对比法在飞机结构强度分析教学中的运用

李艳 陈彩云 李召华

摘  要  飞机结构强度分析课程概念多、公式多、理论性强、内容抽象，是学员公认最难学的课程之一。该课程虽难教难学，但很多教学内容可进行对比学习。通过几个实例探讨对比法在飞机结构强度分析教学中的应用情况，从实际的应用情况可知，合理运用对比法，不仅可降低学员学习本课程的难度，还可提高学员的分析能力，激发他们的创新思维。对比法是飞机结构强度分析课程中一种非常有效的学习方法。

关键词  对比法；飞机结构强度分析；机翼结构受力分析

中图分类号：E251.3   文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）18-0108-03

0  引言

飞机结构强度分析课程是一门任职基础课程，它不但是士官学员深入学习后续任职岗位课程的基础，还是他们以后在飞机结构修理工作岗位上可持续发展的专业基石，因此，本课程对学员专业素养的培养具有重要支撑作用。但是，本课程涉及面广、知识点多、理论性强、内容抽象，而士官学员文化基础薄弱，又缺乏飞机结构受力方面的感性认识，这一矛盾成为他们学好本课程的绊脚石。针对这种情况，笔者结合多年来的教学实践，通过合理应用对比法进行教学，不仅能够增强学员对知识的理解和记忆，而且能够提高他们分析问题和解决问题的能力。

1  飞机结构强度分析教学中运用对比法的意义

所谓对比法，就是把有某种关联的两个或多个对象放在一起，找出它们之间的异同或者联系，从而发现某些规律[1-3]。著名教育学家乌申斯基认为，比较是一切理解和思维的基础，人们正是通过比较来了解世界上的一切的。对比法是飞机结构强度分析教学中最常用且有效的一种教学方法，对学员学好飞机结构强度分析课程具有重要意义。

1.1  运用对比法有助于培养学员的自学能力

尽管飞机结构强度分析课程理论深、内容多，但仔细研究教材的前后内容，就会发现教材中很多内容可以采用对比法开展教学。在采用对比法进行教学的过程中，内容和分析方法相似的知识点，可让学员结合前面的学习内容自学或参与讨论，和前面基本没有关联的新知识点正是教员讲授的重点或难点，也是这些新知识点与前面知识点的不同处。因此，通过对比学习这些知识点的异同，不仅可以加深学员对这些知识点的理解，而且能培养学员的自学能力。

1.2  运用对比法有助于提升学员的思维能力

通过对比法教学引导学员将相似而又不同的知识点进行比较分析后，不仅能使学员弄清和掌握这些知识点的异同关系，还能使他们逐步形成对比式分析、对比式记忆和对比式概括的能力。这样既可以培养学员的概括理解能力，还可以开拓他们的思路，挖掘他们的思维潜能。所以，对比法不仅仅是一种简单的学习方法，还是一种提升学员总结事物和现象共性与个性的逻辑思维能力的方法。

1.3  运用对比法有助于提高学员的创新意识

飞机结构强度分析课程特点决定课程有很多关键知识点不容易让学员充分掌握，而教员若能恰如其分地运用对比法教学，可以让学员结合所学知识，通过对比联想的方式激发学员积极主动思考问题，引导他们揭示新知识点中蕴藏的新规律，使他们获得“再发现”的体验。所以，在教学中，对比法是培养学员创新意识的一种有效途径。

2  对比法在飞机结构强度分析教学中的具体应用

2.1  同一标题下应用对比法

基本概念的理解掌握是学员学好本课程必须迈过的一道门槛。有时候一堂课中的同一个问题中就会涉及好几个概念，而且这些概念之间还会存在很多的相似点，所以，学员在学习过程中很容易混淆。如对飞机过载和飞机部件过载的理解，这两个概念都含有过载这个词，都是两个力的比值，都反映物体受载的严重程度。但是，飞机过载是飞机某方向表面力合力与飞机重力的比值，反映飞机整体受力的严重程度；而飞机部件过载是飞机某部件在某方向表面力合力与该部件重力的比值，反映飞机局部受力的严重程度。通过对比分析这两个概念的异同，不仅可以促使学员深入理解和记忆这两个概念的字面意思，还能帮助学员准确把握这两个概念的本质特征。

