《工程力学》课程标准

《工程力学》课程标准一、课程性质与任务1、课程在专业中的定位工程力学是面向工程专业开设的一门专业技术基础主干课程，兼有基础理论和工程应用技术双重性质；其研究问题、解决问题的方法在科学研究和工程应用方面亦具有代表性。它不仅是工科专业重要的技术基础课，而且是能够直接用于工程实际的技术学科。研究对象从刚体到变形体，研究内容从静力学到动力学，研究方法包括了矢量动力学和分析动力学，丰富多彩的教学内容为全面培养学生构建了良好的平台。本课程着重加强力学基础模块的教学，培养学生具有基本解决问题的能力之后，加强不同专业应用的培养。2、课程设计针对学生的特点及专业的行业特色，重新构建知识模块。针对不同专业特点，选取不同模块的重组。使得工程力学课程的教学内容体系多样化、灵活化。根据不同专业的特点，分别建立了基础学时、拓展学时。在保障学生掌握最基本的知识模块的前提下，使不同专业的学生分别拓宽了在本专业的应用能力的要求。如矿建专业，拓宽组合变形构件的强度、刚度计算，煤矿开采专业拓宽应力状态及强度理论相关知识，通风安全专业拓宽了材料力学性能的专业要求等。知识模块的重组，避免了由于学时的压缩带来的一系列问题。使不同专业的学生分别得到了针对本专业能力提高的要求。给学生加强一定的知识储备，在日后的工作中可以有较大的发展空间，在工作中具有了一定的拓展的能力，能够适应现代新技术的发展，具有较快掌握新技术的能力。3、课程任务通过本课程的学习，可以开发学生的智力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。二、职业岗位标准1、课程对应的职业岗位通过现场调研和职业岗位能力分析，本专业职业岗位确定为：工程技术员，《工程力学》这门课程也应该面向这个岗位进行定位分析。2、岗位标准职业功能工作内容技能要求相关知识备注工程技术员1、制定矿井建设安全管理计划；2、组织图纸会审；3、参与编制项目施工组织设计、施工技术方案、专项施工方案；4、按照施工图纸提出所需工程构件的加工计划；5、具体负责现场技术文件资料的汇总与控制，负责图纸的接收、保管、发放、回收等工作6、在制定措施和设计及工作中要贯彻执行国家安全生产方针和相关法规以及上级有关部门的安全生产条例、规章、生产标准及文件通知。7、；参与竣工资料的收集、整理。1.会绘制工程结构的结构简图并绘制出其受力图2.会运用平衡方程解求各种静定结构的支座反力3.会工程结构的截面惯性矩的计算4.会分辨工程中哪些构件是属于轴向拉压杆2会计算轴向拉压杆的内力5.会进行剪切与挤压的实用计算6.会进行圆轴强度、刚度计算7、会画剪力图、弯矩图。8、会分析工程实践中各种静定梁结构的强度、刚度问题9、应用四种强度理论解决实际问题10、会分析工程实践中各种组合变形构件的强度问题1．约束反力的类型以及各种约束反力的绘制方法；2．利用平衡方程求解静定结构支座反力的过程3．惯性矩的概念及计算方法4．掌握轴向拉压杆件强度计算方法；5.进行剪切与挤压的实用计算；6、扭转变形的强度、刚度计算7、剪力、弯矩及其方程8、梁结构强度计算9、应力状态的概念，二向应力状态分析，三向应力状态10、弯曲与扭转，弯曲与拉伸强度计算3、课程能力标准分解课程能力单项能力技能要求知识能力备注A静力学公理及物体的受力分析A1静力学公理1、了解力的概念2、理解静力学基本概念和公理。1、力的概念2、静力学的基本概念和公理A2物体的受力分析1、掌握常见约束反力的画法。2、掌握物体及简单物体系受力图的画法。1、约束和约束反力2、受力图B、平面力系的合成与平衡B1平面力系1．理解力在直角坐标轴上的投影和合力投影定理。2．理解力矩的概念和合力矩定理。