完整版机械工程力学应用整体设计 2.docx
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完整版机械工程力学应用整体设计2
机械类各专业《机械工程力学应用》课程教学整体设计
设计者：
于明
一、课程基本信息
课程名称
机械工程力学应用
课程类型
专业基础课
授课对象
大专生
学时学分
48学时3学分
先修课程
《高等数学》、《机械图样识读与绘制》等
后续课程
《机械设计基础与实训》、《机械制造技术》等
二、课程目标（知识目标、能力目标、情意态度目标）
1．课程知识目标
⑴静力学的基本概念和基本方法；
⑵平面力系的化简、平衡条件及应用；
⑶空间力系的化简、平衡条件及应用；
⑷杆件强度、刚度、稳定性的计算方法和安全工作问题；
⑸了解构件的疲劳强度计算及提高构件疲劳强度的途径。
2．职业能力目标
⑴学习能力（学习新知识、新技术的能力）；
⑵工作能力（完成任务的能力）；
⑶数据处理与逻辑分析能力；
⑷创新能力（发现、分析解决问题的能力）。
3．学生专业素质目标
⑴培养学生自主学习习惯；
⑵培养学生理论联系实践精神；
⑶培养学生严谨工作作风；
⑷培养学生团结协作精神；
三、课程教学整体设计
（一）教学内容设计
序号
内容模块
学习单元（学习情景、项目）名称
学时
1
内容模块1：
物体的受力分析模块
任务1：
静力学的基本概念
2
任务2：
静力学基本方法—受力分析
1
2
内容模块2：
平面力系模块
任务4：
.平面汇交力系及其合成和平衡条件
2
任务5：
平面力偶系及其合成和平衡条件
3
任务6：
平面一般力系及其合成和平衡条件
2
任务7：
刚体系统的平衡问题
2
任务8：
考虑摩擦时的平衡问题
3
内容模块3：
空间力系模块
任务9：
空间汇交力系的合成、空间力偶系的合成
2
任务10：
空间一般力系的合成
任务11：
空间一般力系的平衡条件及其应用
2
任务12：
重心和形心
2
4
内容模块4：
杆件变形的基本知识
任务11：
构件的承载能力、变形固体的基本假设
2
任务12：
了解杆件四类基本的受力变形形式
5
内容模块5：
轴向拉伸与压缩
任务13：
轴向拉压杆的实例和概念
2
任务14：
拉压杆的内力、截面法、内力图
任务15：
拉压杆横截面上的应力
2
任务16：
拉压杆的失效、安全系数和强度计算
任务17：
拉压杆的变形
2
任务18：
拉伸压缩时材料的力学性能
6
内容模块6：
剪切与挤压
任务19：
剪切与挤压的实例和概念
2
任务20：
剪切与挤压的强度计算
7
内容模块7：
圆轴扭转
任务21：
扭转的实例和概念、外力偶矩的计算
2
任务22：
圆轴扭转时的内力、扭矩图
任务23：
圆轴扭转时的应力、应变
2
任务24：
圆轴扭转时的强度计算
任务25：
圆轴扭转时的变形和刚度计算
8
内容模块8：
直梁弯曲
任务26：
梁弯曲的实例和概念、外力的计算
2
任务27：
梁弯曲时的内力、剪力图和弯矩图
2
任务28：
纯弯梁横截面上的正应力
2
任务29：
梁弯曲时的强度条件及应用
2
任务30：
梁的变形和刚度计算
2
任务31：
简单静不定梁
9
内容模块9：
组合变形
任务32：
组合变形的概念应力状态平面应力状态分析空间应力状态分析
2
任务33：
强度理论
任务34：
组合变形的强度计算
10
内容模块10：
压杆稳定
任务35：
压杆稳定的基本概念细长压杆的临界力
压杆的临界应力
2
任务36：
压杆稳定性校核、提高压杆稳定性的措施
11
内容模块11：
动载荷及构件的疲劳强度
任务37：
动载荷概念
2
任务38：
交变应力与疲劳失效
（二）能力训练列表
序号
能力训练项目
学时
能力目标
主要支撑知识
训练方式
训练场所
1
物体的受力分析
2
能把常见工程构件抽象为力学模型并进行受力分析
静力学基本概念，常见约束反力的画法
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
2
平面力系的平衡条件应用
4
能用平衡条件求解各种平面力系作用下的物体的未知力。
力在直角坐标轴上的投影和合力投影定理；平面汇交力系的合成；力矩、合力矩定理、力偶的概念、性质；力偶系的合成和；力的平移定理。
平面任意力系的简化及简化结果；
实例训练，
分组训练，教学练一体。
多媒体教室
3
空间力系的平衡条件应用
4
能用平衡条件求解空间力系作用下的物体的未知力。
空间汇交力系、空间力偶系、空间一般力系的合成
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
4
拉压杆的强度条件的应用
4
用拉压杆的强度条件解决工程实际中三类问题
拉压杆的外力、内力、横截面上的应力和应变
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
5
剪切和挤压的强度条件的应用
2
解决螺栓联接和键连接的三类强度设计
剪切和挤压的概念与实用计算
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
6
受扭圆轴强、刚度条件的应用
2
用受扭圆轴的强、刚度条件解决工程实际中的三类问题
受扭圆轴的外力、内力、横截面上的应力和应变
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
7
直梁强、刚度条件的应用
6
用直梁的强、刚度条件解决工程实际中的三类问题
梁的外力、内力、横截面上的应力和应变
