基于OBE与建构主义的材料力学与有限元分析课程融合教学实践——以简支梁挠度分析为例

邓祥伟张琳*

辽宁科技大学辽宁鞍山 114051

摘要：《材料力学》与《有限元分析》是机械工程专业的两门核心课程，但二者在教学中长期处于割裂状态，学生在有限元建模时经常因约束条件设置不当而得到错误结果。针对这一问题，笔者以OBE成果导向理念统领教学设计，并借助建构主义学习理论与学习迁移理论，构建了“理论计算—有限元验证—认知冲突—知识迁移—反思重构”的链式教学路径。教学中选取简支梁均布载荷挠度分析作为载体：学生先用材料力学公式求得理论挠度68.24mm，再分别采用实体单元、壳单元与梁单元开展有限元计算。当学生把梁两端设为固定约束时，有限元结果仅为13.76mm左右，与理论值相差悬殊，这一反差随即成为认知冲突的来源，促使学生去考察简支梁支座自由度与有限元边界约束之间的对应关系。将约束修正为铰支边界后，三种单元的挠度结果分别为67.76mm、67.90mm和67.76mm，与理论值的偏差均不超过1%，经典解析公式与现代数值方法由此获得相互印证。从教学实施效果看，该教学链路切实打通了材料力学与有限元分析之间的知识断点，学生运用现代设计方法处理复杂工程问题的能力也得到明显提升。

关键词：OBE；建构主义；学习迁移；材料力学；有限元分析；课程融合

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