鄧建軍　李彥彬　王寧

摘 要“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程是高校飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)的核心課程，在該專業(yè)教學(xué)中具有承上啟下的關(guān)鍵作用。針對飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的教學(xué)實(shí)際情況，在課程教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)施了“梯進(jìn)式”理論教學(xué)模式和“三結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明綜合運(yùn)用這兩種教學(xué)模式有效提高了課程教學(xué)質(zhì)量，提升了學(xué)生綜合專業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 教學(xué)模式 課程 改革

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.11.049

Exploration and Practice of Teaching Mode Reform of

"Principle of Aircraft Structure Design" Course

DENG Jianjun， LI Yanbin， WANG Ning

（Air Force Engineering University， Xi'an，Shaanxi 710051）

Abstract "Principle of Aircraft Structure Design" is the core course of aircraft design major in colleges and universities， and it plays an important role in the teaching of the major. According to training objectives of aircraft design major and the actual teaching situation of the course， the theoretical teaching mode of "ladder type" and the practical teaching mode of "3-in-1 combination" are innovatively implemented in the course teaching. The result of teaching practice shows that the comprehensive application of the two teaching modes can effectively improve the teaching quality and enhance comprehensive professional quality of students.

Keywords teaching mode; course; reform

在飛行器研制過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有非常重要的地位和作用，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、過硬的實(shí)踐能力和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而對高校飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的教學(xué)提出了很高的要求。目前，“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的教學(xué)模式一般以課堂講授為主，更側(cè)重講解理論知識，教學(xué)內(nèi)容繁雜枯燥，實(shí)踐學(xué)時(shí)也相對較少，理論內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容不能及時(shí)融合，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，對所學(xué)內(nèi)容不能靈活掌握，這種教學(xué)模式不能最大限度地調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，沒有充分體現(xiàn)以學(xué)生為本的現(xiàn)代教育理念，為此我們在該門課程的實(shí)踐教學(xué)模式和理論教學(xué)模式改革方面進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐，顯著提升了教學(xué)效果。

1 課程特點(diǎn)

“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理，初步掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)計(jì)算的基本方法，培養(yǎng)學(xué)員分析和解決飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的能力。課程特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.1 課程內(nèi)容知識面廣

現(xiàn)代科技提倡創(chuàng)新，但創(chuàng)新首先是基于對傳統(tǒng)知識的深入領(lǐng)會與掌握，該課程包含了大量經(jīng)典飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，學(xué)習(xí)過程中要分析大量的實(shí)際工程案例，使學(xué)生充分汲取前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識還涉及力學(xué)、材料、工藝、使用維護(hù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)軟件等多學(xué)科知識，還要了解飛行器設(shè)計(jì)規(guī)范與準(zhǔn)則，其內(nèi)容涉及知識面很廣。

1.2 知識點(diǎn)之間邏輯關(guān)系弱

“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”的課程知識大多來源于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的提煉總結(jié)，知識點(diǎn)多且并不具有嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，比如飛行器各種結(jié)構(gòu)形式，其具體構(gòu)造差異較大，在飛行器上的應(yīng)用也有較大區(qū)別，各種結(jié)構(gòu)形式之間關(guān)聯(lián)性不多，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不容易將課程內(nèi)容梳理形成清晰的脈絡(luò)體系，不利于記憶與復(fù)習(xí)。

1.3 工程實(shí)踐性強(qiáng)

工程實(shí)踐性強(qiáng)體現(xiàn)在一方面該課程內(nèi)容和工程實(shí)際結(jié)合緊密，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐過程的理論升華，在理論學(xué)習(xí)中就要通過分析大量實(shí)際案例獲取間接的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);另一方面，工程實(shí)踐內(nèi)容僅依靠理論學(xué)習(xí)難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，還要通過貼近工程實(shí)際的實(shí)踐訓(xùn)練，如課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等方法，深入地體驗(yàn)實(shí)踐過程，分析解決實(shí)際問題，才能將所學(xué)知識與飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐有效地結(jié)合起來，從而將知識融會貫通。

