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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 工程力学 一级学科:  08 工学
二级学科: 0817 工程力学类 教学层次:  本科
负责教师: 梅凤翔 学校名称:  北京理工大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://eol.bit.edu.cn/jpkc/2006/gclx/ 是否交换: 
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课程介绍:

工程力学是北京理工大学许多工科专业(如机械类、土建类、航天航空类、船舶类、水利类等) 的一门重要技术基础课,它不仅是整个力学学科的基础,而且也为有关专业学生学习后续相关课程和将来从事科学技术工作奠定必要的基础。学生在学习工程力学时需要有清晰的物理概念和形象的几何直观,准确地理解基本概念和基本原理,熟练地掌握数学推理和分析与求解问题的基本方法,因此,工程力学具有科学严密性和应用灵活性紧密结合的魅力,是培养和训练学生综合研究素质的一门课程,可以很好地培养学生的逻辑思维能力、抽象简化能力、实践应用能力和初步的科学研究能力。通过该课程的学习,学生不仅可以掌握力学的基本概念和定理或原理,还可以学会处理力学问题的基本方法和技能。同时,它又是一门将高等数学知识较早地应用于工程实际的课程,在对学生进行工程意识与工程能力、科学素质与创新能力的培养中起到了举足轻重的作用。
4-2-2知识模块顺序及对应的学时
(上册)
第一章 运动学基础与点的运动学 ???(6学时)
第二章??? 刚体的平面运动??????????? (9学时)
第三章??? 复合运动????????????????? (9学时)
第四章??? 刚体的定点运动和一般运动??(自学)
第五章??? 静力学基本概念??????????? (6学时)
第六章??? 力系的简化??????????????? (4学时)
第七章??? 力系的平衡??????????????? (10学时)
第八章??? 虚位移原理??????????????? (9学时)
第九章??? 变形固体静力学概述及一般杆件的内力分析??(2学时)
第十章??? 应力应变分析及应力应变关系???? (6学时)
第十一章?????轴向拉压?????????????????? ??(6学时)
第十二章?????扭转?????????????????????????(4学时)
第十三章 梁的弯曲???????????????????? (12学时)
(下册)
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第十四章? 组合变形??????????????? (7学时)
第十五章? 能量法??????????????????(6学时)
第十六章? 静不定结构????????????? (5学时)
第十七章? 压杆稳定??????????????? (4学时)
第十八章? 实验应力分析???(课堂讲授6学时,课外实验8学时)
第十九章? 动能定理??????????????? (6学时)
第二十章? 动量原理??????????????? (7学时)
第二十一章? 达朗贝尔原理???????? ?(8学时)
第二十二章? 变形固体的动力失效问题???????? (8学时)
第二十三章? 动力学普遍方程和拉格朗日方程??? (3学时)
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4-2-3课程的重点、难点及解决办法
(1)《工程力学》课程将原理论力学、材料力学融汇贯通建立了新的教学体系,便于学生建立起对力学学科的整体认识。例如 “内力”的概念,以前在理论力学和材料力学课程中是完全不同的,材料力学中讲到内力时,特别要强调内力的概念与理论力学中不同,是变形引起的附加内力,物体若不发生变形(即刚体)就没有内力,对此学生很不好理解,现在我们将内力的概念统一起来,对于刚体,则表述为因其刚度趋于无穷,所以即使有内力,也无变形,学生接受起来很容易。对原理论力学中的力系简化,力对轴的投影,力对轴的矩,有的教师不够重视,觉得只是个数学问题,现体会到在材料力学中有很多应用,感到需要加强这部分内容的教学。原材料力学中对扭转、弯曲应力公式的推导中用到的三条件法,其中一个条件叫静力平衡条件,多年来许多教材都这样写,现在我们认为,用理论力学中的概念来推敲,这种提法并不确切,实际上应力与内力的关系是一个力系等效关系,并不是平衡关系,求平衡杆件某截面上的内力才是力系的平衡问题,因此,我们将其改为力系的等效条件。以前理论力学讲惯性力,材料力学也讲惯性力,但都没有现在讲得深,我们上课时结合实际爆破工程中拆除大烟囱的实例,当从根部爆破会出现烟囱在倒地过程中的二次断裂现象,学生对此很感兴趣。
