Сопромат. Изучай сопромат самостоятельно. Общие методические указания по изучению сопротивления материалов Как слушать лекции и писать конспект. 15 Зачем нужны практические занятия эксперимент критерий истины. 20
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В.Ф. Горбунов ИЗУЧАЙ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ САМОСТОЯТЕЛЬНО Издательство Иркутского государственного технического университета 2008 2 УДК 539.3/6 Рецензенты канд.техн.наук., завкафедрой Техническая механика ИГСХА СВ. Алтухов; д. техн. наук, завкафедрой Сопротивление материалов и строительная механика ИрГТУ В.Л. Лапшин Горбунов В.Ф. Изучай сопротивление материалов самостоятельно Учеб. пособие Иркутск Изд-во ИрГТУ, 2008. – 162 сил В данной работе предпринята попытка создания учебно-методического пособия по технологии самостоятельной работы студентов над курсом Сопротивление материалов с использованием структурно-логических схем и кредитно-модульной системы обучения. Рассмотрены рациональные приемы слушания и конспектирования лекций, самоорганизация работы студента на практических и лабораторных занятиях, при выполнении курсовых и расчетно- графических работ, решении домашних задач, работы с научной и учебной литературой, по эффективному использованию консультаций и предэкзаменационной подготовки. Предназначено для студентов всех специальностей очной, вечерней и заочной форм обучения. Может быть полезно начинающим преподавателям сопротивления материалов, прикладной механики, технической механики. ©Горбунов В.Ф. 2008 © Иркутский государственный технический университет Оглавление Глава 1. Введение в сопротивление материалов 1.1. Общие сведения о сопротивлении материалов. 5 1.2. Задачи сопротивления материалов в подготовке инженера. 5 1.3. С чего начать ……………………………………………………….. 9 Глава 2. Общие методические указания по изучению сопротивления материалов 2.1. Как слушать лекции и писать конспект. 15 2.2. Зачем нужны практические занятия ……………………………….17 2.3. Эксперимент – критерий истины. 20 Глава 3. Учись работать самостоятельно 3.1. Учись планировать и рационально организовывать свою работу. 23 3.2. Как читать литературу по сопротивлению материалов. 27 3.3. Курсовые и расчетно-проектировочные работы. 30 3.4. Зачет по сопротивлению материалов. 32 3.5. Экзамен по сопротивлению материалов. 32 Глава 4. Краткий курс сопротивления материалов в структурно-логических схемах с методическими указаниями и технологией изучения 4.1. Технологическая карта изучения сопротивления материалов …. 35 4.2. Модуль А. Введение. 37 4.2.1. Входной контроль знаний. 39 4.2.2. Изучение теории ……………………………………………. 41 4.3. Модуль Б. Растяжение и сжатие. 50 4.3.1. Входной контроль знаний. 52 4.3.2. Изучение теории. 52 4.3.3. Самостоятельное решение задач. 56 4.4. Модуль В. Сдвиг. Кручение. 66 4.4.1. Входной контроль знаний. 68 4.4.2. Изучение теории 68 4.4.3. Самостоятельное решение задач 73 4.5. Модуль Г. Геометрические характеристики плоских сечений 75 4.5.1. Входной контроль знаний …………………………………..75 4.5.2. Изучение теории ……………………………………………..77 4.5.3. Самостоятельное решение задач 4.6. Модуль Д. Изгиб. …………………………………………………...83 4.6.1. Входной контроль знаний. 85 4.6.2. Изучение теории …………………………………………….86 4.6.3. Самостоятельное решение задач. 98 4.7. Модуль Л. Напряженно-деформированное состояние в точке 99 4.7.1. Входной контроль знаний ……………………………….. 101 4 4.7.2. Изучение теории. 102 4.7.3. Самостоятельное решение задач 4.8. Модуль К. Теории предельных состояний 105 4.8.1. Входной контроль знаний ……………………………… 106 4.8.2. Изучение теории. 106 4.9. Модуль Е. Сложное сопротивление …………………………...... 111 4.9.1. Входной контроль знаний ……………………………… 116 4.9.2. Изучение теории. 116 4.9.3. Самостоятельное решение задач. 118 4.10. Модуль Ж. Устойчивость. 119 4.10.1. Входной контроль знаний. 120 4.10.2. Изучение теории. 122 4.10.3. Самостоятельное решение задач 127 4.11. Модуль З. Усталость 4.11.1. Входной контроль знаний. 130 4.11.2. Изучение теории. 131 4.11.3. Самостоятельное решение задач 139 4.12 Модуль И. Удар. 141 4.12.1. Входной контроль знаний. 144 4.12.2. Изучение теории. 145 4.12.3. Самостоятельное решение задач 147 4.13. Кредитная система контроля и оценки знаний 148 Библиографичекий список 153 Глава 1. Введение в сопротивление материалов 1.1. Общие сведения о сопротивлении материалов Слово инженер происходит от латинского ingenium, что означает способность, изобретательность. Действительно, настоящим инженером может быть лишь человек, склонный к изобретательской деятельности. Инженерная работа имеет творческий характер, она связана с созданием новой техники, уникальных сооружений, совершенствованием технологии и организации труда, принятием оперативных решений. Потому в программе подготовки инженера любой специальности обязательно есть курсы, связанные с проектированием и расчетом размеров элементов тех или иных конструкций, например, детали машин, строительные конструкции, мосты и т.