Основы теории пластин и оболочек

Содержание
Раздел 1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине,
соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной
программы
Раздел 2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Раздел 3. Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества
академических или астрономических часов, выделенных на контактную работу
обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий) и на
самостоятельную работу обучающихся
Раздел 4. Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам)
с указанием отведенного на них количества академических или астрономических
часов и видов учебных занятий
Раздел 5. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной
работы обучающихся по дисциплине
Раздел 6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной
аттестации обучающихся по дисциплине
Раздел7. Перечень основной и дополнительной учебной литературы,
необходимой для освоения дисциплины
Раздел 8. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети
"Интернет", необходимых для освоения дисциплины (модуля);привести названия
сайтов
Раздел 9. Методические указания для обучающихся по освоению
дисциплины
Раздел 10. Перечень информационных технологий, используемых при
осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень
программного обеспечения и информационных справочных систем (при
необходимости);
Раздел 11. Описание материально-технической базы, необходимой для
осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю).
Раздел 12. Образовательные технологии.
Раздел 1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине,
соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной
программы
Цель преподавания дисциплины " Основы теории пластин и оболочек "
Цель курса – научить студентов проводить расчеты часто встречающихся
видов пластин и оболочек на основе технической теории с помощью
приближенных аналитических и численных методов.
Основы этой дисциплины традиционно излагались в курсе "Теория
упругости, пластичности и ползучести", которая с недавнего времени перестала
существовать, как отдельная дисциплина. Выбор данной дисциплины позволит
студенту освоить сложные и недостаточно освещенные в основных курсах
дисциплин, важные с теоретической и практической точек зрения разделы
механики твердого деформируемого тела. Как показывает практика, более
половины дипломных проектов выпускников специальности ПГС посвящены
разработке тонкостенных пространственных систем (ТПК), где необходимы
умение и навыки связывать воедино творческое мышление, инженерную
постановку задач, расчет и проектирование ТПК с учетом современных
тенденций науки, техники и строительства.
Настоящая программа в полном объеме отвечает требованиям, выполнение
которых необходимо для подготовки высококвалифицированных бакалавров.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Изучив дисциплину, студент должен:
иметь представление:
-о рациональных формах в живой и неживой природе;
-об областях рационального применения тонкостенных оболочечных систем;
-о проблемах создания оптимальных конструкций;
-об основных понятиях и соотношениях дифференциальной геометрии;
знать:
- основные гипотезы и принципы, используемые в технической теории
пластин и оболочек;
- основные зависимости и уравнения теории пластин и оболочек;
- методы решения задач расчета пластин и оболочек;
- современные проблемы теории пластин и оболочек.
уметь:
- сформулировать граничные условия для основных случаев закрепления
контура пластины, оболочки;
- выбрать аппроксимирующие функции прогибов;
- методами Ритца, Бубнова-Галеркина, конечных разностей, рассчитать
простейшие виды пластин и оболочек;
иметь навыки:
- применения приближенных аналитических и численных методов для
расчета пластин и оболочек;
- анализа результатов расчетов и их практической реализации.
Для укрепления знаний и для развития навыков самостоятельной работы
предусмотрены расчетно-графические работы.
Процесс изучения дисциплины направлен на развитие и формирование
следующих компетенций:
 способностью к коммуникации в устной и письменной формах на
русском и иностранном языках для решения задач межличностного и
межкультурного взаимодействия (ОК-5);
 способностью использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа и математического (компьютерного)
моделирования, теоретического и экспериментального исследования
(ОПК-1);
 способностью выявить естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для
решения соответствующий физико-математический аппарат (ОПК-2);
 владением основными законами геометрического формирования,
построения и взаимного пересечения моделей плоскости и
пространства, необходимыми для выполнения и чтения чертежей
зданий, сооружений, конструкций, составления конструкторской
документации и деталей (ОПК-3);
 владением эффективными правилами, методами и средствами сбора,
обмена, хранения и обработки информации, навыками работы с
компьютером как средством управления информацией (ОПК-4);
 способностью осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ
информации из различных источников и баз данных, представлять ее в
требуемом
формате
с
использованием
информационных,
компьютерных и сетевых технологий (ОПК-6);
 знанием нормативной базы в области инженерных изысканий,
принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и
оборудования, планировки и застройки населенных мест (ПК-1);
 способностью проводить предварительное технико-экономическое
обоснование проектных решений, разрабатывать проектную и рабочую
техническую документацию, оформлять законченные проектноконструкторские
работы,
контролировать
соответствие
разрабатываемых проектов и технической документации заданию,
стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам
(ПК-3).