(2)变先讲授静力学为先讲授运动学。其优势为:运动学对学生来说是一种较新的知识体系,其内容难度较大,先学运动学,有利于调动学生学习的主观能动性,学生思考和消化问题的余地较大;在运动学中建立约束、自由度、和广义坐标等基本概念比较自然、形象、易懂,更符合学科内容的内在联系和人的认识规律;运动学知识掌握扎实后,对正确分析约束力和正确解决动力学问题都帮助极大。在运动学的讲授中,强调点的运动学的重要性,尤其注意讲清点的运动只分为直线运动和曲线运动,突出用弧坐标来描述点的速度和加速度。在讲授刚体运动中的平移和转动时,及时提醒学生注意与点的运动的区别,使学生明白,点做圆周运动时,它可能是定轴转动刚体上的点,也可能是平移刚体上的点,还可能是一般平面运动刚体上的点或定点运动刚体上的点,因此不能把点的运动称为平移和转动。
(3)变复合运动、平面运动体系为平面运动、复合运动体系。这样可以使难点分散,在刚体平面运动一章中仅对一个参考系讨论刚体平面运动的描述,而不引入动坐标系研究刚体平面运动的分解,可以更好地帮助学生正确理解刚体的角位移、角速度、角加速度等较难掌握的概念;有利于突出速度瞬心在速度分析中的使用;便于学生从矢量分析、矢量运算上理解两点速度、两点加速度关系中相关项的含义;由于先讲平面运动,也使过去无法求解的牵连运动是平面运动的点的复合运动问题得以解决。
(4)以静力学的基本概念、力系的简化、力系的平衡重组原《理论力学》课程中的静力学内容,采用了以力系的主矢和主矩为线索、以力系简化为手段、以平衡方程的应用为重点、由空间力系到平面力系的新体系。这样做,不仅可以避免教材自身以及与学生已有知识的许多不必要的重复,节约授课学时;同时,与原《材料力学》课程中从已知外力出发利用平衡方程求杆件的内力,并画内力图的内容能够很好地衔接,有利于减少与大学物理及变形固体静力学内容的不必要重复;力系的主矢和对某点之主矩,是表征力系性质的两个特征量,它既是静力学的更是动力学的两个不依附于力系简化的重要概念,因此,将它放在力系简化之前讲授,有利于消除过去曾产生的“没有力系的简化就没有力系的主矢和主矩”的误解,这对静力学和动力学的学习都有益处;对于力偶无合力的性质,我们采用了二力平衡和三力平衡定理以反证法来证明,目的是希望把“无合力”与“合力为零”这两个完全不同的概念严格区别开来。
(5)将虚位移原理放到力系平衡这一章之后讲授。主要是考虑到虚位移原理是用来解决静力学问题和平衡的稳定性问题的,其中功和势能的基本概念学生在大学物理中已基本掌握,而运动学知识则刚讲授完不久,有利于学生掌握虚位移原理的本质内容。有利于将虚位移原理应用到变形固体中去。在讲授动能定理及拉格朗日方程时,又注意了与虚位移原理的呼应。
(6)在动力学中,改变传统体系为先讲授动能定理,然后将动量定理和动量矩定理合并成动量原理讲授,再讲授达朗贝尔原理。其目的是:第一,希望能突出动能定理在解决非自由质点系在已知主动力求运动的大量问题中的独特作用。第二,希望能克服过去在学完动量定理后,不能处理需要先求运动,再用动量定理求动约束力的一类问题。第三,有利于学生理解动量原理和达朗贝尔原理在处理动力学问题上的等价性。此外,为强化学生对动能、动量、动量矩这些运动特征量的理解和计算能力的培养,在三个定理中均单独列节,突出讲解它们的定义和计算方法,并配备相当数量的例题和习题,以利于学生将动力学的学习与已有的运动学知识有机地结合起来。
(7)作为势能驻值原理的一个重要应用,重点地介绍了求近似解的瑞利—里茨法。它不仅可用于杆件结构的变形和内力计算,还可用于板壳结构分析及稳定性理论,振动理论;它不仅适用于线性结构,还适用于非线性结构;它既可用于静定结构,也可用于静不定结构。问题越复杂,其优越性越能充分显示出来。所以在《工程力学》中结合简单的杆件问题介绍其原理和方法很有必要,我们不仅在能量法一章中给予介绍,而且在压杆稳定一章中除静力法外,也进行了能量法的讲授。这样前后呼应,既使稳定性的研究更加深入、广泛,又使能量法在稳定性问题上得到具体应用。
