徐潔如 徐迅

摘 要 大學(xué)物理作為理工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，如何與專業(yè)課深入結(jié)合，滿足專業(yè)建設(shè)需求，是大學(xué)物理教學(xué)改革的重要內(nèi)容。本文以機(jī)械工程專業(yè)為例，將大學(xué)物理理論與實(shí)際工程相結(jié)合，在教學(xué)中融入工程實(shí)例，設(shè)計(jì)了凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析、伺服電機(jī)減速機(jī)齒輪傳動(dòng)、離心式水泵能量轉(zhuǎn)換分析、熱泵系統(tǒng)利用廢熱采暖、電容電感式傳感器等教學(xué)實(shí)例。用工程實(shí)例講述物理理論，實(shí)現(xiàn)以專業(yè)為導(dǎo)向的大學(xué)物理教學(xué)。

關(guān)鍵詞 大學(xué)物理;機(jī)械工程;專業(yè)結(jié)合;教學(xué)設(shè)計(jì)

近年來，教育部積極引導(dǎo)地方高校向應(yīng)用型技術(shù)型本科院校轉(zhuǎn)型。大學(xué)物理作為理工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，如何與專業(yè)銜接，滿足專業(yè)建設(shè)需求，是教學(xué)改革的重要內(nèi)容。很多學(xué)者在教學(xué)、教材創(chuàng)新方面進(jìn)行積極的嘗試并取得了一定的成果[1-7]。筆者多年來從事大學(xué)物理教學(xué)工作，教學(xué)團(tuán)隊(duì)參與編寫了《大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)》[8]。該教材為貫徹落實(shí)教育部卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃，根據(jù)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新編排，在教材的架構(gòu)上進(jìn)行了大膽的嘗試，突破了傳統(tǒng)教材的框架和內(nèi)容體系，針對(duì)不同專業(yè)提供了不同的選講模塊，各專業(yè)可根據(jù)后續(xù)專業(yè)課程選擇任意組合，以期適應(yīng)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)。筆者在學(xué)院承擔(dān)機(jī)械工程專業(yè)《大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)》的教學(xué)任務(wù)，認(rèn)為目前的教材，雖按專業(yè)需求調(diào)整了教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，但教材中缺乏工程實(shí)例支撐，使理論教學(xué)與工程應(yīng)用脫節(jié)。迫切需要在教學(xué)中引入工程實(shí)例，用工程實(shí)例講述物理理論。然而，工程實(shí)例大多較為復(fù)雜，涉及跨章節(jié)跨學(xué)科理論知識(shí)的綜合運(yùn)用，直接引入課程對(duì)學(xué)生難度過大，反而適得其反。因此，深入研究工程中的物理理論，從中提煉與課程中知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的實(shí)例，幫助學(xué)生更深刻的理解理論并了解其專業(yè)實(shí)用性，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

本文從運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛體力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)等幾個(gè)方面，開展與機(jī)械工程相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)，為大學(xué)物理與專業(yè)相結(jié)合的教學(xué)改革提供思路。

1 “質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)”結(jié)合凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域常用的機(jī)構(gòu)之一，由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過其上的曲線輪廓與從動(dòng)件的高副接觸，使從動(dòng)件獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。

一凸輪機(jī)構(gòu)如圖1所示。凸輪以勻角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件從A 點(diǎn)開始上升，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角δ1時(shí)，從動(dòng)件到達(dá)最高點(diǎn)B'，位移達(dá)最大值h，該過程稱為推程;隨后凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ2，因凸輪的BC段輪廓向徑不變，從動(dòng)件停在最遠(yuǎn)位置不動(dòng)，此過程稱為遠(yuǎn)停程;凸輪又繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ3，從動(dòng)件由最遠(yuǎn)位置B'回到A 點(diǎn)，該過程稱為回程;最后，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ4，從動(dòng)件停在A 處不動(dòng)，稱為近停程。如此往復(fù)循環(huán)。

6 結(jié)語(yǔ)

將工程實(shí)例引入大學(xué)物理課程，是實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理與專業(yè)結(jié)合，滿足專業(yè)建設(shè)需求的重要途徑。但工程實(shí)例大多較為復(fù)雜，涉及跨章節(jié)跨學(xué)科理論知識(shí)的綜合運(yùn)用，直接引入課程對(duì)學(xué)生難度過大，反而適得其反。本文以機(jī)械工程專業(yè)為例，深入研究工程中的物理理論，從中提煉與課程知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的實(shí)例，設(shè)計(jì)了凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析、伺服電機(jī)減速機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、離心泵送水系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、電容電感式傳感器等教學(xué)實(shí)例，幫助學(xué)生更深刻的理解物理理論并了解其專業(yè)實(shí)用性， 為大學(xué)物理與專業(yè)相結(jié)合的教學(xué)改革提供思路。

參 考 文 獻(xiàn)

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