2 建立“梯進(jìn)式”理論教學(xué)模式

針對“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程理論繁雜、聯(lián)系工程實(shí)踐緊密的特點(diǎn)，在課堂理論教學(xué)中創(chuàng)建了“理論認(rèn)知、實(shí)裝展示、仿真模擬”循序漸進(jìn)的“梯進(jìn)式”教學(xué)模式，有效提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.1 理論認(rèn)知

理論認(rèn)知主要應(yīng)用“啟發(fā)式”“參與式”“案例研究式”等多樣化的教學(xué)方法。以培養(yǎng)學(xué)生的思維、創(chuàng)新能力?！皢l(fā)式”教學(xué)是本課程理論教學(xué)主要應(yīng)用的方法，結(jié)合介紹背景知識、設(shè)置懸念等方法，在課堂講解中不斷將復(fù)雜的飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題拋出來引導(dǎo)學(xué)生主動思考，實(shí)現(xiàn)課堂師生互動，比如多種功用的艙段如何選擇其結(jié)構(gòu)方案，學(xué)生會有各種回答，再進(jìn)一步組織學(xué)生討論各種方案優(yōu)缺點(diǎn)及針對各種飛行器的適用性，加深了學(xué)生對課程內(nèi)容中不同結(jié)構(gòu)方案的理解。此外，為了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在授課過程中采用“參與式”方法，該方法參照翻轉(zhuǎn)課堂模式的思想，學(xué)生在課前自學(xué)課程內(nèi)容，自學(xué)中可利用互聯(lián)網(wǎng)查閱資料，并借助已制作的微課及錄制的上課視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，課堂上教師簡要講述知識要點(diǎn)后，對學(xué)生進(jìn)行答疑，也可以由學(xué)生進(jìn)行講解，教師進(jìn)行補(bǔ)充，由此使學(xué)生成為課堂教學(xué)的主體，學(xué)生學(xué)習(xí)由被動接受轉(zhuǎn)為主動鉆研，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些難點(diǎn)、熱點(diǎn)問題，應(yīng)用“案例研究式”教學(xué)方法，讓學(xué)生主動在課下通過自學(xué)、資料查詢等途徑尋求解決方法，比如設(shè)立“飛行器防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”等研究活動，對這些問題進(jìn)行深入分析，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，也可以采取論文或者討論的形式舉行報(bào)告會進(jìn)行討論，豐富的教學(xué)方法保證了在向?qū)W生傳授知識的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生思考問題、分析問題及創(chuàng)新意識。

2.2 實(shí)裝展示

“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程與實(shí)際設(shè)備結(jié)合緊密，通過設(shè)備展示可以加強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識，我們通過多方努力，新建和完善了飛行器結(jié)構(gòu)陳列室，充分利用飛行器部件實(shí)物，安排現(xiàn)場參觀教學(xué)，要求學(xué)生通過參觀飛行器部件實(shí)物，仔細(xì)觀察各類飛行器結(jié)構(gòu)實(shí)物及實(shí)物解剖結(jié)構(gòu)，教學(xué)過程中多采用“啟發(fā)式”和“對比式”教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)理論知識現(xiàn)場分析并對比各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，理解其設(shè)計(jì)思想，并結(jié)合現(xiàn)代飛行器的發(fā)展，提出自己的改進(jìn)建議。比如分析整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，思考其受力元件如何結(jié)合艙段實(shí)際功用進(jìn)行布置，隨著飛行器速度不斷提高及飛行時(shí)間不斷延長如何改進(jìn)以適應(yīng)現(xiàn)代飛行器需求，通過討論與分析使學(xué)生將所學(xué)的載荷分析、方案設(shè)計(jì)、元件布置、剖面形狀確定等知識進(jìn)一步聯(lián)系起來，將枯燥的理論知識有機(jī)的結(jié)合起來，也進(jìn)一步豐富了學(xué)生所掌握的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料。

