力学与工程综合训练的论文

力学课程中实验环节的重要性 论文关键词： 力学课程 实验环节 科学素养 创新能力 论文摘要： 力学课程是工程技术人才所必须学习的课程之一,由于课程的概念性强、抽象性强、应用性强等特点,课程中实验环节的设置是必不可少的,而且实验对课程的学习有着非常大的促进作用,实验环节是培养工程技术人才科学素养,创新能力的有效途径,我们在教学过程中应当加深对实验环节教学的探索,提高实验环节的课时比率,提高力学教学水平,促进教学方法的改革与创新。 1前言 力学课程作为专业基础课,大部分的工科专业的学生都要进行学习。按照学生层次、专业类别、力学知识深度的不同,力学课程包括《建筑力学》、《工程力学》、《材料力学》、《理论力学》等。对于建筑,机械,航空等这些与工程结合密切的专业来说,力学课程是及其重要的技术基础课,是这些专业学生学好专业课的一个重要前提。力学课程的特点就在于它所研究的问题都是与工程实际相结合的,是在生产生活中实实在在所遇到的问题。我们知道,实验也是解决实际工程问题的方法之一,因此力学课程的学习与实验就有了不可分离的关系。在力学课程中加开实验环节,就成了学好力学课程的有效方法。力学课程的学习离不开实验环节,加入实验环节是学好力学课程的最直观,最有效的方法。所以,实验环节在力学课程中的作用是十分重要的。 2实验环节可以更好的激发学生学习力学课程的兴趣 兴趣是推动人认识活动行为的重要动机,在课堂上,如果学生对所学的知识怀有兴趣,便会抱积极的态度、以愉快的心情去参与进去,从而体验到学习是一种无穷的乐趣。而力学理论的学习是枯燥无味的,课程内含力学相关基本概念和术语,有很多易混淆的名词,力学作用情景抽象,实际应用性强,如果不加以正确有效的引导学生学习,会很容易让学生知难而退,放弃对课程的学习。因此必须针对力学课程概念性强、抽象性强,应用性强等特点对学生进行一步一步的引导,这就需要力学实验的配合进行。力学实验主要包括材料力学实验,结构力学实验,根据课程的重点难点设置不同的实验项目,达到帮助学生学习的目的。比如在材料力学部分,材料的拉伸、压缩、扭转等内力的概念在学生中有很多疑点,必须给予明确而有说服力的解释,否则不利于培养学生的分析、思维能力。讲解每一概念后,到实验进行对应的实验项目,对实验过程进行详细的指导,对实验后的试件破坏形式和实验数据进行科学分析,使学生对相关的内力概念有一个深刻的'理解。从而解决了力学课程概念性强,情景抽象的问题。对于力学课程实践应用性强这个特点,这就要求在讲课过程中必须加入工程实际问题的举例。比如说,在材料的轴向拉伸和压缩试验中,做实验的目的是什么,在工程实际中的作用是什么,这个实验可以对机械零件,建筑材料进行检测,是研究材料性能,设计新零件等所必须要进行的实验,比如说:起重装置中载重件的设计、减速器中传动轴的设计等都需要进行实验,都需要经过周密的科学的计算才能设计尺寸选取材料。在力学课程的教学中根据课程的这些特点,有针对性的开设实验项目,激发学生们对力学知识的学习兴趣,养成从实验方面解决问题,在快乐中学习的习惯,教师应充分利用力学学科的特点及实验条件为课程服务,来激发学生的学习兴趣,解决学生在力学学习中的问题。 3实验环节可以培养学生的科学素养 科学素养(ScientificLiteracy)主要包括人们对于科学知识达到基本的了解程度;对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度;对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度等三方面,科学素养是公民基本素质的一部分。当今培养学生的科学素养已成为时代呼唤高科技人才的需求,已成为今后社会进步、国家生存发展对公民综合素质的普遍要求。现在努力培养掌握科学技术的新世纪的公民就意味着将来提高国家的国际地位和综合国力。科学教育的目标有两个特点:一方面是把如何学习科学纳人科学教育的目标;另方面是强调学生个性和潜能的发展。