《材料力学》课程教学大纲(2021版)一、课程基本信息 开课单位 | 机械工程学院 | 课程类别 | 工程基础类 | 课程名称/编号 | 材料力学/JC16405 | 对应人才培养方案及版本 | 机械设计制造及其自动化 本科专业人才培养方案 (2021版) | 开课专业 | 机械设计制造及其自动化专业 | 开课学期 | 第4学期 | 学时/学分 | 总学时48/3学分,理论课学时44、实验课学时4,线上480分钟 | 先修课程 | 高等数学、线性代数、理论力学、机械工程材料 | 课程简介 | 《材料力学》是机械工程类工科专业的一门工程基础类课程,2020年获批省级线上教学优秀课堂和线上课程(原MOOC)。 课程主要内容包括:构件的基本受力与变形形式、轴向拉压与剪切、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态分析与强度理论、组合变形、压杆的稳定性等。通过本门课程的学习,着重培养学生运用所学知识解决机械工程领域与材料力学相关的复杂问题的能力,使学生具备机械工程领域复杂工程问题中的力学建模、求解及表述、关键关节的识别与判断等能力,培养学生具备自觉遵守工程职业道德和规范并履行责任所需的安全、责任及匠心意识,为后续机械设计、计算方法、农业机械学、毕业设计等课程奠定基础。 | 推荐教材 | 刘鸿文. 《材料力学》(第6版)(“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材).北京:高等教育出版社,2017年 | 线上课程 学习地址 | https://mooc1-.chaoxing.com/mycourse/teachercourse?moocId=205930576&clazzid=74384363 &edit=true&v=0&cpi=73623362&pageHeader=0 | 参考资料 | [1] 殷雅俊, 范钦珊, 王晶等. 《材料力学》(第三版).高等教育出版社,2019年 [2] 范钦珊. 《材料力学》第三版. 清华大学出版社, 2014年 [3] 张亦良. 《工程力学实验》. 北京工业大学出版社, 2011年 [4] 孙训方. 《材料力学Ⅰ》(第六版). 高等教育出版社, 2019年 [5] 苟文选. 《材料力学Ⅰ》(第三版). 科学出版社, 2018年 [6] Russell C. Hibbeler, Mechanics of Materials. 10th Edition. Pearson, 2016年 [7] 爱课程资源共享课(南京航空航天大学《材料力学》) http://www.icourses.cn/jpk/searchCoursesbyMulti.action [8] 中国大学MOOC(北京工业大学《工程力学——静力学与材料力学》虚拟仿真实验慕课)https://www.icourse163.org/course/bjut-1206700826 |
二、课程目标(一)课程目标 本课程目标概括为以下两点: 课程目标1:掌握材料力学的基本概念与基本分析方法,能够正确确定构件的基本内力分量,正确绘制内力图,能够解决简单的静不定问题。掌握基本力学设备的使用方法,具备通过简单力学实验获取工程材料的力学性能与构件力学行为的能力。通过学习具备利用材料力学基本理论知识与实验方法进行复杂机械工程问题中的力学建模与求解能力。 课程目标2:掌握拉压弯扭及其简单组合时构件的应力计算与应力状态分析方法,具备选取恰当的准则进行强度设计及校核的能力;掌握拉压弯扭及其简单组合时构件的应变、位移及变形的计算方法,具备选取恰当的条件进行刚度设计及校核的能力。掌握压杆的稳定性分析与临界应力计算方法,并能进行稳定性设计与校核。通过学习具备利用强度/刚度/稳定性理论识别、判断机械工程领域复杂工程问题中与变形构件受力相关的关键环节。 (二)课程目标与毕业要求的关系 表1 课程目标与毕业要求指标点的对应关系 课程目标 | 毕业要求指标点 | 支撑强度 | 1 | 1.2 掌握力学、电子、材料等工程基础知识,并能够用于机械工程领域复杂工程问题的数学建模与求解。 | H | 2 | 2.1 能够应用数学、物理等自然科学以及力学等工程科学原理,识别和判断机械工程领域复杂工程问题的关键环节。 | H |
