对中职工程力学教学内容设计的探索——以“梁的弯曲变形”教学内容设计为例

　　工程力学是中等职业学校工程类专业的一门专业基础课，其理论性强且与实践联系紧密。从课程的设置和教材的编撰来看，工程力学教学一贯以追求知识的系统性、完整性和科学性为目标，因此理论阐述及推导很多，实际工程应用很少。而中等职业学校学生的科学文化知识水平以及接受理论知识的愿望都比较低，而且教学课时又比较少，一般都整合在机械基础课程中，所以教学效果往往是教师失望、学生困惑。

　　那么如何才能提高教学效果呢?笔者认为教学内容的选材和设计至关重要。

　　对于中等职业学校工程力学的教学，教师把教学目标应放在学生工程思维和意识的培养上。教师所选教学内容要具有基础性、实用性，理论陈述要开门见山、简单明了，重点揭示解决工程问题的逻辑思维过程，设计更多的学生思维训练课题。教师在教学时可以自由地采用任何可供利用的教育教学资源和信息载体，积极大胆地去设计教学材料，尽可能把学生引向解决工程问题的境界，而不应受教材的束缚。

　　在此，笔者以中等职业学校工程力学中“梁的弯曲变形”一节的教学内容的设计(2~4 课时)为例，进行系统说明。

　　教学内容设计如下：

　　一、直梁平面弯曲变形的现象及特点

　　如图 1 所示的梁及其力学模型。当轴线所在平面内直梁受力偶作用或受垂直于轴线的外力(简称横向力)作用时，直梁的轴线将由原来的直线变成曲线，这种变形称为平面弯曲变形。

　　二、直梁平面弯曲变形时的内力及其分布规律

　　由截面法易得：直梁平面弯曲变形时横截面上的内力有剪切力 FQ 和弯矩 M。若是纯弯曲变形，则横截面上的内力只有弯矩 M。如下图 2(a)所示的直梁的 AB 段的变形即为纯弯曲变形，CA、BD 段的变形为平面弯曲变形(弯曲和剪切变形同在)。内力图如图2 所示，其中图(b)为剪力图，图(c)为弯矩图。

　　三、直梁平面弯曲变形的强度理论

　　1.横截面上的正应力

　　对于一般的细长梁(梁的跨度与高度之比 L/h>5)，剪切对梁的强度和刚度影响很小，可忽略不计。因此在弯曲强度计算时，重点计算梁横截面上的弯曲正应力。

　　由理论可证明，纯弯曲变形时梁横截面上的正应力的计算公式为：

　　式中，?—横截而上距中性轴为v的各点的止应力:

　　M ———横截面上的弯矩;

　　y ———所求点到中性轴的距离;

　　Iz———横截面对中性轴 z 的惯性矩，它表示截面的几何性质，是一个仅与截面形状和尺寸有关的几何量，单位为 mm4。