因此为了适应国家建设、科技事业发展的需要,创新型人才应该具备良好的科学素养,应该具备必要的科学知识,科学的思维方式,对科学的理解,科学的态度与价值观,以及运用科学知识和方法解决问题的意识和能力 [1] 。力学知识作为工程技术人才的所必须具备的知识,力学课程的教学也就显得格外的重要,在教学过程中,必须要把对学生科学素养的培养和提高作为教育的一个基本目标。学生经过高等学校的学习,理工科的学生应该具备良好的道德品质、丰富的知识和技能、具有创造性思维和分析问题解决问题的能力,具有诚信的态度和健康向上的精神,成为国家建设的栋梁。为了达到教育目标,需要靠教育过程中的各个教学环节来体现,而实验环节对学生科学素养的培养起着重要作用。对于理工类的许多学科和专业,力学是主修骨干课程,它既有一条发展的主线,又与其它课程有着密切联系。通过对力学专门知识的系统的深入的钻研和专业工程中的应用训练,学生逐步掌握广博深入的力学知识,学会正确的思维方法,获得分析和解决工程中与力学有关问题的能力。实验又在学生科学素养的培养过程中处于承上启下的重要阶段。力学实验对培养学生良好的科学素养至关重要。在实验环节进行过程中让学生对实验内容进行有意义的建构,通过使用先前所学的力学理论去进行有意义的建构当前试验内容,如果遇到问题需要课后找资料自学,这就培养了学生继续学习的能力,即学会学习;同时在实验中,学生通过一个完整的科学研究过程的训练,初步瞳得如何从事科学研究,培养了实践能力,即学会做事;在实验中,与指导老师的沟通,与同组同学的沟通与合作,在全班同学面前的表达能力等,既学会协作;同时,学会力学实验的实践操作技能,掌握技术,适应生存。在这一系列的过程中,学生的科学素养在慢慢的培养起来。 4力学实验与工程实际结合紧密,是培养工程技术人才的必要手段 实验在各个学科中的地位都是十分重要的,科学技术的发展,离不开实验,不经过实验检验的理论,也仅仅是空头理论。力学课程的教学过程更是离不开实验环节,在力学发展的道路上,许多科学家的发明、创造都是靠大量科学实验而得到的结果,因而实验能力在培养现代工程技术人才中,占有重要的地位。在力学知识的学习过程中,肯定会遇到很多困难,结合实验进行学习是一个十分有效的方法。实验教学是一种智力与能力,理论与实践相结合的教学活动。其功能是巩固加深对力学基本概念,基本理论的理解,并使学生在接触和熟悉实验仪器的使用过程中掌握基本测试技能,了解科学的实验方法,培养学生应用所学理论综合分析问题和解决实际问题的能力,有利于养成学生手脑并用,细心观察事物的习惯,让学生了解进行实验是解决工程问题的有效手段。所以,实验教学是整个教学过程的重要环节,与理论教学是相辅相成的。要培养出优秀科技人才,离不开实验教学。 5力学实验是培养学生创新能力的基础 创新能力是能够创造出具有社会价值的新理论和新事物的各种心理特点的综合,是指能独创性解决问题的能力。主要包括创造性思维与创造性想象,而以创造性思维为创造性心理的核心。创造性思维是人类思维的综合,是智力发展的高级表现形式。当人类进入了21世纪,科学技术的发展是日新月异,国家之间,行业之间的竞争越来越激烈,其中,人才的竞争更是愈演愈烈,说到人才的竞争归根结底是创新能力的竞争。在培养工程技术人才的教育过程中,创新能力的培养是十分必要和重要的。创新能力的培养是各个学科教育的重要目的,学科发展,科学技术的发展离不开创新能力[2]。力学学科的教育更是应该注重对学生创新能力的培养,这就要求在教学过程中通过多方面的训练提高学生的思维能力,发挥学生的自主学习能力,激发学生的求知欲,更好地培养学生的创新能力。力学实验就是一个很好的训练手段。工程力学实验作为工程力学课程的组成部分,它对学生实际操作技能的训练,动手能力的培养,创新思维的形成等都有重要作用。在力学实验包括基础实验、综合性实验、开放性实验等,学生通过基础实验熟练掌握了仪器、设备的使用方法和工作原理,完成教学大纲要求的基本实验技能。