注:H表示强支撑,M表示中支撑,L表示弱支撑。 三、课程思政目标、融入点与实施路径 在课程理论讲授中,通过融入力学科学家事迹、红色影视片段与诗词、大国重器、中国优秀建筑、大国工匠等思政案例,实现知识的传授与价值的引领,将科学精神、家国情怀、创新能力等贯穿于课程教学的全过程。 表2 课程思政目标、融入点及实施路径 序号 | 德育目标 | 课程思政融入点 | 实施途径 | 1 | 激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神 | 绪论 | 科学家影视片段+诗词+工程案例 | 2 | 激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神,理解机械领域复杂工程问题中拉压杆的力学建模、求解、正确表述及性能测试中的工程伦理。 | 拉伸、压缩与剪切 | 拉压杆强度安全工程案例 | 3 | 激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神,理解机械领域复杂工程问题中圆轴的力学建模、求解、正确表述及性能测试中的工程伦理。 | 扭转 | 圆轴强度安全工程案例 | 4 | 激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神,理解机械领域复杂工程问题中梁的力学建模、求解、正确表述及性能测试中的工程伦理。 | 弯曲应力 | 梁强度安全工程案例:上海世博会中国馆等 | 5 | 激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神 | 总论 | 科学家影视片段+诗词+工程案例 |
四、课程教学内容分章节列出课程教学内容及对课程目标的支撑,详见表3和表4。 表3 理论教学内容与课程目标的对应关系 序号 | 知识模块名称 | 学时(线下)/分钟(线上) | 内容及要求 | 教学重点 与难点 | 课程目标 | 1 | 绪论 | 3/36 | 内容:课程的研究对象、内容、方法、基本假设及基本概念等;课程初心与使命的具体内涵。(思政点:科学家影视片段+诗词+工程案例) 要求:了解课程的主要研究内容,理解课程内容与工程构件安全的内在关系,掌握相关基本概念与基本分析方法。(思政要求:激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神) | 重点:截面法和内力,应力、应变、变形的概念; 难点:应力、应变、变形协调概念。 | 1 | 2 | 拉伸、压缩与剪切 | 8/73 | 内容:拉压杆的内力与内力图、应力、材料的力学性能;拉压杆的变形与超静定问题;剪切与挤压强度实用计算。(思政点:拉压杆强度安全工程案例) 要求:了解杆件拉伸与压缩的工程表现,理解抗拉压刚度、应力集中、安全因数、弹性模量、屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率等基本概念,掌握杆件拉伸时横截面及斜截面的应力分布规律,掌握杆件拉伸的强度计算公式及变形量计算公式,掌握拉伸超静定的一般解决思路,掌握挤压与剪切的实用计算。(思政要求:激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神,理解机械领域复杂工程问题中拉压杆的力学建模、求解、正确表述及性能测试中的工程伦理。) | 重点:轴力与轴力图、拉压杆的强度计算以及超静定问题。 难点:拉压杆的超静定问题;剪切面、挤压面的确定。 | 1 2 | 3 | 扭转 | 4/49 | 内容:轴的动力传递、扭矩与扭矩图;扭转圆轴的应力与强度条件,非圆截面杆的扭转强度。扭转圆轴的变形及刚度条件;材料扭转力学性能。(思政点:圆轴强度安全工程案例) 要求:了解扭转圆轴的工程表现,了解非圆截面杆的扭转强度计算,了解圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形;理解极惯性矩、抗扭截面系数、抗扭刚度的概念;掌握受扭杆件扭矩图的画法,掌握实心圆截面杆以及空心圆截面杆的受扭时截面的应力分布规律以及强度公式,掌握圆轴的扭转变形量计算。