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具有民航特色的理论力学课程建设

发布时间:2020-05-16所属分类:教育论文浏览:1

摘 要: 摘 要:理论力学是民航高校重要的技术基础课之一,是后续课程学习的基础,同时也影响到工程应用型毕业生的培养质量。针对理论力学课程现阶段存在的问题,与民航实际案例结合较少,学生学习积极性不高,考试成绩不理想等问题,分析提高教学质量培养学生创新思

  摘 要:理论力学是民航高校重要的技术基础课之一,是后续课程学习的基础,同时也影响到工程应用型毕业生的培养质量。针对理论力学课程现阶段存在的问题,与民航实际案例结合较少,学生学习积极性不高,考试成绩不理想等问题,分析提高教学质量培养学生创新思维能力的方法,结合民航专业特色,以为民航系统输送应用型人才为培养目标,把理论和工程实践相结合,提高学生主动性,重点从教材建设、教学手段和教学方法等方面进行探索与思考。

具有民航特色的理论力学课程建设

  关键词:民航;理论力学;课程建设

  理论力学是民航高校的主干课程,是力学的核心课程,是我校的飞行器动力工程、飞行器制造工程、机械电子工程、交通运输工程、土木工程等专业的基础课,同时也是后续课程如材料力学、结构力学、机械原理、机械设计、断裂力学、振动力学的重要基础。本课程的任务是使学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系机械运动(包括平衡)的基本规律及其研究方法,学会应用理论力学的理论和方法分析解决一些简单的工程实际问题,培养学生的建模能力、分析能力和工程应用能力。

  相关期刊推荐:《教育现代化》创刊于2014年,由中华人民共和国工业和信息化部主办主管,坚持"贯彻国家现代教育方针政策与理论,反映现代教育教学研究成果,交流教育学术思想,适应国内外教育发展新形势、新机遇、新挑战,整合现代教育教学新理念、新技术、新方法。

  针对我校培养民航应用型人才的定位,分析理论力学课程现阶段存在的问题,与民航实际案例结合较少,学生学习积极性不高,学生在理论力学上付出的时间少,通过对学生的反馈意见,不少同学认为理论力学课程是理论易懂做题难。

  结合民航专业特色,以为民航系统输送应用型人才为培养目标,将理论与工程实际相结合,重新定位理论力学的教学目标,重点对理论力学的教材建设、教学手段和教学方法等方面进行探索与思考。

  一 定位教学目标

  我校属于民航类高校,学校人才培养目标是培养民航类工程技术应用型人才。因此,理论力学课程的教学目标应符合学校的人才培养目标。早期,理论力学课程教学目标定位于注重基础理论的掌握、基本概念和基本原理的理解、培养分析问题的能力。这种目标定位不利于创新思维和解决民航工程实际问题能力的培养,与我校培养民航工程技术应用型人才的要求不相符。因此,学生在传统培养目标的基础上应具有如下几个方面的能力。

  (1)应用能力和解决工程实际问题能力。学生要了解科技前沿,应与当前重要工程问题相联系,如航天工程、大飞机工程等,应用动量矩守恒定理理解航天飞行器的姿态控制方法。

  (2)正确的模型辨识能力。如描述飞机在空间的姿态角,可认为飞机是刚体模型,而研究飞机机翼的受力变形则必须认为飞机是弹性体模型。

  (3)创新思维和发散思维能力。针对同一力学模型,具有多角度、多形式的分析解决问题的能力。如滑轮重物组成的系统,可以用动量定理去分析,也可以用动能定理去解决。

  二 教材建设

  (一) 配套数字课程资源

  我校现在用的哈尔滨工业大学理论力学教研室编《理论力学》第8版[1],该教材曾获首届国家优秀教材奖和国家级教学成果奖。教材内容详尽,难度适宜,课后习题丰富,保持了前7版理论严谨、逻辑清晰、由浅入深的风格体系,对部分内容进行了修改和修正,适当增加了综合性例题。例如,为了方便教与学,在书中的页边出现了链接数字课程资源的二维码,通过扫描二维码可以观看运动的动画显示,得到了学生们的一致好评,这非常有助于学生对理论的理解。理论力学第8版很好地将基本概念阐述得科学、准确,将基本理论阐述得系统、全面,使学生能够快速理解其物理意义,掌握关键知识点,提高综合分析问题的能力,是一套高质量的理论力学教材。

  (二) 以民航工程实例教学

  理论力学的教材有很多,能满足或多专业学生的学习要求,但如果教材对于不同专业的学生侧重点没有分开,学生们会主观觉得和自己专业相差太远而没有兴趣[2]。我校采用的理论力学教材多处采用了民航工程实例,如第二章平面任意力系关于平衡问题约束力的计算是本章的重点内容,教材习题中增加了民航实例,飞机机翼上安装一台发动机,作用在机翼上的气动力按梯形分布,求解机翼固定端处的约束力。