之后,再通过进行综合性实验,让学生把相关的知识用实验的方法结合起来去解决问题,提高学生对知识的综合认知水平。最后,发挥学生的主观能动性,指导学生进行设计性,创新性实验,此类实验才是实验环节的关键所在,实验者的设计思想和动手能力将在这一阶段集中地体现出来。让学生自己设计实验方案,包括实验所用仪器,实验步骤,实验原理等,在设计性实验中,学生将成为实验研究的主角,通过专业基础知识与工程实际相结合,一定能激发出学生的创造性,尤其是提供了所学知识的纵向和横向扩展与创新的舞台,既加深了学生对所学知识的理解和应用又训练了学生解决问题,处理问题的能力,提高了学生的创新思维和实践能力。 6小结 力学教学具有理论性、工程实践性强的特点,实验环节是教学过程中必不可少的,实验对教学的作用也是十分明显的,但是,现阶段我们的实验教学环节还不是很成熟,有些院校对力学实验课时比率设置较低,或者借课改减少其所占比率。我希望广大的力学教育工作者继续加深对力学教学方法的探索,尤其是对实验教学环节的创新,充分发挥实验教学的特点,提高力学教育的水平,多多培养出具有良好科学素养,创新能力强的新时代工程技术人才! 参考文献: [1] 钟启泉.国外科学素养说与理科课程改革[J].比较教育研究,1997(1):16—21. [2]唐晓雯.改革材料力学实验教学注重培养学生的工程素质与创新能力[J]高等建筑教育,2003,(4):83-84.相关论文查阅： 大学生论文 、 工商财务论文 、 经济论文 、 教育论文 热门毕业论文 ;

力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。工程给力学提出问题，力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说，工程力学包括：质点及工程力学刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。 人类对力学的一些基本原理的认识，一直可以追溯到史前时代。在中国古代及古希腊的著作中，已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。 1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作，但他对于梁内应力分布的研究还是很不成熟的。 纳维于1819年提出了关于梁的强度及挠度的完整解法。1821年5月14日，纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》 ，这被认为是弹性理论的创始。其后，1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。 早在中国春秋战国时期(公元前5～前4世纪)，墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。1929年，美国的宾厄姆倡议设立流变学学会，这门学科才受到了普遍的重视。研究方法 分实验研究和理论分析与计算两个方面。但两者往往是综合运用，互相促进。实验研究 工程力学包括实验力学，结构检验，结构试验分析。模型试验分部分模型和整体模型试验。结构的现场测试包括结构构件的试验及整体结构的试验。实验研究是验证和发展理论分析和计算方法的主要手段。结构的现场测试还有其他的目的： ①验证结构的机能与安全性是否符合结构的计划、设计与施工的要求； ②对结构在使用阶段中的健全性的鉴定，并得到维修及加固的资料。理论分析与计算 结构理论分析的步骤是首先确定计算模型，然后选择计算方法。 土力学在二十世纪初期即逐淅形成，并在40年代以后获得了迅速发展。在其形成以及发展的初期，泰尔扎吉起了重要作用。岩体力学是一门年轻的学科， 二十世纪50年代开始组织专题学术讨沦，其后并已由对具有不连续面的硬岩性质的研究扩展到对软岩性质的研究。岩体力学是以工程力学与工程地质学两门学科的融合而发展的。 