(8)更多地采用从一般到特殊的内容体系。其优点为:第一,这种体系强调的是用全新的知识体系去理解基本概念和基本定理,使学生对知识的理解从具体而片面提高到一般而全面,避免学生因对力学基本规律的认知的局限性而盲目应用所造成的错误。如平面刚体作定轴转动时,其速度为零的点,加速度为零的点,及该刚体上各点的曲率中心都为同一个点,而一般平面运动的刚体,其速度瞬心和加速度瞬心不再重合,这两个瞬心一般不再为平面运动刚体上点的曲率中心,且一般平面运动刚体上各点的曲率中心在同一瞬时一般也各不相同,若学生用定轴转动去理解一般平面运动经常出错,但若学生将平面运动刚体的运动规律认识清楚了,大学物理课程中对定轴转动刚体的有关结论仅是它的特殊情况而已。第二,这种知识体系在教材的顺序安排及讲述上,提高了起点。如我们将应力状态分析的内容提前到拉压、扭、弯等各种具体的基本变形形式的分析之前,引导学生对变形体从一开始就能建立起一个更加全面而深刻的概念,然后在较高的认识起点上,再进一步分析各种具体的变形形式,使学生对变形的分析、理解更加透彻。第三,这种知识体系要求对以前课程中没有给出的一般规律有更加本质的阐述,如对动点的动量矩定理,通过对其一般公式的推导,使学生明白只有在几种特殊的情况下,其形式才与对惯性空间中的定点的动量矩定理的形式相同,使学生理解对定点和对动点的动量矩定理有本质的区别。第四,这种知识体系在落实到每章具体内容时,先介绍这部分知识的全貌,再说明相关内容在此知识体系中的位置,属于其中什么范围。这样学生不仅扩大了知识面,而且十分清楚本章所学知识在什么条件下和什么范围内才适用,同时也知道进一步研究可朝什么方向发展。例如交变应力疲劳破坏一节,首先介绍疲劳范畴十分广泛,按材料性质及工作环境可划分为金属疲劳、非金属疲劳、高温疲劳、腐蚀疲劳、声疲劳、冲击疲劳等,本节只介绍金属疲劳问题。接着在介绍交变应力时,给出了高循环疲劳和低循环疲劳的概念、特点和各自相应的研究方法,并指出当前研究的发展趋势,最后落实到本节只研究高循环疲劳的强度计算问题。
4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
实验课是工程力学课程教学环节的重要内容。为了配合工程力学课程教学,实验室开设实验课分为必修实验和选修实验两部分内容。
(1) 必修实验
对机械类、近机类本科生,工程力学课程包括12学时必修实验内容(占用学生课外时间完成):
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实验一:万能试验机原理与操作
实验目的:了解万能试验机原理,掌握万能试验机操作和引伸计安装。
实验学时:2
实验指导书:“WDW3050型电子万能试验机使用与操作”(附件8:实验指导书
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实验二:材料机械性能实验
实验目的:(1) 测定低碳钢(塑性材料)的弹性模量E;屈服极限σs 等机械性能。( 2)测定灰铸铁(脆性材料)的强度极限σb。(3) 了解塑性材料和脆性材料压缩时的力学性能。
实验学时:5
实验指导书:“材料拉伸与压缩实验指导书” (附件8:实验指导书
实验报告:“低碳钢拉伸实验报告”;“灰铸铁拉伸实验报告”
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实验三:低碳钢扭转实验
实验目的:测定低碳钢材料的切变模量G
实验学时:2
实验指导书:“低碳钢扭转实验指导书” (附件8:实验指导书
实验报告:“低碳钢扭转实验报告”
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实验四:弯扭组合构件电测法应力状态分析
实验目的:(1). 利用应变片电测法测定平面应力状态主应力及主方向。( 2) 正确掌握应变仪的使用方法。
实验学时:3
实验指导书:“静态电测应力分析实验指导书” (附件8:实验指导书
实验报告:“电测静应力试验报告”
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必修实验涉及工程力学教学中的基本概念(材料力学性能测量)与基本实验方法(试验机原理与操作、应力分析电测法),属于教学大纲要求内容。教学改革的目的是如何使学生在有限的实验时间内掌握所要求的内容。在实验教学中,采取以下措施加强学生的能力训练:
1)??? 全部采取学生选课方式开展实验教学。实验室全面开放,学生在实验室开放时间段自由选择实验时间。