  再如第三章空间任意力系的简化,以飞机在飞行时受到重力、升力、推力、阻力组成的空间任意力系为例,飞机实际载荷分布特别复杂,为考虑其总体效果,把力系向飞机的重心简化,由空间任意力系简化理论,简化结果为主矢和主矩,可以帮助学生理解飞机有效推力、有效升力、侧向力、滚转力矩、偏航力矩和俯仰力矩。

  三 教学手段

  (一) 课件建设

  多媒体教学课件的使用,在课堂教学中发挥着重要作用。多媒体教学课件可以提高讲课效率,某些抽象的原理,板书太复杂或浪费大量时间,通过多媒体课件就可以让学生即刻看到图片、视频,时刻抓住学生的思路,提高学生的学习兴趣,增强讲课效率,达到传统板书教学方式所不能达到的效果[3]。

  理论力学课程的特点是与工程实际联系紧密,我们充分利用多媒体课件教学将一些难以理解的概念形象地表现出来。例如,为了让学生深刻理解科氏加速度的概念,用北半球河流形成的自然现象去解释,河流的右岸比较陡峭,左岸比较平缓,因为地球作为动系,河水流动产生的科氏加速度向左,河水的右岸对水产生了向左的作用力,因此右岸比较陡峭。理论力学解释自然现象,使学生能够快速理解并深刻记忆。

  (二) 板书与多媒体相结合

  采用多媒体课件教学最大的弊端是必须翻页,翻过去的定理或公式的不能实时呈现在学生面前。为了让新的定理或公式让学生实时看到,以板书形式表现出来,采用多媒体教学与黑板板书相结合效果更佳。将传统板书教学方式与多媒体教学有机的结合起来,发挥其各自的特长,教学效果更好。

  四 教学方法

  (一) 加强师生互动

  理论力学课程的教学,需要加强师生互动环节、增加讨论式的方法,活跃课堂气氛。可先提出一定的问题,引导学生思考和讨论,通过讨论,学生就会发现问题,再通过教师的讲解分析,学生就会感到柳暗花明。另外,学生在课下做题过程中很可能会遇到疑问,为了能及时解答这些疑问,我们建立了微信群,同学们可在群里随时提出问题,老师也可以随时进行解答。

  (二) 解题思路多样化

  在理论力学中,针对同一个问题,可以有不同的解法,通过不同的解题方法,能让学生复习前面的知识,同时能掌握各定理之间的关系和应用范围。例如对同一问题,可以用动量矩定理求解,也可以用动能定理求解,则这两种解法对比向学生讲解,可以使学生不但复习了动量矩定理,同时也让学生对这两部分知识点的掌握更加深刻。

  再如有些动力学问题可以用动量定理的微分形式、质心运动定理、动静法等不同的方法求解,这就可以很好地培养学生的发散性思维能力。

  (三) 因材施教

  当前教学的客观困难是,学时减少而教学要求基本不变,需要在一个学期内尽可能讲述更多的内容,并且学生基础良莠不齐,这给教学增加了难度。因此,需要对授课内容有所侧重。

  理论力学教学的侧重点应在原理的理解和应用上。静力学部分重点放在讲解平面一般力系和空间一般力系的受力分析、平衡方程的建立,以及加强学生对平面一般力系和空间一般力系的工程问题求解的解题训练上;运动学部分重点放在讲解点的合成运动和刚体的平面运动上,在点的合成运动中,重点讲清绝对运动、相对运动、牵连运动以及牵连点的概念,讲解平面运动时,重点讲清平面运动的概念、运动分解以及和点的合成运动的区别与联系;动力学的内容只讲动力学的基本方程、三大定理以及达朗贝尔原理。

  基于我校人才培养目标,理论力学应从学生的实际出发,使教学的深度、广度、进度适合学生的知识水平和接受能力,同时考虑学生的思维特点使其学有所用。因材施教是我国自古流传下来的宝贵经验,是我校培养民航工程应用型人才必须坚持的一条重要原则,具有非常重要的现实意义。

  五 总结

  基于我校的人才培养目标定位,理论力学课程的教学目标应注重创新思维和解决民航工程实际问题能力的培养。从提高教学质量的角度考虑以下几点。

  (1)教材配套相应的数字课程资源有利于学生对知识点的理解和掌握,教材中采用民航工程实例,符合我校的人才培养目标,能够激发学生的学习兴趣。

  (2)课件开发过程中,与课程紧密相关的工程照片和录像,特别是航空航天类的应用实例,培养学生用力学知识探求工程问题的能力。

  (3)建立的微信群,加强了学生与老师间的互动,将疑问随时解决,不拖延,解题思路多样化,教学内容侧重原理的理解和工程应用上,符合我校人才培养目标。

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