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
8
组合变形的强度条件的应用
2
用第3、第四强度理论解决弯扭合成的轴的强度问题
组合变形的概念、点的应力状态、四个强度理论
实例训练，教学练一体。
多媒体教室
（三）教学模式设计
考虑到本课程旨在使学生具备高等职业技术专门人才所必需的工程力学的基本知识，同时根据课程兼具理论性、工程性和课程所面向的一年级高职学生的特点，本课程以“项目任务”为载体，按照“讲清概念、强化应用为重点”的原则，设计的教学过程模式是：
从工程实例归纳总结出相关概念、理论——举例说明概念、定理在工程实际中的应用并用概念定理进行解题训练———通过老师做模型实验以及学生自己做实验来验证概念、定理——最终希望学生能利用概念、定理的结论综合解决工程实际中和生活中问题——对整个过程做归纳总结以提高学生的综合能力素质。
（四）考核方案设计
采用的多形式、全过程的考核方式，如：
笔试+口试、个人+小组相结合，课内+课外等形式，激发学生的自主学习的积极性，培养团队合作、集体主义精神，增强职业意识、他人意识，提高学生的工作能力、学习能力。
（a）平时成绩
（20%）
（b）期末笔试成绩
（60%）
（c）实践环节成绩
（20%）
总评
a+b+c
作业、上课表现、
出勤率等
卷面成绩
实验课出勤、态度、成果
四、教学材料
1.教材选用
选取依据：
根据能力培养为主线，必须够用为原则的教改思想，结合毕业生信息反馈、行业企业岗位调查，现在选用的教材是2013年1月出版的由本教学团队参编的《工程力学》戴克良主编上海交通大学出版社；参考教材：
《工程力学学习指导》，中央广播电视大学出版社，范钦珊主编。
这样的搭配一方面让学生感受到本课程传统体系的精华，另一方面兼顾行业企业最新发展对课程内容的更新要求。
2.教学条件
（1）教学设备：
多媒体教室
（2）教学软件：
由本教学团队自己制作的教学PPT。
五、课程教学的整体进度安排表
机械类各专业《机械工程利力学应用》课程教学整体设计进度表
序号
课程内容
教学目标
学习情境
设计
教学步骤与方法
教学
时数
教学
场所
作业
设计
考核
要求
1
模块一
物体的受力分析
知识目标:
1.理解静力学三个基本概念和四个公理。
2.掌握常见三种约束反力的画法。
3.掌握物体及简单物体系受力图的画法
技能目标:
具备把常见工程构件抽象为力学模型的能力
情意态度:
1.培养刻苦钻研的精神；2.养成善于创新的的精神
学习情境一
静力学的基本概念和公理
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结要点；（思维导图法）
3.课堂分组讨论；（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
思考题
出勤、课堂状态记录
学习情境二
约束和约束反力
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出结论；
3.课堂提问互动；（启发、讨论）
1
“多媒体”教室
思考题
出勤、课堂状态记录
学习情境三
受力分析
步骤1.多媒体讲解；
2.归纳小结出操作步骤；（归纳法）
3.题型训练；（题型模板法、心理暗示法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
2
模块二
平面力系模块
知识目标:
1.掌握平面汇交力系合成及其平衡条件。
2.掌握平面力偶系的合成与平衡条件。
3.掌握掌握平面一般力系的合成与平衡条件及应用。
4.掌握简单物体系统平衡问题的解法。
5.掌握滑动摩擦力的计算、理解摩擦角及自锁的概念。
技能目标:
1.能用平衡条件求解汇交力系和力偶系作用下的未知力。
2.具备平面一般力系化简和平衡计算的能力3.能求解刚体系统的平衡问题4.能求解考虑摩擦的平衡问题。
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.团队协作精神；3.职业素质养成；4.尊重客观、主动探究
学习情境一
平面汇交力系及其合成和平衡条件
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境二
平面力偶系及其合成和平衡条件
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境三
平面一般力系及其合成和平衡条件
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境四
简单的物体系统的平衡问题
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境五
考虑摩擦的平衡问题
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
3
模块三
空间力系模块
知识目标:
1.掌握空间汇交力系的合成;2.掌握空间力偶系的合成；3.掌握空间一般力系的合成;4.空间一般力系的平衡条件及其应用。
5、重心和形心
技能目标:
1.空间一般力系的平衡问题的三维解法和平面解法；2.求解组合图形的形心位置
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.团队协作精神；3.职业素质养成；4.尊重客观、主动探究
学习情境一
空间汇交力系和空间力偶系的合成
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结概念定理；（思维导图法）