2)??? 要求学生在实验课前完成实验指导书的预习,并将此项列入实验课考核内容,采取课上随机点名方式进行。
3)??? 除“材料压缩实验”外,其他实验全部采取实验课老师辅助指导,学生独立操作的方式完成。
4)??? 实验课考核成绩以5%的权重记入总评成绩。考核内容要较为全面地反映学生实验课的表现,包括:出勤、实验指导书预习、实验前准备、实验操作、实验数据采集整理和实验报告。
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(2)? 实验选修课与开放实验
为了加强学生综合解决问题能力的培养,实验室面向全校学生开设实验选修课和开放实验。
实验选修课作为工程力学实验课的补充,具有综合型的性质。实验选修课以16学时/学分为单位,选修对象为全校本科生。开设目的为介绍工程中的力学实验测试方法。作为知识提高型的开放实验,内容超出工程力学授课范围,如“实验应力分析方法”实验选修课中包括“光弹性应力分析”和“电测应力分析”两项内容。“光弹性应力分析”课程内容包括模型设计、制作和观测;“电测应力分析”以“超静定刚架内力分析”为实验内容,包括测试方案制定、测点布置、应变片粘贴、测试系统连接调试、数据采集与处理等内容。在实验选修课中,指导教师负责基本理论和仪器操作的讲授,学生独立完成实验过程。强调工程测试手段和动手能力的培养,鼓励学生创造性思维和独立分析解决问题。
实验选修课考核采用实验报告与答辩形式相结合的方式完成,由3位教师组成答辩组,按实验理论、实验设计方案、仪器操作、数据处理与结论、误差分析等内容提问。根据学生回答情况结合实验报告以“百分制”评价。
开放实验以现代测试技术为内容,内容多为科研项目的转化,不仅技术含量较高,而且专业性强,具有设计型的性质,有助于扩展学生知识面,提高知识层次。面向机械专业本科生,目的在于开拓学生视野,了解现代测试手段和方法,培养学生独立解决问题的能力。实验室开设的开放实验有
(1)“CCD照相及测量”
开放类型:学生科技活动
训练目的:熟悉CCD相机原理及应用;熟悉数字图象处理原理、流程和方法;了解工业检测中的长度、角度、形状、面积、颜色、粒度等的检测方法。
(2)“立体照相系统的建立及应用”
开放类型:学生科技活动
训练目的:了解光学立体测量方法的原理及应用;掌握物体三维形貌测量方法的基本过程。
每项实验为16~32学时,学生可以多选,考核方式为实验报告。
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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1.教材
以工程力学的教学改革成果为依据,我们编写了颇具特色的《工程力学》新教材,该教材被列为普通高等教育“十五”国家级规划教材和北京高等教育精品教材,并于2003年8月由高等教育出版社出版。本书有以下特色:(1)以力学的基本概念和原理为主线,优化课程体系,重组教学内容,减少不必要的重复,突出主要内容,加强前后呼应,实现教学内容的相互贯通,相互融合和相互综合,以便于学生建立起对力学学科的整体认识。(2)更多地采用从一般到特殊的内容体系,以便于全面、准确地阐述基本概念和基本定理,使学生牢固地掌握力学的基本理论。(3)提高了数学起点。在内容的组织上充分利用学生已在数学课中掌握的数学工具,如矢量代数、矢量分析、矩阵运算、张量的概念和场论,使理论叙述简明扼要,文字精练,推导严谨,加强对学生用数学思维、数学工具来解决工程实际问题的能力培养。(4)流体力学部分没有一般教科书中复杂的理论推导,强调物理概念,内容的处理方式和难度能和前面的理论力学力和材料力学部分有机地结合在一起,虽然篇幅较小,但比较全面地介绍了流体力学的基本内容,并且还保持了内容的一定深度。(5)增大例题难度,这主要体现在例题的深度、广度和综合性上,有的例题促使学生放弃用已知知识修补未知知识的不良习惯,有的例题需要几章知识的综合应用才能解决,以利于学生对基本理论的透彻理解和正确应用,更好地培养学生独立分析、解决问题的能力。(6)注重启发性,结合相关内容提出一定数量的有一定难度的思考题,以培养学生独立思考问题的能力和创新能力。(7) 增加面对计算机的知识介绍。增加了运动学分析的解析解法,结构分析中的矩阵位移法和动力学问题中的第一类拉格朗日方程的介绍,使学生初步认识到用计算机解决力学问题的强大威力。(8)加强理论联系实际和实验环节,激发学生的学习兴趣,促使学生养成爱思考的习惯和动手能力。(9)加大了信息量,开设一定数量的反映后续相关课程的有关内容以及近现代力学发展成果的接口和窗口,以拓宽学生的知识面和视野,引导学生进入新的知识领域,培养学生自己去获取知识的能力。
