从大学的理念谈力学本科人才培养

21世纪信息技术、微纳米技术和生物技术等新兴领域的高速发展给力学专业的人才培养带来了机遇与挑战。本文简单介绍了高等教育的基本理念与发展及其在中国的演变。通过分析现阶段社会发展的需求和力学发展的趋势,阐述了力学本科的培养目标应该是具有宽广的人文素养和深厚的专业知识的创新型人才。本文结合上海大学二十余年来理论与应用力学本科人才培养的实际情况,对实现这一目标提出了几点参考建议。     

基于进阶式力学思维培养的理论力学教学研究

提出并实践了一种基于进阶式力学思维培养为目标,产出导向的理论力学教学改革模式。首先提出了进阶式力学思维的概念,将力学思维分为基础力学思维、中阶力学思维及高阶力学思维;然后给出了进阶式力学思维的具体能力要求及培养方式;最后给出以力学思维培养为核心、产出导向的教学模式,通过线上线下混合式教学建立基础力学思维;通过融合式案例库建立中阶力学思维;通过视频动画库案例库培养抽象化建模能力,教学全过程渗透融合高阶力学思维培养。近四年的教学改革学生成绩对比及力学竞赛成绩等证明该教学改革模式取得了良好教学产出。

     

新语境下力学本科课程体系的重塑与实践

随着新一轮科技革命的兴起,作为经典学科的力学亟需结合时代特征进行转型,而位居高等教育第一站的本科阶段首当其冲。本文结合力学学科发展规律与浙江大学工程力学系的教改实践,提出以通识课程为根、专业课程为干、交叉课程为叶的新型力学本科课程体系,简言为"力学3.0"。希望为力学高等教育者们提供参考。     

科学与工程中的应用力学

回顾1600年至1900年间力学、19世纪物理学和同时期的工程教育的发展史,描述了应用力学的发展及其与科学和工程的关系．随之讨论现代物理学、现代工程学和作为科学与工程的一门学科的应用力学的形成,后者被《AppliedMechanicsReviews》杂志分为94个学科方向共10个门类．总结了科学与工程之间的关系以及应用力学与其它学科的相互影响．     

现代力学的发展

本文简要说明现代力学的由来,提出现代力学学科发展的纲目划分的设想,扼要评述现代力学学科中作为纲的学科的现况和发展。在此基础上提出现代力学的特点、发展动力和对力学工作者的要求。      

论不确定性结构力学的发展

结构力学是直接为工程结构设计服务的,而工程设计中包含大量不确定性因素和信息,包括随机性、模糊性和未确知性信息．由于引用统计数学方法处理随机性问题,在结构力学中产生了可靠性理论和随机振动理论．随着模糊性和未确知性问题的提出和研究,近年来在结构力学中又逐渐形成了一些新的分支,包括结构的不确定性优化设计,广义(模糊随机)可靠性理论,模糊随机振动理论和模糊地震工程学等．本文简要地介绍这四个新的分支的发展情况,主要介绍作者及其学生们的工作,并着重介绍基本概念．     

论不确定性结构力学的发展

结构力学是直接为工程结构设计服务的,而工程设计中包含大量不确定性因素和信息,包括随机性、模糊性和未确知性信息.由于引用统计数学方法处理随机性问题,在结构力学中产生了可靠性理论和随机振动理论.随着模糊性和未确知性问题的提出和研究,近年来在结构力学中又逐渐形成了一些新的分支,包括结构的不确定性优化设计,广义(模糊随机)可靠性理论,模糊随机振动理论和模糊地震工程学等.本文简要地介绍这四个新的分支的发展情况,主要介绍作者及其学生们的工作,并着重介绍基本概念.      

OBE理念下的材料力学教学方法改革与实践

为提高材料力学教学效果,培养学生分析和解决实际问题的能力,开展了目标导向教育(outcome based education,OBE)的教学方法改革与实践。以采矿专业大学生为教学对象,结合巷道支护技术的最新发展动态,针对轴向拉伸、轴向压缩、扭转、弯曲、组合变形和压杆稳定分别导入顶板锚杆、墩柱、锚杆孔钻孔、巷道顶板锚杆布置优化、钢管混凝土支架破坏和墩柱稳定性等案例,运用相关章节力学知识,最终解答了案例。OBE教学方法能让学生深刻地认识到材料力学和所学专业的密切关系,激发学生的学习兴趣,培养学生的科学素养和研究性思维,实践创新和解决工程问题的能力,教学效果显著。     

牛顿力学体系中固体力学研究框架的几点注记

本文从四十多年前遇到并解决的三个与固体力学和结构力学相关的机械强度与振动的问题谈起。当时在分析与解决这些问题的方法时,思考并领悟到如何从结构的构形与几何约束、结构承受的外载的性质和结构材料的秉性与行为着眼,实质上就是从以牛顿力学体系的外载(F)、质点质量(m)和物体运动的加速度(a)(即物体的位移、速度、加速度等运动表现的力学运动的几何量)的运动行为作为三个最基本的视点并描述它们之间的联系,在拓广后给出可变形固体力学分析的基本框架。进而刻画出在20世纪70年代、90年代和21世纪初的固体力学的基本框架及其框架内每个不同构元的联系与演进,并以图1,2,3表示。随着现代科技的发展,这一框架下的分析方法近些年已经扩展到更广泛的科技疆域,并在与其他学科的交缘的过程中揭示新的交缘变量的演化方程。人们还期望进入更小和更大尺度时空,研究更广泛的物质包括信息的生成与传递、有生命物质的运动和各种“极端”的力学环境条件下的力学现象,这些新的疆域将是明天的力学工作者耕耘的新天地。     

