工程力学课程教学改革的实践与认识

一、课程体系的调整

工程力学课程是在原先理论力学和材料力学两 门课程内容的基础上形成的,但不是两门课程的简 单相加或合并。原先理论力学和材料力学两门课程 自成体系,相互独立,而在有些方面又彼此重叠。为 了把这两门课程有机地结合起来,我们进行了较大 的体系调整。

把原先理论力学课程中的静力学部分和材料力 学课程中的大部分内容相结合,形成工程力学(Ⅰ), 放在一年级下学期进行教学;把理论力学课程中的 运动学和动力学两大部分加上材料力学课程中的动 荷载和交变应力两部分形成工程力学(Ⅱ),放在二 年级上学期进行教学,这样既节省了学时,又消除了 彼此重叠的现象。

在静力学部分的教学中,改变以往平面汇交力 系、平面力偶系、平面一般力系、空间力系的传统内 容顺序,采用从一般到特殊的思想方法,按照静力学 基本知识、力系的等效与简化、力系的平衡、刚体静 力学几个专题的新顺序进行教学。通过实践,从原 先的32学时减少到20学时,而学生完全能够接受。 另外,在材料力学部分的教学中我们也作了较 大的体系调整。材料力学部分总体上也可分为前后 两块。前面是介绍基本理论,后面讨论若干较深入 的问题,如组合变形、压杆稳定和极限荷载分析等。

传统的课程体系对于基本理论部分一直是以基本变 形为主线,按拉压、剪切、扭转、弯曲的顺序分成若干 章。对于拉压、扭转、弯曲几种基本变形均按内力、 应力、变形和超静定问题逐层展开讨论,对于剪切则 主要介绍应力计算。此外,在拉压部分还插入材料 的力学性质,在弯曲部分则插入平面图形的几何性 质。这种体系长期以来一直被广泛采用,确实也是 比较成熟的,但多年来我们在教学过程中也确实遇 到一些问题。比如学生在学完材料力学后,对于拉 压、剪切、扭转、弯曲几种基本变形所形成的一条主 线是明确的,但围绕每一种基本变形讨论了哪些主 要内容,则不太清晰,感到有些杂,尤其是拉压部分; 同一个基本概念或方法要重复多次,例如截面法求 内力,在拉压、扭转、弯曲中都分别讨论过,而每次都 不深透,遇到较复杂的问题时学生仍有些不知所措, 不会综合运用;在拉压、扭转、弯曲问题中讨论了应 力的分布规律,采用的分析方法也是相同的,都是在 实验观察的基础上作出平面假设,由此得出变形的 规律,然后集合平衡、几何、物理三个方面,导出应力 的分布规律,但学生似乎对每一次讨论都感到是一 个陌生的新问题;材料的力学性质插在拉压部分,平 面图形的几何性质插在弯曲部分,使课程内容的分 布显得杂乱,层次不清楚;此外,剪切一章的内容有 特殊性,它与拉压、扭转、弯曲并列显得不协调。在 这次试点班教学中,我们采用新的体系进行了尝试。 新体系放弃了以基本变形为主线,代之以基本概念 和基本分析方法为主线,即按内力分析、应力与强度 计算、变形与刚度计算、超静定问题的顺序进行教 学,突出了材料力学的基本概念和基本分析方法。