2.3 仿真模擬

在該門課程課堂教學(xué)中通常需要結(jié)合實(shí)踐案例開展教學(xué)，對案例的煩瑣計(jì)算過程在課堂短時(shí)間內(nèi)難以完成，以往講解只是說明計(jì)算思路，并直接展示不同設(shè)計(jì)情況的計(jì)算結(jié)果，而只講設(shè)計(jì)思路和結(jié)果，學(xué)生對設(shè)計(jì)方法與模型理解不深，因此在課堂教學(xué)中，用我們開發(fā)的飛行器結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)軟件調(diào)用事先建立的仿真數(shù)據(jù)文件進(jìn)行課堂教學(xué)現(xiàn)場演示，只需在軟件上進(jìn)行簡單的操作即可展示設(shè)計(jì)過程，這樣使學(xué)生既能深入了解設(shè)計(jì)過程，又能直接看到計(jì)算結(jié)果，這種方式通過引入工程實(shí)踐的案例，結(jié)合結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)軟件在課堂上對案例直接快速演示，使學(xué)生將設(shè)計(jì)理論直接和工程實(shí)踐盡早結(jié)合，晦澀艱深的知識點(diǎn)更加清晰易懂。再者教學(xué)內(nèi)容中有很多的結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造、工作原理等難以展示清楚，所以就運(yùn)用了動畫和實(shí)際教具模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)。對難度較大的內(nèi)容制作多媒體動畫，通過三維顯示使學(xué)生對實(shí)際結(jié)構(gòu)能直觀地進(jìn)行分析;積極制作實(shí)物教具，如舵的操縱機(jī)構(gòu)組成復(fù)雜，工作過程復(fù)雜，我們指導(dǎo)學(xué)生制作的“飛行器舵面控制操縱系統(tǒng)”教具，直觀形象，使學(xué)生加深了對課程內(nèi)容的理解，提升了設(shè)計(jì)能力。

3 應(yīng)用“三結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式

“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”是一門和工程實(shí)踐聯(lián)系非常緊密的課程，我們在課堂理論教學(xué)中注重將工程實(shí)踐的案例引入，加強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐的聯(lián)系能力。同時(shí)在課程實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用“三結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式，對學(xué)生的實(shí)踐能力和主動探索精神的培養(yǎng)起到了促進(jìn)作用，有效提升了實(shí)踐教學(xué)效果。

3.1 開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與仿真軟件

“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程與工程實(shí)踐貼合緊密，而以往教學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與設(shè)計(jì)內(nèi)容針對性不強(qiáng)，偏于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，為提高設(shè)計(jì)理論內(nèi)容教學(xué)效果，我們考慮將飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程通過軟件與硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為便于開展的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)相關(guān)院校極少有該類實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)自身專業(yè)教學(xué)的目標(biāo)和教學(xué)特點(diǎn)，通過技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)設(shè)計(jì)了與課程教學(xué)配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件，實(shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件構(gòu)思新穎、內(nèi)涵豐富，實(shí)驗(yàn)對象既有模擬部件，也有實(shí)裝部件，實(shí)驗(yàn)設(shè)備既有通用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也有專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可進(jìn)行多種自主性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，豐富了飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)的實(shí)踐手段。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與軟件主要有“飛行器薄壁結(jié)構(gòu)靜力實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”“飛行器部件靜強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”“飛行器結(jié)構(gòu)動態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)”“飛行器結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)軟件”等系統(tǒng)與軟件。以“飛行器結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)軟件”為例，該軟件對飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的流程、技術(shù)、方法、模型、數(shù)據(jù)等進(jìn)行了系統(tǒng)集成，學(xué)生可以通過友好的交互界面自行設(shè)計(jì)各種典型飛行器結(jié)構(gòu)方案，能夠快速完成飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核，煩瑣的計(jì)算過程由軟件執(zhí)行，學(xué)生集中精力評估方案，大大提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)效果。

3.2 “三結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)模式

為提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，我們創(chuàng)建了自主與指定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合、課外與課內(nèi)實(shí)踐結(jié)合、實(shí)踐與職業(yè)技能培養(yǎng)相結(jié)合的“三結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)模式。

