工程力学实验教学设计

1、课堂教学设计参赛作品课堂教学设计表课题名称等强度梁实验学科工程力学实验课时2课时设计者所属部门理科教学部教学理念教学理念：坚持“教师为主导、学生为主体”，坚持“直观教学和实验教学激发学生的兴趣和协同合作动手能力”，坚持STS=science technology society(科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）教学模式“坚持工程力学与工程力学实验教学相结合”等原则，实现教学效果最优化。一、教材分析 本实验内容是继工程力学理论教学第9章梁的弯曲强度理论知识后的实验内 容。 讲述等强度设计在工程和日常生活中的应用的验证性实验。 该理论为人类的生活和工作文

2、明的应用。教材使用：1、理论教材：普通高等院校“十二五”规划教材 。工程力学 主编：刘英卫等。北京理工大学出版社。 2、实验教材：工程力学实验教程 主编：游斌等。江西高校出版社。关于教学环境设计应用课程类型新授课 练习课 实验（实践）课 复习课 讲评课学习内容呈现方式基于主题的 基于案例的 基于问题的 基于项目的教学环境普通教室 多媒体教室 实验室 移动网络教室 自定义二、教学目标 知识目标能力目标情感目标1、理解电阻应变片工作原理；2、掌握电阻应变片粘帖技术；3、理解等强度设计理论。4、掌握静态电阻应变仪的调试和使用。5、掌握实验数据的处理分析能力。1、学会设计布片方案；2、学会选片、打磨、

3、粘帖、接线、固定、防护等操作工艺和技术；3、了解等强度设计在工程和生活上的应用领域；4、掌握测实验操作方法。1、让学生感受工程力学理知识在工程和生活的紧密联系，体会科学的价值。激发求学欲望。2、学会相互协调合作，体会学习的快乐，增加自信。三、知识点学习目标知识点编号学习目标知识点相关内容1理解电阻应变片的工作原理2掌握电阻应变片粘帖技术3理解等强度设计理论（实例）4掌握静态电阻应变仪的调试和使用5掌握实验数据的处理分析能力四、教学重点和难点教学重点 1）电阻应变片粘贴技术。 2）等强度设计理论。 3）静态电阻应变仪的调试和使用。 应对措施：自制应变片粘贴视频教程、教师随堂辅助、展示等强度设计应

4、用实例图片。教学难点 1）电阻应变片的布片和应变片的粘贴。 2）静态电阻应变仪的调试和使用。 3）实验数据的处理分析能力。应对措施：展示图片、逻辑分析、小组交流、逐个指导五、教学方法与学习方法一、教学手段。实验教学与多媒体教教学相结合。利用PPT展示，等强度设计在工程、生活中的应用实例。展示实验中所需要的实验仪器及工具。实验操作流程表。及部分自制实验教程视频。使所讲授实验流程更加清晰。二、教学方法。主要采用“启发式教学、讨论式教学、探讨式教学、比较分析法”教学方法。 （1）启发式教学。设置情景，提出问题，激发学生的学习热情。 （2）小组讨论。培养学生的发散思维能力、培养学生的协调合作能力。 （

5、3）边学边做法。 （4）比较分析法。 （5）课堂抽查考核法。三、学习方法。预习法、激励法、边做边学、边学边做。六、学情分析一般特征： 学生学习动机明确，观察能力和动手能力较强，同时对实验兴趣足。具有良好的与他人协同合作交流等学习习惯；学习态度端正；“学有所用”是学生潜在的愿望。知识储备： 具有工程力学 第9章梁的弯曲强度，理论知识并且已学习：纯弯曲时的正应力公式、惯性矩的计算公式、梁的正应力强度计算、等强度梁。了解工程生活中一些的等强度设计案例。学生基础存在差异。学习能力： 具备一定的预习自学能力，能主动收集信息，并将所学知识与将来工作领域相互参透。具有一定的观察能力、动手能力、透过实例分析本

6、质的能力。学生学习能力存在差异。七、个性化教学 对基础知识学习和动手能力较强的学生为组长，组织小组同学共同完成布片方 案。以小组为单位完成选片、打磨、粘帖、接线、固定、防护等操作。 对基础知识学习和动手能力偏弱的学生：组织学生分组讨论，并逐个辅导，要求 了解个实验案例的的原理。并能通过静态电阻应变仪测出实验数据。并且能与理 论值进行比较分析相对误差。 依据学生基础学习能力布置不同层次课后作业。八、课堂检测设计知识点学习目标检测的内容电阻应变片粘贴技术掌握实验教材99页“原理、操作”等强度梁掌握理论教材193页 式（9-20）静态电阻应变仪的调试和使用掌握实验教材146页（TS3861静态电阻应

7、变仪的使用）实验数据处理理解完成实验报告九、课堂教学设计课堂教学过程设计流程图 教 学 环 节实验过程活动及设计意图实验前准备老师：认真专研理论教材和实验教材，学习教学大纲，把握好教学目标。收集该实验内容与生活、工业技术相关的材料。撰写教案、制作教学视频和课件。整理检查所需实验工具，以及实验台。为学生实验操作做准备。学生：预习。意图：培养学生预习习惯和增强自学能力。引入老师：展示课件图片。设问：这些图片中那些运用到了等强度设计理论？学生：观察“实例图片”找出运用等强度设计概念的产品。思考运用“等强度设计”的好处？意图：激发学生学习的热情，使学生热爱在生中观察，热爱科学。模块一：电阻应变片的布片

