《工程力学》课程标准解析.docx

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《工程力学》课程标准解析

水文与工程地质专业

职业主干课程

《工程力学》

课程标准

江西应用技术职业学院土木工程系

2012年四月

1．课程定位

2．工作任务和课程目标

工作任务及职业能力

课程目标

3.教学组织

4.教学内容与能力要求

5.教学设施

6.教学方法与手段

7.考核与评价

8.建议与说明

重点及难点

参考教材

参考期刊

1、课程的定位

《工程力学》是水文与工程地质专业必修的主干课程，通过本课程的学习，使学生掌握刚体平衡的基本规律和研究方法；使学生对工程设计中有关构件的强度、刚度、稳定性等问题具有明确的基本概念，掌握必要的基础理论同时具有一定的计算能力。

培养学生应用工程力学的理论和方法，分析、解决工程实际中的力学问题的能力，从而为学习后继课程和工程设计打下坚实的基础。

课程的任务是培养学生的应用能力，通过课堂教学和实践性教学环节相结合，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握：

要求学生掌握刚体平衡的基本规律和研究方法；并对各种杆件的强度、刚度和压杆稳定性的基本问题能够熟练地分析和计算。

同时结合本课程特点，培养学生的学习和创造能力。

《工程力学》虽为专业理论课程，却来源于工程实际，通过在课程中增设实际施工的力学计算实训模块，可帮助学生将理论知识转化为工作技能。

2、工作任务和课程目标

工作任务及职业能力

本课程的工作任务及职业能力见表1

表1工作任务及职业能力分析表

工作任务

职业能力

学习情境

绘制工程实物结构的计算简图

能识别工程中常见的约束类型

能描述工程结构的简化原则

能对工程结构进行简化并绘制其计算简图

结构计算简图与物体受力分析

静定结构的支座反力计算

能识别支座类型及反力的绘制方法

能利用平面任意力系的平衡条件对工程结构进行受力分析与计算

静定结构的支座反力计算

计算轴向拉（压）杆的强度问题

能描述轴向拉（压）杆的受力特点和变形特点

能计算轴力并绘制轴力图

能进行轴向拉（压）杆的强度计算

轴向拉（压）杆的强度问题

计算连接件与圆轴的强度问题

掌握剪切与挤压的实用计算

掌握圆轴扭转时截面上剪应力的计算公式

连接件与圆轴的强度问题

计算平面弯曲梁变形的强度和刚度问题

能计算单跨梁任一截面上的剪力和弯矩

能绘制剪力图和弯矩图

能运用正应力强度条件进行工程实际中基本构件的强度计算

平面弯曲梁变形的强度和刚度问题

工程实际中组合变形问题的强度计算

掌握各种组合变形问题的计算方法

能对斜弯曲梁、偏心压缩杆件进行应力分析和强度计算

组合变形构件的强度计算

工程实际中细长压杆稳定问题的计算

知道欧拉公式适用范围，会用欧拉公式计算临界力

能对压杆进行稳定性计算

细长压杆的稳定性分析

课程目标

依据工程项目的工作过程、工作任务和职业能力要求，本课程的教学目标见表2。

表2《工程力学》课程教学目标

名称

教学目标

知识目标

（1）熟练绘制工程实物结构的受力图；

（2）熟练掌握静定结构的支座反力计算；

（3）熟练掌握轴向拉压杆的内力计算与内力图绘制；

（4）熟练掌握连接件的实用计算与圆轴扭转计算；

（5）熟练掌握梁的弯曲内力计算与剪力图、弯矩图的绘制；

（6）熟练掌握梁弯曲变形时的桡度与转角计算；

（7）熟练掌握组合变形构件的内力分析；

（8）熟练掌握细长压杆的临界力与临界应力计算。

技能目标

（1）熟练掌握轴向拉压杆的强度计算及实际应用；

（2）熟练掌握连接件与圆轴的强度问题分析及实际应用；

（3）熟练掌握梁弯曲时的强度计算、刚度计算及实际应用；

（4）熟练掌握组合变形构件的强度计算及实际应用；

（5）熟练掌握细长压杆的稳定性分析与计算。

态度目标

（1）勤奋学习；

（2）吃苦耐劳；（3）团结协作；（4）诚实守信；（5）务实创新。

3．教学组织

根据本课程的工作任务及职业能力分析，为提高学生将力学知识和力学分析方法应用到水文地质专业其他相关课程中的能力，本课程设计了六个学习项目，在项目的教学实施中，进一步分解成21个学习情境，课程教学组织见表3

