工程力学受力分析范文

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关键词：工程力学 问题 受力分析

中图分类号：TB12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（a）-0030-02

在我国高校学科的建设中，工程力学主要有两个方面的内容，分别为静力学与材料力学。静力学是材料力学方面的基础，因此受到的重视更深，而在材料力学方面的研究中，通常会对静力学进行相关分析，从而通过更全面的分析受力的方法来开展综合性的受力分析。作为工程力学研究的关键和重点，准确进行受力的分析是学生要掌握的重要技能之一，也是对学生学业情况进行考察的重要方式[1]。工程力学受力的分析是一门较难掌握的专业技能，在工程受力进行分析的过程中会出现各种复杂的问题，只有提高受力分析的精确度，熟练掌握专业技能，才能更好地进行受力分析。

1 工程力学的主要内容

工程力学是高校理工院校的重要课程，在一些电子、材料、土木和机械类型专业的高校中都有所涉及。工程力学与工程之间的联系极为密切，是一门实践性较强，操作要求较高的学科，在高校教学工作中，教师不仅要注重力学理论方面的教育，还要培养学生掌握专业的实践技能，工程力学教学的目标就是为了培养运用工程力学知识对实际问题进行解决的专业型技术人才，对工程构件能否进行准确受力分析会对后续工作直接产生影响，例如构件荷载的设计、构件尺寸的设计、构件安全性的校对以及建立平衡方程等能不能进行顺利的实施[2]。此外，教师在进行受力分析的教学中，学生初始接触构件时，普遍会将高中物理中学到的受力分析运用到构件受力分析中，学生对力学理论掌握不足以及理论了解不够，因此，提高学生对构件受力的分析能力是教学的重要内容。

2 工程力学受力分析

工程力学受力的分析是整个力学工程研究的关键和重点，受力分析是有效解决力学方面问题的重要方法和步骤，是理工类大学开设的重要专业内容，对构件的受力分析是否准确将直接关乎后续的开展工作，但当下不少学生在学习过程中并没有理解与掌握相关的知识，在分析受力时容易出现较多差错。工程力学的构件受力分析的办法主要是建立在学生对力学约束的了解、掌握以及记忆的基础上。大多数学生都觉得这些工作的开展异常困难，在进行受力分析时处处出错。此外，铰链类型与约束反力方面的画法也是力学受力分析的难点。基于支座方面的不同，铰链在类型上主要有两种形式，一种是活动铰链支座，另一种是固定铰链支座。在学生学习中，固定铰链与活动铰链对比，前者制作出的约束反力更难被学生理解。其中，约束力是在主动力上的比较而言的，构件除了受到主动力上的约束作用，还一定会存在于约束反力上，一般来说，约束的反力其存在主要受到主动约束力方面的限制，当主动的约束力正处于一种未知的状态时，相应的，约束反力也随之处于未知的状态中，因此，在对约束反力方面的方向进行确定时，此处的受力可以用正交这两个分量来替代。值得被关注的是，实际受力的方向并不能被方向上的分量所代表，方向的分量是表现力的方向上的代数量。在难以确定主动力接触点与合理方向的情况下，学生对约束反力的实际情况往往无法进行准确的判断，从而只能采用这种替代的方法[3]。在二力构件中，如果两个受力点的连接线向外或向内进行延伸或者处于铰链的连接处，以及在工程力学三力的构件中，是需要使铰链的约束反力方向被画出。

3 提高工程力学受力分析准确性的措施

3.1 对受力分析概念的正确理解

若想使工程力学受力分析的准确性得到有效提高，就要对平衡、主动力、约束反力、约束、非自由体以及自由体等几个重要的力学概念有充分的理解。其中，自然体指的是在进行运动时不受任何客观或主观限制的物体。例如当物体在地球的引力作用下，如果对空气的阻力进行忽略，那么物体在重力的作用下，不受其他限制向地心作出自由落体的运动，由于其运动方式与轨迹不受限制，因此我们可以将这样的物体称之为自由体。自由体与非自由体是相对的，无论是在概念内容还是运动过程上，非自由体即指物体在运动时受到限制。例如家里的衣柜，尽管受到重力的作用，但地面对其进行了限制，因此不能做向下的自由落地运动。此外，地面是限制衣柜运动的物体，我们可以将这类物体称之为约束。约束自身也是一种物体，也会对其向物体做方向的运动时造成限制，约束反力，主要指约束对被约束的物体运动产生阻碍的力作用，在工程力学上，约束对运动物体的力有被动性。物体在运动过程中会受阻碍，其接触约束时产生反作用力。此外，如果物体没有受到相应的主动力，就不会有运动的趋势，更不会受到约束的反作用力，即约束反力。除此之外，还有平衡与主动力。只有对这些力学的概念进行熟练的掌握，才能提高工程力学受力分析的准确度。

3.2 对力平衡公理的熟练掌握

若想有效提高工程力学受力分析方面的精准度，就要对反作用力和作用力的公理、三力平衡交汇的力系定理以及二力平衡的公理进行熟悉理解与掌握，并将其在受力分析中灵活进行运用，例如二力平衡的公理，主要是指在同一物体作用的两种力，其大小相等但方向相反，此外，还处于同一直线上，这种作用在同一物体的两种力，平衡充分又必要的要求是这两种力的方向相反，大小相等，且在同一直线上相互作用，但对于变形体来说，二力平衡的公理仅仅是必要的条件，却不是充分条件。对平衡公理的熟练掌是有效提高受力分析准确度的重要因素。

3.3 熟记约束力表示的方向

在工程力学中，受力分析方面的准确性对整个工程力学来说至关重要，因此，熟记工程受力分析中较常见的约束反力的表现方法就显得极为必要，工程受力分析当中的主要难点就是约束反力的方向确定，只有在各项类型工程受力中，对约束反力的方向用一般表现方法表示出来，并按照合理的要求一一规范标示出，便能更快更容易将问题解决。总而言之，尽管工程力学受力分析是一种难点，却是可以通过有效方式进行解决的，因此学生若想提高工程力学方面受力分析的精准性，就必须要亚格按照专业学习的标准进行，经过不断积累与实践，最终定能掌握要领。

4 结语

工程力学的受力分析在整个力学当中都是研究的关键因素与关注重点，如何做到让学生对受力分析的准确性进行有效掌握是对学生专业技能进行考察的主要方式[4]。力学受力的分析是理工类大学专业课开设中的重要内容，更是解决工程力学问题的重要方法与关键性步骤，众所周知，对构件进行力学受力的分析与后续工作能否顺利开展有重大的联系，受力的分析不仅关系到荷载设计的工作，还关系到构件尺寸的设计等，因此，工程力学受力的分析有其独立的重要性，所以，对高校来说，在教学过程中要提高力学的重视程度，培养出更多更优秀的以理论工程受力分析知识对实际问题进行高效解决的专业技术人才。

参考文献

[1] 杜阶平.浅谈工程力学中的受力分析问题[J].价值工程，2014（26）：254-255.