为了使工程力学教学改革全面配套进行,我们还组织具有丰富教学经验的老教授编写了《工程力学基础Ⅰ》和《工程力学基础Ⅱ》,是少学时教材,已于2004年由北京理工大学出版社出版。其特色为:①立足于“少学时” ,突出“简明实用” ,强调概念与理论的严谨与完整,传授最基本的知识与方法,舍弃对某些专门问题的讨论;②注重与工程实际密切结合,但不过多地涉及具体结构细节;③概念的阐述,以清晰、准确为原则,形式上的变化严格服从内在规律;④解题方法的介绍,以实用高效为目标,或解析推演,或图示判断,力求灵活多样,对所选例题,着重其启发性、典型性与综合性,旨在使读者迅速加深理解、掌握理论的应用等。
2.为学生自主学习和研究性学习提供了学习指导书
为了帮助学生更全面、透彻地理解并掌握工程力学课程的基本概念、基本理论和基本方法,提高分析问题和解决问题的能力,我们组织主教材的作者,在不断丰富和提炼的基础上,编写了《工程力学学习指导》,并于2003年8月由北京理工大学出版社出版,这既是作者多年积累的丰富教学经验的很好总结,又是对主教材教学内容的准确理解和正确、灵活运用及提高解题技巧的有益补充。全书内容体系与主教材完全对应,学生可与学习工程力学课程同步阅读,每章包括以下内容:“基本要求和重点”明确指出本章所包含的内容及应掌握的程度和重点,供学生参考;“主要内容概述及学习中应注意的问题”简明扼要地给出了本章的基本概念、基本原理、基本定理、基本公式和基本方法,并对学习中应注意的问题进行了详细的列举、分析和对比,针对学生容易出现理解错误的地方或较难理解的内容作了深入、透彻的阐述,对有些重点、难点进行细加工、深加工、对某些问题进行深层次讨论,以帮助学生真正掌握所学知识的内涵;“典型例题解析”精选了各类典型例题,其中既包含一定的以巩固基本概念、基本理论和基本方法为目的的基本概念题,又包含较多的难易程度适当的基本要求题及部分综合性较强、难度较大的题,并用较多篇幅予以示范性解答(有的一题给出多种解答),以帮助学生领会本章的精髓,熟悉并掌握解题的基本思路、方法和技巧,题后的点评,有的对本题的解题关键予以说明,有的指出了学生在解题中容易混淆的概念或常犯的错误及错误的根源,有的对相关问题展开了进一步分析和讨论,以启迪学生的思维、开阔学生的视野,达到深刻理解课程内容和大大提高解题能力的目的;“自测题及其解答”主要让学生检测自己对基本概念、基本理论和计算方法的掌握程度,使学生既巩固了基础知识,又熟悉了解题方法和技巧,提高自己综合运用各方面知识的能力。典型例题和自测题中有三分之一左右选自主教材中的习题和北京理工大学的期末试题。附录Ⅰ和附录Ⅱ分别给出了北京理工大学2001~2003年硕士研究生入学考试理论力学和材料力学试题,并给出了详细解答,使考生明确我校这两门课程的考试重点及解题的基本方法和技巧,同时对报考其他院校或研究单位的硕士研究生也有一定的参考价值。总之,该学习指导书对工程力学的基本知识要点进行了系统的总结,力求将基本概念阐述得科学、准确,将基本理论阐述得系统、全面,将基本方法阐述得清楚、易懂,帮助学生在较短的时间内融会贯通所学知识,深入理解其物理意义,提高综合分析和处理力学问题的能力。
3.《工程力学》课程网上辅助教学
随着计算机、网络和通讯技术的发展,计算机辅助教学正在进入一个新的阶段——网络教育和现代远程教育阶段,并且形成了一种新的教育理念。网络教育以其不受时空的限制、信息互动的交流和优势资源可共享等特点,成为教育领域中迅速崛起的一支新军。特别是多媒体的运用、个性化服务以及远程教学使人们的学习、生活发生了本质的变化,变得更加丰富多彩,可以满足不同人群的需求。
为了配合北京理工大学现代远程教育学院网络课程的设置,根据网络教学和本课程教学的特点,我们从2000年开始研制开发了“理论力学网络课程”和“材料力学网络课程”以及“工程力学网络课程”,并已投入使用。网络课程的内容包括:课程介绍,教师介绍,指定教材,教学大纲,学习方法,授课教案,作业习题,实验指导,考核办法,参考文献及授课实况等栏目。
