“这门课，好比工科生的‘专业入场券’。”在西南交通大学《材料力学》任课教师、力学与航空航天学院龚晖教授看来，从精密的机械零件到横跨江河的桥梁，从翱翔的飞行器到深海中的潜航器，材料力学的思维无声地支撑着工程的骨骼，是未来工程师进入专业的第一课。
密密麻麻的公式、环环相扣的推导，一个符号之差就足以让人晕头转向......这张“入场券”，并不容易拿。如何让抽象的公式“活”过来，让学生真正学得懂、能运用，龚晖带领团队把目光投向了教育数字化，一干就是二十年。
重构学习节奏，把进度“交还”给学生
大教室里，上百名学生一同上课，曾是基础课教学的常态。但每个人的理解快慢不同，卡住的地方也各异。“能不能让学生自己掌控节奏？”这个念头，成了改革的起点。
2014年，龚晖和团队做了一件当时看来很“前沿”的事——把整门《材料力学》系统性地搬上了网络，建成了全套慕课。于是，课堂被“折叠”进了笔记本电脑里。用学生袁嘉晨的话说，“终于可以‘哪里不懂点哪里’了。”在宿舍或图书馆，随时暂停琢磨，反复回放理解，学习第一次有了“点播”般的自主权。那种“统一进度、批量灌输”的紧张感，悄然松动了。
《材料力学》课程
疫情期间，为确保线上教学质量，龚晖教授团队创新推出“聊课”互动学习模式。看视频途中，冷不丁会弹出一个小问题，答对了才能继续。这有点像游戏里的关卡，逼着人专心致志。视频里还藏着些“小心思”——遇到复杂计算，会跳出一句“准备好草稿纸，咱们一起算”；讲到疲倦处，或许会穿插一段轻柔的音乐或一幅名画。用龚晖的话说，“得有点人情味，不能让学生对着冷冰冰的屏幕走神。”
如今，这套慕课已在线服务24个学期，覆盖西南交大、西华大学、西南石油大学在内的多所高校，2017年被评为国家级线上一流课程，2019年被评为混合一流课程，在全网播放量超三百万，成为众多学生期末复习的“宝典”。
技术精准“把脉”，为错误开出“良方”
看懂，不等于掌握。学工程，终究要落到“算对”上。龚晖对此有坚持：“一个计算错误，在纸上只是打个红叉，在现实中可能就是一场事故。”
他常回忆起上世纪九十年代，老师们伏案批改上百份作业，勾勾画画，耗时费力，很难追溯每个错误背后的真正病因——是概念模糊，还是粗心大意？这份工作需要像老中医一样“诊断”。
于是，2003年，他们研发了国内较早的作业自动批改系统，让计算机当起了第一轮“助手”。但这还不够。2018年，智慧教学平台（简称SOT，Smart Online Tutor）诞生了，材料力学的慕课升级成为智慧慕课。SOT的核心是用“树状架构教学图谱”改变了讲授形态——视频中穿插互动问题，系统自动识别学生答案，对学生答案中存在的错误，进行启发和引导性讲解，形成教学路径上的分叉和再分叉，这是智慧教学所特有的资源形态，也是实现“大规模个别化教学”的技术基座。
学生学习《材料力学》课程
“以前学生总问‘为什么这里是加号不是减号’，我得重复几十遍，”龚晖笑道，“现在，这些共性问题交给SOT‘接诊’，我倒能腾出手，当个专注疑难杂症的‘专家门诊’了。”那个曾经让师生都头疼的作业批改痛点，正在被一个能支持计算题、证明题甚至作图题自动批改的“虚拟作业本”化解，几秒批改，即时反馈，反复订正，直到弄懂为止。
到工地上去，摸一摸工程的“脾气”
在龚晖看来，一切数字化的手段，最终都是为了通向一个更真实的世界。“材料力学不能困在纸面上，”他笃信，“得让学生亲手摸一摸工程的‘脾气’。”
每学期的实验课，是学生们最期待的环节之一。学生们会在实验室里操作拉伸、弯曲等实验，看着试件在拉力机下缓缓伸长、变形，最终“啪”一声断裂，书本上那条冷静的应力-应变曲线，瞬间有了声音、形态和触感。这比任何动画演示都来得直接。
课堂还被搬到了真正的工程现场。龚晖曾带着学生去参观成都的空铁示范线。当学生们抬头看见支撑轨道的巨大混凝土墩柱时，人群中发出一阵低低的惊叹——书本上“很细的立柱模型”具象化成为了实地“粗得不得了”的构件。“这种视觉和尺度的冲击，比讲十遍‘安全系数’都管用。”一位同行的老师感慨。图纸上的一根线，就这样在学生心里，生根为了沉甸甸的实体。学生唐子焓这样评价：“龚老师的课，好像没什么压力，但笑着听着，脑子里就装进了东西。”
通过打破传统教学中“图纸认知”与“现实应用”的割裂状态，形成“具象认知—抽象建模—工程验证”的闭环学习路径，以场景化、交互式的教学创新，将材料力学的抽象概念转化为可感知、可操作的认知对象，培养了学生更专业的学习素养。
成都空铁试验线现场
从二十年前埋下数字化的种子，到今天成长为国家级线上一流课程，《材料力学》这门课程的改革像一粒投入水中的石子，它的涟漪正扩散开来——从2024开始，西南交大的《理论力学》《弹性力学》等课程，也陆续踏上了智慧教学之路。这条路，谈不上什么颠覆性的惊雷，更像是一场静水流深的实验：用技术耐心地拆掉理解的围墙，把学习的主动权还给学生，最终，让他们自信地走向那个需要被精确计算、也充满生命力的真实世界。