表3教学组织表

序号

项目名称

学习情境

学时

理论

实训

总学时

第一次课

课程介绍

项目一

刚体静力学基础知识

1-1结构计算简图与物体受力分析

1-2静定结构的支座反力计算

考核

项目二

轴向拉（压）杆的强度问题

2-1拉（压）杆的轴力和轴力图

2-2拉（压）杆横截面应力和变形的计算

2-3拉（压）杆的强度计算

2-4材料拉伸压缩试验

考核

项目三

连接件与圆轴的强度问题

3-1剪切和挤压的实用计算

3-2圆轴的扭转计算

考核

项目四

平面弯曲梁变形的强度和刚度问题

4-1平面弯曲梁的剪力和弯矩

4-2绘制梁的剪力图和弯矩图

4-3截面的几何性质分析

4-4平面弯曲正应力和强度计算

4-5梁的变形和刚度条件

4-6提高梁强度和刚度的措施

考核

项目五

组合变形构件的强度计算

5-1斜弯曲变形的应力和强度计算

5-2弯曲与拉（压）组合变形的强度计算

5-3偏心拉（压）杆的强度计算

5-4弯曲与扭转组合变形的强度计算

考核

项目六

细长压杆的稳定性分析

6-1压杆稳定的临界力与临界应力计算

6-2压杆的稳定计算

6-3提高压杆稳定性的措施

考核

总计

4.教学内容与能力要求

本课程六个项目教学内容及能力要求见表4～表9

表4项目一教学内容与能力要求

项目名称

刚体静力学基础知识

参考课时

11学时

学习型工作任务

1-1结构计算简图与物体受力分析

2学时

1-2静定结构的支座反力计算

8学时

考核

1学时

项目任务

（1）绘制房梁的计算简图；

（2）挡土墙倾覆力矩的计算；

（3）梁和钢架的受力计算；

（4）三角钢架的支座反力计算；

（5）静定单跨梁的支座反力计算。

教学内容

（1）结构计算简图与物体受力分析；

（2）静定结构的支座反力计算。

教学目标

知识

（1）能识别工程中常见约束的类型和特点；

（2）掌握支座类型支座反力的绘制方法；

（3）理解力对点之矩、力偶、力偶矩的概念并会计算；

（4）掌握力的平移定理；

（5）掌握平面一般力系的平衡条件及平衡方程式。

技能

（1）能够对工程结构进行简化并绘制计算简图；

（2）能利用平面力系平衡方程解决工程结构中的受力问题；

（3）会进行各种类型静定结构的支座反力计算。

态度

（1）勤奋学习

（2）吃苦耐劳

（3）团结协作

（4）诚实守信

（5）务实创新

教学任务与实施

教学任务：

（1）结构计算简图与物体受力分析；

（2）静定结构的支座反力计算。

教学实施：

工程中常见的约束类型和工程结构案例及图片。

项目成果

（1）作业，

（2）绘制计算简图,（3）计算支座反力。

学生角色

技术

人员

教师

能力

具备深厚的力学理论知识及实际应用能力

教师数量

专任教师1人

兼职教师1人

考核

评价

参考课程考核实施方案

表5项目二教学内容与能力要求

项目名称

轴向拉（压）杆的强度问题

参考课时

9学时

学习型工作任务

2-1拉（压）杆的轴力和轴力图

2学时

2-2拉（压）杆横截面应力和变形的计算

2学时

2-3拉（压）杆的强度计算

2学时

2-4材料拉伸压缩试验

2学时

考核

1学时

项目任务

（1）绘制轴力图

（2）计算拉（压）杆横截面应力和变形量

（3）理解强度条件，根据要求设计横截面

教学内容

（1）拉（压）杆的轴力和轴力图

（2）拉（压）杆横截面应力和变形的计算

（3）拉（压）杆的强度计算

（4）料拉伸压缩试验

教学目标

知识

（1）知道内力、内力图、截面法的概念

（2）理解应力、许用应力的概念

（3）掌握拉（压）杆的强度条件、理解胡克定律

技能

（1）能绘制轴力图

（2）会计算拉（压）杆横截面应力，解决强度问题，设计横截面

