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摘要：由于传统的工程力学课程教学模式存在众多问题，故将有限元分析技术引入工程力学教学过程中，对授课内容、教学方法与实验方式进行改革与创新。
关键词：工程力学 有限元分析技术 课程改革
1.引言：工程力学是中职、高职与普通高等教育理工类专业所开设的专业基础课。传统工程力学课程教学过程中暴露出了如下问题：知识过于抽象，学生理解困难;教学手段陈旧，学生缺乏学习热情;分析方法与分析对象过于“理想化”，在实际工程中往往难以有效运用;实验设备与耗材成本较高，实验难以大量开展。为了有效解决上述四个问题，故在工程力学的教学过程中引入了有限元分析技术。有限元分析的概念于1943年提出，经过数十年时间不断地发展与完善，与迅速发展的现代计算机技术相结合，产生了数款成熟的有限元分析软件，广泛地应用于包括工程力学在内的众多工程领域。
2.教学方法的创新：在以往的工程力学教学过程中往往满堂灌，课件一页页翻，黑板上一遍遍写，而下面的学生们早已云游四方。试分析原因，无外乎两种情况：听不懂和听着没意思。工程力学的各种概念过于抽象，基础较为薄弱的学生无法理解，这种现象在职业院校中尤为明显。传统的讲授法也确实无法有效的激发学生的兴趣，学生对枯燥的公式与受力图毫无兴趣。为了解决上述问题，在工程力学教学过程中引入了有限元分析技术，利用有限元分析软件的可视化功能，使学生能够直观地看到应力的变化与分布情况，以及分析对象的变形和位移情况。教学实验中，学生对应力分析结果进行观察之后，能够快速理解教师讲授的相关知识，将感性认识上升到理性认识。相比传统的教学方法，引入有限元分析技术后，课程所需的教学时间大幅缩短，且学生的学习热情和知识理解能力大幅提升。
3.教学内容的创新：受人工计算的局限性制约，目前工程力学课程的内容多为“压杆稳定”等理想化的问题，研究对象的外形非常规则且受力情况较为简单，与现实工作中遇到的力学问题出入较大。导致学生难以“学以致用”，无法将简单的计算方法应用到实际的复杂工程问题之中。为了解决上述问题，对原有教学内容进行调整，保留了静力学和材料力学中基本的定义、概念;对平衡方程、强度计算等计算量较大且学生难以理解或掌握的内容进行大幅度的压缩或删减;加入了有限元分析软件操作使用的相关内容，培养学生模型预处理、网格划分、载荷设定和分析结果判读等有限元分析基本技能。简而言之，教学内容的变革是为了适应近些年“机器代人”的大趋势，用可靠地有限元分析软件取代复杂、难懂且精度有限的人工计算。从学生在工学交替实习与顶岗实习中的表现来看，掌握了有限元分析技术的学生已初步具备了强度校核等必备的基本工作技能，大幅缩短或省去了企业的二次培训，受到了用人单位的一致认可。
4.实验手段的创新：力学实验是力学教学中必不可少的一环，但高昂的设备购置费用、不断投入的耗材费用和被压缩的学时都无法保障传统的力学实验有效开展，故此以有限元分析技术作为基础的虚拟仿真力学实验，成为了传统力学试验方法的有效替代与补充。与传统的力学实验相比，虚拟仿真力学实验有很多相同点，比如也需要事先制定实验方案、编写实验手册、准备实验材料等;不同的是虚拟仿真实验对设备要求低，依靠普通的机房便能完成，且实验材料是利用三维设计软件建立的模型，能够每种分发给学生人手一個进行操作，保证每个学生都有动手机会，这是传统力学实验方式所难以达到的。学生通过虚拟仿真力学实验，在逐步熟悉有限元分析软件操作方法的同时，能够更加透彻地理解工程力学的相关理论知识，可谓是一箭双雕。
5.结语：有限元分析技术的引入，是一次成功的工程力学课程教学实验。首先，在课程内容方面，以操作简单、运算准确的有限元分析方法，替代了复杂且精度有限的人工计算，使学生能够真正的“学以致用”。其次，在教学手段方面，以直观的有限元分析过程展示，替代了各种抽象的图表和公式，激发学生学习兴趣的同时，大幅缩短了学生理解知识点所需的时间，可谓是事半功倍。再次，在实验课程开设方面，以虚拟实验替代真实实验，在为学校节约成本的同时为学生提供了更多的动手机会。此次在工程力学课程教学过程中应用有限元分析技术取得的成功经验，可以推广到其它类似课程的教学过程中，如热力学、机械设计、工业设计等，可在相关学科的教学过程中加以尝试。
