杜中華 趙建新

【摘 要】闡述了《火炮與自動武器原理》課程引入算例教學法的初衷、算例教學法的具體實施、實施效果以及推廣建議。算例教學法借助算例將理論和實際結(jié)合起來，能使學生更好地理解和應用理論，培養(yǎng)他們解決問題的能力以及形成批判和創(chuàng)新思維，具有很好的推廣價值。

【關鍵詞】火炮與自動武器原理;算例教學法;能力培養(yǎng)

中圖分類號： E924 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）02-0124-003

【Abstract】The Introduction original intention，detailed implementing，action result and promotion suggestion of calculation example teaching method in gun and automatic weapon theory course were described.The method which unites the theory and reality using the calculation examples can help students to understand and apply theories better， train students ability of solving problem，form students critical and innovative thinking，so has good popularization value.

【Key words】Gun and automatic weapon theory;Calculation example teaching method;Ability training

1 引入算例教學法的初衷

《火炮與自動武器原理》是兵器工程專業(yè)的核心課程。歷年來，該課程都是學生反映比較困難的課程，其突出的特點就是符號多、公式多、方程復雜。以往教學過程中，通常是推導方程和公式，然后進行一些結(jié)合實際的定性分析。方程和公式?jīng)]有得到充分利用，甚至在一些部分，如自動機部分，只是告訴學生怎么建立自動機運動微分方程，至于這個方程怎么求解，如何利用求解結(jié)果分析實際問題卻介紹很少。如此，學生學到的理論不能與實際結(jié)合，理解較為膚淺，甚至見到公式和符號就有一種排斥心理?？陀^上，一些方程也十分復雜，如炮身部分的應力應變公式很難通過簡單手工計算得到結(jié)果;反后坐部分和自動機部分的方程要全部內(nèi)容學習完畢才能將復雜的微分方程建立起來，求解起來更是困難。總之，課程中復雜的符號、公式和方程成了學生學習的“攔路虎”[1，2，3]。

可以看出，該課程存在的主要問題是理論和實際結(jié)合不夠深入，其原因在于公式和方程應用不起來。為此考慮從火炮與自動武器裝備實際中提取問題，借助編程語言，用方程和公式對這些問題進行分析，這樣可以將抽象的理論變成直觀的裝備數(shù)據(jù)和曲線，使學生更容易理解理論，另一方面也可以鍛煉學生解決實際問題的能力。這種教學方法以課程理論為基礎，以裝備實際問題為依托，以編程語言為工具，可以稱之為算例教學法。

目前學生基本都有個人筆記本，編程語言可以選用matlab，編程效率高，易于上手。讓學生把個人筆記本搬進課堂，把理論講解和編程解決實際問題結(jié)合起來，使學生不但被動聽，還能動手練和主動想，豐富了課堂的實施形式，避免了理論課常見的“填鴨式”、“滿堂灌”的現(xiàn)象。

2 算例教學法的實施

首先，建立基于課程理論的完整的火炮與自動武器原理實裝算例庫。課程三大部分內(nèi)容中，炮身部分側(cè)重身管強度分析，包括高低溫壓力曲線、單筒身管強度、自緊身管強度等;反后坐部分側(cè)重受力分析，包括炮膛合力、駐退機力、后坐復進運動等;自動機部分側(cè)重各種自動機運動微分方程的建立和求解，包括構(gòu)件在彈簧作用下運動、多工作構(gòu)件運動分析、構(gòu)件碰撞的處理等[2，3，4，5]。為強化學生的編程基本功、使他們及早掌握編程工具來分析實際問題，算例練習貫穿每一次課;算例設計由淺入深，符合學生認知習慣，在每個大部分結(jié)束后會有一個綜合算例，鍛煉學生解決復雜實際問題的能力。課程共設計了40余個實裝算例，并集結(jié)出版了《火炮與自動武器原理數(shù)值算例》教學參考書。

其次，塑造與算例教學配套的精講課程框架體系。由于引入算例課堂練習的環(huán)節(jié)，以往講授內(nèi)容須進行大幅度壓縮和調(diào)整。簡單內(nèi)容、一些知識點細節(jié)讓學生課下自學，課堂主要針對核心理論進行精講;對一些復雜的公式推導予以簡化，強調(diào)思路，強化結(jié)論的實際運用;對一些原理相同的部分予以合并，如將后坐制動器和復進節(jié)制器都歸為駐退機原理，將自由后坐和炮口裝置原理予以合并，將后坐部分的后坐和復進的受力和運動分析放在一起進行研究，將前沖炮和浮動炮原理予以合并[2，3，4，5]。課程框架的調(diào)整，使得 “精講多練”模式成為可能，通過試用和完善，課程重點更加突出，適合算例教學的實施節(jié)奏。