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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。

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论文摘要： 多媒体教学提供了提供了一种新的、有效的教学手段。本文分析了《工程力学》课程使用多媒体教学的必要性， 并针对教学中出现的问题以及如何提高教学质量与教学效果阐述了一些观点。

引言

《工程力学》是工科类专业一门重要的技术基础课程，主要包括理论力学和材料力学两部分内容。该课程能否学好，对后续课程，如《机械设计基础》、《流体力学》有着比较重要的影响。不同于理论力学或是材料力学的单独学习，学生在学习过程中，普遍感到难学，究其原因，主要有以下几点：第一，《工程力学》内容相对较多，课时相对较短，学生在学习初始就感到很困难；第二，《工程力学》是一门与工程实际联系非常紧密的专业基础课，许多内容有着强烈的工程背景，例如点的合成运动，是解决机构运动中各构件的运动关系，涉及很多后继课程才研究的机构，学生缺少对这些机构的了解和认识，特别在有多个刚体组成的系统运动时，各构件的运动及相互联系难以想像；第三，这门课程的特点是概念公式繁多，并有着独特的思考分析方法，尤其是在材料力学部分的四种基本变形中，涉及很多新的概念，需要有较强的空间想象及分析能力才能很好地理解。笔者结合在该课程课堂教学中引入多媒体教学手段的实践和体会，提出了在工程力学课程教学中采用多媒体电子教案，以提高教学质量和教学效果。

1.多媒体辅助教学的必要性

按照课程教学基本要求，学生要熟练掌握基本概念和基础知识，具备较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。《工程力学》课程的教学内容多而时间短。传统的教学模式，即“粉笔＋黑板＋教师讲述”的方式，其优势在于可以使学生跟随教师的思路，明白逻辑推理的每一个步骤，比较适合人的思维过程。但由于板书、画图、语言说明需要占用大量的课堂时间，教学内容有限，教学效率较低，随着课内教学的计划学时数量的减少，传统的教学模式已不适应课程的教学情况。学生在《工程力学》的学习过程中普遍感到较难，理论力学部分抽象，材料力学部分公式繁多，整体课程单调、枯燥，提不起兴趣。这就要求课堂教学的形式要在活跃性和激发学生学习兴趣上下功夫，避免学生对《工程力学》课的认识误区。因此，改革传统教学模式，引入新的教学方法是非常必要的。

多媒体辅助教学设计是近年来出现的先进教学模式。它集影像、图形、文字、动画、声效于一体，给学生营造了一种全新的、动态的学习情境，使一些抽象的概念、理论变得直观，使一些无法言传的知识具体化、形象化，激发了学生的学习兴趣和积极性。同时可节约大量板书的时间，让大量的工程实例轻松走进课堂，增加课堂的信息量，从而加快教学节奏，增强教学效果。

2.多媒体辅助教学的实践

在现今的工程力学教学实践中，学生普遍认为能较好地把重点、难点及教师难以表达的知识点通过图片、动画等形式生动地表现出来，有助于他们对工程力学基本概念和基本理论的理解，从而达到应用多媒体进行教学的目的。

通过多媒体课件的制作对有关教学重难点分类显示，引导学生深入浅出、系统地掌握有关知识，如：约束的种类，力系的分类，点的运动形式，刚体的运动形式，动力学的求解方法，以及材料的基本变形等。同时也可以利用多媒体的特殊优势将一些平时难以表达的教学内容清楚地展现在学生面前，如：静力学部分约束的解除与受力分析，运动学部分中各种构件的运动形式，材料力学中的杆件的基本变形形式以及其中的内力应力分析等等。通过多媒体中的动画模拟，学生能更真实地获得直观经验，解除学生在传统教学中的凭空想象之苦，激发学习的主动性。再有，工程力学课程中的一些常规实验也可利用多媒体技术在课堂上展示，如：灰口铸铁和低碳钢的拉伸实验，可以清晰地演示出试件在整个过程中的破坏形式及最后的断口形状，绘出相应的σ-ε曲线，标明相应的四个变形阶段，清晰明了；又如铸铁发生扭转变形破坏时的最终断口的螺纹形式，等等。通过多媒体演示实验也填补了力学实验学时少的缺点。

3.多媒体辅助教学的体会和建议

多媒体辅助教学使用了大量的可视性、可比性、可听性教学素材，使学生可以很形象地观察理解物体运动的规律。例如在《工程力学》讲解固定铰链约束中，就可以利用多媒体教学的特点，用动画的形式将销钉、构件及底座分离开，然后再组合成固定铰链，并演示其运动规律及约束条件。似如这种图文并茂、声形辉映、生动逼真、色彩鲜明、表现力强的表现形式，能最大限度地调动学生学习的积极性和主动性，激发学生自主学习的欲望，变被动学习为主动学习，大大提高教学效率，是传统教学模式不能达到的。

对于习惯于满灌式的传统教学的学生来说，逻辑抽象思维能力、分析问题的能力和解决问题的能力都比较欠缺，而工程力学课程教学着重点是培养学生的空间想象力和分析问题的能力，实现从实物到受力简图、从平面力系到空间力系的延伸，从理想模型的受力分析到变形实物的平衡和运动变形规律的总结，提高学生解决实际问题的能力，例如，《工程力学》课一个很大的教学难点是培养学生的受力分析能力，而物体的受力分析又受制于空间想象力，因此，在教学中应以培养学生的空间想象力为突破口。多媒体辅助教学能突出其空间形象的表达，能够充分展示各种约束的受力特点，清晰表达物体的空间受力，让学生能够轻松自如地画出受力图，为更好地学习后续知识打好基础。

多媒体辅助教学的人机界面不等于传统的师生面对面的交流界面，多媒体技术不等于信息量，信息不等于理解，如何把多媒体技术用好，强化多媒体时代的教师作用，将是现代教师面临的较大的难题。在多媒体课堂教学中，教学人员要知道多媒体辅助教学只是一种手段，它既不能代替教师的教，也不能代替学生的学，教、学双方的主观能动性的发挥仍是至关重要的。应该在吃透教材的基础上，利用合理的结构使其形象、生动地突出重点、难点，以达到良好的教学效果。

多媒体辅助教学会给学生带来对教学方式不习惯、视觉易疲劳等问题。在常规教学中，黑板上的文字保留时间相对较长，这为学生自我调节精力集中提供了方便；而多媒体教学则不然，照片、文字一旦放过便不复存在，这就给听课者以压迫感，打乱了学生们头脑的思维惯性。因此，许多学生对多媒体授课存在一些反感情绪。同时由于多媒体教室都配有厚厚的窗帘，课件中的色彩刺激强烈，学生在教室中容易视觉疲劳。所以在课件的制作上应多采用暗色底纹以尽量减少学生视觉疲劳，并适当地用语言语调、手势等形体语言与学生进行直接交流和沟通。特别是配合黑板这个不可代替的媒体，它营造的教育模式以及由此产生的氛围，是多媒体做不到的。例如在点的复合运动教学中，通过黑板教学让学生了解绝对速度、相对速度、牵连速度的概念，推导出速度合成定理，再通过多媒体课件演示这些速度的合成分解与物体运动之间的关系，这样将传统教学与多媒体辅助教学适度地联合起来，能创设最佳的教学情境，从而实现教学结构的最优化。