（3）会应用胡克定律计算轴向拉（压）杆的变形量

态度

（1）勤奋学习

（2）吃苦耐劳

（3）团结协作

（4）诚实守信

（5）务实创新

教学任务与实施

教学任务：

（1）拉（压）杆的轴力和轴力图；

（2）拉（压）杆横截面应力和变形的计算；（3）拉（压）杆的强度计算；（4）料拉伸压缩试验。

教学实施：

工程实际中的轴向拉伸与压缩问题的案例。

项目成果

（1）作业，

（2）绘制轴力图；（3）设计某一基础所需底面积。

学生角色

技术

人员

教师

能力

具备深厚的力学理论知识及实际应用能力

教师数量

专任教师1人

兼职教师1人

考核

评价

参考课程考核实施方案

表6项目三教学内容与能力要求

项目名称

连接件与圆轴的强度问题

参考课时

5学时

学习型工作任务

3-1剪切和挤压的实用计算

2学时

3-2圆轴的扭转计算

2学时

考核

1学时

项目任务

（1）校核铆接件的强度

（2）绘制扭矩图

（3）设计受扭圆轴的横截面

教学内容

（1）剪切和挤压的实用计算

（2）圆轴的扭转计算

教学目标

知识

（1）掌握剪切变形的受力与变形特点

（2）会进行剪切和挤压的实用计算

（3）会计算扭矩及受扭圆轴的强度问题

技能

（1）绘制扭矩图

（2）能解决工程实际中连接件的强度问题

（3）能设计受扭圆轴的横截面

态度

（1）勤奋学习

（2）吃苦耐劳

（3）团结协作

（4）诚实守信

（5）务实创新

教学任务与实施

教学任务：

（1）剪切和挤压的实用计算；

（2）圆轴的扭转计算

教学实施：

工程实际中铆接件和受扭圆轴的强度问题案例

项目成果

（1）作业，

（2）某-铆接件的强度校核，（3）某-受扭圆轴横截面的设计。

学生角色

技术

人员

教师

能力

具备深厚的力学理论知识及实际应用能力

教师数量

专任教师1人

兼职教师1人

考核

评价

参考课程考核实施方案

表7项目四教学内容与能力要求

项目名称

平面弯曲梁变形的强度和刚度问题

参考课时

16学时

学习型工作任务

4-1平面弯曲梁的剪力和弯矩

2学时

4-2绘制梁的剪力图和弯矩图

4学时

4-3截面的几何性质分析

2学时

4-4平面弯曲正应力和强度计算

4学时

4-5梁的变形和刚度条件

2学时

4-6提高梁强度和刚度的措施

1学时

考核

1学时

项目任务

（1）绘制梁的剪力图和弯矩图

（2）梁弯曲时的应力和强度计算

（3）梁弯曲时的变形和刚度计算

教学内容

（1）平面弯曲梁的剪力和弯矩

（2）绘制梁的剪力图和弯矩图

（3）截面的几何性质分析

（4）平面弯曲正应力和强度计算

（5）梁的变形和刚度条件

（6）提高梁强度和刚度的措施

教学目标

知识

（1）掌握梁的弯曲内力计算方法

（2）掌握梁的剪力图和弯矩图的绘制方法和规律

（3）掌握梁弯曲时的应力和强度计算方法

（4）掌握梁的变形及刚度计算方法

技能

（1）绘制单跨梁的剪力图和弯矩图

（2）运用正应力强度条件解决工程实际中基本构件的强度校核问题

（3）能对单跨梁的变形及刚度进行计算

态度

（1）勤奋学习

（2）吃苦耐劳

（3）团结协作

（4）诚实守信

（5）务实创新

教学任务与实施

（1）平面弯曲梁的剪力和弯矩；

（2）绘制梁的剪力图和弯矩图；（3）截面的几何性质分析；（4）平面弯曲正应力和强度计算；（5）梁的变形和刚度条件；提高梁强度和刚度的措施。

教学实施：

工程实际中三种单跨梁承载能力问题案例

项目成果

（1）作业，

（2）建筑阳台挑梁受力

学生角色

技术

人员

教师

能力

具备熟悉勘察规范的能力；能独立进行工程地质勘察能力。

教师数量

专任教师1人

兼职教师1人

考核

评价

参考课程考核实施方案