0.5
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
学习情境二
空间一般力系的合成
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结概念定理；（思维导图法）
0.5
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
学习情境三
空间一般力系的平衡条件及其应用
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
3.学生按照模板解决同类型题目；
4.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境四
重心和形心
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
4
模块四
杆件变形的基本知识
知识目标:
1.理解构件的承载能力；2.掌握变形固体的基本假设；3.了解杆件四类基本受力变形形式；
技能目标:
1.具备研究受力变形杆件正常工作的基本知识
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.团队协作精神；3.职业素质养成；4.尊重客观、主动探究
学习情境一
材料力学的任务
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结概念定理；（思维导图法）
0.5
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
学习情境二
变形固体的基本假设和杆件受力变形的四类基本形式
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结概念定理；（思维导图法）
0.5
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
5
模块五
轴向拉伸与压缩
知识目标:
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.掌握横截面上的应力计算、虎克定律；
技能目标:
1.具备对拉压杆的进行强度设计的能力
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.团队协作精神；3.职业素质养成；4.尊重客观、主动探究
学习情境一
拉压杆的概念和内力
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境二
拉压杆的应力、变形与胡克定律
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境三
材料拉压时的力学性能试验测定
步骤1.多媒体演示试验仪器，试件，试验步骤，结论（模型试验法）
2.总结归纳概念、定理（思维导图法）；
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录
学习情境四
拉压杆的强度计算
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
6
模块六
剪切与挤压
知识目标:
1.理解剪切和挤压的概念；2.掌握剪切和挤压的实用计算；
技能目标:
1.具备连接件的剪切挤压计算能力
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.尊重客观、主动探究
学习情境一剪切和挤压的概念与实用计算
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
7
模块七
圆轴扭转
知识目标:
1.理解圆轴扭转的概念、掌握扭矩和扭矩图2.掌握圆轴扭转时横截面上的应力和变形计算
3.掌握受扭圆轴强度条件和刚度条件及其应用
技能目标:
1.具备对工程实际中的受扭圆轴进行强刚度设计的能力
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.尊重客观、主动探究
学习情境一
圆轴扭转的概念、扭矩和扭矩图
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境二
圆轴扭转时横截面上的应力和变形
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
1
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境三
圆轴扭转时的强度计算和刚度计算
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
8
模块八
直梁弯曲
知识目标:
1.理解平面弯曲的概念掌握剪力和弯矩的计算
2.掌握弯矩、剪力与载荷集度间的关系、熟练绘制剪力图和弯矩图
3.掌握梁弯曲时横截面正应力分布与计算、横截面切应力计算方法
4.掌握梁的强度条件及其应用
5.了解挠度和转角的计算、理解提高梁强度和刚度的措施
技能目标:
1.具备对工程实际中的弯曲的梁进行强刚度计算的能力
情意态度:
1.严谨的工作作风；
2.尊重客观、主动探究
学习情境一
平面弯曲的概念、梁的内力计算
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
