Библиографическое описание:

Каверина Э. В. О месте и содержании дисциплины «Техническая механика» для направления подготовки 270800 «Строительство» // Молодой ученый. — 2014. — №12. — С. 270-273.

Дисциплина «Техническая механика» относится к базовой части цикла профессиональных дисциплин и является обязательнойпри освоении ООП ВПО по направлению подготовки 270800 «Строительство», но как отдельная дисциплина в ФГОС ВПО она появилась обособленно совсем недавно, и встает закономерный вопрос о необходимости предмета о науке, разделы которой, такие как «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов» и «Строительная механика» изучаются как отдельные предметы, и каково должно быть содержание данной дисциплины.

Для других направлений подготовки «Техническая механика» объединяют в себя все перечисленные выше дисциплины, читаются как один предмет, и по содержанию схожи, отличаясь глубиной изучения отдельных разделов, спецификой и направленностью обучения.

В соответствии с проектируемыми результатами освоения соответствующего учебного цикла обучающийся в частности «…должен: знать основные подходы к формализации и моделированию движения и равновесия материальных тел, постановку и методы решения задач о движении и равновесии механических систем; уметь применять знания, полученные по теоретической механике при изучении дисциплин профессионального цикла (техническая механика, механика жидкости и газа, механика грунтов); владеть основными методами постановки, исследования и решения задач механики…» [1]. Возникает вопрос о том, что необходимо выделить из этого в отдельную дисциплину, общую и частную одновременно. На какие разделы этого предмета необходимо обратить внимание, как не повторяться в материале разных дисциплин?

В силу обстоятельств и повышения квалификации, преподавая сначала в техникуме дисциплину «Техническая механика», затем в ВУЗе «Теоретическую механику», а последние годы дисциплины «Сопротивление материалов» и «Строительную механику», автору пришлось столкнулась с этими вопросами. Пытаясь найти ответы в специальной литературе, изучая ФГОС ВПО, подходы и результаты работы других преподавателей, составленные ими рабочие программы, пришлось провести тщательный анализ содержания читаемых дисциплин. Постоянное сокращение часов аудиторного изучения материалов и увеличение доли часов на самостоятельную работу студентов требует от преподавателей тщательного «взвешивания» того материала, которому необходимо посвятить занятия, и того материала, который отдается на самостоятельное изучение. Некоторые изменения в степени подготовки обучающихся, иногда связанные не столько в «пробелах в знаниях», сколько в способе восприятия ими информации, не умения работать самостоятельно или привычки работать с преподавателем только индивидуально, также заставляет задуматься о содержании дисциплин, о методике их преподавания, формах проведения занятий, способах проведения контрольных мероприятий. В этой связи требуются новые подходы в подаче информационно-методических материалов, накопленных в процессе развития учебных дисциплин [4]. Необходимо также отметить, что на данный момент отдельно по дисциплине «Техническая механика» издана литература только для среднего профессионального образования. Студентам, особенно заочной формы обучения, необходимо объяснять особенности и структуру дисциплины, приходится рекомендовать данную литературу, или отдельные разделы учебников для высшего профессионального образования по «Теоретической механике», «Сопротивлению материалов», «Деталям машин» и отдельно разрабатываемые конспекты по некоторым разделам дисциплины.

Задачи по вопросам содержания и объема разделов дисциплины, методики и форм преподавания не могут решаться однозначно, и кому то могут показаться неправомерными и нерациональными, поэтому необходимо уточнить, что оговариваемая рабочая программа по дисциплине «Техническая механика», была изучена, рецензирована и утверждена на кафедре «Технология и организация строительного производства» ЧТИ (филиал) ИжГТУ им. М. Т. Калашникова, а также независимо от этого на кафедре «Архитектура и урбанистика» в Пермском национальном исследовательском политехническом университете, в филиале которого также работает автор и данная статья имеет цель помочь начинающим преподавателям, столкнувшимся с аналогичными вопросами, а также поделится с коллегами и узнать их мнение.

Возможное содержание разделов и тем дисциплины приведено в таблице 1. Количество часов на лекционные и практические занятия может вирироваться в зависимости от рабочих планов, поэтому указывать его в данном случае нет необходимости, а вот обратить внимание на содержание некоторых разделов необходимо, и связано это в первую очередь с тем, что дисциплины блока механики, читаемые разными преподавателями, часто содержат разделы, повторяющие друг друга, или наоборот, приходится констатировать тот факт, что обучающимся не хватает знаний, которые возможно и необходимо было акцентировать при изучении предыдущих предметов. И здесь важно подчеркнуть значимость сотрудничества преподавателей, работающих на разных кафедрах и направлениях, при создании рабочих программ дисциплин, а также использование положительных результатов других преподавателей, в том числе и среднего профессионального образования, их форм работы [2, 5].