关键词：工程力学 有限元分析技术 课程改革
1.引言：工程力学是中职、高职与普通高等教育理工类专业所开设的专业基础课。传统工程力学课程教学过程中暴露出了如下问题：知识过于抽象，学生理解困难;教学手段陈旧，学生缺乏学习热情;分析方法与分析对象过于“理想化”，在实际工程中往往难以有效运用;实验设备与耗材成本较高，实验难以大量开展。为了有效解决上述四个问题，故在工程力学的教学过程中引入了有限元分析技术。有限元分析的概念于1943年提出，经过数十年时间不断地发展与完善，与迅速发展的现代计算机技术相结合，产生了数款成熟的有限元分析软件，广泛地应用于包括工程力学在内的众多工程领域。
2.教学方法的创新：在以往的工程力学教学过程中往往满堂灌，课件一页页翻，黑板上一遍遍写，而下面的学生们早已云游四方。试分析原因，无外乎两种情况：听不懂和听着没意思。工程力学的各种概念过于抽象，基础较为薄弱的学生无法理解，这种现象在职业院校中尤为明显。传统的讲授法也确实无法有效的激发学生的兴趣，学生对枯燥的公式与受力图毫无兴趣。为了解决上述问题，在工程力学教学过程中引入了有限元分析技术，利用有限元分析软件的可视化功能，使学生能够直观地看到应力的变化与分布情况，以及分析对象的变形和位移情况。教学实验中，学生对应力分析结果进行观察之后，能够快速理解教师讲授的相关知识，将感性认识上升到理性认识。相比传统的教学方法，引入有限元分析技术后，课程所需的教学时间大幅缩短，且学生的学习热情和知识理解能力大幅提升。
3.教学内容的创新：受人工计算的局限性制约，目前工程力学课程的内容多为“压杆稳定”等理想化的问题，研究对象的外形非常规则且受力情况较为简单，与现实工作中遇到的力学问题出入较大。导致学生难以“学以致用”，无法将简单的计算方法应用到实际的复杂工程问题之中。为了解决上述问题，对原有教学内容进行调整，保留了静力学和材料力学中基本的定义、概念;对平衡方程、强度计算等计算量较大且学生难以理解或掌握的内容进行大幅度的压缩或删减;加入了有限元分析软件操作使用的相关内容，培养学生模型预处理、网格划分、载荷设定和分析结果判读等有限元分析基本技能。简而言之，教学内容的变革是为了适应近些年“机器代人”的大趋势，用可靠地有限元分析软件取代复杂、难懂且精度有限的人工计算。从学生在工学交替实习与顶岗实习中的表现来看，掌握了有限元分析技术的学生已初步具备了强度校核等必备的基本工作技能，大幅缩短或省去了企业的二次培训，受到了用人单位的一致认可。
4.实验手段的创新：力学实验是力学教学中必不可少的一环，但高昂的设备购置费用、不断投入的耗材费用和被压缩的学时都无法保障传统的力学实验有效开展，故此以有限元分析技术作为基础的虚拟仿真力学实验，成为了传统力学试验方法的有效替代与补充。与传统的力学实验相比，虚拟仿真力学实验有很多相同点，比如也需要事先制定实验方案、编写实验手册、准备实验材料等;不同的是虚拟仿真实验对设备要求低，依靠普通的机房便能完成，且实验材料是利用三维设计软件建立的模型，能够每种分发给学生人手一個进行操作，保证每个学生都有动手机会，这是传统力学实验方式所难以达到的。学生通过虚拟仿真力学实验，在逐步熟悉有限元分析软件操作方法的同时，能够更加透彻地理解工程力学的相关理论知识，可谓是一箭双雕。
5.结语：有限元分析技术的引入，是一次成功的工程力学课程教学实验。首先，在课程内容方面，以操作简单、运算准确的有限元分析方法，替代了复杂且精度有限的人工计算，使学生能够真正的“学以致用”。其次，在教学手段方面，以直观的有限元分析过程展示，替代了各种抽象的图表和公式，激发学生学习兴趣的同时，大幅缩短了学生理解知识点所需的时间，可谓是事半功倍。再次，在实验课程开设方面，以虚拟实验替代真实实验，在为学校节约成本的同时为学生提供了更多的动手机会。此次在工程力学课程教学过程中应用有限元分析技术取得的成功经验，可以推广到其它类似课程的教学过程中，如热力学、机械设计、工业设计等，可在相关学科的教学过程中加以尝试。