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов, усвоение которых необходимо
для изучения данной дисциплины.
Данная дисциплина базируется на изучении дисциплин "математика" ОК-5,
ОПК-1, ОПК-2, ОПК-3, ОПК-4, ОПК6; "Физика" ОК-1, ОК-5, ОПК-1, ОПК-2,
ОПК-4, ОПК-6; "Теоретическая механика" ОК-5,ОПК-1,ОПК-2, ОПК-3, ОПК-4,
ОПК-6; "Строительные материалы" ОК-5, ОПК-2, ОПК-4, ПК-8, "Сопротивление
материалов"ОК-5, ОПК-1, ОПК-2, ОПК-3, ОПК-4, ОПК-6, ПК-1, ПК-3; и
содержит расчетные методы широко используемые в дисциплинах цикла
"Строительные конструкции".
1. математика:
- элементы линейной алгебры;
- исследование функций на экстремум;
- обыкновенные дифференциальные уравнения;
- уравнения в частных производных;
- определенный интеграл, числовые ряды;
- приближенные и численные методы решения краевых задач.
2. Физика:
- основные законы механики;
- колебательный процесс.
3. Теоретическая механика:
- статика;
- динамика.
4. строительные материалы.
5. Сопротивление материалов.
- изгиб и устойчивость стержней;
- плоская задача ТУП;
- изгиб пластин;
- приближенные методы решения задач.
Раздел 2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Основы теории пластин и оболочек» относится к базовой
цикла Б1 ФГОС ВО (Б1.В.ДВ.5.1) подготовки бакалавров по направлению
08.03.01 – «Строительство».
Раздел 3. Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием
количества академических или астрономических часов, выделенных на
контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам учебных
занятий) и на самостоятельную работу обучающихся
объем дисциплины в зачетных единицах составляет 3 зачетных единиц
количество академических часов, выделенных на контактную работу
обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий), составляет 108.
часов, в том числе:
лекционного типа -18ч.
семинарского типа - 36ч.
самостоятельная работа обучающихся - 54ч.
Раздел 4. Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них
количества академических или астрономических часов и видов учебных занятий
Таблица 4.1.
в т.ч. занятия семинарского типа:
иные
Форма текущего
аналогичн
Лабораторные
в т.ч.
Количество
контроля
ые
Всего
Самостоя
занятия
занятия
часов в
успеваемости.
практичес
занятия
академичес
тельная
(лабораторные коллокви
лекционн семинары
интерактивной
Форма
кие
(контроль
ких часов
работа
работы,
умы
ого типа
форме
промежуточной
занятия
ные
лабораторный
аттестации
работы,
практикум)
тестирова
ния)
№
п/п
Тема
дисциплины
1
2
3
4
Лекция 1.
Тема:
"Основные
соотношения технической
теории тонких пластин"
1. Основные понятия и
гипотезы.
2. Перемещения
и
деформации в пластине при
изгибе.
3. Напряжения в пластине.
4. Усилия в пластине.
Выражения напряжений
через усилия.
12
2
5
6
4
7
8
9
10
6
11
12
Лекция 2.
Тема: "Дифференциальное
уравнение изгиба пластины"
1. Уравнения равновесия
элемента пластины.
2. Выражение уравнений
равновесия через функции
прогибов.
3. Уравнение
Софи
Жермен – Лагранжа.
Граничные условия для
основных
случаев
закрепления
контура
пластины.
Лекция 3.
Тема:
"Основные
соотношения
изгиба
круглых пластин"
1. Дифференциальное
уравнение изгиба круглых
пластин.
2. Осесиммитричный изгиб
круглой пластины.
3. Изгиб
кольцевой
пластины.
4. Граничные условия для
круглой пластины.
Некоторые
простейшие
задачи
изгиба
круглой
пластины.
12
2
4
6
12
2
4
6
Лекция 4.
Тема:
"Вариационные
методы расчета пластин"
1. Вариационные
принципы механики.