多媒体辅助教学须防止课堂教学本末倒置。并非所有内容都适合多媒体教学，对于内容多，主要以文字叙述为主的部分，不适用采用多媒体教学，因为这样教学会使教学更加枯燥无味，使得学生对知识点的理解不深刻。也不要一味追求表面上的新颖、动感，过多地运用强烈色彩、图片和动画，看起来热热闹闹，使学生被这种综合刺激所吸引，事实上却对学生造成误导，使他们的注意力过多地集中在多媒体技术的各种展示技巧上，而忽视教学内容、教学目标，造成本末倒置，会不知不觉地使学生把精神愉悦当作学习的最终目的，影响了教学效果。

4.结语

综上所述，现代媒体有它不可抗拒的魅力。面对21世纪高质量工程人才的培养，《工程力学》现代化教学需要合理利用多媒体课件，激发学生创造性思维，调动学生的学习积极性，提高学生的洞察力。可以预见，在课堂上采用多媒体辅助教学前景光明，它的成功运用促使我们在今后的教学改革实践中不断求索，勇于创新，促进教学思想、教学理论及教学手段的改革与发展，为培养国家发展急需的高素质人才做出更多的贡献。

参考文献：

［1］哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学（第6版）［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［2］刘鸿文.材料力学（第4版）［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［3］范钦珊.工程力学［M］.北京：机械工业出版社，2002.

［4］王左辉，徐海燕，高玉华等.《理论力学》多媒体教学的探索和实践［J］.合肥工业大学学报，2002，16，（1）：34-37.

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关键词：工程力学；课程教学；实验；改革模式；微课

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0102-02

一、课程概况和改革目标

《工程力学》是“大土木”专业必修的一门专业基础课，在航空、交通运输、土木水利等工程领域有着广泛的应用。工程力学包括静力学、材料力学两大部分内容，其主要任务是使学生掌握物体的受力分析和平衡规律；掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析及计算；具备将工程中的力学问题简化为力学模型并运用相应的力学公式进行求解的基本能力，具备解决工程实际问题的基本能力。该课程的主要目的是通过对简单构件的受力分析及强度、刚度和稳定性计算，实现为工程设计提供理论基础与决策依据的目的。因此，本课程的学习对于土木专业学生后续专业课的学习及工作都起着重要的基础性理论支撑作用。鉴于该课程理论性强、课时有限、学习难度大等特点及其重要性地位，本文特对《工程力学》课程教学和实验改革模式进行探讨，以提出一套既利于教师教学、又利于学生理解掌握的教学和实验综合改革模式。

二、教学方法和手段改革

1.充分利用多媒体及网络辅助教学。由于《工程力学》课程主要讲授的是工程建设领域的梁、轴、柱等构件的受力及功能设计问题，与工程实际问题结合紧密，其课程理论性强、工程结合紧密，而教学学时有限的特点特别突出。为有效解决上述问题，在《工程力学》课程改革中可采用多媒体与传统板书相互结合的授课方式。在教学中，教师可充分发挥多媒体的优势，多媒体授课不仅可以节省大量板书的时间，而且可以引入大量的动画、工程实例等，其图、文、声并茂及较好的交互性特点可提高学生的感性认识、传输更多的教学信息，这样更利于学生的理解和掌握。其次，在《工程力学》课程教学时，针对应用型人才培养的特点，加强案例教学的内容与时间。实践证明：省略大量繁杂的理念推导过程，把时间用于案例教学上，更能让学生牢固掌握理论知识并能灵活运用，真正把所学应用于工程实际。同时，课后教师还可以借助QQ群、微信等网络平台与学生进行及时交流，通过辅导答疑、学习进展追踪等进一步提高教学效果。

2.采用启发、互动式教学。《工程力学》课程的工程应用性决定了其每一章节知识点的开展基本都是围绕具体的工程实例开展的，而土木专业的学生在日常生活、学习过程中已经对房屋建筑中的梁、柱等实际工程构件已经有了一定的感性认识。因此，教师在授课时可有效结合课程的实际特点，通过教室里面的梁、柱、门等实际工程构件的受力特点、变形规律等对学生进行启发、互动式教学。如在讲授房屋建筑中最为常见的梁、柱、板构件时，可让学生对教室的结构进行观察，首先分辨出什么是梁、柱构件，然后启发学生思考梁和柱两种工程构件在受力载荷特点、变形特点、主要工程作用方面有什么不同。在学生们充分思考和讨论后，最后由教师对上述问题进行详细讲解，这样可让学生很快地了解基本构件的概念，并熟练掌握荷载作用的基本原理等知识。

3.微课教学手段的引入。近年来，网络和多媒体教学方法逐步成为各类教学活动的主流教学手段。但随着应用的发展，多媒体教学模式也具有一定的缺陷和不足，如：很多教师课程教学多以宣读PPT为主，满堂灌，学生在PPT中迷失，找不到教学重点和难点等。因此，需要组织一些主题明确、时间精短，能详细展示重、难点的多媒体片断及课后自助学习的互动平台来深化学习效果。也正是为有效解决上述问题，“微课”教学模式逐渐在全球范围内兴起。“微课”以微型的知识点讲解为主，通过简短的微视频，借助文字、声音或动画等多媒体技术，并配以相应的作业与讨论，设计开发的时长在5～10分钟。“微课”教学模式不仅提供给教师一个知识挖掘的平台，还告诉学生如何根据学习所需搜索相应的资源，自主地挖掘所需的知识点、有针对性地开展学习，并且这种主题集中的“微课程”能够有效地节约学习时间。鉴于上述“微课”教学模式的优点，作者特提出在以后《工程力学》课程教学中引入“微课”教学模式，与课堂教学有效结合，达到更好的教学效果。

三、课程考核方式改革

教学质量是高等院校办学的立校之本，而考试又是检验教学质量的最基本、最重要的手段。《工程力学》课程作为一门专业必修基础课程，其学习的好坏直接关系到后续专业课程的学习。鉴于该门课程的理论性特点及重要性地位，本文特对该课程的考核方式进行有效改革，在以往传统的期末考试方式基础上，注重加强对学生平时上课学习、必修实验以及开放性实验、力学竞赛等第二课堂学习等方面的考核，其中：平时成绩占20%（包括学生出勤、上课回答问题、开放性实验参加积极性等方面），实验成绩占10%，期末考试占70%，重点对基本概念和方法等知识点进行考查，采用多样性的题型对学生学习的掌握程度进行全方位考核，考试题型及难易度分值比例设计如下。

四、实验设计

1.实验室实验设计。力学研究方法包括理论分析方法、实验分析方法和计算机分析方法。其中，实验研究方法在力学领域占有十分重要的地位。实验教学是《工程力学》课程教学的重要组成部分，它与理论教学相辅相成，实验是力学理论的基础，理论也需要实验的验证。力学实验方法可以用于检验理论分析的正确性，检验工程结构设计的合理性、安全性和可靠性。对于已经投入运行的工程结构，例如高层建筑、大型桥梁等，为了确保安全，需要对这些结构的动力学响应、动态的应力和位移进行实时监测，这些实时测试都是以力学实验技术为基础的。鉴于上述力学实验对于理论课程学习、工作的重要性和意义，特在《工程力学》课程尝试开设下列必修实验和开放性试验。