理解力偶的概念、性质、力偶系的合成与平衡。3．理解力的平移定理。理解平面任意力系的简化及简化结果。4、掌握平面任意力系的平衡方程及应用。5、掌握简单物体系统平衡问题的解法。1．汇交力系合成与平衡的解析法2．力矩力偶3．力的平移定理；平面任意力系的简化4、平面任意力系的平衡方程5、物体系统的平衡C、考虑摩擦的平面力系问题C1滑动摩擦1．掌握滑动摩擦力的计算2．理解摩擦角及自锁的概念。1．滑动摩擦2．摩擦与自锁D、空间力系D1空间力系的平衡1．理解力在空间直角坐标轴上的投影。2．熟练掌握空间汇交力系的合成与平衡。3、会求空间力对轴之矩4、会使用空间任意力系的平衡方程。1．直接投影法，二次投影法2．空间汇交力的合成3.力对轴之矩4．空间任意力系平衡问题的平面解法E、拉伸与压缩E1拉压时的强度计算1．理解轴向拉伸与压缩的概念2．掌握截面法、轴力与轴力图3。掌握横截面和斜截面上的应力计算4。掌握虎克定律５。理解低碳钢和铸铁的力学性能1．轴向拉伸与压缩的概念2。轴向拉伸与压缩时的内力3。轴向拉伸与压缩时的应力4。拉压杆的变形与虎克定律５。材料在拉压时的力学性能E2拉压实验1．了解实验设备，掌握低碳钢和铸铁的力学性能指标测定2。理解许用应力概念3。掌握强度条件及其应用1．拉压杆的强度计算F、剪切与挤压F1剪切的实用计算1．理解剪切和挤压的概念掌握剪切和挤压的实用计算。1．剪切和挤压的概念与实用计算G、扭转G1圆轴扭转1．理解圆轴扭转的概念2。掌握扭矩和扭矩图3。掌握圆轴扭转时横截面上的应力和变形1．圆轴扭转的概念2。扭矩和扭矩图3。圆轴扭转时横截面上的应力和变形G2扭转实验1。了解实验设备，观察、分析低碳钢和铸铁的扭转破坏现象2。掌握强度条件和刚度条件及其应用1。圆轴扭转时的强度计算和刚度计算H、平面弯曲H1直梁弯曲1．理解平面弯曲的概念2。掌握剪力和弯矩的计算3。掌握弯矩、剪力与载荷集度间的关系4。熟练绘制剪力图和弯矩图5．掌握梁弯曲时横截面正应力分布与计算6。了解横截面切应力计算方法1．平面弯曲的概念2。梁的内力计算3．剪力图和弯矩图4。弯矩、剪力与载荷集度间的微分关系5．弯曲正应力计算6．弯曲切应力简介Ｉ应力状态及强度理论Ｉ1应力状态1。了解应力状态的概念2。熟练掌握平面应力状态分析的解析法1。应力状态的概念2。平面应力状态Ｉ2强度理论1。初步了解强度理论及其适用范围1。强度理论Ｊ组合变形构件的强度Ｊ1组合变形构件1。理解组合变形研究思路2。掌握拉压与弯曲组合变形计算3。掌握弯扭组合变形计算1。拉压与弯曲组合变形2。弯扭组合变形三、课程目标1、课程总体目标通过任务引领型的项目活动，使学生具备静定结构受力分析能力和内力图的绘制能力；力系平衡条件的应用能力；构件的强度、刚度、稳定性计算能力；基本的力学实验操作能力；工程运用与实际问题的解决能力。同时培养诚实、守信、善于沟通和合作的品质，为发展职业能力奠定良好的基础。2、课程具体目标单项能力教学方法、手段能力目标备注1、静力学公理启发式、课题训练；多媒体掌握静力学的四个公理和两个推论，网上答疑2、物体的受力分析启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体会判别实际工程中各种约束的约束性质，能熟练地画出受力图。