2. Сущность вариационных
методов.
3. Потенциальная энергия
деформации при изгибе
пластины.
4. Метод Ритца.
Метод Бубнова-Галеркина.
Лекция 5.
Тема: "Численные методы
расчета пластин"
1. Метод
конечных
разностей.
2. Метод
непосредственного
интегрирования.
Понятие о методе конечных
элементов.
Лекция 6.
Тема:
"Основы расчета
тонких оболочек"
1. Краткие сведения из
теории поверхностей.
2. Моментная
и
безмоментная
теории
расчета оболочек.
3. Безмоментная
теория
оболочек вращения.
Граничные условия.
12
2
4
6
12
2
4
6
12
2
4
6
КР №1
Лекция 7.
Тема: "Линейная теория
пологих оболочек"
1. Основные допущения и
гипотезы.
2. Разрешающая система
уравнений.
3. Формулировка
граничных условий.
Частные случаи.
Лекция 8.
Тема: "Краткие сведения о
нелинейной
теории
и
устойчивости оболочек"
1. Основные
виды
нелинейностей.
2. Уравнения
геометрически нелинейной
теории пологих оболочек.
Методы
решения
нелинейных краевых задач
расчета пластин и оболочек.
Лекция 9.
Тема:
"Современное
состояние теории пластин и
оболочек"
1. Состояние теории.
2. Методы решения задач.
Нерешенные
проблемы
теории пластин и оболочек.
12
2
4
6
12
2
4
6
12
2
4
6
КР №2
108
18
36
54
зачет
4.2 Содержание практических занятий.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
№ лекции Наименование практического занятия
Количест
из рабочей
во часов
программы
2.
Элементы теории поверхностей.
2
Определение коэффициентов первой и второй квадратичных форм и
кривизн сферической, цилиндрической, конической поверхностей,
пологих оболочек на прямоугольном плане
3.
Исходные соотношения теории тонких упругих пластин и оболочек.
2
Построение исходных геометрических соотношений, уравнений
равновесия и выражений для полной потенциальной энергии теории
пластин и оболочек с использованием модели Кирхгофа-Лява и модели с
учетом деформаций поперечного сдвига. Вывод соотношений для
оболочек различной формы.
4.
Расчет изгибаемых пластин.
2
Расчет прямоугольных пластин с различными граничными условиями.
Выдача расчетно-графической работы №1.
Использование программы Mathcad для выполнения необходимых
вычислений.
5.
Расчет цилиндрических и конических оболочек по безмоментной теории.
2
Расчет цилиндрических и конических оболочек на различные виды
нагрузок по безмоментной теории.
Выдача расчетно-графической работы №2.
Использование программы Mathcad для выполнения необходимых
5.
6.
6.
7.
7.
8.
8.
9.
вычислений.
Расчет пологих оболочек на прямоугольном плане.
Расчет пологих оболочек на прямоугольном плане методом двойных
тригонометрических рядов. Расчет пластин и пологих оболочек
вариационными методами Ритца-Тимошенко, Бубнова-Галеркина,
Власова-Канторовича.
Выдача расчетно-графической работы №3.
Использование программы Mathcad для выполнения вычислений.
Краевой эффект в круговых цилиндрических оболочках.
Расчет цилиндрической оболочки на действие внутреннего давления и
цилиндрического резервуара на гидростатическое давление при
различных граничных условиях. Построение эпюр нормальных
перемещений w, усилий M и Q в продольном направлении и усилия T в
окружном направлении.
Выдача расчетно-графической работы №4.
Использование программы Mathcad для выполнения вычислений.
Устойчивость пластин и цилиндрических оболочек при осевом сжатии.
Определение критических нагрузок потери устойчивости пластин при
различных видах нагрузок и граничных условий. Определение
критических нагрузок потери устойчивости замкнутых круговых
цилиндрических оболочек при осевом сжатии.
Свободные и вынужденные колебания прямоугольных пластин и
пологих оболочек.
Определение частот и форм собственных колебаний пластины и
пологой оболочки при шарнирном опирании по контуру. Расчет
2
2
2
2
9.
10.
пластинки и пологой оболочки при действии гармонической
возмущающей нагрузки.
Численные методы расчета изгибаемых пластин.
Расчет изгибаемой пластинки методом конечных разностей.