随着计算机技术和硬件设备迅速发展,学校在教学环境建设上的投入力度加大,课堂教学手段的现代化改革已成为现实。多媒体教室的普遍使用,校园网上的网络课程平台,都为教学提供了一个良好的环境,对促进教学思想和观念的转变,提高教学质量,培养学生素质有着重要的作用。课程组的绝大多数教师从教学实际出发,在吸收了其他学校教学课件的优秀素材的基础上,制作出有针对性的个性化课件。我们的多媒体课件比较符合教学规律,可以实现逐步演示思维过程,从而有效地避免在使用多媒体教学时易犯的“拉洋片”式的弊端,针对现在的大学生普遍缺少社会实践,缺少对工程背景的了解这一现实情况,在制作课件时注意运用工程实际中的照片、动画、视频剪辑等形象生动的素材,帮助学生理解课程内容,更充分地发挥了多媒体教学的特点和优势,并有效地弥补了板书教学的不足,受到了学生的欢迎,取得了明显的教学效果。这些课件既可作为教师上课用,同时也上传到校园网的网络课程平台上,供学生复习及自学使用。通过网络教学平台,学生可随时了解该门课程的教学内容及进度安排,浏览教师上课的教学课件及布置的课后作业内容,还可就学习中的问题与教师通过网络展开答疑辅导及讨论,教师还可根据教学中遇到的典型问题在网络课程平台上发布有针对性的学习指导及习题解答,并提供与课堂教学同步的复习讨论题及扩展学生思维的思考题。网络课程平台中的资源中心还提供了多门国家级及北京市精品课程的网络课程以满足学生自主学习的需求。
4.实验室建设
基础力学实验室是以《工程力学》课程为中心的技术基础课实验教学基地,其前身为材料力学实验室,1986年更名为结构强度实验室,1997年为适应教学改革和院系调整的需要,将结构强度实验室与理论力学实验室合并组建基础力学实验室。
基础力学实验室所开设的实验面向全校机械类、机电类、某些非机类专业的本科生,以及工程力学专业的本科生和研究生,包括材料力学性能测量;电测应力分析;光测应力分析;流体力学;力学量的特殊测量方法等实验项目,近几年每年学生实验人数在1400人左右。
经过几十年的发展建设,特别是“211工程”的实施,基础力学实验室逐步发展,形成实验项目基本齐全,与相关课程配套的实验教学体系。在普通高等学校本科生教学实验中较早地引入自动电测方法等先进的测试手段和光测应力分析实验方法等教学内容,在国内具有一定的影响力。1999年通过北京市教委组织的“高等学校基础课教学实验室评估”,成为我校基础课教学实验合格实验室。
2003年我校又投入95万元本科教学专项资金,用于加强基础力学实验室建设,改善实验室教学环境。通过引入技术先进的设备,使实验教学模式从演示型和验证型向综合型和设计型发展,实验教学方式更加灵活、多样。
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工程力学实验教学基础设施:
本实验室现有可用于材料力学性能测量,电测应力测量的实验设备包括:200 kN微机控制电子万能试验机1台,100 kN微机控制电子万能试验机1台,50 kN微机控制电子万能试验机及多功能实验教学辅助装置5台套和应变仪10台;可用于光测应力测量的光弹仪5台等构成了与工程力学课程相关的教学实验设备的主体。这些实验设施的建设,为工程力学课程的实验教学,及与之相关的实验选修课和开放实验课奠定了良好的基础。
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授课与演示系统:
基础力学实验室配备了多媒体教学设备。实验课采用多媒体教学丰富了教学内容,提高了实验教学效率。
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4-4教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的;教育技术应用与教学改革)
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1.抓好课堂教学的每一学时,精心组织和安排教学内容
《工程力学》课程作为我校相关工科专业的一门重要技术基础课,每学年都有1400名左右学生学习该课程,如何在精简学时的同时,提高教学质量,又给思维活跃的学生留出更多的自主学习空间,是摆在课程组面前的首要任务。本课程组在每个学期课程开始之前都要召开任课教师的教学预备会议,就本学期的教学内容安排、学时分配、教学进度等问题进行讨论,任课教师集思广益,提出本学期重点要抓的教学内容和关键环节;每个学期期末考试之后,也要集中在一起讨论一下试卷中反映出的问题,并探讨如何在下届学生的教学过程中加以改进。
2.开展教学方法与授课艺术的研究与探讨,提高教师的教学水平