Таблица 1

Возможные разделы и содержание дисциплины «Техническая механика» для направления подготовки 270800 «Строительство»

Темы

Содержание

Введение

Цели и задачи технической механики. Ее связь с другими науками. Разделы технической механики.

Раздел 1. Создание технических объектов.

Тема 1. Машины, механизмы, приспособления, приборы.

Основные характеристики и параметры машин.Машины. Машины-двигатели. Рабочие машины. Информационные машины. Механизмы, приспособления, приборы; их отличительные особенности. Основные характеристики и параметры машин и приборов. Цель исследования работы машин. Совершенствование их конструкции.

Тема 2. Основные требования к конструкциям, машинам и деталям.

Показатели, обеспечивающие соответствие наивысшему современному мировому техническому уровню. Надежность. Работоспособность. Прочность. Жесткость. Износостойкость. Теплостойкость. Виброустойчивость. Технологичность. Экономичность. Эстетичность. Выбор материалов. Требования, связанные с безопасностью. Соответствие государственным стандартам.

Проектный и проверочный расчеты. Расчеты по допускаемым напряжениям. Расчеты по предельным нагрузкам.

Тема 3. Стадии проектирования.

Возможные структуры проектов. Проверка патентной чистоты разработок. Разработка технического задания, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта. Разработка рабочей документации. Создание макетов, моделей и опытных образцов. Общие сведения о системах автоматического проектирования и конструирования. Создание расчетных моделей и схем. Необходимость проведения расчетных и научно-исследовательских работ для определения оптимальных параметров разрабатываемого объекта.

Раздел 2. Основные законы механики.

Тема 4. Применение законов статики к расчету стержневых систем и деталей машин.

Условия равновесия сходящейся и произвольно расположенной плоской системы сил. Условия равновесия произвольно расположенной пространственной системы сил.

Виды элементов конструкций и балочных опор. Расчет составных элементов конструкций.

Тема 5. Применение законов кинематики к анализу механизмов.

Основные понятия и определения. Основные задачи кинематики механизмов.Построение кинематических схем, построение и разметка траекторий точек механизма.

Тема 6. Применение законов динамики к исследованию механизмов и машин.

Элементарные понятия о динамическом анализе механизмов. Силы инерции. Кинетостатическое исследование механизмов. Принцип Даламбера. Статическая и динамическая балансировка вращающихся деталей. Успокоители.

Тема 7. Расчеты на прочность и жесткость конструкций и деталей машин.

Виды нагружения, испытываемые элементами конструкции: растяжение и сжатие, изгиб, кручение, срез и смятие. Основные виды расчетов элементов конструкции и деталей машин: расчеты на прочность, жесткость и устойчивость, расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени.

Основные законы, гипотезы и принципы, применяемые при расчете элементов конструкции и деталей машин: условия прочности и жесткости, гипотезы прочности и их применение.

Раздел 3. Передачи и детали машин.

Тема 8. Общие сведения о передачах.

Общие сведения, достоинства, недостатки, область применения фрикционной передачи, зубчатой передачи, цепной передачи, червячной передачи, передачи винт-гайка.

Тема 9. Детали, обслуживающие передачи.

Общие сведения о валах и осях, подшипниках, муфтах.

Виды соединений. Шпоночные и шлицевые соединения, элементы их конструкции. Резьбовые, неразъемные соединения. Элементы их конструкции, назначение. Общие сведения о редукторах.

Целью обучения дисциплины «Техническая механика» для направления 270800 можно обозначить — получение знаний о принципах и методах создания и расчета элементов конструкций, деталей и узлов машин общего назначения, а задачами: изучение принципов и методов создания технических объектов; изучение основных принципов и законов технической механики; изучение деталей и узлов машин общего назначения. К демонстрации результатов изучения дисциплины можно отнести знания и умения: формулировать требования к техническим конструкциям и элементам машин; составлять расчетные схемы; применять законы технической механики к расчету элементов конструкции.

Как правило, изучение дисциплины «Техническая механика» проходит на втором курсе обучения и в зависимости от рабочих планов вузов одновременно с изучением дисциплины «Строительная механика» и после или одновременно с изучением дисциплины «Сопротивление материалов». Таким образом, когда «Теоретическая механика» уже изучена, студент знаком с основными понятиями механики, законами равновесия, связями между силами и движением, и перед ним ставятся задачи расчета конструкций инженерных сооружений на прочность, устойчивость и жесткость, выбора оптимальных размеров, очень важно связать между собой все дисциплины механики, показать значимость приобретаемых знаний, отобразить их необходимость в дальнейшем изучении таких дисциплин как: «Механика грунтов», «Конструкции из дерева и пластмасс», «Металлоконструкции», «Основания и фундаменты», «Строительные и дорожные машины». Заинтересованность студентов, доказательство дальнейшей необходимости приобретаемых знаний служит залогом их ответственного отношения не только к данной дисциплине, но и к процессу обучения в целом. Именно в разделе «Введение» необходимо поставить перед ними задачи и проблемы проектирования, составления расчетных схем, подбора материала, определения размеров элементов конструкций. Применяя способы и правила создания проблемных ситуаций, можно использовать преимущества этой формы обучения: большие возможности для развития внимания, наблюдательности, активизации мышления, активизации познавательной деятельности студентов, тем самым — прочности приобретаемых знаний [3].