2.数值模拟实验设计。长期以来《工程力学》实验内容属于常规、验证性试验，内容单一，缺乏综合性、创新性试验，难以提高学生的动手能力和培养学生的综合素质。随着计算机技术的发展，借助现代数值模拟技术虚拟模拟《工程力学》实验，并依靠数值模拟软件强大的后处理功能，将虚拟模拟的实验结果直观地展现在学生面前。目前比较常用的数值模拟软件有基于离散元原理的UDEC、3DEC，还有基于有限元原理的ABAQUS、ANSYS、MARC等，这些软件具有强大的前处理及后处理功能，对于模拟《工程力学》中的实验非常有利。通过数值模拟实验将《工程力学》的教学与数值仿真技术结合起来，不仅可以提高学生的学习积极性和分析创新能力，减小学时少对课程教学的影响，还可以培养学生的学习兴趣、提高学生的计算机应用能力。为此，本次《工程力学》实验教学改革将引入数值模式技术进行实验教学探讨，如：悬臂梁横力弯曲现象模拟、矩形截面梁应力集中现象的模拟等。

五、力学竞赛及第二课堂开设

为有效提高学生对于《工程力学》课程学习的积极性和创新意识，做好全国大学生周培源力学竞赛和湖南省大学生力学竞赛的工作，落实教育部关于教学质量工程和教学改革工程，提高应用型本科学生科技创新能力、实践能力和就业能力，展现我校办学实力，提升我校形象，力争在大学生力学竞赛取得更好的成绩。特结合理论力学、材料力学（工程力学）课程的教学特点及教学团队优势，开展力学竞赛的初赛、专项培训、复赛等相关教学改革工作，并将学生的学习及参与情况纳入专业学分方面的第二课堂考核。

六、结语

《工程力学》是“大土木”专业必修的一门专业基础课，对于土木类学生后续专业课的学习及工作都具有重要的基础作用。本文正是鉴于该门课程理论性强、课时有限、学习难度大等特点，提出从教学方法和手段、课程考核方式、实验设计以及力学竞赛等方面对该门课程的教学模式进行改革，最终形成了一套系统的教学和实验综合改革模式，该课程改革成果对于地方院校培养复合应用型人才将具有重要的意义和作用。

参考文献：

[1]张旭光，王秀振，李莉，等.独立学院土木专业材料力学课程实验教学研究与探讨[J].高等建筑教育，2013，22（5）.

[2]龙连春，刘海宏，杨庆生.材料力学概念数值模拟分析系统[J].实验技术与管理，2013，30（8）.

[3]杨永明.高校工程力学课程教学改革研究与实践[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2013，（1）.

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在“工程力学”教学中，要始终坚持以人为本，运用就业目标导向教学法，结合案例导向和教具、问题导向，努力使专业基础与专业实践充分结合，才能充分调动学生学习的积极性，不断提高教学质量。

关键词

工程力学 教学 导向

一般说来，技校招收的学生，大都学习素质和心理素质较差。虽然他们的观察力强，记忆力好，想象丰富，思维活跃，接受新知识快，但学习目的往往不够明确，理想层次低，就业目标模糊，对技术工人在经济建设中的地位认识不足，往往认为学习成绩再好也是打工，学习缺乏动力。因此，必须改革教学方法，以人为本，努力采用目标导向教学，让学生在富有吸引力、好奇与感性的氛围中获取知识，才能完成“工程力学”的教学任务。要用就业目标导向和职业行为导向的方法让学生认识“工程力学”在现实中的地位、研究对象、学习方法，懂得为什么要学和怎样学，帮助学生做到“学有方向”，增强学习的责任感，培养自觉学习的精神。因此要通过组织学生到工厂见习，了解冲床、剪床等机械设备的运动情况，设备破坏的特点及危害，现场提出一些与课本关系密切的力学问题让学生思考，激发学生的好奇心，培养良好的学习动机，激励强烈的学习欲望，培养良好的意向动力。这样，才能为顺利完成教学任务铺平道路。

技校学生形象思维能力较强而抽象思维能力较弱。在教学中必须对学生的实际，采用案例导向和教具导向的教学方法，坚持科学性和思想性的统一，做到理论联系实际，遵循直观性的原则由浅入深、由易到难、由近及远、由简到繁的认识规律，才能达到既教书又育人的目的。对学生来说，力是抽象的、概念是空洞的。因此在教学中要重视运用案例、教学模型导向，充分利用实物、力学模型、卡片、电化教具等富有针对性的协助教学手段，增加学生的感性认识，从而加深对理论的认识。首先要充分利用教具、多举一些现实而具体的例子让学生思考，并尽可能把例子描述得生动具体。其次要结合机械等实物分析问题，帮助学生加深理解。然后要结合挂图、板书，把抽象的力分析成具体的力。如讲授三角构架的受力分析，要制作木条三角构架，帮助学生分析各木条的受力特点，再通过画力图分析解除约束后3根木条的受力情况，帮助学生掌握受力分析的步骤。又如讲授摩擦力，要通过作用力发生变化时运动状态也发生变化的实验帮助学生理解滑动趋势、静止状态、临界状态、滑动状态的特点、掌握各种状态下摩擦力的变化规律，理解静摩擦力和最大静摩擦力的关系与区别、摩擦力的方向及其计算方法等。再如，讲授圆轴扭转时要借助软橡胶棒（教具）的扭转变形帮助学生理解糨的实质是剪切变形和剪应变；讲授直梁弯曲可利用两块等长、等截面的长方体木板钉在一起作为模拟木板的变形，进而理解内力是剪应力和弯矩。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，一步一步地深化启发学生思考，才能较好地提高学生的抽象思维能力和分析能力，有效地促进难点的转化。

技校生分析判断问题的能力不强，因此在教学中要帮助学生掌握理论基础课研究分析问题的思想方法，提高分析判断问题、解决问题的能力。对基本定理、基本公式的推导应重点阐述分析问题的思路，发掘问题的内在规律。如材料力学4个基本变形中横截面上应力的平衡条件、应变的几何条件以及应力与应变之间的物理条件，着重分析应用公式的条件和物理意义，让学生从不同角度分析事物本质的和非本质的属性，加深对问题理解。要帮助学生理顺各部分知识的关联，加强对比、推导，使知识系统化。如：力系的平衡方程转贴于 