《工程力学》课程经过整合后涵盖了《理论力学》和《材料力学》两门课程的内容,而且原有两门课程的重点内容基本不减,这对任课教师知识背景的广度、深度及教学水平的高低是个极大的考验,为此课程组专门聘请有丰富教学经验的老教授传授教学方法和授课艺术,大家在一起相互交流,相互启发,提高了教学水平;请校内外高水平的专家和国家级教学名师开办讲座;对于新开课的年轻教师,安排他们跟随有丰富教学经验的教师随堂听课,并通过试讲,找到他们在授课中存在的问题和不足之处,以便加以改进,使他们尽快熟悉教学中的各个环节。
3.实行启发式教学,激发学生学习的积极性与主动精神
在实际的课堂教学中,摒弃满堂灌、填鸭式的教学方法,更多地采用启发式、互动式、讨论式教学方法,启迪学生的思维,激发学生的求知欲望和联想能力,特别是培养学生发现问题和解决问题的能力,使学生学会学习、学会创新。在课堂教学中鼓励学生提出问题,引导学生通过思考提出自己的见解;除了规定的基本作业外,布置一部分思考题和选做题,让学生通过自己的分析思考并阅读参考书后给出答案;借助于课程组编写的与教材配套的《工程力学学习指导》,可使学生对主教材教学内容有更准确的理解,对有些重点、难点进行的深层次讨论启迪了学生的思维,拓宽了学生的视野。另外鼓励和引导学生通过自己的研究写出小论文,培养学生的全面素质,特别是创新能力,作为奖励可在期末总评成绩上加1-3分。
4.尊重学生在学习活动中的主体地位,贯彻“学生为主体、教师为主导”的教学理念
针对学生的理解能力和接受能力的个体差异,作为课堂教学的有效补充手段,课程组坚持教师面对面地给学生答疑,答疑时间每周安排2次,每次2小时,学生在学习中遇到的问题可以及时获得教师的帮助,避免了问题的积累,使得学生能够跟上课程的进度。答疑时不是简单地给出答案,而是引导学生自己逐步发现问题出在何处,又如何解决问题,同时再给出相关的或者更深入的问题让学生回去思考,让学生体会思考和研究的乐趣。
5.抓好教学秩序,改革考试手段,合理公正地评价学生的学习成绩,使教学管理规范化
为了督促学生在平时的学习中严格要求自己,跟上课程学习的进度,确保学习上不掉队,课程组要求任课教师对学生的课堂出勤率及平时作业的完成情况有完整的记录,并与平时成绩挂钩;期末考核方式采用半开卷的形式进行,注重考查分析和解决问题的能力,避免死记硬背;考卷评分标准统一,结合平时成绩,用科学的量化的评测方法给出总评成绩,对学生的成绩给出合理公正的评价,各个教学班考试结果都给出成绩分析,通过分析找出教学中存在的问题;同时对于自学能力强的学生也允许其直接参加考试,但没有平时成绩。
6.现代化教学手段与传统课堂教学的整合,充分发挥现代教育技术在提高教学效率、提高教学质量方面的重要作用
教学媒体的现代化建设和优化使用是提高教学质量的一种保证,为此学校配备了包含有计算机、实物投影仪、大屏幕、电脑投影仪、录像机、录音机、VCD 机以及扩音器等在内的多媒体教室,在《工程力学》课程的教学过程中,刚体系统的各种运动形式,构件的受力变形与破坏过程都可通过大屏幕直观地表现出来,使枯燥难懂的内容变得生动、形象,可以充分调动学生的学习兴趣和学习积极性,更好地培养学生的空间想象能力和创造性思维,这是传统教学手段无法比拟的。本课程组积极鼓励任课教师使用多媒体教学设备,很多教师都结合自己的教学体会编制了特色鲜明的教学课件,同时,利用校内校园网上的网络课程平台,开通了《工程力学》网络课程,学生可随时利用该平台浏览授课教师的课件,在网上的讨论区中就某个问题与教师开展讨论,教师也可通过该平台与学生沟通,布置作业、思考题、选做题,发布通知等。学生还可进入网上的教学资源库,浏览与课程相关的背景资料及其他拓展内容,这就给学生提供了一个更广阔的自主学习的空间。
7.注重教师个性化教学风格的培养,为学生提供高水平多样化的课程选择,有利于发挥学生的主观能动性
对于《工程力学》这样一门技术基础课来说,课程学习的主要目的是培养和训练学生的思维能力和分析问题解决问题的综合能力,而以传统的粉笔黑板为载体更能将这一分析思考的过程直接的再现。课程组在强调教学效果的前提下,不主张千篇一律的授课形式,注重培养教师个性化的教学风格,鼓励教师采用最适合自己的教学手段。教师在授课过程中也随时根据教学内容的需要,调整自己的教学方式,例如在引入枯燥的概念时采用多媒体给出直观形象的生动例子,便于学生理解;在分析求解思路时借助粉笔黑板一步一步展开,使学生加深印象。多种教学手段的结合,相互取长补短,使得教学效果更好。
8.? 规范化管理
?(1)开课之前的准备工作
?1)召开教学预备会,主要内容:
l??? 按照本学期实际上课的学时数,合理而有效地安排授课内容。大家根据以往的要求和授课的经验发表意见,然后由课程组负责人统一作出要求:每章用几个学时,重点内容是什么,哪些地方可以放松要求,放松到什么程度。这是给所有任课教师的指导性意见。