(思政要求:激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神,理解机械领域复杂工程问题中圆轴的力学建模、求解、正确表述及性能测试中的工程伦理。) | 重点:扭矩与扭矩图,圆轴受扭时的强度计算以及刚度问题。 难点:圆轴横截面应力计算,薄壁圆筒横截面上的切应力计算,扭转角的计算。 | 1 2 | 4 | 弯曲内力 | 6/50 | 内容:梁的内力(剪力和弯矩);剪力图和弯矩图;剪力、弯矩与载荷集度之间的微分关系;平面曲杆的弯曲内力。 要求:了解梁的工程表现与平面曲杆的弯曲内力,理解梁纯弯曲以及横力弯曲的概念,理解受弯梁的力学模型的三种形式,理解剪力以及弯矩的正负号规定,掌握受弯梁剪力与弯矩的计算方法,掌握弯矩图以及剪力图的绘制方法。 | 重点:剪力和弯矩计算,剪力和弯矩图绘制; 难点:载荷集度、剪力与弯矩间的微分关系及其应用。 | 1 2 | 5 | 弯曲应力 | 4/67 | 内容:梁的弯曲正应力与强度条件;梁的弯曲切应力与强度条件;提高梁弯曲强度的措施。(思政点:梁强度安全工程案例) 要求:理解中性层、中性轴、惯性矩、抗弯截面系数、静矩的概念;掌握梁横截面应力的分布规律、梁的强度安全设计、提高梁抗弯强度的基本方法与措施。(思政要求:激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神,理解机械领域复杂工程问题中梁的力学建模、求解、正确表述及性能测试中的工程伦理。) | 重点:弯曲正应力的计算及强度条件; 难点:弯曲切应力的计算。 | 1 2 | 6 | 弯曲变形 | 4/38 | 内容:梁的挠曲线微分方程;积分法求梁的弯曲变形;叠加法求梁的弯曲变形;梁的刚度条件与提高梁刚度的主要措施。 要求:了解工程中梁弯曲变形的常见案例,了解减小梁弯曲变形的一些措施;理解转角以及挠度的概念,掌握挠曲线微分方程;掌握积分法以及叠加法研究梁弯曲变形量的一般思路。 | 重点:梁的挠曲线及其近似微分方程,用积分法、叠加法求弯曲变形; 难点:叠加法求弯曲变形,静不定梁问题。 | 1 2 | 7 | 应力状态分析与强度理论 | 6/121 | 内容:应力状态、主应力、主平面与主方向等的基本概念;二向应力状态分析:解析法和图解法(应力圆);常用的四种强度理论与莫尔强度理论。 要求:了解三向应力状态的最大正应力与最大切应力,了解广义胡克定律并能以之进行应变分析;理解应力分析、单元体、主单元体、主平面、应变能、畸变能的概念;掌握利用单元体进行平面应力分析的一般思路,掌握平面应力分析的解析法与图解法,掌握四个强度理论以及摩尔强度理论。 | 重点:平面应力分析的解析法与图解法,常用的四种强度理论。 难点:利用单元体进行平面应力分析的一般思路,强度理论的选用。 | 1 2 | 8 | 组合变形 | 4/24 | 内容:拉伸或压缩与弯曲组合变形的强度计算;弯扭组合变形的强度计算。 要求:理解构件组合变形的叠加原理,掌握拉伸或压缩与弯曲组合变形的强度计算,掌握圆轴弯扭组合变形的第三、第四强度理论计算公式,掌握拉-弯-扭组合变形的第三、第四强度计算公式。 | 重点:常见的组合变形形式及其强度计算; 难点:组合变形的强度计算。 | 1 2 | 9 | 压杆稳定 | 3/50 | 内容:稳定性的基本概念;欧拉公式及其适用范围;压杆的稳定性校核;提高压杆稳定性的措施。 要求:了解压杆的工程表现,理解压杆稳定的概念;掌握满足压杆稳定性的临界压力计算的欧拉公式,掌握欧拉公式以及直线经验公式的使用范围,掌握压杆稳定性校核的一般方法,掌握提高压杆稳定性的措施。 | 重点:满足压杆稳定性的临界压力计算的欧拉公式及其使用范围; 难点:欧拉公式的适用范围。 | 1 2 | 10 | 总论 | 2 | 内容:课程知识体系的归纳方法与构建,变形体力学理论的工程应用方法;课程的责任与担当。(思政点:科学家影视片段+诗词+工程案例) 要求:了解课程的知识体系,理解学习课程内容的工程意义,掌握拉压弯扭及其简单组合构件的强度、刚度以及压杆稳定性安全设计准则。(思政要求:激发学生科学严谨、勇于担当的科学精神) | 重点:课程知识体系的归纳方法与构建。 难点:课程知识体系的构建。 | 1 | 合计学时(线上)/分钟(线下) | 44/508 |