∑Fi=0

共线力系 ∑Fix=0∑Fix=0

∑Fiy=0

平面任意力系∑Fiy=0

平面力偶系

∑Mi=0∑M0（Fi）=0

平面平行力系 ∑Fi=0

∑M0（Fi）=0

又如表1中所示材料变形的基本形式及强度条件。

表1 材料变形的基本形式及强度条件

变形基本形式

变形

公式

应力方向

拉伸与压缩

σ＝≤［σ］

σ与A面垂直

剪切

τ＝≤［τ］

τ与A面相切

挤压

σjy＝≤［σjy］

σjy与A面垂直

圆轴扭转

τ max＝Τ max/Wn≤［τ］

τ沿截面半径成直线规律分布

直梁弯曲

σ max＝M/Wz≤［σ］

σ与截面垂直

通过这样系统的分析对比，学生才能比较好地掌握这些知识的联系与区别，达到正确运用公式进行受力分析和强度计算的目的，从而提高分析判断能力。

同时教师要讲好知识的关键点。纵观静力学和材料力学，关键知识是受力分析和截面法求内力。这些知识点，虽然课本安排的内容不多，但它们对完成整个教学任务起着举足轻重的作用。如前所述，用模拟梁演示简支梁的约束反力、用三角构架演示它的整体受力和解除约束后的各杆件的受力、用能重新组合的模拟梁演示平面假设和截面法求内力，通过这些从立体到平面的有针对性的协作教学行为，学生才能较快理解问题。学生只有掌握了这些关键知识，才能对完成整个教学任务创造决定性的条件。

还应注重培养学生的智能，这是提高教学质量的关键。智能包括解决问题的定向能力、表达能力、组织能力、动手操作动力、迁移能力和创造能力，其中动手操作能力是核心，它的最高目标是养成学生的职业行为能力。意向是学习的动力，学生的学习过程是一个以“意向是动力”为核心和智能发展过程。因此在教学中要善于运用问题导向教学法，启发学生发现、探索问题。一切研究、探索都是从提出问题开始的，只有在教学中注意引发问题，才能激发学生的思考能力。讲课要条理清楚、层次分明、声情并茂、引人入胜，关键在于教师能根据学生实际恰当地提出问题。例如应力分布，可以提问：为什么同一材料在受力时不同地方的应力会不同？最容易破坏的地方在哪里？为什么铸铁受压时的许用应力大、受拉时的许用应力小？启发学生用截面法、平衡条件等知识来分析解决。通过分析、计算，引导学生总结塑性材料和脆性材料拉、压、扭、弯许用应力的变化。这样一步一步地深化，才能达到启发学生思考，提高学生智能的目的。

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一体化教学法工程力学教学应用工程力学是理论性非常强的专业基础课，在工程实际中发挥巨大的作用，因此该课程被列为高等院校理工科学生的专业必修课。但该课程同时具备抽象性和繁琐性，对学习者的综合素质要求较高，因此该课程又成为理工科学生的困难课程。而教学方法是否得当，是否紧随时展，是否满足教学规律又成为其关键所在。本文结合实际，对“一体化”教学法在工程力学课程教学中的应用了探索与实践。 

一、“一体化”教学法的概述 

“一体化”又叫教、学、做一体化，是当前学校普遍提倡并优先使用的一种教学方法。它是将实训室作为学生学习的主要场所，利用先进的教学设施和条件，将理论与实训等教学内容重置，师生互动，边教、边学、边做，理论与实践有机结合，让学生更加生动、形象、全面、准确的掌握课程知识，实现二者的无缝相融。 

工程力學课程是理论性较强的一门专业基础课，学生学习过程中困难较大，单纯的讲解和死记硬背已无法满足教学要求。因此通过教学内容调整，将工程力学课程的教学过程与工程中典型工作任务紧密融合，教学过程中实行分组学习，体现学生主体地位，培养团结协作品质，最终形成知识、能力、素质综合培养于一体的教学新模式。 

二、“一体化”教学法在工程力学课程教学中应用策略 

1.工程力学“一体化”教学设计 

工程力学课程一体化教学顺利实施的关键，在于理论知识与生产实际结合程度的高低。在内容设计上，我们与企业行业专家充分沟通，与一线技术人员积极讨论，最终确定该课程的能力目标和知识目标。同时制定了如下教学模块： 

对应每一教学模块都制定与生产实际相符合的一体化教学计划和教学大纲，把理论知识与操作技能有机的结合，贯穿始终，并且根据每一模块教学内容的不同，制定不同的教学方法和评价方法，同时制定不同的知识目标和能力目标。例如在“受力分析及受力图模块”部分中，关于机构的受力分析的学习，根据教学情况制定如下教学“鱼骨图” 

2.一体化教学过程 

在工程力学“力与约束”教学模块中，取“油压加紧机构约束类型的分析”为典型工作任务，展示一体化教学过程。 

（1）明确本次教学任务的能力目标要求与知识目标要求； 

（2）教师展示油压加紧机构的拆装，并在具有约束的部位加以标识； 

（3）学生根据教师的演示分小组对机构进行拆卸，并提出问题； 

（4）教师汇总问题并进行知识点的讲解，学生吸收、理解； 

（5）小组讨论，制定任务单，画出所有约束类型及约束力图； 

（6）教师指导、纠错，协助学生验证所完任务的正确性； 

（7）总结、归纳。 

三、工程力学一体化教学注意事项 

1.建设符合教学内容和教学要求的一体化力学实训室 

一体化教学离不开与之对应的一体化实训室，尤其在材料力学部分，研究物体在外力作用下所发生的拉压、剪切挤压、扭转和弯曲等，通过现场展示，增强了学生的感性认识，提高了学生的操作技能，进而加深了知识的理解和掌握，达到最佳的教学效果。 

2.建立“双师型”的一体化教师队伍 

一体化教学讲究“文武双全”，教师不仅具有扎实的理论知识，还要具备熟练的操作技能，更要具备综合分析能力和随机应变能力。在力学课程的教授过程中，能够对学生的困难做到有问必答，而且能够举一反三，否则将难以胜任一体化教师一职。 

3.一体化教学方法的实施过程中，始终坚持一体化模式，即教学方式的一体化、教学内容的一体化、教学途径的一体化。在这一方式的培养下，学生学习的积极性更强，目的性更明确，为适应未来岗位和社会需求打下坚实的基础。 

4.实施多元化的考核方式 

考核是检验学生全面学习效果的途径，可以培养学生相互督促和主动积极学习的习惯。高职院校强调对学生能力的培养，要积极改变以考试定成绩的评分方式，注重过程性评价，从多方面来考核学生的学习情况。重视学生的学习能力、独立思考能力、解决问题能力及创新思维能力的培养。在《工程力学》课程中，可以从“知识目标”“能力目标”“技能目标”三个方面来进行考核。其中，“知识目标”主要通过开卷考试的方式进行考核，而“能力目标”和“技能目标”考查是教师对教学任务的完成情况的评分、以及学生的自我评价、互评和完成任务报告的质量综合评价进行的考评。总体来说，综合能力=学生自评20%+组内互评20%+考试成绩和任务报告60%。 

在工程力学课程教学中引入“一体化”教学法，给学生提供了自主学习和亲自动手解决问题的机会，在学生分工协作、自主完成项目的过程中，用所学理论来指导项目的实施，真正做到了理论与实践的有机结合，直观深刻地理解了学习本课程的目的、意义和重要性，激发了学习兴趣，培养锻炼了学生的学习能力、动手解决问题能力、职业能力和创新能力等，使学生的综合素质得到全面提升。 