Расчет изгибаемой пластинки методом конечных элементов. Построение
матрицы жесткости прямоугольного четырехузлового конечного
элемента.
Расчет изгибаемой пластинки вариационно-разностным методом.
Итого за семестр 8
ИТОГО:
2
18
36
Самостоятельную работу по курсу можно разделить по следующим направлениям:
1) изучение текущих и дополнительных теоретических вопросов;
2) совершенствование навыков по решению практических задач;
3) выполнение расчетно-графических работ (РГР);
4) подготовка к мероприятиям по текущей и итоговой аттестации.
При самостоятельной работе рекомендуется пользоваться основной и дополнительной литературой по
списку, приведенному в разделе 7.
Раздел
5.
Перечень
учебно-методического
самостоятельной работы обучающихся по дисциплине
№
п/п
автор
Название учебно-методической Выходные
литературы для самостоятельной данные
работы
обучающихся
по стандарту
дисциплине
обеспечения
Количество
по экземпляров
библиотеке
ДГИНХ
для
в
Раздел 6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной
аттестации обучающихся по дисциплине
Фонд контрольных работ
1. Входной контроль. Построение эпюр внутренних усилий.
2.Формулировка граничных условий и выбор аппроксимирующей функции
для прямоугольных пластин.
3.Формулировка граничных условий и выбор аппроксимирующей функции
для пологих прямоугольных в плане оболочек.
4.Итоговый контроль.
Перечень вопросов к проверке остаточных знаний
1. Основные гипотезы, используемые в технической теории пластин и
оболочек.
2. Математическая формулировка
граничных условий для основных
случаев закрепления контура пластины.
3. Основное дифференциальное уравнение изгиба тонкой пластиныуравнение Софи Жермен.
4. 4.Аппроксимирующие функции прогибов для различных случаев
закрепления контура пластины.
5. Алгоритм решения задачи расчета пластины методом Ритца.
6. То же методом Бубнова-Галеркина.
7. Построение эпюр внутренних усилий в сечениях пластин.
8. Признаки классификации тонких оболочек. Гауссовая кривизна
поверхности.
9. Внутренние усилия при различных теориях расчета пластин.
10.Внутренние усилия при расчете по безмоментной теории.
11.Понятие о теории краевого эффекта.
12.Основы теории расчета пологих оболочек.
13.Выбор аппроксимирующих функций прогибов и функций усилий.
14.Алгоритм решения задачи расчета оболочки методом Бубнова- Галеркина.
15.Основы теории устойчивости тонких оболочек.
Раздел7. Перечень основной и дополнительной учебной литературы,
необходимой для освоения дисциплины
№
п/п
Автор
1
Анохин Н.Н.
2
Анохин Н.Н.
3
Бабанов В.В.
4
Бабанов В.В.
5
Константинов
И.А..Лалин
В.В.,Лалина
И.И.
Васильков
Г.В.,Буйко
З.В.
Колчунов
В.И.
6
7
8
Канчели Н.В.
Название основной и
дополнительной учебной
Выходные данные
литературы, необходимой для
по стандарту
освоения дисциплины
Основная учебная литература
Строительная механика в
Москва, АСВ,
примерах и задачах.Ч1:Учебное
2010
пособие
Строительная механика в
Москва,
примерах и задачах.Ч2:Учебное
АСВ,2010
пособие
Строительная механика. В 2
М.:Академия,
т.Том 1: учебник
2012
Строительная механика. В 2
М.:Академия,2012
т.Том 2: учебник
Строительная механика: учебник
М.: Проспект,
2014
Строительная механика.
Динамика и устойчивость
СПб: ЛАНЬ, 2013
сооружений: учебное пособие
Пространственные конструкции
Москва,
покрытий.Учебное пособие
АСВ,2008
Дополнительная учебная литература
Реализованные
мембранные Москва,
АСВ,
оболочки.Расчет,проектирование 2005
и возведение.Учебное пособие
Количество
экземпляров в
библиотеке
ДГИНХ
5
5
10
10
10
10
10
2
8. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной
сети «Интернет».
1. Международный научно-образовательный сайт EqWorld [Электронный
ресурс]:
Электрон.
дан.
и
прогр.
–
Режим
доступа:
http://eqworld.ipmnet.ru/indexr.htm, свободный. – Загл. с экрана. – Дата
обращения: 27.03.2014.
