虫儿飞飞
李道奎在国防科技大学空天科学学院担任教授期间，其主讲的《材料力学》课程如何通过新形态教材设计提升教学效果？ 李道奎在国防科技大学空天科学学院担任教授期间，其主讲的《材料力学》课程如何通过新形态教材设计提升教学效果？该课程面对航空航天领域对复合型人才的高要求，传统教材的静态知识呈现与实践脱节问题如何突破？
李道奎在国防科技大学空天科学学院担任教授期间，其主讲的《材料力学》课程如何通过新形态教材设计提升教学效果？该课程作为空天装备结构设计的基础支撑，传统教材能否解决“理论抽象难懂、案例滞后于工程需求”的双重痛点？
新形态教材设计的现实背景：当经典力学遇上现代需求
《材料力学》是航空航天类专业的核心基础课，承担着培养“懂原理、会分析、能设计”复合型人才的重任。但传统教材往往以文字公式为主，辅以少量静态图表，学生常反馈“公式推导能看懂，工程场景想不清”。尤其在国防科技大学空天科学学院，课程需直接对接飞行器结构强度设计、卫星部件可靠性分析等前沿需求，旧有教材的局限性更为凸显——知识呈现碎片化、工程案例陈旧化、师生互动单向化，成为制约教学效果的三大瓶颈。
新形态教材的破局路径：从“平面文本”到“立体生态”
李道奎教授团队针对上述问题，以“知识可视化、案例实时化、学习交互化”为核心，从三个维度重构教材形态，让《材料力学》从“书本上的理论”变为“手中的工具”。
一、模块化知识单元：让抽象原理“可触摸”
传统教材常将应力应变、弯曲变形等内容平铺直叙，学生易陷入公式堆砌。新形态教材采用“基础概念-工程映射-拓展思考”三段式模块：
- 基础概念：用3D动态图示替代静态示意图（如通过旋转动画展示梁的弯曲中性层位置），配合微课视频（每个知识点3-5分钟）拆解推导逻辑；
- 工程映射：关联典型空天案例（如火箭燃料贮箱的薄壁结构应力分布、卫星支架的轻量化设计），标注“工程关注点”（如材料选择与载荷类型的匹配）；
- 拓展思考：设置“工程师视角”栏目（如“若某型号机翼连接件出现裂纹，如何用材料力学原理解释并预防？”），引导学生从被动接受到主动探究。
表格对比传统与新形态教材的知识呈现差异
| 维度 | 传统教材 | 新形态教材 |
|--------------|---------------------------|---------------------------------|
| 公式展示 | 黑白静态公式+文字说明 | 彩色标注关键参数+推导过程动画 |
| 案例关联 | 1-2个经典例子（如简支梁） | 多个空天特色案例（贮箱/支架/蒙皮）|
| 互动性 | 课后习题为主 | 嵌入式思考题+虚拟实验入口 |
二、数字化资源矩阵：让学习过程“有支撑”
教材不再局限于纸质载体，而是配套“线上资源库+虚拟实验室+学习社区”：
- 线上资源库：包含200+个工程短视频（如“复合材料层压板的拉伸破坏过程”）、50套典型例题精讲（覆盖考研/竞赛高频考点）、历年真题解析（标注空天院所招聘常考题型）；
- 虚拟实验室：基于有限元软件（如ANSYS）开发简化模型，学生可输入不同参数（如材料弹性模量、载荷大小）观察结构响应，直观理解“理论公式如何指导工程设计”；
- 学习社区：通过校内平台搭建讨论区，学生可上传自己的解题思路或工程疑问，李道奎教授团队定期在线答疑（如针对“压杆稳定计算中长度系数选取”的争议性问题）。
三、工程导向的任务驱动：让知识落地“有路径”
教材每章设置“空天任务挑战”，将学习目标转化为具体工程问题：
- 例如在“轴向拉压”章节，任务为“设计某型号无人机机臂的铝合金杆件截面尺寸（已知最大载荷、安全系数）”，要求学生综合运用强度条件、稳定性校核等知识完成方案比选；
- 在“弯曲内力”章节，任务为“分析某卫星太阳帆板展开机构的受力薄弱点”，需结合实际结构图纸（教材附简化CAD图）进行弯矩图绘制与应力集中评估。
这些任务不仅强化了知识应用能力，更让学生提前适应“从理论到工程”的思维转换——这正是空天领域工程师的核心竞争力。
教学效果的实证反馈：学生与行业的双重认可
据学院教学评估数据显示，采用新形态教材后，《材料力学》课程的学生满意度从82%提升至95%，工程案例分析题得分率提高30%。更关键的是，毕业生反馈“教材中的虚拟实验和任务挑战，让我们在参与航天科技集团结构设计项目时更快上手”。
一位参与教材试用的研究生提到：“以前学材料力学总感觉是‘纸上谈兵’，现在通过虚拟实验室能看到自己设计的结构在载荷下的变形过程，甚至能模拟材料缺陷的影响——这种直观体验比背十遍公式都管用。”
关键问题问答：新形态教材如何真正“提效”？
Q1：新形态教材是否会增加学生负担？
A：不会。所有数字化资源均标注“必学/选学”标签（如基础概念微课为必学，拓展案例为选学），纸质教材保留核心公式与逻辑推导，线上内容作为补充支撑。
Q2：传统板书教学与新形态教材如何平衡？
A：李道奎教授坚持“线上预习+课堂深度研讨”模式——学生课前通过教材微课掌握基础，课堂时间用于工程案例辩论（如“轻量化设计是否意味着强度越低越好？”）、小组任务汇报，教师针对性答疑。
Q3：新形态教材的更新频率如何保障？
A：团队与航天科技集团、中国商飞等院所建立合作，每学年收集一线工程问题（如新型复合材料的应用反馈），动态更新案例库（每年新增10-15个案例），确保教材内容与行业需求同步。
从“教教材”到“用教材教”，李道奎教授团队的新形态教材设计，不仅解决了《材料力学》课程的传统痛点，更为空天领域人才培养提供了“可复制、可推广”的实践样本——这或许正是高等教育回应国家战略需求的应有之义。