表8项目五教学内容与能力要求

项目名称

组合变形构件的强度计算

参考课时

9学时

学习型工作任务

5-1斜弯曲变形的应力和强度计算

2学时

5-2弯曲与拉（压）组合变形的强度计算

2学时

5-3偏心拉（压）杆的强度计算

2学时

5-4弯曲与扭转组合变形的强度计算

2学时

考核

1学时

项目任务

（1）斜弯曲梁的应力分析和强度计算

（2）烟囱在自重和风力作用下的应力分析和强度计算

（3）偏心拉（压）杆的应力分析和强度计算

（4）卷扬机的机轴在同时承受弯曲与扭转作用下的应力分析和强度计算

教学内容

（1）斜弯曲变形的应力和强度计算

（2）弯曲与拉（压）组合变形的强度计算

（3）偏心拉（压）杆的强度计算

（4）弯曲与扭转组合变形的强度计算

教学目标

知识

（1）会描述工程实际中的组合变形形式及其计算方法

（2）掌握用强度条件和强度理论对组合变形进行强度计算

（3）会判断偏心压缩，理解截面核心的概念

技能

（1）能进行斜弯曲梁的应力分析和强度计算

（2）能对烟囱在自重和风力作用下进行应力分析和强度计算

（3）能进行偏心拉（压）杆的应力分析和强度计算

（4）能对卷扬机的机轴在同时承受弯曲与扭转作用下进行应力分析和强度计算

态度

（1）勤奋学习

（2）吃苦耐劳

（3）团结协作

（4）诚实守信

（5）务实创新

教学任务与实施

（5）教学任务：

（1）斜弯曲变形的应力和强度计算；

（2）弯曲与拉（压）组合变形的强度计算；（3）偏心拉（压）杆的强度计算；（4）弯曲与扭转组合变形的强度计算。

教学实施：

工程实际中各种类型的组合变形问题案例

项目成果

（1）作业，

（2）对某一斜弯曲梁进行强度校核；（3）设计某一牛腿柱的面积。

学生角色

技术

人员

教师

能力

具备深厚的力学理论知识及实际应用能力

教师数量

专任教师1人

兼职教师1人

考核

评价

参考课程考核实施方案

表9项目六教学内容与能力要求

项目名称

细长压杆的稳定性分析

参考课时

8学时

学习型工作任务

6-1压杆稳定的临界力与临界应力计算

3学时

6-2压杆的稳定计算

3学时

6-3提高压杆稳定性的措施

1学时

考核

1学时

项目任务

（1）工程实际中的压杆稳定性分析

（2）工程实际中的压杆稳定性计算

教学内容

（1）压杆稳定的临界力与临界应力计算

（2）压杆的稳定计算

（3）提高压杆稳定性的措施

教学目标

知识

（1）理解稳定、失稳、临界力与临界应力的概念

（2）掌握临界力的计算公式（欧拉公式）

（3）压杆的稳定计算

技能

能进行工程实际中的压杆稳定性计算

态度

（1）勤奋学习

（2）吃苦耐劳

（3）团结协作

（4）诚实守信

（5）务实创新

教学任务与实施

教学任务：

（1）压杆稳定的临界力与临界应力计算；

（2）压杆的稳定计算；（3）提高压杆稳定性的措施。

教学实施：

工程实际中钢管脚手架稳定性的施工计算案例。

项目成果

（1）作业，

（2）设计某一支撑架的施工计算。

学生角色

技术

人员

教师

能力

具备深厚的力学理论知识及实际应用能力

教师数量

专任教师1人

兼职教师1人

考核

评价

参考课程考核实施方案

5．教学设施

多媒体课件、多媒体教室、材料力学测试实验室。

6.教学方法与手段

本课程采用基于工作过程的“教学做一体化”的教学模式，各项目教学采用的具体教学方法和手段见表10

表10项目教学方法和手段

项目编号

项目名称

教学方法与手段

项目一

刚体静力学基础知识

教学方法：

项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、边讲边练等

教学手段：

多媒体、实物、图片、录像