3.2.1自主與指定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合

在實(shí)際教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)，該課程以往的課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一，不能滿足因材施教和學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需要，也不能充分發(fā)揮學(xué)生的潛力，學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力也得不到鍛煉，因此實(shí)踐教學(xué)過程中，課程實(shí)驗(yàn)除了完成指定課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，增加了自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)一些研究性的實(shí)驗(yàn)，這樣實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)形式多樣化。比如翼面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目，有學(xué)生選擇翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有學(xué)生選擇舵面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也可選擇同一結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計(jì)情況進(jìn)行設(shè)計(jì);翼面振動實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以選擇正弦振動試驗(yàn)，也可以選擇隨機(jī)振動試驗(yàn);自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以思考結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題，構(gòu)思形成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)室的硬件軟件均可以進(jìn)行不同設(shè)置及組合以實(shí)現(xiàn)多種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;復(fù)雜實(shí)驗(yàn)可以以小組進(jìn)行，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。指導(dǎo)老師在學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)所獲得的結(jié)果，可以充分激發(fā)學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的興趣，體現(xiàn)以學(xué)生為本的學(xué)習(xí)過程。

3.2.2課內(nèi)與課外實(shí)踐相結(jié)合

指定實(shí)驗(yàn)由教師根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)度及時(shí)安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，要求在規(guī)定的課堂時(shí)間內(nèi)完成，這些屬于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對于由軟件完成的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，僅用課內(nèi)時(shí)間一般不能完成，因此對此類實(shí)驗(yàn)采取課內(nèi)和課外自主完成相結(jié)合的原則進(jìn)行，軟件實(shí)驗(yàn)也不存在設(shè)備損耗及安全等問題，不需要教師的指導(dǎo)與管理，學(xué)生只需進(jìn)行預(yù)約，就可在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣能使學(xué)生能靈活安排自己實(shí)驗(yàn)時(shí)間，也彌補(bǔ)了課程實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)不足的問題，并將學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)情況納入實(shí)踐考核成績，以激發(fā)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的動力。

3.2.3實(shí)踐教學(xué)與職業(yè)技能培養(yǎng)相結(jié)合

設(shè)備實(shí)訓(xùn)課程是培養(yǎng)飛行器相關(guān)專業(yè)職業(yè)技能的重要途徑，我們在授課中發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部分學(xué)生對實(shí)訓(xùn)課程的重要性認(rèn)識不足，因此在“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程實(shí)踐教學(xué)中，我們安排一部分與設(shè)備實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容聯(lián)系緊密的課程設(shè)計(jì)題目，通過此類課程設(shè)計(jì)一方面鍛煉了學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生對設(shè)備實(shí)訓(xùn)操作嚴(yán)格要求的意識，使學(xué)生認(rèn)識到精準(zhǔn)的操作對保證飛行器性能的重要影響，為后續(xù)實(shí)訓(xùn)課程學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，從而提高了職業(yè)技能培養(yǎng)質(zhì)量。

4 結(jié)束語

我們結(jié)合課程特點(diǎn)和針對職業(yè)技能需求，在“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程教學(xué)中實(shí)施了“梯進(jìn)式”理論教學(xué)模式和“三結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)模式，通過教學(xué)實(shí)踐表明，這兩種教學(xué)模式的綜合運(yùn)用能有效提高教學(xué)效果，很大程度上調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，契合當(dāng)前高等教育的發(fā)展趨勢，我們需要持續(xù)深入地進(jìn)行教學(xué)模式改革，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡林嵐，宋曉英，謝崇亮.“機(jī)床夾具設(shè)計(jì)”課程理虛實(shí)一體化教學(xué)模式的建設(shè)[J].揚(yáng)州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（9）：68-71.

[2] 周恩祥，李波.液壓傳動課程的教學(xué)模式思考[J].科學(xué)咨詢/科技管理，2019（12）：136.

[3] 郝亮亮，吳俊勇，夏明超.“電力系統(tǒng)分析”實(shí)踐教學(xué)模式的探索與改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2020（6）：144-147.