д. Для этих дисциплин сопротивление материалов – один из важнейших предметов, являющийся инженерной азбукой, положенной в основу решения многих специальных вопросов (см. структурно- логическую схему 1.). Любой инженер, если даже он не связан в своей практической деятельности с расчетом на прочность каких-либо деталей машин или элементов конструкций, все же работает с множеством механизмов, приспособлений, приборов, занимается их монтажом, эксплуатацией, иногда реконструкцией. Вся эта техника изготовлена из определенных материалов, испытывает некоторые постоянные и временные нагрузки, потому инженеру необходимо хорошо представлять себе, какие условия эксплуатации могут быть опасными и привести к выходу из строя тех или иных элементов конструкции. Сопротивление материалов (СМ) - это одна из тех наук, которая учит будущего инженера не только методам расчета, но и умению чувствовать состояние конструкции, предвидеть и предупреждать обстоятельства, нарушающие ее нормальную эксплуатацию. Задачи сопротивления материалов в подготовке инженера Результатом обучения сопротивлению материалов являются усвоенные знания, умения и освоенные компетенции. Компетенции в СМ – это способности, позволяющие применять знания, умения и личностные качества для расчета простейших элементов конструкций и деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость. Подробно о том, что должен знать и уметь студент по СМ, излагается в рабочей программе дисциплины по соответствующей специальности. Схема 2 показывает компетенции, которыми должен обладать каждый студент. Для некоторых инженерных специальностей развитие способностей является более важной или даже основной задачей изучения СМ. При этом ставится цель не столько научить методам расчета на прочность и жесткость простейших стержневых система прежде всего развить способности применения знаний, умений и личностных качеств, что очень важно для изучения специальных дисциплин и будущей практической деятельности. Оборудование металлургического производства спец. МЦ, МЦК) Элементарная и высшая математика Дисциплины, на которых базируется сопротивление материалов Дисциплины, базой для которых служит сопротивление материалов Физика твердого тела Теоретическая механика Материаловедение Детали машин и основы конструирования специальности ММ, СМ,МСК, АТ, СДМ, ГГ, ГМ, НБ и др) Теория упругости Теория пластичности Теория разрушения Строительная механика специальности ПЗ, ПГС) Строительные конструкции специальности ПЗ, ПГС) Прочность конструкций специальность СМ) Курсовое и дипломное проектирование по специальным дисциплинам СОПРОТИВЛЕНИЕ М А Т Е Р И А Л О В Схема 1. Взаимосвязь сопротивления материалов с другими дисциплинами Информатика Основы проектирования горных машин (спец. ГГ) 7 Инструментальные компетенции – средства, в буквальном смысле инструмент, используемый для реализации системных компетенций. Вырабатываются при выполнении работ определенного содержания реферирование (написание реферата, практические лабораторные занятия, домашние задачи, курсовые расчетно-графические и др. работы. Мозг надо целенаправленно тренировать, чтобы как результат появились какие- то важные для профессиональной подготовки способности (компетенции. Межличностные компетенции – это способности, связанные с умением выражать чувства и отношения, критическим осмыслением и способностью к самокритике, а также социальные навыки, связанные с процессами социального взаимодействия и сотрудничества, умением работать в группах, принимать социальные и этические обязательства. Учитесь общаться, работать в коллективе, приобретайте другие социальные навыки. Межличностные навыки. Навыки управления информацией (способность извлекать и анализировать информацию по СМ из различных источников) Способность решать проблемы прочностной надежности Навыки использования компьютерных программ в сопротивлении материалов Способности к анализу и синтезу Использование базовых общих знаний по предшествующим дисциплинам Способность работать в команде Компетенции в сопротивлении материалов Инструментальные Межличностные Системные Способность применять знания на практике Изобретательские, исследовательские способности Способность к генерации новых идей (творчеству) Воля к успеху Схема 2. Освоенные компетенции Ответственность за качество 8 Системные компетенции – способности, позволяющие воспринимать, каким образом составные части сопротивления материалов (модули) соотносятся друг с другом и оценивать место каждого из компонентов (модулей) в дисциплине и системе профессиональных знаний определенной инженерной специальности. Это способности к критическому анализу существующих теорий и методов расчета на прочность, жесткость, устойчивость с целью их совершенствования и разработки новых теорий и методик. Базовые (см. схему 3) и инструментальные компетенции являются основой для формирования системных компетенций. Схема 3. Компетенции (базовые) первой ступени подготовки (бакалавров) Компетенции бакалавра по сопротивлению материалов Способность продемонстрировать знание основ СМ Способность логично и последовательно представить основное знание Умение продемонстрировать понимание общей структуры СМ и связь между ее частями (модулями) Способность понимать и использовать методы критического анализа и развития теорий СМ Способность понимать и правильно использовать теоретические и экспериментальные методы СМ Способность оценить качество исследований в СМ Способность извлекать и анализировать новую информацию по СМ из различных источников и давать ее толкование Базовые компетенции – это компетенции первой ступени подготовки специалистов с высшим профессиональным образованием (бакалавриат) и определены схемой 3. Модуль – это часть образовательной программы или часть учебной дисциплины, имеющая определенную логическую завершенность по отношению к установленным целями результатам обучения. 