非机械类工科专业工程力学课程教学改革的实践

    0　引言

    力学同物理学、数学一样,是一门基础学科,它所阐明的规律往往带有普遍性的意义。力学又是一门技术学科,作为众多工程技术的理论基础,又在广泛的工程应用中得到不断发展。力学和工程的结合推动了工程力学的形成和发展。因而,工程力学是一门具有显著实用价值的技术课程,成为各工科专业的必学课程。对于机械专业,工程力学为学习机械设计基础等后续课程提供重要的理论依据。对非机械专业,工程力学可为学生树立工程理念、了解相关专业设备的原理、操作应用、维修及选型打下理论基础。

    工程力学课程较抽象具有逻辑性强的特点,因而数学便成为其不可或缺的手段;工程力学课程又具有很强的实际工程应用的特点,因而图形学、机械制图等基本知识和技能也不可少。然而,非机械类工科专业的学生,所缺乏的正是足够的数学和机械图等知识与技能。因此,非机械类工科专业开设工程力学课程,在内容、重点及难度上都应与力学专业、机械专业有所不同,在教学方法上也要有不同。

    近年来,笔者一直在讲授非机械类工科专业工程力学,致力于使之成为学生所喜爱的课程。总结成功的经验,主要得益于把工程力学这门课置于相应专业的课程体系当中而不是孤立地去讲授,并能根据学生的不同专业背景调整授课方式和授课内容;同时,也得益于对教学方法及教学效果的不断改进。

    1　结合所学专业需求,合理安排教学内容

　　一般地说,工程力学课程包括理论力学(主要是静力学)和材料力学两部分,主要讲授物体机械运动的一般规律,以及构件强度、刚度和稳定性的分析和计算。对于非机械类工科专业工程力学的教学内容,可以按以下几个层面设置:

    a.必需掌握的内容

    理论力学部分:静力学基本概念;受力分析;平面力系的合成、简化和物体平衡条件的计算。

    材料力学部分:构件变形概念(拉伸与压缩,剪切与挤压,扭转,平面弯曲);构件强度、刚度和压杆稳定性的计算、校核及截面设计;简单组合变形的计算。

    b.基本掌握的内容

     理论力学部分:摩擦的概念及有摩擦时的平衡问题;空间力系概念、合成与平衡条件计算。

    材料力学部分:复杂应力状态及强度理论;交变应力。

    c.一般应了解的内容

    力学课程体系;工程力学的作用、地位与发展过程;工程力学的进展和重大工程实例。

    具体地,应结合所学各专业的需求去合理调整课程内容。比如,面向化工类专业授课时,根据其培养目标和后续课程(如化工通用设备、压力容器)的要,应强化强度、刚度和稳定性计算,增加薄壁应力理论的课时,并且在讲授时尽量直接引用化工设备的实例,使课程更具针对性和实效性。面对高分子材料专业,则应着重讲授材料性能、材料缺陷的影响、应力状态、应力集中等方面的内容,并适当增加材料性能的实验课时。