关于岩体结构力学基本观点探讨——试论孙广忠教授的岩体力学道路

本文着重探讨了孙广忠教授关于岩体结构力学的基本观点, 即岩体、岩体的结构与赋存环境, 岩体结构力学效应, 岩体结构控制论及工程地质-岩体力学-地质工程三位一体的观点等。纵观孙广忠教授的论著, 他走的一条“立足地质、以岩体结构力学效应为中心, 紧密结合地质工程”的岩体力学研究道路。     

贯穿力学史主线的经典力学教学探讨1)

经典力学主要涵盖牛顿力学、拉格朗日力学及哈密顿力学等三大部分内容。现行高校教育体系下所开设的理论力学课程,承担了经典力学基础知识普及的教学重担。历经数百年发展所臻于完善的经典力学体系,对于绝大数理工科学生来说不啻为一大挑战。在教学中,融入并贯彻力学史主线的经典力学教学,可带来意想不到的良好效果。     

基于力学思想的字体结构评价方法

汉字,是中华民族的伟大创造,是由笔画组成的结构体,所以科学合理的笔画结构,决定了字体的美观与否。本文引入力学领域中形心和惯性矩的概念,通过图像处理分析得到归一化后的字体图像形心和字体结构惯性矩,用这两个参数定量描述字体结构中重心和中宫的概念,为汉字字体结构提供评价方法和为汉字字体设计提供参考。     

推导材料不同$K_t $中值疲劳曲线的损伤力学方法

从损伤力学出发,得到材料的中值疲劳曲线表达式．通过分析,得到了影响材料S-N曲线的材质参数及其相互关系．通过升降法和成组法试验,获得K_t=1．0时对应材料的中值疲劳曲线,即材质参数．在此基础上,只需通过升降法得到任意应力集中系数K_t下的疲劳极限,即可得到该应力集中下对应的中值疲劳曲线．     

AN EVALUATION METHOD OF THE STRUCTURE OF CHINESE CHARACTERS BASED ON MECHANICAL ANALYSIS

汉字,是中华民族的伟大创造,是由笔画组成的结构体,所以科学合理的笔画结构,决定了字体的美观与否。本文引入力学领域中形心和惯性矩的概念,通过图像处理分析得到归一化后的字体图像形心和字体结构惯性矩,用这两个参数定量描述字体结构中重心和中宫的概念,为汉字字体结构提供评价方法和为汉字字体设计提供参考。     

固体力学与材料科学交缘的几个新课题

固体力学与材料科学的交缘是当今力学学科发展的一种新趋势．先进材料的研制与发展,引发了固体力学家对丰富多采的材料的微结构变形与损伤过程进行定量力学描述的浓厚兴趣．本文综述了下列三个固体力学与材料科学交缘的新课题:①微电子材料与组件力学;②材料强韧化力学,③多相介质的界面力学．并对这一交缘学科的发展趋势进行了简要的评介与展望．      

复合材料结构力学

复合材料结构力学研究复合材料的杆、板、壳及其组合结构的应力分析、变形、稳定和振动等各种力学问题,在广义上属于复合材料力学的一个分支。由于其内容丰富,问题重要和研究对象不同,已成为和研究复合材料力学问题的狭义复合材料力学并列的学科分支。Ⅰ.复合材料结构的力学特点      

基于在线课程的材料力学疲劳问题教学内容拓展

随着网络化的发展,在线课程平台正起着举足轻重的作用。在课程学时被大量压缩的情况下,基于在线课程平台,以扩展阅读的形式对书本知识 进行拓展正受到广泛重视。本文以工科专业重要学习内容——疲劳问题为例,基于在线课程平台将教材中金属材料在稳定交变载荷下的疲劳问 题,拓展到不稳定载荷下金属材料疲劳及非金属材料的疲劳问题,并通过实例给出疲劳寿命估算公式。利用在线平台整合资源、拓展知识,对培 养学生分析和解决问题能力具有重要作用。     

追本溯源理念在本科固体力学专业教学中的应用与实践

为了提高本科固体力学专业的课堂教学效果,更好地帮助学生夯实基础知识,构建专业知识逻辑体系,追寻伟大先驱的治学足迹,培养学生的文化自信以及爱国情怀,探索知识为人类服务的路径,笔者提出了追本溯源的教学理念,剖析了教学目标的历史起点,追踪了知识体系的建立初衷和过程,探讨了课程讲授的逻辑思路。追本溯源的教学理念通过知识体系的本源归集、课堂教学的基础讲授、知识体系的逻辑整理和课堂教学的人文拓展,实现了本科教育教学中传授知识和答疑解惑的本质目标和初衷,落实了基础教学和以学生为本的教学理念。

     

COURSE EXPANSION FOR FATIGUE PROBLEM IN THE COURSE OF MECHANICS OF MATERIALS BASED ON ONLINE COURSE

随着网络化的发展,在线课程平台正起着举足轻重的作用。在课程学时被大量压缩的情况下,基于在线课程平台,以扩展阅读的形式对书本知识 进行拓展正受到广泛重视。本文以工科专业重要学习内容——疲劳问题为例,基于在线课程平台将教材中金属材料在稳定交变载荷下的疲劳问 题,拓展到不稳定载荷下金属材料疲劳及非金属材料的疲劳问题,并通过实例给出疲劳寿命估算公式。利用在线平台整合资源、拓展知识,对培 养学生分析和解决问题能力具有重要作用。     

以学生为中心的工程流体力学课程体系改革和构建

本文介绍了新工科背景下东北大学能源与动力工程专业工程流体力学课程体系改革的探索。结合笔者多年教学经验,从教学模式、教学内容、教学手段和教学环节等多方面,提出了以学生为中心、以问题为导向的工程流体力学课程体系改革方案及构件要素。