最后，形成可行的算例教學課堂實施辦法。課前指導學生安裝matlab軟件;課堂上首先由教員對理論部分精講，而后布置實裝算例，學生通過編程應用理論分析和解決實際問題，最后師生就分析結(jié)果進行深入討論。對于編程語言matlab，一開始學生可能很生疏，由老師帶著學生一起編，后續(xù)讓學生自己編，甚至開展一些小組競賽，再往后就可以留給學生課下完成。

3 算例教學法的效果

理論上，算例教學法讓學生在課堂上有了“練習”的機會，可以培養(yǎng)學生利用理論解決實際問題的能力，讓學生從對復雜方程和公式的“畏之如虎”變?yōu)椤膀T虎而行”，實際的教學效果究竟如何呢？我們對推行算例教學法的教學班進行了問卷調(diào)查。在“課程的成功之處”中學生反饋的關鍵詞包括：“直觀形象”、“有意思”、“有興趣”、“理解更深刻”;“動手和思考能力”、“解決問題能力”、“工作有用”;“教學模式變化”。在“課程學習過程中印象最深的內(nèi)容或者事件”中學生反饋的關鍵詞包括：“編程”、“大作業(yè)”;“教員熱心”;“新技術(shù)”、“課堂氛圍活躍”。在“課程學習后最大的收獲或者認識”中學生反饋的關鍵詞包括：“了解火炮原理”、“編程能力提高”;“學習方法”、“用計算機解決問題”、“新思路”、“搞創(chuàng)新”。可以看出學生對算例教學法十分認可的，其突出表現(xiàn)為：化抽象為具體，理論更易理解;強化了編程能力，解決實際問題能力增強;課堂氛圍活躍，學生興趣濃厚。

非但如此，算例教學法也引發(fā)了良好的師生互動，師生對《火炮與自動武器原理》課程的理論理解更為深刻。借助算例教學，我們認識到原有理論中存在的一些不足（如目前身管壓坑允許深度曲線偏于保守），形成了諸多新的認識和發(fā)現(xiàn)（如駐退機支流液壓阻力可以忽略），發(fā)現(xiàn)了一些需要研究的問題（如自緊身管反向屈服后的應力情況）。課程組據(jù)此發(fā)表相關研究論文30余篇，這些成果分享給學生，很好地培養(yǎng)了學生的批判學習思維，激發(fā)了他們探究真理的熱情。

基于算例教學法的思考和討論，師生還碰撞出了許多關于火炮與自動武器的創(chuàng)造性火花和靈感。在研究厚壁圓筒理論時，借助算例發(fā)現(xiàn)，不管在身管內(nèi)還是身管外施加高壓，身管內(nèi)壁都會率先發(fā)生塑性變形，這就激發(fā)了一種全新的自緊身管的加工方式——外自緊;目前不同火炮反后坐裝置類型差異很大，這給火炮設計和保障帶來很大不便，可以采用一種通用電控閥門來實現(xiàn)各種液流漏口變化規(guī)律;活門式駐退復進機可以簡化一個活門。基于這些火花，課程組申請了30余項發(fā)明專利，其中7項已經(jīng)獲得授權(quán)。這些專利是對師生創(chuàng)造性思維的肯定，也在學生心中埋下了創(chuàng)造和革新的種子。

經(jīng)過近5年的教學實踐，算例教學法在《火炮與自動武器原理》課程中得到了很好地運用，破解了理論不能深層次應用的瓶頸，實現(xiàn)了課程改革的初衷，甚至在對學生批判和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)上給課程組帶來了意外的驚喜。

4 算例教學法推廣思考

算例教學法可推廣到所有的裝備專業(yè)理論課程，譬如彈道學原理、火炸藥原理、雷達原理、導彈原理、車輛原理等，甚至可以被一些基礎理論課所借鑒，如數(shù)學、力學、機械設計等課程。應用算例教學法有助于解決學生對理論課中復雜的公式和方程的畏難情緒，促使他們迎難而上，通過算例練習“馴服”這些方程和公式，并用之解決實際問題。

在教學貼合實戰(zhàn)的教學改革過程中，有一種觀點就是要淡化專業(yè)理論課，強化學生的裝備維修動手能力。在這種觀點的影響下，許多學生對專業(yè)理論課的學習深入不下去，往往浮于表面，反映理論課學不懂，學習理論課沒有用。實際上專業(yè)理論課對于夯實學生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)他們裝備保障工作中舉一反三和深入分析問題的能力十分重要。算例教學法在一定意義上借鑒了構(gòu)造類課程“精講多練”的思路，讓抽象的理論具體化，為專業(yè)理論課走出困境提供了一條思路。

總之，將算例教學法引入《火炮與自動武器原理》課程中，借助算例來理解理論和應用理論，能激發(fā)學生學習熱情、促使學生深入理解課程內(nèi)容、更好地培養(yǎng)學生解決問題的能力以及批判和創(chuàng)新思維。算例教學法具有鮮明的專業(yè)理論課特色，有很好的推廣價值。

【參考文獻】

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