2.2  同一节次中应用对比法

在学习本课程的过程中，有一些公式需要学员记忆和掌握，但因为一些公式包含的参数多、形式复杂，给学员的学习带来一定困难。如在教学飞行中飞机外载荷这一节内容时，要求学员至少要记住五个升力表达式。这五个公式粗看有点儿复杂，但仔细分析会发现它们有相似之处，即公式形式一样，都是升力等于飞机重力乘以某一个系数，这个系数因飞行状态不同而变化。而且，进一步对比分析后还可以发现，这些系数中包含的各项参数与该飞行状态改变的主要影响因素一一对应，这样就可以让学员结合自身对飞机典型飞行状态的感性认识联想记忆这些公式。通过对比分析之后，不仅可以让学员把这些公式记忆更牢固，还可以让学员对这些公式中各参数物理意义理解得更深入。

2.3  同章异节间应用对比法

机翼结构受力分析这一章是本课程的难点之一，每次学习这一章内容时，学员普遍感到内容抽象、不易理解。在同章异节间应用对比法，则可以化难为易。例如：在教学平直机翼结构受力分析时，仅需要重点把沿机翼翼展方向上的翼梁受弯和受剪特点、沿机翼翼弦方向的翼盒受扭特点讲清楚既可；在教学后掠机翼结构受力分析时，与平直机翼结构受力分析相似的内容让学员自学或引导学员讨论，要重点讲解与平直机翼受力分析的不同处；在教学三角机翼结构受力分析时，也是只需要重点讲解与前两种机翼的不同点，不需要面面俱到。这样不仅可以让学员对本章的知识点有一个宏观的整体认识，还可以让学员理解和掌握本章知识点间的逻辑关系，从而更好地掌握本章内容。

2.4  同模异章间应用对比法

在阶段复习静强度模块各章内容时，若将各知识点分散复习，学员不易掌握且层次不清；若能将内容编排相似的各章知识点进行对比分析，会达到更好的教学效果。如机翼和机身结构受力分析这两章的内容是本课程静力学模块中的重难点，要求学员重点掌握，但因内容抽象，学员难以掌握。针对这一矛盾，可以采用对比法分别从构件功用、结构型式、外载荷和受力分析方法等方面进行归纳总结，将一些看似不相关的知识点进行比较后，可让学员既能发现两者的相同点，又能深刻理解两者之间的本质区别。这样通过各章内容对比法归纳总结后，不仅能让学员理清思路，很好地理解和掌握各章的整体内容，还可让学员较快地掌握要点，将复杂内容简单化。

2.5  不同模块间应用对比法

本课程的内容从大的方面可以分为四大模块，即静强度、刚度、疲劳强度和断裂力学。在学这门课程之前，学员主要接触过这四大模块中的静强度知识，对静强度中的基本概念和材料破坏特征都比较熟悉。在学习其他模块时，可与静强度相关知识进行对比学习。例如：在学习疲劳强度这一模块的知识时，可以把疲劳强度、疲劳载荷的定义与静强度、静载荷进行对比学习，可以把疲劳破坏的特点与静力破坏的特点进行对比学习。在旧知识的基础上通过对比的方法引入新知识，不仅便于学员掌握新知识、复习巩固旧知识，还可引导学员大胆联想、勇于探索。

2.6  不同课程间应用对比法

物理、工程力学等课程是学习本课程的基础。只有在具备这些课程知识的基础上，学员才有可能学好本课程。在学习本课程时，不仅需要利用这些课程的知识来学习本课程的内容，还可以把本课程与这些课程的研究对象、内容、方法等方面进行对比分析。如在讲授机翼结构的内力图时，可以与工程力学的内力图进行对比分析。在内力图中，本课程中轴力图、剪力图、弯矩图的符号规定与工程力学中的规定一样，但扭矩图的符号规定与工程力学中的规定一样。本课程规定：当机翼受扭时，飞机抬头扭矩为正，飞机低头扭矩为负。而工程力学中是按照右手螺旋法则进行判断的[4-5]。在对比这两门课程中不同规定的同时，给学员进一步说明这样做的原因，既可使学员明白学习本课程的目的，又可加深学员对这些课程间关联性的理解，让学员很快地投入本课程的学习中。

3  运用对比法时应注意的问题

虽然对比法是一种常见的教学方法，但结合教学实践，笔者认为在教学中运用对比法时应注意以下几个问题。

3.1  要具备牢固的基础知识

事物都具有特殊性，任何一种教学方法都不可能是万能的，都需要在一定的条件下使用，因此， 教员应针对课程教学内容选用合适的教学方法。这就要求教员必须具备牢固的基础知识，不仅要深入钻研所授课程的内容，而且要熟悉相关课程的内容，甚至要了解与本课程相关的日常生活常识，掌握教育学的基本理论[6]。教员不仅要精通专业，还要博览群书，有丰富的知识储备。只有这样，才有可能用好对比法进行讲课。

3.2  要找准不同事物的异同

在一定的条件下对两个或多个事物进行比较时，不能仅仅停留在知识点的罗列上，而应在充分准备的基础上，教员结合自身的具体思考和精心设计，找准不同事物间的异同点。在找出不同事物的异同点时，不仅要找出它们在现象上的异同点，还要找准它们在本质上的异同点；不仅要给学员揭示它们在现象上的异同点，还要揭示它们在本质上的异同点。

3.3  要精心设计好教学内容

不同培训层次的学员在知识基础、智力水平、学习态度、性格特点、自我约束能力等方面会有明显差异。因此，教员要因材施教，按照授课对象文化水平的不同，精心设计教学内容的深度和广度，以适应不同培训层次学员的知识水平和接受能力。只有结合同一培训层次大多数学员的实际情况进行课程内容设计，才有可能使学员成为真正的学习主体，取得理想的教学效果。

3.4  要提升教学技能

为能在课堂上运用好对比法进行授课，教员不仅要把教学内容设计好，还要把教学内容讲清楚。这就要求教员具备良好的教学语言技能、讲授技能、提问技能和课堂组织技能等。在熟悉教学内容和较高教学技能的合力作用下，教员不仅能清晰地展示教材内容，表达思想情感，启迪学员心智，还能激发学员的课堂参与度，活跃课堂气氛。

4  结束语

本课程的教学内容抽象、理论性强，给教学带来较大难度。在教学过程中合理地运用对比法，可以帮助学员搭建理解同一标题、同一节次、同章异节、同模异章、不同模块和不同课程等知识间内在联系的桥梁；可以帮助学员融会贯通各层面的知识点，避免学员处于理解浮于表面、知识点孤立的状态；可以帮助学员把看似零乱复杂的知识点组织起来，建立一个井然有序的知识系统。只有这样，才能更好地提高学员理解问题的能力、逻辑思维能力和创新思维能力。

参考文献

[1] 肖文华.浅谈对比法在金工实习教学中的应用[J].信息系统工程，2014（7）：156-158.

[2] 裴根.对比法在中外建筑史教学中的应用[J].中国成人教育，2013（19）：186-187.

[3] 钟剑.对比法在物理探究教学中的应用[J].当代教育论丛，2019（12）：78-80.

[4] 范钦珊.工程力学[M].北京：清华大学出版社，2012.

[5] 何伟.工程力学[M].北京：科学出版社，2013.

[6] 李艳，曹俊彬，郭振凯.类比法在飞机结构强度教学中的运用[J].教育教学论坛，2015，2（5）：188-189.

作者：李艳，中国人民解放军空军工程大学航空机务士官学校，副教授，研究方向为飞机机体结构修理及结构强度；陈彩云，中国人民解放军空军工程大学航空机务士官学校，助教，研究方向为飞机机体结构修理及结构强度；李召华，中国人民解放军空军工程大学航空机务士官学校，讲师，研究方向为航空材料（464000）。