网上答疑3、平面力系的合成与平衡启发式、讨论式、练习式；多媒体掌握平面力系的合成与平衡运算，能熟练应用平衡方程求解平衡问题网上答疑4、考虑摩擦的平面力系问题启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体掌握考虑摩擦时物体系统的平衡问题网上答疑5、拉压时的强度计算启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体掌握直杆轴向拉压时应力和变形的计算网上答疑6、剪切的实用计算启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体学会应用剪切及挤压强度条件设计构件的方法网上答疑7、圆轴扭转的变形与刚度计算启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体掌握受扭时的应力和变形计算方法网上答疑8、直梁弯曲启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体掌握纯弯曲时正应力计算理论及强度条件网上答疑9、应力状态和强度理论启发式、讨论式、多媒体掌握平面应力状态分析的解析法网上答疑10、组合变形构件的强度启发式、讨论式、练习式、课题训练；多媒体掌握组合变形的强度条件及强度计算网上答疑四、课程内容1、专项能力综述按照课程能力标准和达到的能力目标要求，运用模块化目标驱动课程单项能力分解方法，将这门课程划分成静力学、杆件四种基本变形、应力状态及强度理论、组合变形构件强度4个专项能力模块。2、课程能力标准分解课程模块能力点知识点情感点备注A静力学1、掌握静力学的四个公理和两个推论；2、会判别实际工程中各种约束的约束性质；3、能熟练地画出受力图；4、理解力矩的概念和合力矩定理。理解力偶的概念、性质、力偶系的合成与平衡；5、掌握平面任意力系的平衡方程及应用；6、掌握滑动摩擦力的计算；7、熟练掌握空间汇交力系的合成与平衡。A11力的概念；A12静力学的基本概念和公理；A21约束和约束反力；A31受力图；A41力矩力偶A51力的平移定理；平面任意力系的简化A52平面任意力系的平衡方程A53物体系统的平衡A61滑动摩擦A62摩擦与自锁A71空间汇交力的合成A72力对轴之矩A73空间任意力系平衡问题的平面解法1、明确学习的目的；2、激发学习知识的愿望和兴趣；3、建立学习运用基础知识的自信心；4、养成以科学态度运用设计技术知识，分析问题和解决问题的良好习惯；工作模块B、杆件四种基本变形1、掌握拉压的应力及强度计算；2、掌握剪切的实用计算；3、掌握扭转的变形与刚度计算；4、掌握弯曲正应力的强度条件及应用B11轴向拉伸与压缩时的应力；B12材料在拉压时的力学性能；B21剪切和挤压的概念与实用计算；B31圆轴扭转的概念；B32圆轴扭转时横截面上的应力和变形；B41平面弯曲的概念；B42剪力图和弯矩图B43弯曲正应力计算同上工作模块C、应力状态及强度理论1、掌握直杆拉压时斜截面的应力状态；2、掌握平面应力状态分析的解析法；3、掌握广义胡克定律。C11应力状态的概念；C21平面应力状态分析的解析法；C31广义胡克定律。同上工作模块D、组合变形构件强度1、掌握组合变形的概念；2、掌握弯曲与拉伸及扭转组合变形危险点上应力状态特点；3、熟练掌握组合变形构件的强度条件及强度计算；D11组合变形的概念；D21弯曲与拉伸的组合变形；D22弯曲与扭转的组合变形；D31组合变形构件的强度条件；D42组合变形构件的强度计算。同上工作模块3、课程学习时间安排表模块内容时间安排（学时）备注模块A静力学20模块B杆件四种基本变形24模块C应力状态及强度理论4模块D组合变形构件强度4合计524、情感态度培养学生的学习兴趣，因为保持积极的学习态度是学习成功的关键。教师应在教学中，不断激发并强化学生的学习兴趣，并引导他们逐渐将兴趣转化为稳定的学习动机，以使他们树立自信心，锻炼克服困难的意志，认识自己学习的优势与不足，乐于与他人合作，养成和谐和健康向上的品格。同时建立和谐的师生关系，因为只有亲其师，才信其道。