从十九世纪到二十世纪前半期，连续体力学的特点是研究各个物体的性质，如梁的刚度与强度，柱的稳定性，变形与力的关系，弹性模量，粘性模量等。这一时期的连续体力学是从宏观的角度，通过实验分析与理论分析，研究物体的各种性质。它是由质点力学的定律推广到连续体力学的定律，因而自然也出现一些矛盾。 于是基于二十世纪前半期物理学的进展 ，并以现代数学为基础，出现了一门新的学科——理性力学。1945年，赖纳提出了关于粘性流体分析的论文，1948年，里夫林提出了关于弹性固体分析的论文，逐步奠定了所谓理性连续体力学的新体系。 随着结构工程技术的进步，工程学家也同力学家和数学家一样对工程力学的进步做出了贡献。如在桁架发展的初期并没有分析方法，到1847年，美国的桥梁工程师惠普尔才发表了正确的桁架分析方法。电子计算机的应用，现代化实验设备的使用，新型材料的研究，新的施工技术和现代数学的应用等，促使工程力学日新月异地发展。 质点、质点系及刚体力学是理论力学的研究对象。所谓刚体是指一种理想化的固体，其大小及形状是固定的，不因外来作用而改变，即质点系各点之间的距离是绝对不变的。理论力学的理论基础是牛顿定律，它是研究工程技术科学的力学基础。 固体力学包括材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学以及断裂力学等。尤其是前三门力学在土木建筑工程上的应用广泛，习惯上把这三门学科统称为建筑力学，以表示这是一门用力学的一般原理研究各种作用对各种形式的土木建筑物的影响的学科。 在二十世纪50年代后期，随着电子计算机和有限元法的出现，逐渐形成了一门交叉学科即计算力学。计算力学又分为基础计算力学及工程计算力学两个分支 ，后者应用于建筑力学时，它的四大支柱是建筑力学、离散化技术、数值分析和计算机软件。其任务是利用离散化技术和工程力学数值分析方法，研究结构分析的计算机程序化方法，结构优化方法和结构分析图像显示等。 如按使结构产生反应的作用性质分类，工程力学的许多分支都可以 再分为静力学与动力学。例如结构静力学与结构动力学，后者主要包括：结构振动理论、波动力学、结构动力稳定性理论。由于施加在结构上的外力几乎都是随机的，而材料强度在本质上也具有非确定性。 随着科学技术的进步，20世纪50年代以来，概率统计理论在工程力学上的应用愈益广泛和深入，并且逐渐形成了新的分支和方法，如可靠性力学、概率有限元法等。编辑本段《工程力学》 《工程力学》是由中国科协主管、中国力学学会主办、清华大学土木系承办的以工程应用为特点的全国性学术刊物。主要报导力学在工程及结构中的应用，刊登力学在科研、设计、施工、教学和生产方面具有学术水平、创造性和实用价值的论文，包括力学在土木建筑、水工港工、公路铁路、桥梁隧道、航海造船、航空航天、矿山冶金、机械化工、国防军工、防灾减灾、能源环保等工程中的应用且具有一定学术水平的研究成果。所以，它是力学刊物中专业覆盖面最宽、行业涉及面最广的期刊之一。《工程力学》 主管单位：中国科学技术协会 主办单位：中国力学学会 承办单位：清华大学土木系 出版单位：《工程力学》杂志社[1] 国际统一刊号：ISSN1000-4750 国内统一刊号：CN11-2595/O3 国际刊名代码：(CODEN)GOLIEB 性质及等级：EI全刊收录的一级学会主办的O3力学类核心期刊。百种中国杰出学术期刊。在各类科技期刊排名中，载文量、被引频次及影响因子均位居前列。其中1999年在力学类期刊中影响因子位居第一位，2002年名列第二 年期数：月刊。每年另有两期正规增刊(审批、Ei收录) 印张及版面：16个印张256页，大16K双栏 邮发代号：82-862编辑本段《工程力学》资料 工程力学 作 者： 宋本超，卞西文 主编《工程力学》 出 版 社： 国防工业出版社[2] 出版时间： 2010-1-1 开 本： 16开 I S B N ： 9787118063950 定价：￥内容简介 本书以教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》为指导，以“必需、够用”为原则进行编写。