1.3. С чего начать Этот вопрос задает себе каждый студент, начинающий самостоятельно или под руководством преподавателя изучать сопротивление материалов. Множество различных инженерных специальностей, по которым ведется подготовка в Ир- ГТУ, предполагает различные требования к содержанию и объему знаний, умений, уровню компетенции. Что же будет требоваться от вас, обучающегося по определенной специальности, необходимо выяснить самостоятельно. Но где эту информацию можно найти В этом вам поможет схема 4. Трудоемкость обучения любой дисциплины оценивается в академических часах. Один академический час длится 45 минут. Время, отведенное на изучение дисциплины, делится по видам работ (см. схему 5). В зависимости от специальности изменяются виды самостоятельной работы, могут не предусматриваться практические или лабораторные занятия. Одно остается неизменным – большую часть знаний и умений по сопротивлению материалов студент должен добывать самостоятельной работой над теорией и практикой. Организация самостоятельной работы – одна из важнейших проблем, которая стоит перед студентом, приступающим к изучению сопротивления материалов. Эффективность ее зависит от множества факторов, организационного и личностного плана. В обучении огромную роль играет, прежде всего, тип памяти, определяющий способ запоминания и качество памяти в целом. А какая она у вас Если, работая над книгой, вы замечали, что лучше всего усваиваете прочитанное, когда читаете книгу про себя. Если, стремясь вспомнить какую-нибудь мысль из прочитанного, вы предварительно должны вспомнить, где и как эта мысль отпечатана в книге. Если вы легко запоминаете один раз виденные картины. Если, закрыв глаза, вы ясно представляете лицо раз увиденного человека. Если вам не представляет труда передать по памяти все детали дороги, которую вы проехали Это значит, что у вас лучше всего развита зрительная память. Вам всегда надо Читать самому, а не поручать чтение кому-либо. Пользоваться книгами, богатыми иллюстрациями. Вам больше всего подойдут учебники, в которых сопромат излагается в виде структурно-логических схем, опорных конспектов. Работая над книгой, широко используйте подчеркивание нужных вам мест, непременно цветными карандашами. Учебная и рабочая программы по специальности (на сайте кафедры сопротивления материалов и строительной механики ИрГТУ) Формы и методы промежуточного (межсессионного) контроля знаний Объем и график самостоятельной работы Информация о курсовых, расчетно-графических. домашних работах Лабораторные работы, их содержание Темы, количество и содержание практических занятий еженедельно Содержание и количество лекций в каждую неделю семестра Наличие курсовых , расчетно- гафических работ Семестровые формы контроля знаний Объем курса, количество часов аудиторных занятий и самостоятельной работы, про- должительность обучения Информация об учебном процессе по сопротивлению Рабочий учебный план Государственный образовательный стандарт (ГОС) Содержание курса Учебная программа Рабочая программа дисциплины Объем курса в часах Информация о методических пособиях к изучению сопротивления материалов Государственный образовательный стандарт, рабочий учебный план по вашей специальности (на сайте ИрГТУ или в учебной библиотеке) Схема 4. Учебный процесс по дисциплине Сопротивление материалов 11 Если вы легко, не утомляясь, можете слушать лектора и усваивать почти все, что он сказал. Если вы легче всего и лучше всего запоминаете то, что слушаете, а не то, что молча читаете. Если вы заметили, что всегда читаете вслух. Если вы заметили, что легко запоминаете мелодию, прослушав ее один-два раза. Значит, у вас лучше всего развита слуховая память Подготовка к лабораторным работам Время, отведенное на изучение сопротивления материалов Аудиторные занятия Самостоятельная работа студента Практические занятия Лабораторные занятия Лекции Виды самостоятельной работы Цели работы Характер работы Подготовка к лекциям Подготовка к практическим занятиям Подготовка к контрольным работам Выполнение расчетно- графических работ Подготовка научного доклада и выполнение заданий НИРС Выполнение курсовой работы Изучение литературы Изучение конспекта лекции Поиск литературы в библиотеках Конспектирование научной и учебной литературы Оформление отчетов пола- бораторным работам Самостоятельная работа студента (СРС) до 50% общего времени обучения) Рабочий день студента - 9 академических часов 6 часов аудиторной работы и 3 часа внеаудиторной Схема 5. Виды работ при изучении сопромата 12 Надо чаще и больше слушать других. Посещайте лекции, доклады, дискуссии. Читайте учебную и научную литературу по сопротивлению материалов вслух, рассказывайте прочитанное по несколько раз самому себе или товарищам. , рассуждайте вслух, воспроизводя доказательства и выводы даже если вас никто не слушает. Работайте в тишине. Если вы заметили, что лучше всего запоминаете то, что несколько раз записали Если вы лучше запоминаете материал, который вам удается зарисовать. Если вы лучше запоминаете то, что сделали своими руками. Если вы правильно автоматически пишете слова. Если вы легко овладеваете двигательными навыками. Это значит, что у вас лучше всего развита моторная память Работайте всегда с карандашом в руках. На лабораторных работах по сопротивлению материалов старайтесь все делать своими рукам. Больше конспектируйте. Заучивая определения, понятия, законы и многое другое, обязательно несколько раз воспроизводите их на бумаге При отсутствии выраженного преобладания одного из трех описанных способов запоминания можно утверждать, что у вас смешанный тип памяти При самостоятельной работе вы одинаково успешно можете пользоваться преимуществами всех типов памяти. Что изучать, как изучать, чтобы наиболее эффективно использовать особенности памяти мы выяснили. Однако все это еще не гарантирует вам успешного освоения сопротивления материалов. Важен психологический настрой, с которым вы приступаете к работе. С первого дня занятий настройте себе на трудную и продолжительную работу. Сознательное овладение знаниями, умениями возможно только при условии, что студент имеет большое желание и прилагает для этого усилия, ибо знания и умения – это не физические вещи, которые можно передавать из рук в руки или переливать из головы в голову. Знания и умения – это результат деятельности мозга человека и могут возникнуть только в результате собственной деятельности. Успехи и трудности в изучении сопротивления материалов в значительной степени зависят от волевых и эмоциональных качеств