另外在学习过程中要充分发挥团队协作的精神，一丝不苟的工作态度，虚心求教，开拓创新。5、学习策略策略类别目标描述基本学习策略1、积极与他人合作，共同完成学习任务；2、主动向老师或同学请教；3、制订简单的学习计划；4、对所学知识能主动练习和实践；5、在学习中集中注意力；6、能初步使用网络资源进行学习和主题搜索。认知策略1、根据需要进行预习；2、在学习中集中注意力，3、在学习中积极思考；4、在学习中善于记要点；5、对所学习内容能主动复习并加以整理和归纳；6、注意和发现应用规律与技巧并能运用举一反三；7、在技能练习过程中，能不断的总结经验规律。调控策略1、明确自己学习的目标；2、明确自己的学习需要；3、制订简单的学习计划；4、把握学习的主要内容；5、注意了解和反思自己学习过程中的进步与不足；6、积极探索适合自己的学习方法；7、经常与教师和同学交流学习体会。资源策略1、注意利用多种教学资源丰富自己的学习；2、使用网络工具查找主题信息；3、能初步利用图书馆或网络上的学习资源；4、乐于接触并了解国内外力学技术应用的发展。五、课程实施方案1、课程教学模式（任务驱动、项目导向、一体化、案例教学等等）本课程的主要教学方法是课堂教学，此外，还要安排必要的实验、讨论课和课外作业等教学环节。2、教学方法与教学手段1）教学方法1、在教学过程中，应立足于加强学生知识运用能力的培养，采用项目教学，以工作任务引领提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机。2、本课程在教学过程中，教师示范和学生分组讨论、训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生在“教”与“学”的过程中，会运用所学力学知识解决与力学相关的工程问题。3、在教学过程中，要创设工作情景，利用力学知识分析工作过程，在分析工作过程中提高学生的岗位适应能力。4、在教学过程中，要应用多媒体、投影等教学资源辅助教学，帮助学生熟悉实际的工程构件。5、在教学过程中，要重视本专业领域的发展趋势，贴近实际发展。为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。6、教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德。2）教学手段⑴课程组教师积极推行教学手段改革，将模型、实物与多媒体、网络教学等现代化教学手段相结合，互相弥补，收到了较好的教学效果。①应用多媒体课件。多媒体课件是本课程采用的主要现代教育技术手段，增大了信息量，图文并茂，立体感强，有利于教师与学生的互动交流，帮助学生建立建筑结构的空间关系，受到了校内专家的肯定和学生的普遍欢迎。②建立网上答疑平台，实现立体化教学，为教师和学生之间的交流提供共享平台。学生可以在任何时候提出问题，教师的回答可以为多个学生从信息共享中受益，同时也可与同类院校实现教学资源共享。⑵聘请高校知名教授和工程技术专家来校讲座或学术报告，了解国内外在工程力学方面新技术的研究应用情况，进一步拓宽了学生的视野，增长了见识，是课堂教学的有效延伸。3、教学建议（1）教师应以学生为主体，培养学生综合应用能力。（2）教师应按照项目的学习目标编制项目任务书。项目任务书应明确教师讲授（或演示）的内容；明确学习者预习的要求；提出该项目整体安排以及各模块训练的时间、内容等。如以小组形式进行学习，对分组安排及小组讨论（或操作）的要求，也应作出明确规定。（3）以学习者为主体设计教学结构，营造民主、和谐的教学氛围，激发学习者参与教学活动，提高学习者学习积极性，增强学习者学习信心与成就感。（4）