本书共20章，由静力学、材料力学以及运动学与动力学三部分组成。静力学部分包括静力学基本概念、简单力系、平面任意力系、空间力系等内容，主要研究受力分析和刚体的平衡问题，是材料力学的基础。材料力学部分包括轴向拉伸或压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形、强度理论、组合变形和压杆稳定等内容。运动学与动力学部分包括点的运动、刚体的基本运动、点的运动合成、刚体的平面运动、质点和刚体的动力学基础、动能定理以及动静法等内容。为了便于学习，每章后面均附有思考题和习题，并在附录中给出了答案。 本教材可作为高等职业院校机械类、机电类专业的教材。各院校也可以根据学时的安排和专业需要选讲部分内容。目录 第一篇 静力学 引言 第1章 静力学基本概念和物体受力分析 静力学的基本概念 刚体的概念 力的概念 集中力与均布载荷 力系 平衡 静力学公理 力的平行四边形法则（公理一） 二力平衡公理（公理二） 加减平衡力系公理（公理三） 作用和反作用定律（公理四） 约束和约束反力 约束相关概念 常见的约束类型 物体的受力分析和受力图 思考题 习题 第2章 简单力系 汇交力系合成与平衡的几何法 汇交力系合成的几何法 平面汇交力系平衡的几何条件 平面汇交力系合成与平衡的解析法 力在坐标轴上的投影 合力投影定理 平面汇交力系合成的解析法 平面汇交力系平衡的解析条件 力对点之矩与合力矩定理 力对点之矩的概念 合力矩定理 平面力偶理论 力偶的概念 力偶的性质 平面力偶系的合成 平面力偶系的平衡条件 思考题 习题 第3章 平面任意力系 力的平移定理 平面任意力系向一点简化 平面任意力系向一点简化 平面一般力系简化结果 平面任意力系的平衡条件 平面一般力系的平衡条件和平衡方程 平面平行力系的平衡方程¨ 静定与超静定问题的概念及物体系统的平衡 静定与超静定问题 物体系统的平衡 考虑摩擦时的平衡问题 思考题 习题 第4章 空间力系 力在空间直角坐标轴上的投影 力在空间直角坐标轴上的投影 合力投影定理 力对轴的矩 力对轴之矩 合力矩定理 空间力系的平衡及其应用 空间力系的简化 空间力系的平衡方程 空间任意力系的平衡问题转化为平面问题的解法 重心与形心 物体的重心 平面图形的形心 用组合法确定平面组合图形的形心 思考题 习题 第二篇 材料力学 引言 第5章 轴向拉伸和压缩 第6章 剪切与挤压 第7章 圆轴扭转 第8章 弯曲内力 第9章 弯曲应力 第10章 弯曲变形 第11章 应力状态分析和强度理论 第12章 组合变形 第13章 压杆稳定 第三篇 运动学与动力学 引言 第14章 点的运动 第15章 刚体的基本运动 第16章 点的合成运动 第17章 刚体的平面运动 第18章 质点和刚体动力学基础 第19章 动能定理 第20章 动静法 附录Ⅰ 常用图形的几何性质 附录Ⅱ 型钢表 附录Ⅲ 习题答案 参考文献编辑本段《工程力学》资料 书 名: 工程力学 《工程力学》作 者：赵晴 出版社： 机械工业出版社 出版时间： 2009-6-1 ISBN: 9787111266075 开本： 16开 定价: 元内容简介 本教材适用于工科非机类各专业本科生，机械类各专业自学考试本科生，机类各专业专科生，参考学时40-90学时。学时安排可分为三种：少学时（40学时）讲授静力学基础、平面力系平衡方程、杆件四种基本变形强度设计和压杆稳定设计；中学时（65学时）讲授静力学、材料力学全部内容；多学时（90学时）讲授静力学、材料力学、运动力学全部内容。 本教材内容编排以够用为度，兼顾理论体系完整；注重与工程实际问题的联系，重点突出，难点分散；全部插图具有三维效果。为了方便学生的学习，每章配有附录，对本章的知识点进行小结；选择典型问题进行讨论、讲解；总结解题方法；设置思考题供学生学习。为降低学生购书成本，此部分附于随书光盘中。