l?????? 安排答疑有关事项,保证平时每周有两次答疑,考前有两天答疑。
l?????? 确定本学期《工程力学》课程学生成绩的评定方法和考试形式。经过几年的摸索,评定方法已基本形成。我们给出两套方法:
方法一
期末考试试卷的卷面成绩作为学生的学期成绩。
方法二
期末考试试卷卷面成绩占70%,平时成绩占30%。平时成绩采用倒扣分法:1次不交作业扣1.5分,迟到3次算1次旷课,1次旷课扣1分。另外《工程力学》课程需一年学完,每学年的第二学期有课外实验,这学期平时的30分中有5分是实验成绩,根据考勤和实验报告由实验室的教师给定。
根据以上两套方法,每个学生会有两个成绩,我们取其中较高分作为学生的学期成绩。另外学生写小论文,可在总成绩上加1~3分。
工程力学现在的考试形式是半开卷,即允许学生带1张A4纸进考场,学生带进考场的A4纸上不仅可以写公式,也可以记下自己容易犯错的地方,自己对课程内容的系统总结,解题思路等,这是我们前几年试验过闭卷、开卷、半开卷等各种形式后逐渐确定下来的,这样学生可以把主要精力放在理解知识,掌握方法和创新思维上。
2)要求教师查看教室、计算机、投影设施等的情况。
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(2)开课过程中的规范要求
1)每学期的第一节课向学生宣布教学预备会的相关内容。
2)教师无特殊原因不得调、停课,不得迟到,不得提前下课。
3)教师要维护良好的课堂纪律,作好学生旷课、迟到等考勤记录,可采用抽查或签名等方法。
4)平时作业批改后要作好记录。
5)教师必须保证答疑时间。
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(3)? 期末考试相关工作
此项工作的规范化管理已被理工大学教务处作为范例向全校推广。
1)组织命题工作
学期初就开始组织命题工作,先由大家讨论出几个题,每个题涉及哪些知识点,分值是多少,这个过程基本上要覆盖所有的重要知识点。然后每位教师认领一道题(实际是认领一部分内容)要求在两个月的时间内针对所认领的内容出4个考试题目,其中2个题难度大些,2个题难度小些。并要写明每个题所考察的知识点,做出相应的标准答案和评分标准。试题要求不能抄袭书上的题,要尽量自己编题。最后由负责人根据难易程度做选定、修改、完善等工作,定出两套考卷。试卷定稿后,在试卷分卷前就不再和任课教师见面,直到期末阅卷后再开会讲评命题工作。另外每年每位教师选择的出题内容是要变化的,这样做对教学工作能起到促进作用。
2)参加考试工作
考试前两天,任课教师集体分试卷。每袋试卷上要填明考试科目、考试时间、考场地点、教学班号、任课教师、监考教师、试卷份数、应参加考试人数、实际试卷份数(此项留下空格,待收完试卷后填写)。分好试卷后统一锁起来,此时不允许教师拿走试卷(考后教师可拿试卷留存资料)。
根据学校的要求,结合工程力学考试的特殊性,我们专门制定了《工程力学》考场需知和监考教师注意事项。
考试当天,教师提前一个小时到工程力学办公室,领取试卷档案袋、考场记录表、考场须知、门牌及胸卡。考试结束后主监考,要与任课教师交接,核查无误后锁好。
3)组织阅卷工作
l?????? 流水作业,谁命的题谁负责批改。
l?????? 评分标准化。评分已经量化到了3分、2分、1分甚至有0.5分的标准。哪个知识点对了就按标准给加分,然后把这道题得到的所有的分加在一起写在题号前,并填在答题本封皮上,核查无误后签教师姓名。
l?????? 阅卷过程有抽查,有监控。
l?????? 重点复查。
4)试卷分析,成绩统计
批改试卷时,每位教师对所判题目大致得分情况(可抽样统计一个班此题分数)、错误普遍出在哪里,错误原因作出分析判断。然后进行交流,这对今后的教学工作有一定的指导作用。
为了准确无误地评定学生的学期成绩,并减少教师的计算工作量,工程力学课程组编制了有特色的《学生成绩登记表》。输入旷课、迟到、不交作业次数及试卷成绩后,计算机可自动算出学生的学期成绩。
5)试卷装订、存档工作
装订时按照封皮、空白试卷、学期学生成绩登记表、答题本的前后次序,每30份试卷装订成一本。然后统一制作了标签贴在装订好的本子的侧面,标签上有课程名称,考试时间及教学班号。然后把试卷、标准答案、评分标准单独装订成一册,与本学期试卷存放在一起。
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