2. Сайт Математического института им. В.А. Стеклова Российской Академии
наук [Электронный ресурс]: Электрон. дан. и прогр. – Режим доступа:
http://www.mi.ras.ru, свободный. – Загл. с экрана. – Дата обращения:
27.03.2014.
3. Википедия [Электронный ресурс]: [свобод. Интернет-энцикл.] – Электрон.
дан. и прогр. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org, свободный. –
Русскояз. часть междунар. проекта «Википедия». – Загл. с экрана. – Дата
обращения: 27.03.2014.
4. www.mysopromat.ru; www.ostemex.ru; www.mirknig.com.
5. http://sopromat.org/info/.
6. http://mgyie.ru/index.php?option=com_remository&Itemid=30&func=showdow
n&id=1697.
7. http://www.tychina.pro/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B9/.
8. http://www.tychina.pro/конспекты-лекций/.
9. http://botaniks.ru/leksopromat.php.
10.http://www.docme.ru/doc/178175/lekcii-po-sopromatu.
9. Методические указания для обучающихся по освоению
дисциплины «Основы теории пластин и оболочек»
1. При изучении материала курса по учебнику нужно прежде всего уяснить
существо каждого излагаемого там вопроса. Главное - это понять изложенное в
учебнике, а не "заучить".
Изучать материал рекомендуется по разделам (пунктам таблицы 4.1
рабочей программы дисциплины) конспекта лекций и по главам (параграфам)
учебника. Сначала следует прочитать весь материал темы (параграфа), особенно
не задерживаясь на том, что показалось не совсем понятным: часто это
становится понятным из последующего. Затем надо вернуться к местам,
вызвавшим затруднения и внимательно разобраться в том, что было неясно.
Особое внимание при повторном чтении обратите на формулировки
соответствующих определений, теорем и т.п. (они обычно бывают набраны в
учебнике курсивом или разрядкой); в точных формулировках, как правило,
существенно каждое слово и очень полезно понять, почему данное положение
сформулировано именно так. Однако не следует стараться заучивать
формулировки; важно понять их смысл и уметь изложить результат своими
словами.
Необходимо также понять ход всех доказательств (в механике они обычно
не сложны) и разобраться в их деталях.
Закончив изучение раздела, полезно составить краткий конспект, по
возможности не заглядывая в учебник.
При изучении курса особое внимание следует уделить приобретению
навыков решения задач. Для этого, изучив материал данной темы, надо сначала
обязательно разобраться в решениях соответствующих задач, которые приводятся
в материалах, рассмотренных на практических занятиях, учебно-методических
материалах, пособиях, учебниках, интернет-ресурсах (разделы 5, 7, 8 РП),
обратив особое внимание на методические указания по их решению. Затем
постарайтесь решить самостоятельно несколько аналогичных задач из сборников
задач, приводимых в разделах 5, 7 рабочей программы и после этого решите
соответствующую задачу из сборника тестовых заданий [6, раздел 5 РП],
расчетно-графических и контрольных работ (приложение №3).
2. Закончив изучение раздела, нужно проверить, можете ли вы дать ответ
на все вопросы программы курса по этой теме (осуществить самопроверку).
Поскольку все вопросы, которые должны быть изучены и усвоены, в
программе перечислены достаточно подробно в разделах 6, дополнительные
вопросы для самопроверки здесь не приводятся. Однако очень полезно составить
перечень таких вопросов самостоятельно (в отдельной тетради) следующим
образом:
– начав изучение очередного раздела программы, выписать сначала в
тетради последовательно все перечисленные в программе вопросы этой темы,
оставив справа широкую колонку (поле);
– по мере изучения материала раздела (чтения учебника, конспекта лекций)
следует в правой колонке указать страницу учебника (конспекта лекции), на
которой излагается соответствующий вопрос, а также номер формулы или
уравнения (уравнений), которые выражают ответ на вопрос математически.
В результате в данной тетради будет полный перечень вопросов для
самопроверки, который можно использовать и при подготовке к экзамену. Кроме
того, ответив на вопрос или написав соответствующую формулу (уравнение), вы
можете по учебнику (конспекту лекций) быстро проверить, правильно ли это
сделано, если в правильности своего ответа сомневаетесь. Наконец, по тетради с
такими вопросами вы можете установить, весь ли материал, предусмотренный
программой, вами изучен.
