容多，知识面广，我们采用了课堂讲授法、问题教学法、自学讨论法和引导归纳法相结合的多种形式的教学模式，发挥学生内在潜力，培养其综合能力。
自学是保证课堂精讲，提高教学效果的前提之一。教师首先要编好自学指导书，要求学生开课前自学，开课后预习，并做好读书笔记。课堂上教师可随机安排学生对自学内容进行概括、总结，并根据课堂讨论情况及时纠正，解答学生自学中发生的错误概念和疑难问题，然后对重点、难点内容详细讲授。此外，还可通过典型例题及工程实例边讲边讨论，活跃课堂气氛，引导学生发散思维，激发其学习主动性，教会学生会学和节省学时。
“对话式教学”能促进学生思考，形成师生间互动关系，有利于学生理解、深化、拓宽所学内容。其目的一方面提高学生在公开场合的应对能力，提高学生心理素质；另一方面有利于培养学生组织“讲稿”的能力。通过参与，使学生从知识的接受者变为学习的研究者。
4 分层次教学，激发学生创新意识。为培养学生思维能力，激发其创新、竞争意识，教师应区别对待不同层次的学生，因材施教。为此，可将工程力学课程划分为由2个模块组成，即基础型模块和应用型模块。基础型课程内容以专业课“必需、够用”为原则；应用型课程内容为工程力学的有关理论在生活及工程实际中的应用，注重培养其动手能力、分析和解决问题的能力，培养学生的创造能力。
5 加强实验教学，提高学生操作技能。实验教学的目的，除配合理论教学外，主要是培养学生动手能力。如材料力学性能测定实验，让学生能利用课外时间熟悉仪器设备及实验程序，再上机操作。这样既可缓解设备不足的矛盾，也可减少试验材料的消耗。通过拉伸机的自动描绘仪，把材料的拉伸曲线描绘出来，学生在得到了第一手感性材料后，再经教师启发和讲授，学习积极性和效果会明显提高。
6 利用挂图、模型、多媒体教室等手段，增强直观教学效果，培养学生学习兴趣。在不能实现现场讲课的情况下，利用电教片将工程结构、机构及有关机器设备展现在学生面前，增加感性认识，使学生将课程与工程背景联系起来，从而能更好地培养学生解决工程实际问题的能力。采用可交互式的CAI多媒体教学软件于课堂教学，可极大减少繁琐计算的时间，使学生将主要精力用于理解、应用上，教师也有更多的时间实施启发、诱导。总之，直观教学能使许多力学疑难问题迎刃而解，既可培养学生兴趣，又可增强其学习的自信心。
三、教学改革的探索与实践
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