студента, его желаний, потребностей и интересов, а затем уже определяются и задатками, и способностями. Если задатки – нечто данное от бога, они либо есть, либо их нет. Способности же развиваются под влиянием деятельности личности. При этом огромное значение для их формирования имеет общая направленность личности и ее стремление к овладению предметом. Однако определенный уровень способностей может быть сформирован практически у любого человека. Потому приступая к изучению сопротивления материалов, вы должны быть полны Знание – совокупность идей человека, в которых выражается теоретическое овладение этим предметом. Умения – овладение способами (приемами, действиями) применения усвоенных знаний на практике. Навыки – умения, доведенные до автоматизма, высокой степени совершенства. творческого оптимизма, желания преодолеть все трудности, иметь стойкий познавательный интерес к дисциплине. Как показывает опыт вузовского преподавания сопротивления материалов, на первое место в учебе по СМ выходят студенты, обладающие волевыми качествами, трудолюбием, умением преодолевать трудности и заставлять себя работать В соответствии с принятой концепцией двухуровневой системы высшего образования по системе описания курса сопротивление материалов делится на несколько уровней (см. схему 6). Курс базового уровня – введение в СМ, являющееся основой для изучения курсов промежуточного, специализированного, продвинутого уровней. Курс промежуточного уровня – предназначен для углубления базового знания (уровня. В ИрГТУ курс базового уровня состоит из 11 модулей (см. схему 7). В настоящее время аудиторные занятия студентов- очников занимают значительную часть времени, отведенного на изучение сопротивления материалов. Однако, с введением нового федерального образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) доля аудиторных занятий в общем объеме затрат времени на изучение сопротивления материалов значительно сократится. Потому уже сейчас необходимо ориентироваться в большей степени на самостоятельную работу над дисциплиной. Сопротивление материалов Уровень В. Курс базового уровня Уровень I. Курс промежуточного уровня Уровень А. Курс продвинутого уровня Уровень S. Специализированный курс Схема 6 . Система описаний курсов по типам Теоретическая механика, математика Теоретическая механика, математика Модуль К. Теории предельных состояний теории прочности) Теоретическая механика, математика Модуль З. Усталость Теоретическая механика, математика Модуль И. Удар Теоретическая механика, математика Модуль Ж. Устойчивость Теоретическая механика, математика Модуль Д. Изгиб Модуль Е. Сложное сопротивление Теоретическая механика, математика Теоретическая механика, математика, информатика Модуль В. Сдвиг. Кручение Теоретическая механика, математика Модуль Г. Геометрические характеристики плоских сечений Теоретическая механика, математика Модуль А. Ведение Модуль Б. Растяжение, сжатие Говорят сопромат изучил, экзамен сдал, жениться можно. Модуль Л. Напряженно-деформированное состояние в точке СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Схема 7. Курс базового уровня - надежная опора будущего инженера Глава 2. Общие методические указания по изучению сопротивления материалов 2.1. Как слушать лекции и писать конспект При изучении сопротивления материалов лекция служит важным источником знаний и указателем основного направления учебной деятельности студента по изучаемой теме (модулю. Практические занятия, лабораторный практикум и самостоятельная работа студентов нанизываются на лекционный курс как на основу дисциплины. Надо помнить всегда, что преподаватель излагает только наиболее важные, фундаментальные, устоявшиеся знания. Другую часть информации, необходимую для изучения сопротивления материалов и других учебных дисциплин студент должен добыть самостоятельно, используя учебные пособия, рекомендованные рабочей программой или лектором. Самое сложное ив тоже время самое важное - вначале лекции усилием воли сосредоточить свое внимание на том, что говорит преподаватель. Внимание резец памяти, - гласит русская пословица. – Чем оно острее, тем глубже следы. Внимание – это прожектор психики. Благодаря ему, в каждый определенный моменту человека освещена одна, наиболее важная, форма сознательной деятельности. Сознание занимает процесс восприятия только освещенного предмета. Чем внимательнее выслушаете, тем лучше запоминаете. Отвлечение внимания не только ухудшает память, но и расстраивает нервную систему. Усердная работа дает больше, чем пассивное восприятие лекции. Серьезную помощь в концентрации внимания и запоминании может оказать запись основного содержания лекции. Ведение конспекта помогает сосредоточиться и поддерживать на высоком уровне внимание и работоспособность мысли. Услышанное и записанное легче запоминается, так как в этом процессе принимают участие все виды памяти – слуховая, зрительная и моторная. Успех запоминания во многом зависит от целенаправленности и осмысленности усилий на запоминание. Перевод новых сведений на язык собственных мыслей, сравнение, проведение аналогий, анализ ускоряют запоминание, увеличивают объем памяти. Записывать необходимо кратко и своими словами. Бессмысленно записывать информацию, которую вы не понимаете. Работа на лекции – это активный мыслительный труд, включающий слушание, понимание, осмысление и преобразование излагаемых лектором сведений в форму краткой записи. Особенность сопротивления материалов состоит в том, что для получения более простых формул и методик расчета принимается значительное количество гипотез, упрощений, предположений, ограничений, принципов. Полученные результаты справедливы лишь в пределах этих упрощений. 2 Внимание – это направленность и сосредоточенность психической деятельности на одном объекте. 16 Обязательно записывайте, отмечайте информацию, на которую обращает внимание преподаватель, на принимаемые при выводе расчетных формул исходные предпосылки, гипотезы, определяющие область применения полученных зависимостей, на анализ результатов. При изучении данной темы по учебнику не так-то просто будет самостоятельно сделать это. Начиная какой-то вывод, преподаватель всегда подробно рассказывает о расчетной схеме, положенной в его основу. Предлагаемые сопротивлением материалов методики расчетов построены на некотором упрощенном представлении реального объекта расчетной схемой, которая только в основном, в главном для данной ситуации представляет реальную деталь или элемент конструкции. Слушая лекцию или изучая и дополняя свой конспект при чтении учебной литературы, вы должны четко представлять, какая расчетная модель положена в основу того или иного вывода, доказательства, какими реальными физическими, геометрическими свойствами она обладает. Вести записи следует в отдельной тетради, оставляя поля для заметок, дополнений, уточнений и исправлений, которые вносятся при чтении учебников и пособий, на консультациях. На лекциях материал излагается в соответствии с принятой кафедрой системой взглядов, которая может не совпадать в точности с каким-либо учебником. При наличии же хорошего конспекта за основу может быть принят один учебник с учетом коррективов, на которые обращается внимание на лекциях. Конспект лекций не заменяет учебник по сопротивлению материалов и служит студенту лишь опорой, облегчающей самостоятельную работу по учебному пособию – основному источнику знаний. Тема каждой лекции должна прорабатываться по различным учебным пособиям с дополнением лекционного конспекта. Только в этом случае вы получите полноценное образование (получите знания, освоите умения и компетенции) по СМ. К каждой новой лекции необходимо готовиться. Для этого просмотрите конспект предыдущей лекции, прочитайте по пособию теоретический материал предстоящей лекции. О содержании будущей лекции информирует преподаватель или можно посмотреть рабочую программу на сайте кафедры, в учебной библиотеке. При написании собственного конспекта следует придерживаться следующих правил 1) записывайте своими словами и, лишь после того, как излагаемый материал будет предельно ясен (механическое переписывание не имеет никакого смысла 2) основой составления конспекта служат учебники (лучше несколько, книги подсказки, справочная литература) и конспект лекций 3) лучше придерживаться плана читаемого курса сопротивления материалов (рабочая программа по специальности 4) при описании отдельного вопроса необязательно придерживаться порядка изложения в основном источнике (книге или конспекте 17 5) при составлении конспекта надо задавать себе вопросы, помогающие осмыслению материала, и отвечать на них 6) приводя доказательство, описание рассуждений, не оставляйте в них ничего непонятного, записанного формально 7) писать конспект надо так, чтобы им удобно было пользоваться. 2.2. Зачем нужны практические занятия Главной целью практических занятий, и это должен понимать каждый студент, изучающий сопротивление материалов, является развитие способностей к самостоятельному мышлению, творческой работе, системному анализу процессов деформации и разрушения элементов простейших конструкций. Решая задачи различной трудности, студент закрепляет и углубляет знания, развивает умения и навыки применения их к расчету простейших элементов конструкций стержней – на прочность, жесткость, устойчивость. Поиск необходимой для решения задач информации развивает навыки работы со справочной и технической литературой. Приобретаются навыки оформления технических расчетов, формируются и развиваются инструментальные и системные компетенции (см. схему 2). Теоретические знания, не подкрепленные умением их применения, неглубоки и непрочны. По большинству тем курса каждым студентом должны быть решены самостоятельно несколько задач проверочного, проектировочного и другого типа. Практические занятия, темы и порядок прохождения которых по каждой инженерной специальности определены рабочей программой изучения СМ идут параллельно с лекционным курсом. Преподаватель, ведущий практику, указывает студентам тему следующего занятия, атак же параграфы и примеры из учебника, с которыми они должны познакомиться. Теоретический материал для предстоящего занятия должен быть проработан, освоен студентами по учебнику и конспекту. Качество подготовки вначале занятия контролирует преподаватель. После этого решается типовая задача, с подробным изложением плана и особенностей решения. Закончив решение, преподаватель выдает каждому студенту 2 задачи, одну из которых он обязан решить в классе, другую дома. Решенные домашние задачи сдаются на проверку преподавателю наследующем практическом занятии. При решении задач следует придерживаться определенной последовательности решения, анализа промежуточных и окончательных результатов расчетов. Решение любой задачи начинается с анализа ее условия. Выясните значение терминов, условные обозначения, единицы измерения, что известно и что необходимо найти, Если вам все понятно ивы без затруднений воспроизведите условие задачи, приступайте к ее решению. Чертеж к задаче выполняйте четко, аккуратно, грамотно, в крупном масштабе. Если в условии задачи указан материал, тотем самым заданы его механические свойства, числовые значения всех физических величин, характеризующих этот материал. Вы должны выбрать те из них, которые в данной задаче являются существенными, важными. Затем по справочной литературе находятся числовые значения этих величин. Прочитав условие задачи, выделив основные части условия, выполнив чертеж, подумайте, хорошо ли вызнаете теорию, соответствующую содержанию задачи. Если вы не уверены в своих знаниях, изучите или повторите теоретический материал и только после этого переходите к следующему этапу решения задачи. Бесполезно решать задачи по сопротивлению материалов без знания теории. При записи каждой решаемой задачи обязательно должны фиксироваться исходные данные, расчетная схема, что требуется найти, решение, ответ. Все вычисления необходимо выполнять самостоятельно каждому студенту с предельной аккуратностью. Всякое пренебрежение аккуратностью и методичностью записи в надежде сэкономить время, напротив, ведет к значительной потере времени ив большинстве случаев к повторению всех расчетов. Задача сначала должна быть решена качественно. Под качественным решением понимается анализ физической сущности задачи (определение вида нагружения и деформации, тип расчета проверочный, проектировочный, определение допускаемой нагрузки из условия прочности, жесткости и т.