Следует иметь в виду, что в различных учебниках материал может
излагаться в разной последовательности. Поэтому ответ на какой-нибудь вопрос
программы может оказаться в другой главе учебника, но на изучении курса в
целом это, конечно, никак не скажется.
Указания по выполнению индивидуальных домашних, расчетнографических, контрольных заданий и заданий по корточкам приводятся в учебнометодической литературе раздела 5 РП, в которых к каждой задаче даются
конкретные методические указания по ее решению и приводится пример
решения. Их надо прочитать обязательно и ими руководствоваться.
10. Перечень информационных технологий, используемых при
осуществлении образовательного процесса дисциплины (модуля)
Программное обеспечение охватывает все виды учебной работы по
дисциплине «Основы теории пластин и оболочек»:
– технические средства: компьютерная техника и средства связи
(персональные компьютеры, проектор, интерактивная доска, видеокамеры,
акустическая система);
– методы обучения с использованием информационных технологий
(компьютерное тестирование, демонстрация мультимедийных материалов);
– интернет- ресурсы (онлайн энциклопедии и справочники: электронные
учебные и учебно-методические материалы);
– примеры решения задач, тестовые и экзаменационные вопросы по курсу;
– программное обеспечение для осуществления компьютерного
тестирования;
– информационные справочные системы (ЭБС, Книгафонд, «Гарант»,
«Консультант»).
11. Материально-техническая база, необходимая для осуществления
образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Для осуществления образовательного процесса имеется учебная аудитория,
оснащенная комплектом учебно-наглядных пособий по технической механике,
для проведения лекционных и практических занятий в традиционной форме
(ученическая доска и мел, планшетная доска и фломастер).
Учебная аудитория для проведения занятий соответствует требованиям
охраны труда по освещенности, количеству рабочих (посадочных) мест студентов
и качеству учебной (аудиторной) доски, а также должна соответствовать
условиям пожарной безопасности.
Кабинеты для тестирования студентов, оснащенные вычислительной
техникой, удовлетворяют требованиям техники безопасности.
Для проведения занятий в интерактивной форме аудитория, оснащена
компьютером с лицензионным программным обеспечением, интерактивной
доской, мультимедийным оборудованием, электронными презентациями занятий.
Для проведения лабораторных работ имеется лаборатория «Сопротивления
материалов» с необходимым оборудованием.
12. Образовательные технологии
Программой дисциплины определены цели по каждой теме и
спрогнозированы результаты их достижения в соответствии с уровнями усвоения
учебного материала. Все занятия, проводимые по дисциплине, в том числе и
самостоятельная работа студентов, предусматривают сочетание передовых
методических приемов с новыми образовательными информационными
технологиями. Они должны способствовать формированию у обучающихся
способностей к инновационной инженерной деятельности, во взаимосвязи с
принципами фундаментальности, профессиональной направленности и
интеграции образования.
При изучении дисциплины «Основы теории пластин и оболочек»
применяются следующие формы проведения занятий:
1. Занятия лекционного типа (при изучении дисциплины «Техническая
механика» – лекции) – аудиторные занятия, предусматривающие
преимущественную передачу учебной информации обучающимся. Занятие
проводится для академической группы или для потока студентов (при наличии
нескольких академических групп одного и того же направления подготовки).
Цель учебного занятия – дать обучающимся систематизированные основы
научных знаний по дисциплине, сконцентрировать их внимание на наиболее
сложных и узловых проблемах (вопросах). При изложении материала
необходимо соблюдать: логическую последовательность в изложении материала;
четкость формулирования понятий и определений; правильность вывода формул
и доказательств теорем, алгоритма и методики решения задач; единство
терминологии, обозначений, единиц измерения в соответствии с действующими
стандартами.
2. Занятия семинарского типа (при изучении дисциплины «Техническая
механика» – практические занятия, контрольные и лабораторные работы) –
аудиторные учебные занятия, направленные на развитие самостоятельности
обучающихся и приобретение ими планируемых компетенций. Занятие
проводится с академической группой. При наличии нескольких академических
групп одного и того же направления подготовки занятия проводятся с каждой
группой по отдельности.
