2021-4-10 | 機械設計論文
1關于比較反復的哲學思考
無論自然界、人類社會、人們思維中,事物總是在空間上并存、在時間上繼起的,空間、時間和運動著的物質是不可分的。事物相比較而存在,相互聯結、相互作用而發展。要使主觀與客觀相一致,必須在實踐的基礎上,進行比較反復的辯證思維,“必須提倡思索,學會分析事物的方法,養成分析的習慣。”
2用比較反復方法指導機械設計基礎課程的教學實踐
2.1總體類比,凸顯共性,注重銜接,把握特點
各種常用機構和通用零件作為機械的組成部分,均因其具有特定的功能,由于使用條件的特殊,又有不同的類型、結構、相似的工作原理,對制造材料選用,強度、剛度的計算均有特定的要求。所以就各類機構、零件而言均存在功能、類型、結構、工作原理、材料選用、強度計算統一的共性問題。這一點在講授結論和總復習中應反復說明,特別是在總復習時,應突出重點,并結合若干實例,說明知識體系這一必然的內在聯系,以使學生能動地體味其特有的統一性。在具體章節的銜接中,同樣應注意類比反復,“由于特殊的事物是和普遍的事物聯結的”,就應找出研究對象的特殊性普遍性的最佳結合點。如漸開線直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動等,在齒廓形成的范式、標準參數的確定、幾何尺寸計算方法、常用材料選取、失效形式、設計準則、強度計算等方面,既有其共同的地方,又有各自特點。特別應注意在把握各自特點的同時,找準個性與共性的最佳結點,能動地認識帶普遍性的問題,再通過前后關聯進一步深化對各自特點的認識。
2.2通過特殊問題的比較,使學生不斷深化有關理論的認識,并增強理論的應用能力
(1)關于易混淆概念的比較:教材中載明一是,“能限制某些物體運動的其他物體,稱為約束。”二是“這種構件相對運動的限制,稱為約束。”這兩個概念,從字面上看起來,均有約束二字,容易混淆,但深入分析,前者實際上是指能對自由體運動起阻礙作用的物體,是這種特定物體的代名詞;而后者是指因構件間運動副元素的接觸,形成對接觸構件間相對運動的一種限制,顯然這里的約束有管束的意思,似有動詞的含義。兩個概念越比較,其區別愈加明顯。
(2)關于相似規律運用的比較,可使學生進一步深化對相關規律的認識,不斷拓寬學生運用規律解決工程問題的視野。如圓軸扭轉時橫截面上任意點的切應力計算公式及應用,與梁彎曲時橫截面上任意點正應力計算公式及應用比較(公式比較):圓軸扭轉時橫截面上距中心某點處切應力與其距離成正比,在其邊緣時達最大值,因而大型圓軸多做成中空軸,這種結構既減輕了軸的重量,節省了材料,又增強了抗扭強度;梁彎曲時橫截面上距中性層y處的正應力與y成正比,距中性層最遠點y值最大,正應力取值亦最大,因而視條件不同通常做成工字梁或空心圓桿,與前面的中空軸比較,同樣減輕了軸的重量,節省了材料,同時增強了抗彎強度。
(3)關于相似方法的實用比較,可使學生進一步加深對疑難問題的理解,增強運用理論解決工程設計問題的能力。如取隔離體求約束反力與用截面法求內力比較:總體上看,兩者對學生均有一定難度,但后者的難度更大,好在課程安排是前者先講,這更有利于兩者的類比。其相似處是,一取隔離體作受力圖時要去掉與考察對象相聯的構件,而其對隔離體的作用用相應約束反力代替,后者是保留一段截開的桿件作研究對象,去掉的一段對它的作用,以相應內力代替;二均要用靜力學關于力的平衡原理求解。采用前者類比,使學生易于理解用截面法的解題訣竅,在此基礎上進一步反思內力的多樣性,對軸力、剪力、所知、彎矩的形成和它們方向的確定的認識會更深刻,解題時就會得心應手。
(4)關于同一原理不同應用場合的比較,有利于學生深化對原理的認識,提高相關理論的應用水平。如根據相對運動原理使用“反轉法”,設計凸輪輪廓曲線與根據相對運動原理,采用“轉化機構法”計算周轉輪系傳動比問題比較:雖然后者解題難度較大,但在前者已經講授并經過作業練習后,學生通過比較,對相對運動原理有了深刻的理解。“整個構件系統絕對運動的任何改變不會影響構件間的相對運動關系”這一原則,有如我們帶手表一樣,無論帶表人怎么運動“即隨時改變絕對運動”,手表的三個指針仍然會準確報時。當然,這一原理用來計算周轉輪系傳動比的特殊問題是:正確處理轉速是向量的問題,即導出公式的適用條件,要考慮涉及構件的軸線是否互相平行及有關轉速的方向問題。
2.3抓住重點和難點不放,將比較反復的思維方式貫徹到底比較與反復是互相滲透、相輔相成、密不可分的
在諸項內容類比中,應抓住重點和難點問題;在某一類比中,要注意找出其中有主導作用或比較難于理解的內容。這樣抓住關鍵點,啟發學生的辯證思維,有利于問題的全面解決。關于典型問題、典型案例的類比,要注意充分發揮各個教學環節的作用,是在工程實踐中經常碰到的問題,特別在多種構件連接條件下,如果受力情況總體比較復雜,就更容易模糊人的印象,導致解題的難度。這時可選用內容極為相近的典型例子,在講例題、課堂討論、作業、單元小結等環節中,將這一內容貫徹到底,這就比孤立地在某一環節下氣力強得多。
3結束語
在不斷比較反復哲學內涵認識的基礎上,用比較反復方法指導機械設計基礎教學,一定程度上增強了教學效果。這使得能自覺地從整體上把握課程知識體系的學生多了,學生應用相關知識解決工程實踐問題的能力增強了。特別要指出的是,一些開始對課程學習懷有厭倦心態的學生,也逐步通過學習產生了興趣,這確實使人振奮。
作者:童金蓮 單位:鄂東職業技術學院