п.) и словесное изложение хода решения, а формулы должны явиться математическим выражением высказанных мыслей и привести после соответствующих вычислений к количественному решению. После того как задача в общих чертах решена, можно переходить к математическим вычислениям. При этом рекомендуется соблюдать следующие правила вести решение по пунктам, указывая, что именно в данном пункте определяется. Каждый пункт должен содержать расчетную формулу, записанную в общем виде. Решение задачи по возможности следует вести в общем виде в алгебраической форме до конца. Только после этого следует подставить численные значения, не забывая о размерности подставляемых величин. Проверка размерности величины, полученной в общем виде, позволяет найти ошибки в аналитических преобразованиях. Решение задачи, все вычисления выполняйте в системе СИ. Следите, чтобы все величины в расчетной формуле были выражены в единицах СИ. Проверяйте размерность полученного результата. После получения численного решения задачи, как правило, следует третий, заключительный этап – анализ результатов, включая проверку решения. Анализ решения, полученного в общем виде, позволяет получить дополнительную информацию по влиянию конструктивных размеров, механических свойств на определяемую величину. Проанализируйте, как изменится расчетная величина при изменении величин, через которые она рассчитывается. Попытайтесь оценить правильность решения по правдоподобию числового результата, рациональность принятого конструктивного решения (например, выбор формы поперечного сечения. Это развивает критическое мышление, приучает к здравой технической оценке числовых результатов. Практические занятия требуют от студента высокой активности и самостоятельности в работе. Пассивная запись решения с доски или по подсказкам товарищей не вырабатывает необходимого навыка в решении задач. Такое присутствие на практическом занятии не приносит должной пользы. Поэтому студенты, уклоняющиеся от самостоятельного решения задач, получают дополнительные, индивидуальные домашние задачи сверх обычно выдаваемой нормы. Одной из форм контроля знаний студентов являются контрольные работы. Каждая контрольная состоит из одной-двух типовых задач по отработанной на занятиях теме. Проводятся контрольные работы в часы практических занятий в соответствии с рабочей программой. Выполнение контрольной работы нужно сопровождать аккуратными схемами, четким решением в общем виде, с последующей подстановкой чисел. В случае неудовлетворительной оценки контрольная работа переписывается не более двух раз. Переписыванию предшествует соответствующая подготовка. Во-первых, должна быть предъявлена исправленная контрольная работа, во-вторых, по заданию преподавателя долж- Знать: 1. Методы и методики расчета стержней, балок на прочность и жесткость при простейших видах деформации. 2. Методы и методики расчета стержней на устойчивость Уметь 1. Применять на практике методы и методики расчета на прочность жесткость и устойчивость стержней и балок. Работать со справочной и технической литературой по СМ. Иметь способности компетенции 1. К анализу и синтезу на всех этапах расчета на прочность , жесткость и устойчивость. 2. Решать проблемы прочностной надежности. 3. К использованию компьютерных программ в решении задач прочностной надежности. 4. Способность извлекать и анализировать информацию по СМ из различных источников. 5. Использовать СМ в творческой (изобретательской, научной) работе. Студент должен Схема 8. Знания, умения, компетенции по практическому курсу СМ 20 ны быть решены три-четыре дополнительных домашних задачи по теме контрольной Работая в аудитории, выполняя домашние задачи, каждый студент должен закрепить знания, выработать умения и способности, указанные на схеме 8. 2.3. Эксперимент – критерий истины Сопротивление материалов – наука экспериментально–теоретическая. Ряд гипотез, используемых в построении теории, формулируются на основании экспериментальных данных. Опыт служит и для оценки соответствия фактических и теоретических данных о напряженном и деформированном состоянии элемента конструкции или его поведении в тех или иных условиях нагружения, что позволяет в случае необходимости внести уточнения в теорию. Наконец, многие механические и физические характеристики материалов в различных условиях нагружения, необходимые для проведения расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций, также определяются только экспериментально. Поэтому лабораторные занятия – неотъемлемый и важный элемент в процессе изучения курса сопротивления материалов. Для проведения лабораторных работ на кафедре Сопротивления материалов и строительной механики ИрГТУ разработан лабораторный практикум [1-6], в котором указаны темы всех работ, цель отдельных опытов, приведены необходимые схемы установок и приборов, используемых при проведении опытов. К выполнению каждой лабораторной работы необходимо готовиться