Все последующие занятия будут давать ответы на поставленные вопросы и являться логическим продолжением друг друга, стимулируя и направляя студента в поиске информации и организуя в самостоятельной работе, корректируемой преподавателем. Так изучение целей работы машин и необходимости совершенствования их конструкций переходит в изучение требований, к машинам и их деталям, соответственно к методам расчета и созданию расчетных схем, а далее к основным законам механики.

Из опыта работы автора можно отметить, что как правило:

-       студенты знают только один метод расчета инженерных конструкций (или по допускаемым напряжениям или по предельным состояниям);

-       не представляют, с чего начинается процесс создания проекта, из каких этапов он состоит, какие параметры объекта выбираются приоритетными;

-       не владеют навыками составления расчетных схем, физических и математических моделей;

-       мало представляют, как связана научно-исследовательская работа с технической механикой.

При согласованной работе преподавателей нет необходимости дублировать материал. Студенты прекрасно могут повторить самостоятельно основные законы, изучаемые ими ранее в «Теоретической механике». Как правило, они полноценно владеют разделом «Статика» и в качестве практической работы им предлагается комплексный расчет составной конструкции с элементами фермы и определением центра тяжести одного из тел конструкции, что для обучающихся знакомо, позволяет повторить пройденный материал и дополнительно подготовить себя к изучению «Строительной механики».

Основные законы «Кинематики» студенты также повторяют самостоятельно. Основное внимание уделяется кинематике механизмов, кинематическим схемам. Здесь хорошо для наглядности использовать схемы грузоподъемных механизмов: лебедок, тельферов; лифтов, полиспастов.

В разделе «Динамика» можно показать влияние сил инерции на увеличение нагрузок в механизмах, значимость статической и динамической балансировки. За недостатком времени в «Теоретической механике» иногда бывает упущено изучение принципа возможных перемещений, который хорошо демонстрирует применение законов динамики к расчету статических систем. Такие демонстрации снимают вопросы о необходимости изучения раздела «Динамика» строителями и готовят их к изучению тем «Расчет статически неопределимых систем методом перемещений» и «Динамика сооружений».

К календарному моменту изучения темы 6, большая часть дисциплины «Сопротивление материалов» уже изучена, и по согласованию с преподавателем этого предмета можно рассмотреть «Применение гипотез прочности к расчету деталей машин» на комплексных задачах, начиная с определения реакции пространственных конструкций и заканчивая, например, определением из условия прочности передаваемой мощности валов.

Теоретические аспекты тем 8 и 9 студенты большей частью могут изучить самостоятельно, но все-таки, надо отметить, что большую роль здесь играет демонстрация наглядных моделей, работы механизмов, применение их в структуре дорожных и строительных машин.

Дисциплина «Техническая механика» позволяет систематизировать, обобщить, и в какой-то мере восполнить знания студентов, полученные ими при изучении других дисциплин блока механики, способствует приобретению навыков самостоятельного составления расчетных схем и решению задач технической механики, приобщая учащихся к изобретательству и рационализации.

Литература:

1.      Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению 270800 «Строительство [Текст]: (приказ Министерства образования и науки Российской Федерации, 2010 г.)

2.      Альшевская Е. А. Применение проектной технологии в преподавании технической механики /Новые образовательные технологии. Том I. Профессиональное образование: материалы Международной заочной научно-практической конференции. 24 декабря 2012 г. / гл. ред. Баранов А. С. — Чебоксары: ЦДИП «INet», 2012. — 422 с.

3.      Герелес Л. М. Проблемное обучение в вузе / Л. М. Герелес // Молодой ученый. — 2011. — № 4. Т.2. — С. 78–80.

4.      Косолапова С. А., Калиновская Т. Г., Косолапов А. И. Реализация образовательных целей в преподавании дисциплины «Теоретическая механика» в техническом вузе / С. А. Косолапова, Т. Г. Калиновская, А. И. Косолапов // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 8 — С.934–937

5.      Шапкина В. А. Дидактическое обеспечение профессионально направленного преподавания курса «Техническая механика»: дис. … канд. пед. наук: / В. А. Шапкина.– Москва, 2005. — 174 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle