論文：簡談類比法在飛機結構強度教學中的運用
類比法是根據(jù)兩類事物之間在某些方面的類似或相同，推斷出它們在其他方面也可能類似或相同的邏輯思維方法。它是以比較為基礎，通過對兩類不同事物進行比較，找出它們的相同點或相似點，然后以此為根據(jù)，將關于某一事物的知識或結論推移到另一事物中去。它是一種科學有效的學習方法，在教學中運用類比法，對學員知識的遷移能力、理解能力和分析能力的提高和發(fā)展有很大好處。飛機結構強度是一門專業(yè)基礎課，是學員學習后續(xù)專業(yè)課的基礎，對學員今后從事相關專業(yè)工作起到理論支撐的作用。但該課程理論較深、內(nèi)容抽象，不易學員掌握。針對這種現(xiàn)象，筆者結合幾年來的教學實踐，通過合理應用類比法，不僅使學員掌握了知識，而且還提高了他們分析問題的能力，激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識。
一、飛機結構強度教學中運用類比法的意義
1.運用類比法符合飛機結構強度的課程特點。飛機結構強度教材，不僅是傳播知識的工具，更是訓練和培養(yǎng)學員思維能力的最好素材。筆者認為，作為一名飛機結構強度教員，在深入鉆研教材的同時，還要注重教材中蘊涵的豐富科學思維方法，并在教學中給予充分利用。盡管飛機結構強度理論深、內(nèi)容多，但若仔細研究教材的前后內(nèi)容，我們會發(fā)現(xiàn)教材中的一部分內(nèi)容與生活常識有密切關聯(lián)、一部分內(nèi)容與工程力學知識分析方法相似、還有一部分章節(jié)的內(nèi)容在分析方法和研究思路上極為相似，所以很多教學內(nèi)容適合運用類比法來講解。
2.運用類比法有助于提高學員的分析能力。飛機結構強度課程的主要內(nèi)容之一是分析飛機機翼、機身和起落架等部件的受力情況。在學習這些內(nèi)容時，我們不僅可以運用類比法分析它們在結構型式、外載荷和受力分析中的相似處，還可以揭示這些知識體系的變化、發(fā)展過程及其帶來的影響，引導學員去感受知識的來龍去脈，形成觀察、對比和思考的良好習慣，增強學員分析問題的`能力，為他們以后學習專業(yè)課和從事專業(yè)工作奠定堅實的基礎。在飛機結構強度教學中運用類比法，不僅讓學生更容易接受新的知識，而且還可提高他們的分析問題能力。
3.運用類比法有助于培養(yǎng)學員的創(chuàng)新意識。與其他方法相比，類比法的或然性最大，但它卻是最富有創(chuàng)造性的推理方法，可以為人們的思維過程提供更廣闊的自由創(chuàng)造天地。在飛機結構強度教學中，根據(jù)教材的特點，恰如其分地運用類比法，不僅把抽象且復雜的問題簡單化、形象化，還可引導學員去發(fā)現(xiàn)新問題、揭示新規(guī)律和探索新方法，使學員獲得再發(fā)現(xiàn)的體驗。所以，在教學中，類比法是培養(yǎng)學員創(chuàng)新意識的一種有效途徑。
二、類比法在飛機結構強度教學中的具體應用
1.公式推導時應用類比法。在公式推導過程中，可以通過類比法，加深公式的理解，便于公式的記憶。如在推導出水平突風載荷的飛機升力表達式時，得出水平突風載荷的方向與飛機航向相反時，飛機的升力增加，飛機上升;反之則飛機下降的結論。當時，一些學員對這個結論十分驚訝，怎么可能飛機順風飛行時，反而飛機的升力減少，飛機下降呢?為了便于對這個抽象結論的理解，筆者把學員引導到生活中放風箏的情形。通過放風箏需在逆風條件下進行的例子，讓學員在已具備的感知條件下去理解水平突風載荷的飛機升力表達式就變得相對容易很多。這樣不僅達到事半功倍的效果，而且還擴大了學員的知識面、激發(fā)了學員學習這門課的興趣。
2.理解概念時應用類比法。在學習一些重要概念時，學員們往往只注意這些概念的表面文字，而忽略了這些概念中所含有的一些本質(zhì)特征。例如飛機過載是飛機結構強度課程中的一個重要概念。它的大小反映飛機結構受載的嚴重程度。如果理解這個概念的本質(zhì)，可以和體育比賽項目中的舉重項目進行比較。大家知道，舉重項目是按公斤級分類的，在同一級比賽中，如果兩個運動員舉出相同的重量，體重較輕者獲勝。這說明僅僅從運動員舉多少重量來判斷運動員的舉重能力是不夠的，還應考慮他自身的重量。相同的道理，判斷飛機結構受載是否嚴重，也不是簡簡單單根據(jù)它受力的大小直接判斷，而需要結合飛機的重量綜合考慮。所以，選用能正確反映飛機結構嚴重受載程度的指標不是某個力，而應是一個相對值，即飛機過載。這樣不僅加深了對概念的理解，還利用生活常識活躍了課堂氣氛，讓學員在輕松的環(huán)境中去學習理論知識。
3.受力分析時應用類比法。飛機結構各部件的受力分析是飛機結構強度課程的核心內(nèi)容，同時也是該課程的難點之一。在學習飛機結構各部件的受力分析時，學員普遍感到內(nèi)容抽象、不易理解。例如分析機身結構受力時，可以把機身類比為機翼翼梁。當機身承受垂直載荷時，剪力主要由兩側蒙皮承受，相當于翼梁腹板;彎矩主要由上下大梁(壁板)承受，相當于翼梁緣條。這時機身可以看作是工字翼梁。當機身承受側向水平載荷時，剪力主要由上下蒙皮承受，相當于翼梁腹板;彎矩主要由兩側大梁(壁板)承受，相當于翼梁緣條。這時機身可以看作是H字翼梁。把機身類比為機翼翼梁，一則機身的受力特點與翼梁相似，二則翼梁的受力特點大家很清楚。這樣，把機身看作翼梁進行受力分析時，不僅將新舊知識類比分析，加深學員知識的理解，還突破難點，降低教學難度。
4.評定準則時應用類比法。飛機結構強度課程的內(nèi)容從大的方面可以分為四大模塊，即靜強度、剛度、疲勞強度和斷裂力學。在學這門課程之前，學員主要接觸過這四大模塊中的靜強度知識，對靜強度理論中的評定準則及其應用非常熟悉。在后續(xù)的學習中，我們仔細觀察會發(fā)現(xiàn)這四大模塊的評定準則在形式是驚人相似，都是某項數(shù)值小于某允許值。所以可以通過和靜強度評定準則進行類比來學習其他評定準則。這樣，不僅加深學員對評定準則的理解，還可總結出一些規(guī)律。
5.解釋現(xiàn)象時應用類比法。戰(zhàn)斗機在空戰(zhàn)飛行中，需要完成各種機動飛行，飛機過載的大小和方向?qū)⒉粩喟l(fā)生變化，變化的過載會影響飛行員的生理。當飛行員承受大的正過載時，由于慣性力作用，飛行員的血液從頭部流上下肢，可能造成腦部缺血等現(xiàn)象;反則，承受大的負過載時，血液會涌上頭部，出現(xiàn)腦充血。直接給學員分析飛機過載對飛行員生理的影響，一些學員理解較為困難。若把這種影響與日常生活中的一些體驗聯(lián)系起來，既可加深學員的理解，還可增加課堂的趣味性。通過日常生活例子的類比，可啟發(fā)學員去聯(lián)想，由此及彼，尋找答案，從而培養(yǎng)和提高學員的創(chuàng)新思維能力。
6.章節(jié)總結時應用類比法。在階段復習和課程總結時，若將各知識點分散復習，學員不易掌握且層次不清，若能將有關知識進行類比，把一些有內(nèi)在聯(lián)系的知識串聯(lián)起來，建構一定的知識網(wǎng)絡，就可以加深學員對知識的理解和掌握。如對于機翼、機身和起落架受力分析的這三章來說，它們在內(nèi)容安排上均是按結構載荷受力分析強度結論的一條主線展開的。因此在復習機翼、機身和起落架的受力分析時可將這三大部件的結構特點、外載荷和受力分析方法分別加以比較。這樣不僅增強了知識的系統(tǒng)化，而且揭示了解決強度問題的共同思路，且可啟發(fā)學員自己去探索新型飛機結構受力分析問題的解題思路。
三、應注意的問題
1.要具備牢固的基礎知識。牢固的基礎知識是合理應用類比法的前提。類比法要求教員在運用時不僅要熟悉所授課程的內(nèi)容，而且對其余課程如基礎課、專業(yè)課，甚至對日常生活的相關內(nèi)容也要有所了解，同時還要掌握教育學的基本理論。也就是說，教員不僅要精通專業(yè)，還要博覽群書，有豐富的知識儲備。只有這樣才有可能巧妙而準確地選擇類比對象，講好飛機結構強度課程。
2.要講究科學的理論依據(jù)。運用舊知識采用類比法推理出新知識時，一般僅是根據(jù)簡單比較而進行的推理，并不具體分析事物間聯(lián)系的性質(zhì)，因此得到的結論也并不具有邏輯的必然性，其結論不一定完全正確，因此在類比時必須用經(jīng)過論證的理論作依據(jù)，不能盲目類推，否則將謬論百出。
3.要抓住事物的本質(zhì)屬性。類比法就其本質(zhì)來講是一種發(fā)現(xiàn)的方法，而非嚴格的推理。所以要提高類比的可靠性，不能以表面相似為根據(jù)作膚淺的類比，而應以事物本質(zhì)聯(lián)系為根據(jù)進行類比。只有這樣，得出的結論才較為可靠。
通過上述問題的分析，不難發(fā)現(xiàn)，類比方法在飛機結構強度課程教學中的應用，能使抽象、復雜的問題形象、生動起來，從而激發(fā)出學生的學習興趣，提高教學效果。當然，在類比的過程中也需要注意各種不同事物之間的差異和區(qū)別，在概念、原理的講解中，應當進一步把它們的本質(zhì)講清楚。只有這樣，才能使學生更好地理解所學習的內(nèi)容，啟發(fā)學生的思維，加深理解，觸類旁通。