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“高等结构力学”是江苏科技大学船舶与海洋工程学院(下文简称为“我校”)船舶与海洋工程学科一门重要的硕士专业基础学位课,是对本科阶段“船舶结构力学”课程的拓展和深化。本科阶段“船舶结构力学”重点讲授了船舶结构的静力响应分析方法,如力法、位移法和能量法。
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“金课”概念提出的时间虽短,但使一门课程成为金课的努力一直在进行,材料力学属于工科专业的技术基础课程,地位举足轻重。课程建设过程中尝试的教学内容、方法和评价的改革措施经过两年多的实践检验,得到了良好的反馈和成效,可为同类院校的金课建设提供参考。
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纤维增强复合材料比强度、比刚度高,抗疲劳性能好[1,2,3],目前已在航空航天、汽车、建筑、机械等领域得到应用[4,5]。然而,复合材料在外力作用下容易发生纤维损伤、基体损伤、层间损伤等失效模式[6,7,8],导致复合材料零件的力学性能严重退化,使用寿命降低,限制了纤维增强复合材料的进一步推广应用[9,10]。
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与传统教学模式相比,初学结构力学的学生参加混合式教学,其平均分较低,但区分度较高,说明两极分化较严重,混合式教学模式更适合自主学习能力较强的学生,便于学生更合理地安排学习时间,而自主学习能力较差的学生应慎重选择混合式教学模式。 混合式教学模式更适合学过一遍课程、无法保证正常学习时间,但能坚持参与学习的重修学生。
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笔者借助所在高校材料、机械、土木等工科专业优势,整合了近30年的一线教学经验,以案例库建设驱动教学改革与创新,在教学实践过程中不断探索材料力学课堂线上线下资源共享、课内课外师生互动、问题分析和问题解决深度融合的互动教学模式,在一定程度上改变了以往教师难教、学生难学的窘境,也为其他基础力学课程教学探索出了一条新路子。
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《材料力学》主要是研究杆件的强度、刚度和稳定性问题。材料力学是一门重要的专业基础课,包括机械、土木、水利和交通等专业的学生都会学习到这门课程。由于材料力学本身内容繁杂,概念抽象,对数学工具的应用要求较高,再加上力学课程的课时安排在很多高校中并不充裕,在实际的教学实践中发现相当多的学生对这门课的掌握并不理想。
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材料力学课程是机械类及近机类专业的一门重要专业基础课程,该课程开设的实验项目主要有拉伸实验(铸铁和低碳钢)、压缩实验(铸铁和低碳钢)、扭转实验和纯弯曲梁的正应力实验等4个实验,实验学时一般是4~6个学时,主要以验证性实验为主,一般采用在理论课程里面包含实验课时,或者单独与其它课程一起成为单独的一门实验课程,我校采用后一种方法。
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实验教学是材料力学课程教学中的一个重要环节,但随着时代的不断发展,现行教学方法、手段、模式等已不能满足本科实验教学需要,学生的主观能动性得不到发挥,不利于学生动手能力、创新能力和探索精神的培养,文中根据当前材料力学实验教学中存在的问题进行了分析,并提出了相应的解决对策,旨在进一步完善实验教学,从而促进学生整体实力的提升。
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本文依据弹性力学的特点,提出了可视化和参与式教学的相结合的教学方法,以孔口应力集中为案例进行了相关教学探讨,利用有限元软件对多组开孔构件进行有限元分析,采用图形清晰反映外部荷载作用下孔口应力变化规律和特点。同时,让学生参与模型试验测试,更直观的反映孔口应力集中的特点,易于学生接受和理解。
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为了构建以工程为主的特色教育体系,需要融合主体学科各专业特色,重新梳理知识体系,以问题为导向,注重培养学生的核心能力。以“塑性加工力学”课程为例,基于冶金特色的工程教育教学体系,教改工作需要从课程属性与课程目标定位、教学内容设置与安排、教学模式与手段、学生实践能力培养、考核方式等方面进行探索。
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材料的力学性能实验是一门材料学科的基础实验课程。通过材料的力学性能实验能够促进理论知识理解,在教学中,不仅要教育学生学习、掌握其基本概念和基本理论,而且还要培养学生灵活运用知识的能力和创新的能力[3];同时,需要了解和掌握有关材料的力学性能的基本理论知识,能对不同失效产生的原因进行理论分析,从而针对的采取改进手段[4]。
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已有研究多关注于有限元软件ANSYS,其建模计算过程相对复杂,本文以材料力学课程梁的弯曲内力图为例,引入有限元分析软件ADINA,该软件建模过程更加简单,使用方便。将之用于梁的剪力图和弯矩图的绘制教学,可快捷、形象地展示梁的弯曲变形动态过程,提高课堂效率。
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材料力学实验对材料力学教学至关重要。随着时代发展,目前的材料力学实验教学逐渐无法满足本科实验教学需要,无法调动学生的积极性和主观能动性,难以使学生的动手能力和创新能力得到真正的培养和提升[1]。本文首先分析当前材料力学实验教学中存在的问题,然后提出一些改革措施,希望能够进一步完善实验教学,提升学生的整体实力。
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钢渣是炼钢工程中产生的一种工业固体废渣,经过化学处理和提纯后的钢渣颗粒是一种良好的胶凝材料。据统计,我国钢渣废料的利用率仅为30%左右,远低于西方发达国家,产生了诸多负面效应。钢渣过多堆积会占用大量土地资源,其内部含有硫、磷等有害物质会污染土壤和地下水源。因此,提高钢渣的资源化利用率不仅使其变废为宝,还对生态环境产生积极作用。
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固体废物是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质,包括工业固体废物、危险废物、城市生活垃圾、建筑垃圾和农业固体废物等类型。固体废物量多面广、成分复杂,不当处置将使毒害成分以直接或间接途径进入环境,导致长期性、叠加性、复杂性污染,严重威胁生态环境安全和公众健康。
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