заблаговременно. Необходимо прочитать соответствующие разделы учебника, лекционных записей, теоретическую и экспериментальную часть лабораторного практикума, ознакомиться с порядком выполнения работы, с устройством используемых машин и приборов. В процессе подготовки должны быть четко выявлены цель и ожидаемые результаты лабораторной работы, некоторые теоретические решения должны быть выполнены в общем виде. При хорошей предварительной подготовке лабораторное занятие пройдет эффективно, и будет сэкономлено время на обработку опыта и анализ результатов. С научной точки зрения закон или формула, исследуемые в лабораторной работе, действительно не нуждаются в проверке, так как они давно прошли ее. Но студент, приступая к лабораторной работе, ставит себя в положение исследователя, который первым должен принять или отвергнуть предлагаемое в виде закона утверждение или формулу, полученную на основе тех или иных допущений, гипотез, то есть в этом случае необходимо справедливость закона или формулы поставить под сомнение. Эксперимент, который ставится на лабораторной работе, должен доказать справедливость или установить границы справедливости проверяемого положения, дать оценку расхождений опытных и теоретических данных, на основании чего можно сделать вывод о применимости или неприменимости тех или иных гипотез. Это очень важно, так как теория никогда точно не отражает реальность. Кроме того, при выполнении лабораторных работ приобретается навык проведения экспериментальных исследований, которые в будущей практической деятельности будут посвящены еще неизученным объектам. При проведении лабораторной работы группа делится на две или более подгрупп. Перед началом опытов и вовремя их выполнения преподаватель производит беглый опрос студентов, что позволяет выяснить их подготовленность к работе. Виды лабораторных работ Определение механических характеристик материалов при различных видах деформации и условиях нагружения Экспериментальная проверка зависимостей, полученных теоретическим путем Этапы выполнения лабораторной работы Предварительная подготовка Настройка оборудования, установок, приборов Проведение измерений Наблюдение Запись показаний Эксперимент Обработка результатов эксперимента Оценка погрешностей Обобщение результатов работы с целью получения выводов по работе Составление и написание краткого отчета Защита лабораторной работы Схема 9. Лабораторные работы по сопротивлению материалов Изучение теории по учебнику и конспекту Изучение теории и техники эксперимента по лабораторному практикуму 22 Процесс подготовки и выполнения лабораторной работы распадается на несколько этапов (см. схему 9). Эксперимент проводится в три этапа 1) проведение эксперимента, сопровождающееся записью показаний приборов 2) аналитическая и графическая обработка результатов 3) анализ результатов и выводы. Работа выполняется бригадным методом, так как при проведении опытов, как правило, приходится пользоваться весьма сложным оборудованием (прессы, разрывные машины и т.д.) и рядом измерительных приборов, что требует наблюдателей в нескольких местах. Случается, что активные члены бригады берут на себя инициативу в проведении эксперимента, а пассивные – ограничиваются записыванием полученных результатов. Они, естественно, получают меньше пользы от лабораторных занятий. Каждому студенту необходимо стремиться принять активное участие в лабораторной работе и получить от нее все ценное, что она может дать. Показания приборов, полученные при проведении экспериментов, записываются в специальные таблицы. Для облегчения их анализа они, как правило, переносятся на графики. На этом же графике целесообразно показать и ожидаемые в соответствии с теорией результаты. Разумеется, все построения необходимо выполнять в масштабе. Сопоставление этих графиков позволяет сделать обоснованные, хорошо аргументированные выводы. В заключительной части отчета следует дать анализ выполненной работы – указать, какие закономерности подтвердились, с какой точностью, что было причиной неточности, если получились отклонения от теоретических данных. Отчет о лабораторной работе должен быть по возможности закончен в лаборатории или, в крайнем случае, дома в тот же день, когда она выполнялась. Чем скорее будет составлен отчет после проведения работы, тем меньше труда и времени затратит на него студент. Защита лабораторных работ производится студентами по каждой работе в отдельности в часы консультации преподавателя группы, ноне позднее, чем к следующему лабораторному занятию. Студент, не защитивший предыдущую лабораторную работу, к следующему лабораторному занятию не допускается. При защите лабораторной работы студент должен показать хорошее знание соответствующего раздела теории, цели работы, методики проводившихся опытов, уметь подробно описывать технику эксперимента и обработку его результатов, грамотно провести анализ полученных результатов и сделать выводы Пройдя полный курс лабораторных работ, предусмотренных рабочей программой обучения СМ студент должен иметь знания, умения и компетенции представленные на схеме 10. Глава 3. Учись работать самостоятельно 3.1. Учись планировать и рационально организовывать свою работу Самостоятельная работа студентов (Р) по сопротивлению материалов включает в себя не только познавательную деятельность во внеаудиторное время, но и самостоятельную мыслительную деятельность на лекциях, практических и лабораторных занятиях, экзаменах и зачетах, при индивидуальных собеседованиях. Самостоятельная работа является внутренней основой связи всех методов и форм обучения между собой. При отсутствии самостоятельной работы студента никакие формы и методы обучения, применяемые преподавателем, не дают положительного результата при освоении сопротивления материалов. В зависимости от места и времени