参考文献： 

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论文摘要：《工程力学》是工程管理专业的一门主要的技术基础课，在专业课程学习中起着承上启下的重要作用，但是由于教学对象的特殊性，使得工程力学在工程管理专业的教学过程中遇到了很多问题：学生们对于课程的不重视、学生们觉得学习起来特别难、力学课堂容易沉闷、在较少课时内需要完成三大力学的教学内容……这些问题使得工程力学课程在工程管理专业学生的授课过程中往往不容易取得良好的教学效果，所以本篇文章就针对教学过程中容易存在的问题进行进一步的探讨，提出相应的改革措施，以供大家参考。 

 

《工程力学》是工程管理专业的一门主要的技术基础课，在专业课程学习中起着承上启下的重要作用，其任务是使学生具备解决工程实际问题所需的基础知识。本课程涉及到的重要内容是研究物体的受力分析、平衡规律和各类构件承载力（强度、刚度、稳定性方面）的分析方法、计算理论；研究杆系结构的组成与受力特点，及求解杆系结构内力与变形的方法，其教学内容里包含了很多力学理论推导和计算过程，这些知识在传授给工程管理专业学生的过程中，他们通常觉得接受起来比较有难度，所以根据多年的教学经验，对工程管理专业《工程力学》课程进行一定的教学改革探讨是非常有必要的。 

 

1工程管理专业对《工程力学》课程的特殊要求 

 

工程管理专业的力学课程与工民建专业的力学课程有很大的不同。工民建专业的力学课程将《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》分为三大课程分别讲授，将每种力学理论的推导原理和计算过程都讲解的非常详细，对学生掌握程度的要求也比较高，因为工民建的学生未来很多要从事结构设计工作，力学知识对于结构安全性的设计起着至关重要的作用。而工程管理专业和工民建专业的学生未来从事工作的性质有很大不同，他们未来的工作可能从事项目的管理工作，或者监理的工作，也可能从事工程造价的工作，而力学知识在这些工作中的应用不会像在专业设计工作中那么多。所以，工程管理专业的学生对于工程力学知识的要求也必然和工民建的学生有所不同，如果按照同一个标准进行教学，势必会影响针对工程管理学生的教学效果。目前，大多数工程管理专业的力学课程仅设置一门《工程力学》（授课学时为64-80），并在这一门课程中贯穿了理论力学、材料力学、结构力学这三大力学的理论计算知识，如何在这么短的时间内将三大力学的理论计算知识有效的传递给学生，是一个值得思考的问题。 

另外，在从事工程管理专业《工程力学》课程教学工作的过程中，我发现学生们对于本门课程的重视程度不足，这就直接影响了学生们对于本课程的接受程度。工程管理专业的学生常常会觉得力学课程在未来的工作中应用不多，没必要学，所以在学习的过程中往往不愿意动脑筋去领会复杂的力学理论原理，仅仅是为了应付考试而对步骤进行简单的死记硬背，这就使得本门课程的教学效果大打折扣，如何选择更有用的教学内容调动学生们的学习积极性也是一个很重要的问题。 

 

2工程管理专业《工程力学》课程的改革建议 

 

2.1教学目标的调整课程教学的目标决定课程的教学方向，如果力学课程的教学目标定得过于侧重力学理论原理的讲解，则对于工程管理专业学生的针对性不足，毕竟他们将来主要从事生产第一线的施工、安装、管理、设备维护等技术工作，对于他们而言，真正涉及到力学计算的地方可能不多。所以我们在确定教学目标的时候要“弱化理论分析”，转而侧重讲述力学知识的应用，让工程管理专业的学生能很快地理解掌握力学知识在建筑结构方面是如何应用的，这能够增加力学课程对于工程管理专业学生的针对性。另一方面，由于力学课程的特殊性，除了教学方向上制定的目标外，还应该更加侧重对学生思维能力的培养，通过力学体系、授课案例的合理设置，增强学生的逻辑分析能力和严密的思维，有助于将来更好的从事工程管理工作。 

2.2教学内容的调整 

2.2.1围绕主线精选教学内容以研究结构体系的力平衡和变形协调以及二者之间的物理关系为主线，贯穿全书，建立对工程力学的整体认识。在理论力学部分通过重点讲解平面力系给出力学平衡的知识，并进一步引申到空间力系，让学生对于力学平衡有整体系统的认识；在材料力学部分通过重点讲解结构构件的内力和应力给出内力和变形的知识，并且进一步灌输内力和变形在强度、刚度和稳定性中的应用；在结构力学部分通过重点讲解力法和位移法的内容深入理解力平衡和变形协调的物理关系在结构体系中的应用。按此教学线路去均衡的安排教学时数，适当删减不必要的理论内容，侧重内容的应用性[1]。 

2.2.2教学内容结合工程结构分析从工程的角度讲，力学知识如果完全脱离了工程结构和施工去讲解，则失去了它的实用价值，工程管理的学生日后经常要和房屋的搭建以及相关的施工器械打交道，教学的内容多结合结构骨架和施工机械会起到非常良好的效果。比如谈到铰接和刚接的问题时，可以联系到工厂的承重体系，并且涉及到承重体系基础的问题，通过分析不同厂房承重体系基础形式的不同，让大家了解铰接和刚接的区别，进一步了解排架和刚架承重体系的区别。这样，学生就不会认为学习力学是没有的，就会感觉到力学和大家从事的行业有着紧密的关系[2]。 

2.2.3教学内容结合施工分析在教学内容中结合学生在工地上的上所见所闻，专业思想教育和职业道德进行渗透，以培养高素质的工程技术人员。比如受力分析中的弯矩问题可以联系到塔架结构或者吊车的平衡分析，当学生初到工地看到塔吊的时候，肯定也会疑问为什么高处的吊车臂除了吊需要的结构材料以外，还有一些吊块悬于空中，那么可以通过力学知识给大家提供解释，告诉大家吊车可以通过该变平衡重的重量来控制吊车的载重，以免吊车翻转。如果把这样的问题放到讲解弯矩内容的过程中，会增加学生们的学习兴趣。 

2.3工程管理专业《工程力学》课程教学方法的改进工程管理学生《工程力学》的教学不能单一的侧重理论讲解过程，而应采取灵活的教学方法调动学生的积极性。 

2.3.1精讲多练由于工程力学要在比较少的学时里给大家交代三大力学的内容，所以要非常精的选择教学内容、案例和作业，并且课上多练习，及时发现问题，及时纠正学生在学习过程中存在的问题。比如，我在多年的授课过程中，发现一个问题，就是老师讲的再多学生不练习也仍旧不会，尤其是力学这门课程，学生们普遍认为是非常难学的课程，这样就更需要加大练习的力度。在课堂时间的安排上要更多的安排学生练习的时间，让学生当堂到黑板上做题，老师会在这个过程中及时发现学生学习方面存在的问题，有针对性地解决学生学习中的不足之处，教学效果会更好。 

2.3.2启发思考力学课程很重要的一方面目标就是要培养学生的思维能力，所以教师要经常通过提问让大家思考，并鼓励学生发现问题，养成善于思考的习惯。教师可以通过给学生讲解实验或实际工程等例子，逐步引导大家思考，引出重要的概念和理论；通过比较不同的例子，让大家思考理论之间的关联性；通过总结让大家更清晰的看到问题的本质。比如，在讲授如何绘制梁的内力图时，可以拿出一个作用有分布荷载和弯矩作用的简支梁，让大家分别用列方程法、简易规律法和叠加法绘制弯矩图，这样在解答这道题的过程中，不仅复习了求解支座反力的知识，而且将绘制弯矩图的几种方法对比的应用到一个案例，让大家不仅对这部分知识记忆深刻，而且理解认识也会更深一层。总之，通过一系列的启发教学，培养大家的思考能力、联想能力、归纳能力，甚至发散思维等等[3]。 