表4 实验内容与支撑的课程目标的对应关系 序号 | 实验项目名称 | 学时分配 | 实验内容 | 实验要求 | 实验 设备 | 实验 类型 | 课程目标 | 1 | 金属材料的破坏性实验 | (2) | 低碳钢和铸铁拉伸实验 | (1)了解拉伸试验机、引伸计等基本力学设备的使用方法,具备通过简单力学实验获取工程材料的力学性能的能力。(2)利用中国大学MOOC(北京工业大学《工程力学——静力学与材料力学》虚拟仿真实验慕课,完成线上虚拟实验并生成实验报告。 | 电子万能试验机 | 综合型 | 1 | (2) | 低碳钢与铸铁压缩实验 | 压缩试验机 | 2 | 低碳钢与铸铁扭转试验 | (1)了解扭转试验机等基本力学设备的使用方法,具备通过简单力学实验获取工程材料的力学性能的能力。(2)线下实验室完成 | 扭转试验机 | 2 | 纯弯曲梁的电测实验 | 2 | (1)矩形截面梁纯弯曲时,矩形截面上不同位置点的应力测定。(2)梁的弯曲应力理论公式的验证。 | 了解应变片与应变仪的使用方法与电测法基本原理,掌握桥路的搭接方法,具备通过电测法研究构件力学行为的能力。 | 多功能力学试验台 | 综合型 | 1 | 合计学时 | 4(4) |
注:括号内学时为课外学时。 四、教学方法和手段(一)教学方法 教学方法体现以“学生中心、产出导向、持续改进”的理念,注重培养学生的应用能力,主要采用以问题导向为中心的讲授法、讨论法、案例式、线上线下混合式教学、归纳法等多种教学方法相结合的方式。 (二)教学手段 教学手段主要是运用现代信息技术手段,利用QQ群、学习通等网络教学平台和爱课程及中国大学慕课资源平台,借助多媒体以及传统板书教学相结合等方式开展课程教学,利用虚拟试验仿真实验平台开展线上自主实验,强化学生自主学习能力。分章节列出课程教学内容中主要教学方法与手段的使用情况,如表5所示。 表5 课程教学内容中的教学方法与手段 序号 | 知识模块名称 | 主要教学方法 | 教学手段 | 1 | 绪论 | (1)线下用日常生活和工程案例启发学生思考身边的力学安全问题,感受力学知识赋予人的科学魅力;(启发式教学法) (2)线下讲授材料力学的研究对象、内容、方法、基本假设及基本概念等知识;(问题导向混合讲授法) (3)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线下:多媒体+板书 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 | 2 | 拉伸、压缩与剪切 | (1)线上自主学习拉伸实验;(课外学时) (2)线上自主学习拉伸压缩实验;(课外学时) (3)线下讲授拉压杆的内力与内力图、应力、材料的力学性能;拉压杆的变形与超静定问题;剪切与挤压强度实用计算;(问题导向混合讲授法) (4)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 | 3 | 扭转 | (1)轴的动力传递、扭矩与扭矩图;扭转圆轴的应力与强度条件等(问题导向混合讲授法); (2)扭转圆轴的变形及刚度条件(问题导向混合讲授法); (3)材料的扭转力学性能测试(教师演示教学,学生分组实验) (4)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 基础力学实验室 | 4 | 弯曲 内力 | (1)梁的内力(剪力和弯矩);(问题导向混合讲授法); (2)剪力图和弯矩图(问题导向混合讲授法); (3)剪力、弯矩与载荷集度之间的微分关系(问题导向混合讲授法); (4)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 | 5 | 弯曲 应力 | (1)下线讲授梁的弯曲正应力与强度条件,梁的弯曲切应力与强度条件;(问题导向混合讲授法) (2)线下讨论提高梁弯曲强度的措施。