Цель учебного занятия – ознакомление обучающихся с основными
методами и средствами решения технических задач, дать им возможность на
практике проверить отдельные вопросы теории, глубже вникнуть в физическую
сущность изучаемых явлений и привить им навыки самостоятельной постановки
задачи и ее решения. Содержательно занятие представляет собой коллективную
или индивидуальную работу студентов по выполнению упражнений и решению
задач, выполняемую под контролем и руководством преподавателя.
Лабораторные работы являются весьма важной составной частью
дисциплины «Основы теории пластин и оболочек». В процессе выполнения
лабораторных работ студенты знакомятся с различными типами испытательных
машин и измерительных приборов, осваивают методику экспериментальных
исследований, проводят механические испытания материалов и элементов
конструкций, целью которых является экспериментальное обоснование исходных
гипотез, проверка теоретических выводов, изучение процесса деформирования
материалов вплоть до разрушения. При проведении лабораторных работ студенту
необходимо:
- освоить общие сведения, изложенные в инструкции к предстоящей
лабораторной работе;
- разобраться в схеме испытательной машины или установки, на которой
будет проводиться работа;
- уяснить цель работы и порядок ее проведения;
- подготовить протокол для записи результатов испытания и вычислений.
В процессе защиты лабораторных работ обучающимися дается оценка
преподавателем правильности их выполнения, знания конкретных обучающихся
экспериментальных методов исследования поведения материалов при различных
нагружениях.
3. Самостоятельная работа обучающихся (СРО) – важная составляющая
изучения дисциплины «Основы теории пластин и оболочек», включающая в
себя выполнение 3-х расчетно-графических работ (РГР) и 3-х контрольных работ
(см. приложение №3).
Цель самостоятельной работы – освоить те разделы дисциплины, которые
не были затронуты в процессе аудиторных занятий, но предусмотрены рабочей
программой. Только опережающая самостоятельная работа студентов при
подготовке к практическим занятиям (33 часа) обеспечивает минимальный
уровень освоения дисциплины «Основы теории пластин и оболочек» по
квалификационной степени «бакалавр» направления подготовки 08.03.01
«Строительство» и профилю «Промышленное и гражданское строительство» за
54 аудиторных часов, предусмотренных учебным планом.
В ходе самостоятельной работы обучающиеся анализируют предлагаемые
преподавателем вопросы и задачи с использованием предлагаемой программой
учебно-методической литературы, ресурсов сети Интернет, находят методы их
решения. Их выполнение определяет степень усвоения студентами изучаемого
материала и умения применять полученные знания при решении практических
задач.
Выполнение индивидуальных заданий СРО контролируется ежемесячно и
оценивается преподавателем согласно принятой в ГАОУ ВПО ДГИНХ балльнорейтинговой системы (БРС) контроля знаний и умений студентов.
Оформление титульных листов, задания для выполнения самостоятельных
и содержание лабораторных работ приводятся в приложении №1÷4.
Вопросы и задания для контроля самостоятельной работы и проверке
остаточных знаний по дисциплине «Основы теории пластин и оболочек»
приведены в тестовой форме в [6, раздел 5 РП].
На основе изучения теоретических основ дисциплины на лекциях и
практических занятиях, а также в процессе самостоятельной работы студент
выполняет контрольные работы по предложенному варианту заданий.
Цель контрольной работы – закрепить знания студентов, полученные в
процессе изучения дисциплины, а также предшествующих общетехнических
дисциплин.
Предлагаемые формы проведения занятий формируют эффективное
взаимодействие субъектов педагогической деятельности.
При обучении дисциплине «Основы теории пластин и оболочек»
используются в различных сочетаниях, частично или полностью следующие
образовательные технологии и методы обучения: системный, деятельностный,
компетентностный,
инновационный,
дифференцированный,
модульный,
проблемный, междисциплинарный, способствующие формированию у студентов
способностей к инновационной инженерной деятельности, во взаимосвязи с
принципами фундаментальности, профессиональной направленности и
интеграции образования.
Системный подход используется наиболее продуктивно на этапе
определения структуры дисциплины, типизации связей с другими дисциплинами,
анализа и определения компонентов, оптимизации образовательной среды.
Деятельностный подход используется для определения целей обучения,
отбора содержания и выбора форм представления материала, демонстрации
учебных задач, выбора средств обучения (научно-исследовательская и проектная
деятельность), организации контроля результатов обучения, а также при
реализации исследований в педагогической практике.