2.3.3课堂讨论课堂讨论往往是英语等课程常用的教学手段，在力学课程当中很少有应用，可是通常的力学课特别容易让人感觉沉闷，所以可以考虑把这种灵活的教学手法应用到力学的教学中。拿出一个案例让大家讨论可以用什么样的力学理论去解答，或者拿出一个案例让大家讨论可以用几种力学方法解答，这些讨论案例的设置不仅会增加学生们的学习兴趣，而且会让学生们对于所学的内容印象非常深刻。 

工程力学课程是后续课程的重要基础课程之一，为将来的结构课程和施工课程的学习打下了重要知识基础，教学中进行了上述教学目标、内容、方法的改革研究和实践操作，必定能大大提高了学生的学习热情，使学生们对于工程结构和施工具有一定的初步了解，激发他们对工程方面知识的学习兴趣，并能把力学知识用到实处，培养出新时代的复合型人才。 

 

参考文献 

[1]王秀华.“工程力学”课程教学的探讨[j]考试周刊,2007,(50) 

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关键词 工程力学 理论研究 发展趋势

中图分类号：U172 文献标识码：A

由于相关行业的发展与国民经济和科学技术的发展同步，使得力学在其中多项技术的发展中起着重要的甚至是关键的作用。力学专业的毕业生既可以从事力学教育与研究工作，又可以从事与力学相关的机械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程专业的设计与研究工作，还可以从事数学、物理、化学、天文、地球或生命等基础学科的教育与研究工作。从这个意义上讲，力学专业培养人才的对口是非常宽的，社会对力学人才的需求也是很多的。

随着力学学科的发展，在本世纪将产生一些新的学科结合点，如生物医学工程、环境与资源、数字化信息等。经典力学与纳米科技一起孕育了微纳米力学将力学知识应用于生物领域产生了生物力学和仿生力学；这些都是近年来力学学科发展的亮点。可以预料，随着社会的发展，力学学科与环境和人居工程等专业的学科交叉也将会进一步加强。

1工程力学研究方向

主要学习力学、数学基本理论和知识，受到必要的工程技能训练，具有应用计算机和现代实验技术手段解决与力学有关的工程问题的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识与能力：

（1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；

（2）较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括固体力学、流体力学、电工与电子技术、市场经济及企业管理等基础知识；

（3）具有较强的解决与力学有关的工程技术问题的理论分析能力与实验技能；

（4）具有较强的计算机和外语应用能力；

（5）具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。

主干学科：力学。主要课程：理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、结构力学、电工与电子技术、计算机基础知识及程序设计。

2工程力学发展趋势与学科交叉

（1）固体力学方面：

经典的连续介质力学的模型和体系可能被突破，它们可能将包括某些对宏观力学行为起敏感作用的细观和微观因素，以及它们的演化，从而使复合材料的强化、韧化和功能化立足于科学的认识之上。固体力学的发展，必将推动科学和工程技术的巨大进步。

（2）流体力学方面：

为了尽可能多地开采地下油气，需要深入研究渗流机理并定量化。它的研究还有助于了解各种新陈代谢的宏观机制。

化工流程的设计，很大程度上归结为流体运动的计算问题。由于流动的复杂性，针对若干典型化工设备进行深入的研究，将为化工设计和生物技术产业化等提供新方法和基础。而复杂流场计算需要各种计算方法和理论，必须发展新的计算机软硬件，这就必须在计算流体力学上投入更大的力量。

（3）一般力学方面：

随着技术的发展，诸如机器人、人造卫星和高速列车等等领域的发展，亟需解决多体系统的运动和控制、大尺度柔性部件和液体的运动稳定性、车辆与轨道作一个高度复杂非线性系统等的建模，求解理论和方法等的研究分析。

一般力学近来已经进入生物体运动的研究，例如研究人和动物行走、奔跑及跳跃中的力学问题。其研究结果可提供生物进化论方向的理性认识，也可为提高某些机构、机械的性能提供指导。

（4）力学与其他学科的交叉：

所为学科的交叉可分三类：学科内部不同分支交叉，例如流体弹性力学；两种不同学科间的交叉，例如物理力学；兼有前两者的特点，例如爆炸力学、物理化学渗流、生物力学等。

交叉学科并非两个学科或分支学科的简单加合，它基于源学科又有区别，它的发展有利于发展新学科并促进源学科的发展。

20世纪力学已经与工程交叉产生了工程力学，与地学结合产生了地球流体力学，与生命科学和医学结合产生了生物力学等等。

3工程力学学习技巧与方法

工程力学主要课题是研究材料的力学性能、结构的安全稳定性问题。所涉及材料的强度、结构的刚度及稳定性、疲劳断裂问题。通过力学分析，确定材料是否安全以及安全系数，为工程设计等做基础。先学好理论力学，学会在二维、三维情况下对物系正确的受力、力矩分析。然后逐渐掌握最基本的四种形式：轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲。掌握好处理四种形式的分析方法，最后学会强度、刚度校核。其中最关键的是要能准确并正确的认知其受力状况。

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关键词：高职力学；教学项目；工学结合；项目设计

市政工程力学与结构是依据“市政工程技术专业工作任务与职业能力分析表”中的市政工程技术工作项目设置的。其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。

市政工程技术专业培养掌握市政工程技术专业知识及技能，具有良好职业道德，既能满足施工员岗位综合技能要求，又能胜任资料员、安全员、预算员、质检员、测量员等岗位工作的人才。依据上述进行项目化教学设计。

一、建筑力学基础

建筑力学基础需要训练的工作项目有力的基本概念、静力学公理、约束类型及其约束反力，其中结构计算简图简化、静力学公理的应用、常见的约束以及物体的受力分析和受力图作为教学重点。结构计算简图可以按照实际工程中模板支架简化计算作为载体进行教学。

二、杆件变形

把轴向拉伸、横力弯曲、纯弯曲及组合变形整合成一个教学项目。需要训练的项目为内力及内力图、应力及应变、变形及位移，这部分内容可以按照钢管支架验算的项目进行。教学的重点为静定结构的内力求解及内力图绘制，刚架的内力计算以及内力图绘制、平面桁架的内力计算，模拟斜弯曲梁、拉压与弯曲及弯曲与扭转构件的受力及约束条件，要求学生计算出其应力分布及数值。

三、平面体系的几何组成分析

这部分内容结合钢管支架的构造措施尤其是剪刀撑部分进行项目设计，需要训练的工作项目有平面体系的几何组成规则及分析方法、静定结构和超静定结构概念。让学生能够进行简单超静定问题的求解，了解变形协调条件的应用。具体的数值求解可以利用有关的计算软件进行。