проведения, характера работы и способов контроля результатов работы самостоятельная работа студентов по сопротивлению материалов подразделяется на виды (см. схему 11). Работа по СМ требует определенных затрат времени и должна быть согласована с изучением других дисциплин. Это невозможно сделать без планирования Схема 10. Знания, умения и компетенции, которые должен освоить студент при прохождении курса лабораторных работ Знания Умения Компетенции Знание методов и техники экспериментального определения механических характеристик материалов Знание методик экспериментального определения механических характеристик материалов, деформаций и напряжений На практике использовать методы, методики и техники экспериментального определения механических характеристик материалов, деформаций и напряжений Критический анализ результатов эксперимента Способность оценить уровень экспериментального исследования Способность экспериментального исследования в команде Способность к постановке исследовательских экспериментов своей работы. Исходными данными для этого являются рабочий учебный план, рабочая программа изучения СМ и др. дисциплина также примерные затраты времени (табл) на выполнение предусмотренных рабочей программой работ. На самостоятельную работу отводится 50% и более времени, отведенного на изучение сопротивления материалов. По каждой инженерной специальности в рабочей программе по сопротивлению материалов предусмотрены различные виды самостоятельной работы и график их выполнения, формы отчетности. Общая трудоемкость самостоятельной работы студентов (СРС) не должна превышать трудоемкость, установленную государственным образовательным стандартом (ГОС. Схема 11. Самостоятельная работа студентов по СМ Изучение справочной литературы Оформление отчетов по лабораторным работам Решение задач, в том числе на персональном компьютере Конспектирование, рекомендованной литературы Поиск литературы в библиотеках Написание реферата Изучение конспекта лекций Подготовка к олимпиаде Выполнение курсовой работы Выполнение расчетно- проектировочных работ Подготовка к контрольным работам Подготовка к лабораторным работам Подготовка к практическим занятиям Подготовка к лекциям Самостоятельная работа Цели работы Характер работы Изучение литературы 25 Рабочий день студента ограничен и составляет 9 академических часов 6 часов аудиторной работы и 3 внеаудиторной. Нарушать эти нормы категорически запрещено. Таблица 1 Нормы для планирования СРС по сопротивлению материалов Виды самостоятельной работы Время, затрачиваемое студентом Проработка лекционного материала 1 час на одну лекцию продолжительностью часа Подготовка к практическим занятиям 2 часа на одно практическое занятие Подготовка к лабораторным работами написание отчета 2 часа на одну лабораторную работу Работа над курсовой работой а) изучение литературы б) черновые расчеты в) оформление пояснительной записки. Всего не более 2 часа 10 часов 8 часов 20 часов Расчетно-проектировочные работы (РПР): а) изучение литературы и методических материалов б) черновые расчеты в) оформление чертежей и записки. Всего не более 2 часа 2 часа 1 час 5 часов на 1 РПР Решение задач 1 час на одну задачу Изучение литературы по СМ с составлением конспекта 1,5 часа на 16 страниц печатного текста Приведенные нормативы являются основой для планирования самостоятельной работы по СМ как преподавателями, таки студентами. Делать это нужно каждому студенту. Выработка знаний, умений и компетенций по СМ предполагает переработку, осмысление, запоминание большого объема информации, выполнение работ определенного вида за короткий промежуток времени. Успешность обучения существенно зависит от рациональной организации самостоятельной работы Опыт показывает, что непрерывная умственная работа малопродуктивна. Для умственной работы важен ее ритм, чередование периодов деятельности мозга и его отдыха. Продолжительность занятий должна быть 40-50 минут с перерывами 10-15 минут. Отдыхом может служить чередование рода занятий, поскольку в это время включаются другие участки мозга. Так, от работы с книгой можно перейти к построению графиков, к чтению и т.п. Наилучшим отдыхом является физическая нагрузка, особенно такая, которая совершается с удовольствием Интенсивная умственная работа не утомляет, а развивает и память, и мышление, если она ведется в определенных условиях. Для рациональной организации труда необходимо учитывать объективные свойства памяти 3 Каждый из нас обладает двумя видами памяти непроизвольной и произвольной. В первом случае информация запоминается сама собой без специального заучивания, а входе выполнения деятельности, входе работы над информацией. Сильно развита в детстве, у взрослых ослабевает. Во втором случае информация запоминается целенаправленно с помощью специальных приемов. Эффективность произвольной памяти зависит от целей запоминания (насколько прочно, долго человек хочет запомнить) и приемов заучивания. Если цель - выучить и сдать успешно экзамен, то вскоре после экзамена многое забудется, если цель – выучить надолго, для будущей профессиональной деятельности, то информация мало забывается. Как показывает опыту большинства студентов непроизвольная память недостаточно развита, ив освоение сопротивления материалов следует полагаться прежде всего на произвольную память. Следовательно, надо освоить эффективные приемы заучивания. При многократном повторении работает механическая память. Механическая память – это память, основанная на повторении материала без его осмысливания Тратится много сил и времени, а результаты изучения СМ ничтожные. Информация забывается быстро и почти полностью. Выучить СМ зубрежкой невозможно При логическом пересказе работает логическая (смысловая память) основанная на установлении в запоминаемом материале смысловых связей. |