图书目录 序 前言 绪论 第一篇 静力学 第一章 静力学基础 第一节 力的概念及其性质 第二节 力矩的计算 第三节 力偶的计算 第四节 约束与约束力 第五节 物体的受力分析 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第二章 平面力系的简化 第一节 平面汇交力系的简化 第二节 平面力偶系的简化 第三节 平面一般力系的简化 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第三章 静力学平衡问题 第一节 平面力系的平衡条件和平衡方程 第二节 物体系统的平衡问题 第三节 考虑摩擦的平衡问题 第四节 空间一般力系的平衡问题 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第四章 重心及平面图形的几何性质 第一节 物体的重心坐标公式 第二节 平面图形的几何性质 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第二篇 材料学 第五章 材料力学的基本概念 第一节 变形固体的概念 第二节 杆件的内力和应力 第三节 杆件的基本变形和应变 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第六章 杆件的内力和内力图 第一节 直杆轴向拉伸（压缩）时的轴力与轴力图 第二节 轴扭转时的内力及内力图 第三节 梁弯曲时的内力及内力图 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第七章 拉（压）杆件的应力、变形分析与强度设计 第一节 拉伸与压缩杆件的应力与强度设计 第二节 拉伸与压缩杆件的变形 第三节 拉（压）杆超静定问题 第四节 材料受拉伸与压缩时的力学性能 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第八章 剪切挤压实用计算 第一节 剪切与挤压 第二节 剪切与挤压的强度计算 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第九章 圆轴的扭转应力、变形分析与强度、刚度设计 第一节 圆轴扭转时的切应力分析 第二节 圆轴扭转强度设计 第三节 圆轴扭转变形与相对扭转角 第四节 扭转时圆轴的剐度设计 习题 本章小结及扩展练习（见随书光盘） 第十章 梁的强度 第一节 弯曲梁横截面上的正应力 …… 第三篇 运动力学 附录 参考文献 [3]编辑本段《工程力学》资料 《工程力学》 武昭晖 张淑娟 葛序风 主编 16开 2008年8月出版 定价：元 ISBN 978-7-301-13653-9 出版社：北京大学出版社内容简介 本书是依据教育部最新制定的高职高专教育机械类及近机械类专业工程力学课程教学基本要求编写而成的。全书共分3篇12章，第1篇为静力学部分，第2篇为材料力学部分，第3篇为运动学和动力学部分。 本书文字简明，内容精练，简化理论推导，注重理论应用。本书可作为高职高专机械类及近机械类专业60~70学时工程力学课程的教学用书，也可供有关技术人员参考。目录 第1篇 静力学 第1章 静力学的基本概念和物体的 受力分析 第2章 平面力系 第3章 空间力系 第2篇 材料力学 第4章 轴向拉伸与压缩 第5章 剪切与挤压 第6章 圆轴扭转 第7章 平面弯曲 第8 章 强度理论与组合 变形时的强度计算 第3篇 运动学和动力学 第9章 点的运动 第10章 刚体的运动 第11章 动能定理 第12章 动静法编辑本段相关院校 很多理工科学校都开设工程力学这个专业。 研究生专业排名前十的学校分别是（排名依据中国研究生院分专业排名）： 1、大连理工大学 2、上海交通大学 3、同济大学 4、南京航空航天大学 5、哈尔滨工业大学 6、清华大学 7、北京理工大学 8、浙江大学 9、西安交通大学 10、重庆大学