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教育科学与改革科学咨询第7期(总第853期)

新工科背景下材料力学教学改革探索与实践

刘增武，王秋亚，王锟，孔凡磊，李明哲

（山东交通学院，山东济南250357）

摘要：在新工科背景的推动下，高校工科专业的教学目标与方式正在经历深刻变革。材料力学作为一门基础

课程，其教学改革显得尤为关键。分析了材料力学课程的教学现状，并针对教学现状提出通过融合工程和思政、融

合有限元仿真和人工智能、理论联系实践等方法对材料力学课程进行改革，旨在使学生更好地掌握材料力学知识和

学习方法，培养他们的学习兴趣和爱国情怀及解决问题的能力，为培养高素质新工科人才提供有力支撑。

关键词：材料力学；教学改革；有限元仿真；人工智能

随着全球科技革命的加速发展，工程教育面临着高度的理论性和逻辑性，主要涉及应力应变分析、构件

前所未有的挑战与机遇。2017年2月，教育部推进新工科的强度和稳定性等问题。这些内容不仅抽象，而且以公

建设，高校的工科类课程体系由此发生了深刻变革。新式推导为主。教学过程中理论繁多，学生容易在学习初

工科的核心理念是通过加强学科交叉融合，推进工程教期就感到枯燥乏味。传统教学模式大多沿用教材中的

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育现代化，以应对未来产业发展的复杂需求。在这一固定内容，授课形式单一，主要通过教师讲解、推导例

大背景下，材料力学作为土木工程、机械工程、交通工程题、板书展示等方式进行。这种“灌输式”教学模式容

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等工科专业的基础课程，具有重要的教学地位。它不易导致学生被动接受知识，缺乏自主学习的动力，无法

仅为学生提供了关于构件力学行为的基础知识，而且培激发学生的学习兴趣。特别是在材料力学的教学过程

养了学生分析与解决实际工程问题的能力。材料力学的中，诸如拉伸、弯曲、压缩、扭转等变形问题的公式推

教学内容涵盖应力应变分析、构件强度和稳定性等核心导，往往需要学生具备较强的逻辑推理能力。然而，这

力学概念，这些知识是工程设计的基础。然而，传统的些公式推导和概念介绍较为枯燥，不易与现实生活中

教学方法往往侧重于理论讲授和公式推导，导致学生学的实际问题联系，学生在学习时难以理解其背后的实

习兴趣较低，实践能力提升不足，难以将所学理论有效际意义，导致对课程的兴趣较低。课程中的大量理论

应用于复杂的工程实践中。同时，工科类专业学生普遍知识点还涉及反复推导和记忆，学生容易在不断重复

具备逻辑思维强、专业知识扎实、专业技术过硬的优点，中失去学习兴趣，出现“学了就忘”的情况。

但也存在综合思维和语言表达能力较差的缺点。部分（二）公式推导烦琐，学生学习困难

学生还缺乏社会责任感、职业精神和创新精神。材料力学课程中涉及的理论推导过程，例如欧拉

本文首先分析了材料力学课程的教学现状，然后压杆稳定性、弯曲应力公式的推导等，往往涉及复杂的

针对教学现状，提出通过融合工程与思政、融合有限元数学运算和力学原理。这些知识点的推导需要学生具

仿真和人工智能、理论联系实践等方法，对材料力学课有较强的逻辑思维能力和抽象思维能力，但由于公式

程进行改革，旨在使学生更好地掌握材料力学知识和繁多、计算步骤复杂，学生在课堂上容易感到迷茫，难

学习方法，培养他们的学习兴趣和爱国情怀及解决问以抓住关键知识点。

题的能力，材料力学中的知识体系具有较强的前后依赖性，

一、材料力学教学现状比如，应力应变分析、杆件受力计算等知识内容相互关

（一）教学内容单调，学生兴趣不高联，上一部分内容掌握不好，下一部分内容的学习就会

材料力学作为工科基础课程之一，教学内容具有出现困难。很多学生在学习过程中感到疲惫，常常是记

基金项目：以“三创育人”为理念的“校政协企”多元协同育人培养模式探索与实践（项目编号：M202