中职《机械基础》力学模块的数理基础梳理与教学设计

中职《机械基础》力学模块的数理基础梳理与教学设计

汪文婷

马鞍山工业学校

摘要:以高等教出版社《机械基础》第三版教材为参考，对课程中“模块一 构件的静力分析”和“模块二 直杆的基本变形”中的知识重点和难点所涉及的初中数学、物理基础知识进行梳理，结合当下中职生的数理知识掌握实际情况与笔者近几年的教学经验，对这两个模块的教学思路和教学设计进行梳理、分析与设计，以期提高学生《机械基础》学科力学部分中的分析能力和计算能力。

关键词：力的概念  三角函数  力矩平衡

构件的静力分析和直杆的基本变形是中职机电专业学生在学习《机械基础》科目时，很多人难以跨越的两座高山。在日常教学中，很多初中时数学和物理基础薄弱的同学几乎很难做到对力学知识的理解和掌握。在学习的过程中，有的不明白力的分解的计算过程是怎么回事；有的对如何进行受力分析一头雾水；还有的对一环扣一环的分析计算感到吃力和无奈。无论是静力学还是材料力学，在很多学生的心目中，这两个模块貌似两道高耸入云的山峰，横亘在对力学知识的理解和掌握之路上。基于这些情况，接下来笔者结合自身的教学反思和经验，对这两个模块的数理基础进行归纳和分析如下：

一 数学基础

（1）三角函数基本定义在力的合成与分解时的应用

如图所示，力的分解本质就是三角函数的计算。在实际教学中，教师首先遇到的问题就是：很多中职生本身就没有掌握三角函数的基本定义和计算，因此学生就对力的分解与合成计算时，并不能顺利的将各三角函数和不同方向的坐标轴分力正确对应上。所以，在进行这一知识点的教学之前，安排学生进行一定数量和一定课时的三角函数的基本定义和计算练习，巩固好数学基础后，才能进行下一步的力的分解与合成计算。

（2）三角函数相关典型数据

在力的分解与合成计算中，

很多问题需要使用到一些常见的三角函数值，例如正弦、余弦、正切等。这些三角函数值在力的分解与合成计算中经常用到，因此需要学生熟练掌握。为了方便学生记忆和应用，教师可以整理出一些常见的三角函数值，并要求学生熟记。

（3）力的合成与分解的数学表达

力的合成与分解需要使用到向量的加法、数乘以及向量的内积等数学知识。教师需要帮助学生理解这些数学表达的意义，并能够正确地运用它们进行力的合成与分解的计算。

二 物理基础
（1）力的概念及其性质

在力学中，力的概念是基本的出发点。学生需要理解力的矢量性、独立性和传递性等性质。力的矢量性意味着力有两个要素：大小和方向。力的独立性则说明在同一作用点上的多个力可以相互独立地作用。而力的传递性则是指力沿着物体传递，不会因为物体的运动状态或位置而改变。这些性质对于学生理解力学的基本概念和原理至关重要。

（2）力矩平衡条件

力矩平衡是静力学中的重要概念。学生需要理解力矩的概念以及力矩平衡的条件。力矩是力与力臂的乘积，其方向与力的方向垂直于基线。当物体受到的力矩的代数和为零时，物体处于力矩平衡状态。这个平衡状态可以帮助学生理解物体在力矩作用下的运动状态和平衡条件。

（3）材料力学基本知识

直杆的基本变形需要涉及到材料力学的基本知识，学生需要了解材料力学的基本假设、应力应变关系以及材料力学的基本概念、拉伸试验的各种参数等。这些知识对于学生理解直杆的基本变形以及应力分布等概念十分重要。

三 教学设计
（1）教学设计原则
教师在进行教学设计时，需要遵循以下原则：首先，要充分考虑学生的实际情况，根据学生的认知水平和需求进行差异化教学；其次，要注重实践性和应用性，通过案例分析和实验等方式使学生更好地理解和掌握力学知识；最后，要注重培养学生的思维能力和创新能力，引导学生自主思考和解决问题。

（2）教学方法和手段

为了提高教学效果，教师可以采用多种教学方法和手段相结合的方式进行教学。例如，可以采用多媒体教学、实验教学、案例教学和互动教学等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。同时，教师可以利用互联网和信息技术手段，例如在线课程和学习平台等，为学生提供更加丰富的学习资源和更加便捷的学习方式。

例如，在直杆的基本变形这一部分，学生需要了解材料力学的基本知识，包括材料的力学性能、应力和应变等概念。这些概念对于学生理解直杆的基本变形以及应力分布等概念十分重要。此外，学生还需要了解一些常见的材料及其力学性能，以便在实际应用中进行选择和设计。为了更好地帮助学生理解和掌握这些知识，教师可以采用实验教学法，通过实验来演示直杆的基本变形以及应力分布等概念，让学生更加直观地理解这些知识。

（3）教学环节设计

在教学环节的设计上，应注重学生的参与度和实践性。可以采用项目式学习、小组讨论等形式，引导学生积极参与课堂活动，提高他们的实践能力。同时，应注重教学反馈和评估，及时调整教学策略，确保教学质量。

四 结论

通过以上分析可以看出，要提高中职生在《机械基础》学科力学部分中的分析能力和计算能力，需要加强学生的数学和物理基础知识的掌握和应用。同时，教师需要优化教学方法和设计教学环节，注重培养学生的思维能力和创新能力。只有这样，才能更好地帮助学生理解和掌握静力学和材料力学的基本概念和方法，提高他们的实践能力和创新能力。

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