(讨论法,问题导向混合讲授法) (3)纯弯曲梁的电测实验(分组实验) (4)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 电测实验室 | 6 | 弯曲 变形 | (1)线下讲授梁的挠曲线微分方程、弯曲变形的求解方法——积分法;(问题导向混合讲授法) (2)线下讲授弯曲变形的求解方法——叠加法、梁的刚度条件与提高梁的刚度措施。(问题导向混合讲授法) (3)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 | 7 | 应力状态分析与强度理论 | (1)结合工程案例,讲授应力状态、主应力、主平面与主方向等知识;(问题导向混合讲授法) (2)讲解二向应力状态分析:解析法和图解法——应力圆;(问题导向混合讲授法) (3)讲授常用的四种强度理论与莫尔强度理论。(问题导向混合讲授法) (4)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 | 8 | 组合 变形 | (1)拉伸或压缩与弯曲组合变形的强度计算;(问题导向混合讲授法) (2)弯扭组合变形的强度计算。(问题导向混合讲授法) (3)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 | 9 | 压杆 稳定 | (1)稳定性的基本概念;欧拉公式及其适用范围;(问题导向混合讲授法) (2)压杆的稳定性校核;提高压杆稳定性的措施。(问题导向混合讲授法) (3)线上学习慕课视频。(学习通课程平台) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 | 10 | 总论 | 课程知识体系的归纳方法与构建,变形体力学理论的工程应用方法。(启发式、问题导向混合讲授法) | 线上:学习通网络教学平台+中国大学慕课 线下:多媒体+板书 |
五、考核方式及评价标准(一)课程考核方式及对应分值 课程考核以课程目标的达成为主要目的,以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容,包括平时考核、实验考核和期末考核三部分; 1、平时考核(40%) 包括习题作业(35%)、大作业(25%)、笔记(15%)和测验(25%)等环节,考勤不单独记入平时成绩,仅作为参考; (1)习题作业:作业主要针对本课程基本理论知识进行习题训练、主要考核学生对所学知识理解和掌握的情况; (2)大作业是考察综合运用基础知识来进行反思总结,以及针对复杂工程问题得到解决方案的能力考察。 (3)笔记:通过笔记考察学生对线下授课内容和线上慕课视频内容的学习和掌握情况,考察学生对课程基本概念与基本分析方法(线下授课内容)和强度、刚度及稳定性等原理和方法(线上慕课内容)等知识的梳理、整理与归纳的能力。 (4)测验:测验以客观题为主,借助学习通等网络教学平台开展,每次测验10道题左右,分自主学习测验和章节测验,限时完成并提交打分,主要考核学生课前线上自主学习和课堂学习的情况; 2、实验考核(10%) 包括实验方案(30%)、实验过程(30%)、实验数据处理与分析(40%)考核环节; (1)实验方案主要考核学生根据测试目标进行实验方案设计的能力,主要包括抗拉强度、屈服强度、延伸率、扭转强度、应变等物理量测试方案的拟定,要求学生能绘图表达实验方案,并辅以一定的文字解释说明,给出必要的数据处理公式; (2)实验过程主要考核学生根据拟定的实验方案,选用合适的测试参数,按照实验规程,安全正确开展实验,获得实验数据的能力; (3)实验数据处理与分析主要考核学生对实验数据进行分析处理,得出合理有效结论的能力,要求学生对实验获得的数据,采用科学的方法进行归纳、分析和处理,得出材料力学性能指标、应力分布规律等结论,与理论模型进行比较分析,通过信息综合得到合理有效的结论。 3、期末考核(50%) 采用期末试卷考试,试卷主要考核学生对课程基本理论知识的掌握运用情况,包括内力、内力图、应力、变形、强度及刚度的应用等。 课程总评成绩由平时考核成绩、实验考核成绩和期末考核成绩三部分加权而成,各环节成绩与总评成绩均为百分制,在总评成绩中,平时成绩、实验成绩和期末成绩所占的权重分别为40%、10%和50%。 课程目标与考核环节的对应关系如表6所示。 表6 课程目标与考核方式环节对应关系 考核方式 课程目标 | 平时 | 实验 | 期末考核 | 课程目标分值 | 作业 | 大作业 | 学习笔记 | 测验 | 1 | 50% | 0 | 50% | 50% | 100% | 50% | 50 | 2 | 50% | 100% | 50% | 50% | 0 | 50% | 50 | 考核方式分值 | 14 | 10 | 6 | 10 | 10 | 50 | 100 |