8、设计老师：展示实验中需要用到的电阻应变片，讲述其工作原理。展示实验对象“等强度梁”与“悬臂梁”采用引导方式启发学生在实验过程中采用比较法完成“等强度梁”与“悬臂梁”证明出那个是“等强度梁”。电阻应变片展示 很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻 会随之变化。应变片就是应用这个原理。 电阻应变片结构示意图 上图中给出了“等强度梁”和“悬臂梁”老师提示在两个梁轴线上安装应变片。选取测点位子距离施加载荷的加载点距离L相同在每个梁上选取两个截面。学生：了解电阻应变片的工作原理。以小组为单位分析“等强度梁”与“悬臂梁”并且完成电阻应变片的布片设计方案。完成证明方法。（学生方案案例一）意图：提高学生分析问题

9、、解决问题、团队合作的能力。模块二：电阻应变片的安装老师：播放自制的电阻应变片安装视频教程。（并且根据视频的进度及时讲解安装时的重点难点）。在学生安装过程中随时指导学生操作。粘贴电阻应变片的工艺过程如下：a、初步判断应变片的好坏；拿到电阻应变片以后，用万用表测量电阻应变片有无电阻值，如果没有测到电阻值，立即找老师更换一片应变片，并将初始电阻值记录下来。b、试件表面处理（除锈，保护膜）：在试件贴片部位需要处理的面积应大于应变片的基底面积。清除试件表面的锈斑、漆块、油渍、残余的胶水痕迹等，并用脱脂棉沾少许酒精擦洗。用砂纸（200目300目）将贴片出打磨出与应变片轴线成45度角的交叉纹路，以增加试件

10、与应变片之间的摩擦力，保证粘贴的强度。C、确定粘贴位置：在需要测量应变片的位置做好记号，使用4H以上的硬质铅笔或划线器，用划线器轻轻划出中心线，注意在使用划线器时，不要留下深的刻痕，D、对粘贴面的脱脂和清洁：用脱脂棉花球沾丙酮溶液（或无水酒精）擦洗试件，直到试件上没有污痕为止，在清洁过程中，注意要沿着一个方向用力擦拭。如果来回擦拭会使污物反复附着，无法擦拭干净。e、滴粘贴剂：在划中心线的位置滴一滴粘贴剂，如果涂抹黏贴剂的话，先涂抹部分的粘贴剂会出现硬化，使粘性下降，因此不使用涂抹方式，而是把黏贴剂滴在试件上。f、粘贴：首先要确定好应变片的正反面，然后迅速的将应变片贴上，贴片时要保证应变片的中心

11、线与试件上所划的中心线对准。g、加压及固化：在置于粘贴位置的应变片上盖上附带的聚乙烯树脂片，并在上面用手指加压，以挤出多余的胶液和气泡。加压时间约一分钟左右，取下聚乙烯树脂片，确定是否粘贴牢固。这样整个粘贴过程结束。注意：本实验所用黏贴剂为室温固化型粘贴接剂KH502，由于此胶的固化速度非常快，所以，涂粘贴接、粘贴、加压时动作要敏捷，这几个步骤要连贯快速地进行。如果将放好的应变片取下调整位置重新粘贴时会使粘性极大地下降。h、焊接导线：用绝缘胶带将应变片引线与试件隔开，将多股软导线与应变片的引线焊接，大约需要30cm左右的软导线。为防止引线被拉脱，焊接前务必将应变片的引线弯曲一段，形成“缓冲带”

12、，软导线的另一头要焊接插头，以备下面实验使用。每片应变片要焊接两个插头。焊接时要保证焊接头小而光滑，严防虚焊、假焊。i、绝缘处理及机械保护：焊接后将两个焊接点与铝合金试件之间垫上绝缘胶带，两个焊点用绝缘胶带分开并固定，以确定保证应变片的金属丝与试件的绝缘，这样做还能够防止发生机械损伤。学生：观看电阻应变片安装视频并且记录应变片安装步骤后完成应变片的安装。意图：让每个学生能以最好的视角看清整个应变片的安装过程。（而且老师可以及时讲解重难点）。提高学生的动手能力。模块三：静态电阻仪器的接线和调试和使用。老师：演示接线方法、讲解TS3861静态电阻应变仪器的调试和使用。待学生完成原始数据是进行检查。

13、并且及时纠正错误。1、清点实验仪器，看是否齐全，检查实验仪器，看是否能正常显示数据。2、将梁表面的信号线，按测点1、2、3、4、5的顺序依次接到静态应变仪的接线柱上（接A、B端），补偿片接到16任何测点的B、C端。3、调整静态应变仪前面的电阻为120，灵敏度系数为2.08。4、按“初值”键，再按“向CH左、右”键观察各测点是否有数据显示。如显示HHHHH等值，表明相应测点连接处接触不好，应重新接线。5、打开实验报告，观察试验台，确定加载力。6、点击“测量”键，记录空载状态下各测点的应变值。7、采用逐级加载的方式，逐一向试验台加载砝码，共四个砝码。8、每加载一个砝码记录一次各测点的应变值。每加一

14、个砝码表示加载1.96N。9、记录好五次加载数据后，将砝码逐一卸下。10、观察所测数据误差情况，分析原因。11、用游标卡尺测量梁高h、梁宽b、载荷作用点到测点距离L。12、将所测数据按要求填入原始实验数据栏内。学生：认真学习仪器的调试和使用。并且通过自己连接好的仪器设备进行实验数据的采集、完成原始数据的记录。意图：完成原始数据为后续的实验数据处理作铺垫。模块四：实验数据处理老师：要求学生运用工程力学理论知识“第9章 梁的弯曲强度”的基础中运用所学的公式。进行计算完成实验数据分析，并且给出结论。 纯弯曲是横截面上的正应力计算公式 矩形截面惯性的计算公式 学生：思考、分析、讨论、计算、得出结论。意图：知识巩固、提高数据处理分析能力、并且运用到实际生活中。 十、作业布置十一、教学反思、总结反思、总结：1、实