3.用概念定理归纳出题型步骤；（题型模板法、心理暗示法）
4.学生按照模板解决同类型题目；
5.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境二
剪力图和弯矩图、弯矩、剪力与载荷集度间的微分关系
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境三
弯曲正应力计算、弯曲切应力简介
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境四
梁的强度计算
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
学习情境五
梁的变形、提高梁强度和刚度的措施
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结结论；
3.老师做模型试验验证
4.学生做实验验证
5.鼓励学生创新实验验证。
2
“多媒体”教室
思考题
出勤、课堂提问记录
9
模块九
组合变形
知识目标
1.理解组合变形研究思路、四个强度理论2.掌握弯扭组合变形的强度计算
能力目标
1.具备对弯扭合成的轴进行强度计算的能力
素质目标
1.培养刻苦钻研的精神2.养成善于创新的的精神
学习情境一
点的应力状态和四个强度理论
步骤1.多媒体课件讲解；
2.归纳小结结论；
2
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
学习情境二
弯扭组合变形
步骤1.多媒体讲解概念、定理、归纳出题型步骤
2.学生按照模板解决同类型题目；
3.教师点评，分组自评、互评。
（分组讨论法）
2
“多媒体”教室
练习题
出勤、课堂提问记录、书面作业记录
10
模块十
压杆稳定
知识目标
1.了解压杆稳定的概念、了解细长压杆的临界力计算2.了解压杆的临界应力概念、了解压杆的稳定性条件、了解提高压杆的稳定性措施
能力目标
1.具备把常见工程构件抽象为力学模型的能力
素质目标
1.培养刻苦钻研的精神2.养成善于创新的的精神
学习情境一
压杆稳定的概念、细长压杆的临界力
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
1
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
学习情境二
压杆的临界应力、压杆的稳定性校核、提高压杆稳定性的措施
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
1
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
11
模块十一
动载荷及构件的疲劳强度模块
知识目标
1.了解动载荷概念、理解交变应力与疲劳失效2.了解材料疲劳极限及其测定方法，理解影响构件疲劳极限的主要因素和提高构件疲劳强度的措施能力目标
1.具备把常见工程构件抽象为力学模型的能力
素质目标
1.培养刻苦钻研的精神2.养成善于创新的的精神
学习情境一
动载荷概念
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
1
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
学习情境二
交变应力与疲劳失效
步骤1.多媒体演示工程实例；（实例教学法）
2.归纳总结出概念定理（归纳法）
1
“多媒体”教室
出勤、课堂提问记录
六、本课程导言的教学设计（一课时）
1.课程性质
本课程是面向机械类各专业研究工程构件共性问题的专业技术基础课。
它具有以下特点：
（1）基础性，即具有抽象性强、空间性强、系统性强、知识面宽、概念多、计算类型多等特点。
（2）既具有基础性又具有工程性。
本课程本身的一些力学知识可以直接应用于工程实际，是一门理论与实践密切相联系的课程。
其目的在于培养学生应用工程力学知识进行工程验算的能力，即保证构件在确定的外力作用下正常工作而不失效，亦即保证构件具有足够的强度、刚度与稳定性。
本课程在教学内容方面着重于基本知识、基本理论和基本方法，在培养能力方面着重初步了解工程构件的设计方法、设计流程，为机械类专业课程的学习打下良好的基础，为成为一名优秀的适用型技术人员奠定坚实的理论基础。
2.课程在专业中的地位
它是基础理论课与职业技能课的桥梁，前导课程：
《高等数学》、《普通物理》、《机械制图》等，后继课程：
《机械设计基础》以及相关的专业课、课程设计和毕业设计等。
本课程在工科专业学科体系中具有重要的专业基础课的地位。
它为后继课的学习和工程设计提供必要的理论知识，对提高人才的专业素质起着重要的作用。
3.课程目标
（1）课程知识目标
①掌握力系的简化方法、力系的平衡条件及应用。
②掌握构件的强度、刚度、稳定性的计算方法和安全工作问题。
（2）职业能力目标
学习能力（学习新知识、新技术的能力）、工作能力（完成任务的能力）、数据处理与逻辑分析能力、合作协调能力、自我发展能力、创新能力（发现、提出解决问题的能力）。
4.考核方式
采用的多形式、全过程的考核方式，如：
笔试+口试、个人+小组相结合，课内+课外等形式，激发学生的自主学习的积极性，培养团队合作、集体主义精神，增强职业意识、他人意识，提高学生的工作能力、学习能力。
（a）平时成绩
（20%）
（b）期末笔试成绩
（60%）
（c）实践环节成绩
（20%）
总评
a+b+c
作业、上课表现、
出勤率等
卷面成绩
实验课出勤、
升级会员 