(二)课程考核方式及评价标准 本课程考核方式分为形成性评价(作业、大作业、学习笔记、实验和在线测试)和期末考试评价。形成性考核方式及评价标准见表7至表10,期末考试评价标准见表11。
表7 作业评价标准 评价标准 课程目标 | A | B | C | D | E | 90~100 | 80~89 | 70~79 | 60~69 | ﹤60 | 1 | 熟练掌握截面法,内力求解步骤规范,内力计算及内力图绘制结果正确且条理清晰,作业整体美观。 | 熟练掌握截面法,内力求解步骤基本规范,内力计算及内力图绘制结果正确,条理较清晰,作业整体较为美观。 | 掌握截面法,内力求解步骤基本规范,内力计算及内力图绘制结果部分正确,条理较清晰,作业整体美观性一般。 | 基本掌握截面法,内力求解步骤基本规范,内力计算及内力图绘制结果部分正确,作业整体美观性一般。 | 未掌握截面法,求解步骤不规范,结果不正确,作业整体格式混乱。 | 2 | 熟练运用拉压杆、轴、梁及组合构件等强度刚度设计准则,对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,分析过程合理,计算结果正确,设计可靠,作业整体美观。 | 运用拉压杆、轴、梁及组合构件等强度刚度设计准则,对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,分析过程基本合理,计算结果正确,设计可靠,作业整体较为美观。 | 基本掌握强度刚度设计准则,对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,分析过程基本合理,计算结果部分正确,作业整体美观性一般。 | 基本掌握强度刚度设计准则,对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算,分析过程基本合理,计算结果部分正确,作业整体美观性一般。 | 未掌握强度刚度设计准则,分析流程不清晰、思路混乱,结果明显错误,作业整体格式混乱。 |
表8 大作业评价标准 评价标准 课程目标 | A | B | C | D | E | 90~100 | 80~89 | 70~79 | 60~69 | ﹤60 | 2 | 针对布置的分析对象,能够甄别并选用恰当的知识,通过分析提出合理解决方案,结果可靠。 | 针对布置的分析对象,能够甄别并选用相关的知识,通过分析提出较合理的解决方案,结果较可靠。 | 针对布置的分析对象,能够甄别并选用部分知识,通过分析提出较合理的解决方案,大部分结果可靠。 | 针对布置的分析对象,能够甄别问题所在,并选用部分知识,通过分析提出较合理的解决方案,部分结果可靠。 | 不满足D要求。 |
表9 学习笔记评价标准 评价标准 课程目标 | A | B | C | D | E | 90~100 | 80~89 | 70~79 | 60~69 | ﹤60 | 1 | 按要求完成各章节基本概念、内力计算方法、内力图绘制方法、变形计算方法等基本理论知识进行归纳、分析和撰写,完成不少于3个思维导图,笔记结构条理清晰,重点突出。 | 按要求完成1-6章节所涉及的基本概念、内力计算方法、内力图绘制方法、变形计算方法等基本理论知识分析和撰写,完成不少于3个思维导图,笔记结构条理清晰,重点较突出。 | 按要求完成1-6章节所涉及的基本概念、内力计算方法、内力图绘制方法、变形计算方法等基本理论知识的撰写,笔记有思维导图,笔记结构条理较清晰,重点较突出。 | 按要求完成1-6章节所涉及的基本概念、内力计算方法、内力图绘制方法、变形计算方法等基本理论知识的撰写,无思维导图,笔记结构条理较清晰,重点较突出。 | 不满足要求D | 2 | 按要求完成各章节所涉及的强度、刚度和稳定性设计等理论知识和方法进行归纳、分析与撰写,完成不少于3个思维导图,笔记结构条理清晰,重点突出。 | 按要求完成各章节所涉及的强度、刚度和稳定性设计等理论知识和方法进行分析与撰写,完成不少于3个思维导图,笔记结构条理清晰,重点较突出。 | 按要求完成各章节所涉及的强度、刚度和稳定性设计等理论知识和方法进行撰写,笔记有思维导图,笔记结构条理较清晰,重点较突出。 | 按要求完成各章节所涉及的强度、刚度和稳定性设计等理论知识和方法进行撰写,无思维导图,笔记结构条理较清晰,重点较突出。 | 不满足要求D |
表10 测验评价标准 评价标准 课程目标 | A | B | C | D | E | 90~100 | 80~89 | 70~79 | 60~69 | ﹤60 | 1 | 熟练掌握内力、变形、内力图、压杆等基本知识,答题正确率90%以上。 | 掌握内力、变形、内力图、压杆等基本知识,答题正确率80%以上,低于90%。 | 基本掌握内力、变形、内力图、压杆等基本知识,答题正确率70%以上,低于80%。 | 基本掌握内力、变形、内力图、压杆等基本知识,答题正确率60%以上,低于70%。 | 不能掌握基本知识,答题正确率低于60%。 | 2 | 熟练掌握强度刚度设计准则,答题正确率90%以上。 | 掌握强度刚度设计准则,答题正确率80%以上,低于90%。 | 基本掌握强度刚度设计准则,答题正确率70%以上,低于80%。 | 基本掌握强度刚度设计准则,答题正确率60%以上,低于70%。 | 不能掌握强度刚度设计准则,答题正确率低于60%。 |
表11 实验评价标准 评价标准 课程目标 | A | B | C | D | E | 90~100 | 80~89 | 70~79 | 60~69 | ﹤60 | 1 | 实验结果正确、实验数据处理及分析严谨,实验报告撰写认真规范,有明确合理有效的实验结论。 | 实验结果正确、能对实验数据进行处理和分析,但分析的严谨性有待提升,实验报告撰写认真规范,有实验结论。 | 实验结果基本正确、能对实验数据进行处理和分析,能得出一定的实验结论,结论的客观性和全面性有待提升,实验报告撰写基本规范。 | 实验结果基本正确、但欠缺对实验数据的深入分析处理,结论不明确,实验报告撰写基本规范。 | 实验报告撰写不完整,没有对实验结果进行分析和总结。 |
表12 期末考试评分标准 评价标准 课程目标 | A | B | C | D | E | 90~100 | 80~89 | 70~79 | 60~69 | ﹤60 | 1 | 掌握材料力学的基本理论,包括截面法、内力计算、内力图绘制等,并能将其应用于复杂工程问题的解决,卷面答题正确率90%以上。 | 掌握材料力学的基本理论,包括截面法、内力计算、内力图绘制等,并能将其应用于复杂工程问题的解决,卷面答题正确率80%以上,低于90%。 | 基本掌握材料力学的基本理论,包括截面法、内力计算、内力图绘制等,但将其应用于复杂工程问题的解决方案不够明确,卷面答题正确率70%以上,低于80%。 | 基本掌握材料力学的基本理论,包括截面法、内力计算、内力图绘制等,但不会将其应用于复杂工程问题的解决方案,卷面答题正确率60%以上,低于70%。 | 不能掌握相关基本理论,答题正确率低于60%。 | 2 | 熟练掌握拉压杆、轴、梁及组合构件等强度刚度设计准则,并能对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,卷面答题正确率90%以上。 | 掌握拉压杆、轴、梁及组合构件等强度刚度设计准则,并能对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,卷面答题正确率80%以上,低于90%。 | 基本掌握拉压杆、轴、梁及组合构件等强度刚度设计准则,并能对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,卷面答题正确率70%以上,低于80%。 | 基本掌握拉压杆、轴、梁及组合构件等强度刚度设计准则,并能对机械领域复杂工程问题中的强度刚度安全设计问题,进行分析、计算和设计,卷面答题正确率60%以上,低于70%。 | 未掌握强度刚度设计准则,不能对强度刚度安全设计问题进行分析、计算和设计,答题正确率低于60%。 |
七、课程考试试卷设计方案表13 课程考试试卷设计方案 课程目标 | 考核知识点及程度要求 | 建议权重 | 建议题型 | 难易程度 | 1 | 考核对材料力学基本概念、基本方法的掌握,特别是截面法求内力和内力图绘制,能够正确识别工程构件的变形形式,并正确计算绘制内力图。 | 50% | 简答、作图题和案例分析题 | 难度分为:容易、中等、较难三个等次,建议比例构成近似为:30:50:20 | 2 | 考核学生对拉压杆、圆轴、梁及其组合受力构件的强度、刚度问题的理解和掌握情况,能够根据强度和刚度知识对工程构件进行相关的计算与分析,并提出合理的力学设计方案。 | 50% | 分析计算题、案例分析题 |
八、作业内容及要求表14 作业内容及要求 作业内容 | 作业要求 | 支撑能力 | 作业1:拉杆力学建模、轴力计算及轴力图绘制(支撑课程目标1) | 掌握拉压杆基本理论知识,掌握拉压杆受力分析的基本方法,能够对拉压杆进行正确力学建模、轴力计算以及轴力图绘制。 | 拉压杆受力分析、轴力计算与轴力图绘制能力 | 作业2:拉压杆强度、刚度设计(支撑课程目标2) | 掌握拉压杆的强度与刚度理论,能够对拉压杆进行强度校核、尺寸设计与载荷设计。 | 拉压杆强度计算的能力 | 作业3:圆轴力学建模、扭矩计算及扭矩图图绘制(支撑课程目标1) | 熟识圆轴基本理论知识,掌握圆轴受力分析的基本方法,能够对圆轴进行正确力学建模、扭矩计算以及轴力图绘制。 | 圆轴受力分析、扭矩计算与扭矩图绘制能力 | 作业4:圆轴强度、刚度设计(支撑课程目标2) | 掌握拉压杆的强度与刚度理论,能够对拉压杆进行强度校核、尺寸设计与载荷设计。 | 圆轴强度计算的能力 | 作业5:梁力学建模、梁内力计算及内力图绘制(支撑课程目标1) | 熟识梁的基本理论知识,掌握梁受力分析的基本方法,能够对梁进行正确力学建模、内力计算以及内力图绘制。 | 梁受力分析、扭矩计算与扭矩图绘制能力 | 作业6:梁的强度、刚度设计(支撑课程目标2) | 掌握梁的强度与刚度理论,能够对梁进行强度校核、尺寸设计与载荷设计。 | 梁强度计算的能力 | 作业7:应力分析与强度理论(支撑课程目标2) | 掌握应力分析的基本方法和常用的强度理论,能进行正确的平面应力状态应力分析与计算。 | 平面应力分析与计算能力 | 作业8:组合变形(支撑课程目标2) | 掌握典型组合变形受力构件的强度计算方法,能对组合受力构件进行正确的强度计算。 | 组合受力构件的应力计算能力 |
表15 大作业内容及要求 大作业内容 | 作业要求 | 支撑能力 | 作业1:华龙一号中拉杆的力学作用分析(支撑课程目标2) | 通过查阅“华龙一号”的相关资料,合理分析在其建造过程中钢丝绳的受力类型和变形形式,能结合拉压杆强度理论,能正确识别并判断提高钢丝绳强度的方法和措施,并进行合理阐述。 | 利用拉压杆强度理论识别、判断机械工程领域复杂工程问题中与拉杆相关的关键环节的能力。 | 作业2:浅析云岗石窟第十三窟托臂力士的力学作用(支撑课程目标2) | 通过查阅云岗石窟第十三窟的相关资料,结合十三窟的尺寸、材料及结构特征,能够对其右臂的受力类型和变形形式进行正确识别和判断,能够构建其力学模型,并解释托臂力士的力学作用。 | 利用梁强度理论识别、判断复杂工程问题中与变形构件受力相关的关键环节的能力。 | 作业3:分析水稻倒伏的力学机理(支撑课程目标2) | 通过查阅资料,掌握水稻倒伏的外在形式,结合不同倒伏形式,能合理分析其产生的力学原因与影响因素;通过正确识别、判断水稻的主要受力类型与变形形式,能提出预防水稻倒伏的合理措施。 | 培养学生利用压杆稳定知识和方法,正确解决农业实际问题中与压杆稳定性安全相关问题的能力。 |
编写人(组):《材料力学》课程组 审核人:缑瑞宾 2021年8月
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