四、压杆稳定性分析

由于实际工程中钢管支架的破坏多为失稳破坏，所以，此部分教学应作为重点内容进行讲解。相应的教学项目设计也必须做得更为细致。需要训练的工作项目有失稳破坏与构件平衡时材料破坏的区别、长细比的概念以及在支架设计中的重要性、临界荷载的计算、提高受压构件稳定性的措施以及局部失稳的概念。

其中把失稳的概念、长细比及提高受压构件稳定性的措施作为教学的重点。

五、影响线

把绘制影响线及利用影响线求荷载不利位置及量值的计算作为此项目的工作任务，相应的知识点为影响线的概念、静力法作简支梁的内力影响线以及简支梁、连续梁的内力包络图。把“了解影响线的概念”“静力法作简支梁的内力影响线”以及“理解简支梁、连续梁的内力包络图”作为训练的工作项目。教学情境与教学设计为模拟简支梁或连续梁的受力及约束条件，要求学生绘制其影响线。

六、桥梁结构基础

把钢筋混凝土受弯构件的正截面承载力分析作为工作项目，相应的知识点为受弯构件的正截面破坏形态、单筋矩形截面梁正截面承载力分析、单筋T形截面梁正截面承载力分析、双筋矩形截面梁正截面承载力分析、材料的力学常数、极限状态设计的基本概念、钢筋混凝土受压构件的构造要求。

训练的工作项目有“确定某钢筋混凝土矩形截面简支梁跨中截面纵向受力钢筋的数量”和“确定某钢筋混凝土T型简支梁跨中截面的纵向钢筋截面面积”“轴心受压构件的破坏特征”“普通箍筋柱的正截面承载力分析”。

把“受弯构件的正截面破坏形态”“单筋矩形截面梁正截面承载力分析”“钢筋混凝土轴心受压柱的截面尺寸及纵向钢筋面积计算”“受压构件的配筋要求”“受压构件钢筋的弯钩、锚固和连接要

求”作为教学重点。可以采用标准图库中8 m简支梁的配筋作为教学案例让学生进行承载能力验算。

市政工程力学与结构是高职市政工程技术专业一门核心的课程，传统的教学偏向于理论，学生对授课内容不易掌握，也无法将所学内容与工程实际结合起来，教学效果不甚理想。与传统的教学方法相比，采用项目化教学设计后，教学内容更贴合施工现场，学生更易掌握。

参考文献：

[1]孙元桃.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2011.

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关键词：工程力学 构件 受力状况 受力图 探讨

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（b）-0158-01

在前些年的教学实践中，通过和学生在学习中的广泛接触，感到学生在静力学学习过程中遇到的首先是画物体的受力图问题，下面就这个问题进行具体的探讨。

1 选定研究对象是对物体进行受力分析的先决条件

在静力学计算中，应首先根据已知的或可事先求得的主动力与待求得未知力来选定研究对象，然后分析它的受力情况，即考察分析它受哪些力的作用，其中哪些力是已知的，哪些力是未知的，我们把这个过程叫做对物体进行受力分析。然而对于初学者来说，往往对于具体的问题，在选取研究对象时不知所然。怎样才能使初学者能够顺利的选对研究对象呢？下面就这一问题给以说明。

在画受力图以前，必须明确研究对象。一般情况下，题目中要求画哪个物体的受力图，就选哪个物体为研究对象。所选的研究对象可以是单个的物体，也可以是由几个物体组成的系统。研究对象选定后，首先要将它从周围物体的约束中分离出来，单独画出它的分离体图。切记只画研究对象的分离体图，不画周围的约束，更不要在原题图上画受力图。每取一个研究对象画一张受力图，不要把几个研究对象的受力图画在一张图上。

例题：如图所示，试画出圈柱O和托板AB的受力图。

例题分析：题目中给出了圈柱O的重量W，托板AB的重量Q，要求分别画出这两个物体的受力图。依题意在进行物体的受力分析前，应分别画出它们的分离体图，见图1（a）、（b）。

2 正确进行受力分析是画出物体受力图的基础

研究对象的分离体图画好之后，对研究对象进行全面的受力分析是能否正确画出受力图的基础。在分析研究对象的受力情况时应首先区分哪些是主动力（促使物体运动的力），哪些是约束反力（阻碍物体运动的力），它们共同作用于研究对象，使之处于平衡状态。分析主动力时，一定要是作用在研究对象上的全部主动力，而不能把其它受力体的力“传”到研究对象上来，更不能把以该研究对象为施力体的力画在研究对象上。分析约束反力时，应在研究对象上所有受到约束的地方找出是否存在约束反力，判明类型、方向、位置、个数，以确保物体受力分析的正确、完整，为画受力图做好准备。例如，在例题中，在分析圈柱的主动力时，只有圈柱自重W，而不能把圈柱（施力体）在E点对墙的反作用力N'E'画在研究对象上；在分析圈柱的约束反力时应找到圈柱所受全部约束的位置（D点和E点），判明约束的类型，约束反力的个数和方向，即在D点和E点均为光滑面约束，方向沿接触面分别垂直指向圈心，故有ND、NE；在分析托板时主动力有托板自重Q，D点圈柱对托板AB的压力N'D，约束反力有在A点绳索的拉力TA，B点固定铰链支座约束反力NBX，NBY。

3 准确判断约束的类型是解决物体受力方向的关键

许多学生在画受力图时，出现错误的一个直接原因是对约束的类型不理解，或是约束反力方向判断不清，以致于不能正确画出受力图。怎样来判断约束的类型和约束反力的方向呢？下面仅对常见的几种约束类型进行简要说明。对于由柔软的绳索、链条、传动带等所形成的柔体约束，因为它只能承受拉力，因此也只能限制物体（非自由体）沿柔体约束中心线离开约束的运动，故其约束反力作用于连接点，方向沿柔体中心线背离被约束物体。对于光滑接触面约束，仅限制物体沿接触面法线向支承面方向的运动，因此约束反力通过接触点，方向总是沿接触面法线支承受力物体的。画受力图时，只要判明属于此类约束，将约束反力沿接触处的公法线指向被约束物体即可，如例题中D、E两点的约束反力ND、NE。对于固定铰链支座约束，见图2（a）。画图时只要判明其类型，标出两个相互垂直的分力FRX和FRY即可，如例题中B点的NBX、NBY。对于活动铰链支座约束，见图2（b）、（c），画受力图时可按示意图假设一个方向即可。

4 判断物系问题的受力情况应注意作用与反作用公理的应用

在遇到物系问题时，一些学生往往只注意研究对象上受到了哪些力的作用，而忽视了研究对象对别的相互接触物体力的作用，这样画出的受力图不符合物体的实际受力情况。原因是在分开画物系问题的受力图时，当两个物体间存在相互力的作用，忽视了作用与反作用公理的应用。因此，画受力图前应首先判明上述情况，注意这个位置的力是成对出现的，并且共线反向，分别作用在两个相互接触的物体上。在上面例题中，对研究对象的受力情况进行正确分析后，将所有作用在研究对象上的力标注在分离体图上即可得到正确的受力图。

参考文献

[1] 纪武瑜.工程力学[M].中国劳动社会保障出版社，2005.

[2] 谢传锋.理论力学[M].中央广播电视大学出版社，1988.