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        結合SKETCH UP的《理論力學》教學方法探討

        2018-12-20 10:40:50朱嘉
        贏未來 2018年23期
        關鍵詞:理論力學

        朱嘉

        摘要:《理論力學》是土木工程及機械類專業(yè)的基礎必修課,其中有關三維空間的內(nèi)容為課程的教學難點。課堂授課中無法清晰描述空間位置及運動,學生普遍對空間問題的理解存在一定障礙。據(jù)此提出結合SKETCH UP軟件進行輔助教學的方法,讓空間問題更為直觀,提升學生理解。

        關鍵詞:理論力學;三維軟件教學;SKETCH UP

        1.概述

        《理論力學》是土木工程及機械類專業(yè)開設的基礎必修課,本課程以高中物理的平面受力分析、平面運動等內(nèi)容為基礎,進一步擴展至三維空間受力及運動、動力學分析,需要學生對三維空間問題有進行熟練掌握。

        由于專業(yè)基礎課的特點,《理論力學》一般都在本科二年級階段開設。此時的學生已經(jīng)完成了《高等數(shù)學》的課程學習,具備了微積分與極限的概念,同時結合高中物理的相關知識,對《理論力學》中牛頓定律、動量定理、動能定理等概念性、計算性問題掌握較好。經(jīng)過多屆教學經(jīng)歷與學生反饋,《理論力學》中設計三維空間問題的受力分析與運動問題為學生的理解難點。反觀當下的多媒體教學手段,大部分教師使用的是板書、PPT、視頻、音頻的方式,可謂“三維表現(xiàn)力”不足,尚不能清晰傳達空間概念。針對這一情況,本文提出結合3D軟件——SKETCH UP進行輔助教學的教學手段,通過課堂三維模型的演示,更好地向學生傳達空間概念。

        2.結合三維軟件的教學方法

        2.1軟件選擇

        三維軟件是基于電腦技術,以數(shù)字圖形學的形式創(chuàng)建模擬空間信息的通用軟件,該類軟件可包含物體空間信息、尺寸信息、材質信息、動力學信息。根據(jù)授課要求,選擇三維輔助教學軟件的依據(jù)為:(1)易用;(2)包含空間信息;(3)包含尺寸信息。

        綜上,選擇谷歌公司出品的免費三維軟件SKETCH UP。

        2.2輔助授課應用

        各本科院校的《理論力學》授課方式被稱為“粉筆加激光筆”,其中,“粉筆”代指傳動的黑板板書教學,對工科類教學,這部分授課方式必不可少;另外的“激光筆”指的是近些年來廣泛流行的多媒體教學,包括PPT、視頻音頻等輔助教學手段,該類手段豐富了課堂形式,在信息展示深度與速度上有獨特的優(yōu)勢。然而,先行的多媒體教學手段尚不能很好地展示三維空間內(nèi)容。

        利用SKETCH UP軟件輔助教學,授課老師可以在電腦中模擬三維空間的空間信息,剛體的尺寸信息,各約束形式的位置信息,并進行擬空間的全方位展示。以《理論力學》第三章——空間力系為例,圖1為課本中對某一空間力的平面圖示,圖2為基于SKETCH UP建立的空間作用力三維模型透視圖,該模型可以根據(jù)授課需要進行全方位的旋轉、縮放、移動操作,可讓學生迅速而準確地建立空間作用力的概念。

        圖1.空間力投影正視圖 圖2. SKETCHUP表示的三維空間力

        2.3作業(yè)中應用

        作為輔助教學的三維軟件,SKETCH UP以其直觀的顯示效果為課堂教學帶來新的活力?;谄鋵I(yè)性與易操作性,教學老師可以在課堂上布置基于SU的剛體受力分析作業(yè),進一步通過學生的實際演練,提升自身對三維空間的理解。

        SKETCHUP因其擁有簡介清晰的軟件界面,使得建模工作異常簡單,通過四個學時左右的學習時間,學生都可以掌握其基本建模流程,適合作為課后自學作業(yè)。在作業(yè)類型上,可結合空間力系、空間約束、空間運動學的內(nèi)容,讓學生建立三維模型,如建立含球形鉸鏈、止推軸承結合式剛體系統(tǒng),建立牽連運動為定軸轉動的點運動軌跡——通過作業(yè)與SU結合的方式,為學生提供一個學以致用的任務環(huán)境。

        3.結論

        作為土木工程、機械類專業(yè)的專業(yè)基礎課的《理論力學》課程,部分章節(jié)對空間想象力有很高要求,傳統(tǒng)的“板書加多媒體”的授課方式對學生的空間思維建立幫助有限?,F(xiàn)提出以谷歌公司出品的三維軟件SKETCH UP作為輔助,以第一課堂授課、課后作業(yè)等方式促進《理論力學》的方法,可大大提高學生對三維空間的理解,并激發(fā)學生的學習興趣,建立成就感,顯著提升教學效果。

        參考文獻

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        [2]李慧,何偉,鐘譽嘉.三維模型在“園林植物景觀規(guī)劃”課程教學中的應用[J].中國林業(yè)教育,2018,36(05):66-70.

        [3]趙巍.理論力學中運動學教學的一些體會[J].科技視界,2018(23):207-208.

        [4]喬玉鵬,梁云忠,吳楠.理論力學授課中的工程應用實例篩選[J].科教文匯(中旬刊),2018(07):52-54.

        [5]張燕.理論力學課程教學改革探究[J].西部素質教育,2018,4(13):174-175.

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        [7]董淼.SketchUp軟件在消防課程中的應用[J].武警學院學報,2018,34(06):90-92.

        [8]蔡家珍.SketchUp數(shù)字模型在園林工程課程教學中的應用[J].漳州職業(yè)技術學院學報,2016,18(04):64-67.

        基金項目:

        廣西高等教育本科教學改革工程項目 項目編號:2018JGA169

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