Компетентностный подход позволяет структурировать способности
обучающегося
и
выделять
необходимые
элементы
(компетенции),
характеризующие их как интегральную способность студента решать
профессиональные задачи в его будущей инновационной инженерной
деятельности.
Инновационный подход к обучению позволяет отобрать методы и
средства формирования инновационных способностей в процессе обучения как
теоретической механике, так и сопутствующим курсам, а также обучения в
олимпиадной и научно-исследовательской среде (контекстное обучение,
обучение на основе опыта, междисциплинарный подход в обучении на основе
анализа реальных задач в инженерной практике, обучение в команде и др.). При
контекстном обучении решение поставленных задач достигается путем
выстраивания отношений между конкретным знанием и его применением.
Обучение на основе опыта подразумевает возможность интеграции собственного
опыта с предметом обучения.
Междисциплинарный подход к обучению реализуется посредством
самостоятельного приобретения студентом знаний из разных дисциплин и
использованием их при решении профессиональных задач. При работе в команде
создаются условия, практически полностью соответствующие реальной
профессиональной деятельности, и студенты приобретают опыт комплексного
решения профессиональных инженерных задач с распределением функций и
ответственности между членами коллектива.
Кроме указанных подходов, для осуществления образовательной
деятельности используются дифференцированный, личностно и профессионально
ориентированный подходы, проблемное, развивающее, модульное и активное
обучение, педагогика сотрудничества, а также элементы педагогики полного
усвоения.
Метод модульного обучения и балльно-рейтинговая система
промежуточной аттестации студентов (3 текущих аттестации в семестре)
используются при реализации всех видов учебной работы, предусмотренных
данной рабочей программой.
Метод проблемного обучения используется для стимулирования таких
видов самостоятельной работы студентов как выполнение в течение семестра
работ домашнего практикума, расчётно-графических работ, контрольных работ и
контрольных семинаров, подготовки к письменному или компьютерному
тестированию промежуточного контроля.
Метод междисциплинарного обучения реализуется на практических
занятиях, при выполнении заданий домашнего практикума, расчётнографических и контрольных работ, письменном и компьютерном тестировании,
где для успешного решения поставленной задачи необходимо кроме
теоретической механики использовать знания из физики, высшей математики и
информатики.
Интерактивное методы обучения предполагает прямое взаимодействие
обучающегося со своим опытом и умение работать в коллективе при решении
проблемной задачи. При использовании интерактивной формы обучения
предполагается создание организационно – учебных условий, направленные на
активизацию мышления, на формулирование цели конкретной работы и на
мотивацию получения конечного результата.
Эффективным
методом
активизации
коллективной
творческой
деятельности является «мозговой штурм», когда для решаемой задачи могут
быть выдвинуты различные гипотезы, которые в последующем обсуждаются в
группе с участием преподавателя. Для активизации процесса генерирования идей
в ходе «мозгового штурма» в задачах теоретической механики рекомендуется
использование такого приема, как аналогия с решенной задачей такого же типа.
Наглядное восприятие информации также является эффективным способом
восприятия и освоения новых знаний, для чего используется «видеометод»
обучения. Видеометод позволяет изложить некоторые задачи механики в
динамическом развитии, используя средства анимации.
На интерактивную форму обучения выделено 10 (48·20%=9,6) часов
аудиторных занятий, из них 4 (не более 40 % от общего числа часов, выделенных
на интерактивную форму) часов лекций и 6 часов практических занятий.
Эффективность подготовки студентов в процессе обучения обеспечивается
также системой дидактических принципов (специальных и общих).
К специальным принципам относятся принцип интеграции и принцип
единства фундаментальности и профессиональной направленности, реализуемые
в методах обучения.
Общими принципами являются принципы единства науки и обучения;
политехнизма и профессиональной направленности; систематичности и
последовательности;
межпредметных
связей;
наглядности
обучения;
доступности; индивидуализации и дифференциации; сознательности и
активности; создания положительного отношения к учению и мотивации полного
усвоения материала. Перечисленные принципы обучения ориентируют работу
преподавателя на решение задач формирования у обучающихся системы
устойчивых компетенций.
Указанные подходы, методы и принципы формируют эффективное
взаимодействие субъектов педагогической деятельности.