项目二

轴向拉（压）杆的强度问题

教学方法：

项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、边讲边练等

教学手段：

多媒体、实物、图片、录像

项目三

连接件与圆轴的强度问题

教学方法：

项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、边讲边练等

教学手段：

多媒体、实物、图片、录像

项目四

平面弯曲梁变形的强度和刚度问题

教学方法：

项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、边讲边练等

教学手段：

多媒体、实物、图片、录像

项目五

组合变形构件的强度计算

教学方法：

项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、边讲边练等

教学手段：

多媒体、实物、图片、录像

项目六

细长压杆的稳定性分析

教学方法：

项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、边讲边练等

教学手段：

多媒体、实物、图片、录像

7.考核与评价

本课程采用过程性评价和结果性评价相结合的考核评价模式，其中过程性评价成绩占课程总成绩的60%，结果性评价成绩占课程总成绩的40%，过程性评价以项目单元考核为依据，结果性评价则进行期末集中性考试，重点考核学生对静力学和材料力学基本知识的掌握（30%）和应用能力的考核（70%），课程整体成绩表见表11。

。

过程性评价以项目为单元进行考核，每个项目都从知识、技能、态度三方面进行，考核的依据是提交的成果、作业、测试和平时表现等。

课程考核成绩表见表12。

表11课程整体成绩表

考核类型

成绩

权重

课程整体成绩

项目考核

100

60%

100

集中考试

100

40%

表12课程考核成绩表

项目名称

成绩

权重

项目成绩

项目成绩权重

课程考核成绩

项目一

知识

100

30%

100

10%

100

技能

100

50%

态度

100

20%

项目二

知识

100

30%

100

10%

技能

100

50%

态度

100

20%

项目三

知识

100

30%

100

10%

技能

100

50%

态度

100

20%

项目四

知识

100

30%

100

30%

技能

100

50%

态度

100

20%

项目五

知识

100

30%

100

20%

技能

100

50%

态度

100

20%

项目六

知识

100

30%

100

20%

技能

100

50%

态度

100

20%

8.建议与说明

重点及难点

1、重点学习的内容：

（1）结构体系的简化及受力图；

（2）支座约束反力的计算；

（3）平面任意力系的平衡条件和平衡方程；

（4）内力和应力的计算方法；

（5）内力图的绘制；

（6）构件的强度计算；

（7）构件的刚度计算；

（8）压杆的稳定性计算。

2、学习难点

（1）结构的受力分析；

（2）结构平衡方程的建立；

（3）弯矩图的绘制；

（4）正应力和剪应力的计算；

（5）构件的刚度计算。

参考教材

（1）《应用力学》孔七一主编，人民交通出版社，2012

（2）《建筑力学》刘宏主编，北京理工大学出版社，2009

（3）《建筑力学》王长连主编，清华大学出版社，2009

参考期刊

（1）《山西建筑》主办：

山西省建筑科学研究院

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