液壓與氣壓傳動課程體系的改革與實(shí)踐

李 笑 肖體兵 楊雪榮 吳小洪 黃志堅 成思源 郭鐘寧

廣東工業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510006

☆實(shí)踐教學(xué)與課程建設(shè)☆

液壓與氣壓傳動課程體系的改革與實(shí)踐

李 笑 肖體兵 楊雪榮 吳小洪 黃志堅 成思源 郭鐘寧

廣東工業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510006

為適應(yīng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，構(gòu)建了“理論教學(xué)＋設(shè)計綜合實(shí)驗(yàn)＋機(jī)電液綜合設(shè)計項(xiàng)目”的液壓與氣壓傳動課程體系。通過優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，開設(shè)設(shè)計性、綜合性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計項(xiàng)目，以及建設(shè)多媒體教材、綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)臺和教學(xué)網(wǎng)站，使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性及分析和解決問題的能力得到明顯提高。

液壓與氣壓傳動；課程體系；改革

1 課程體系構(gòu)建

圍繞培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，有必要優(yōu)化調(diào)整理論教學(xué)內(nèi)容，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計模式，構(gòu)建注重實(shí)踐教學(xué)的課程體系(如圖1所示)。

圖1 液壓與氣壓傳動課程體系

1.1 優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容

理論教學(xué)是教學(xué)的核心，教學(xué)內(nèi)容不僅要有適宜的深度和廣度，還應(yīng)突出知識重點(diǎn)。為此，我們刪減了液體靜力學(xué)、動力學(xué)的理論分析及液壓元件的結(jié)構(gòu)和靜、動態(tài)特性分析等內(nèi)容，增加流體力學(xué)基礎(chǔ)知識和液壓元件的工程應(yīng)用及反映新技術(shù)成果的內(nèi)容，將液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算和液壓輔助元件部分歸到課程設(shè)計中，以突出液壓元件、液壓基本回路組成原理和特點(diǎn)的重點(diǎn)理論教學(xué)內(nèi)容。

1.2 開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為教學(xué)的重要組成部分，是連接知識與實(shí)踐、實(shí)踐與創(chuàng)新的橋梁。為了培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、安裝、調(diào)試等綜合技能和創(chuàng)新能力，我們將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為認(rèn)知性、設(shè)計性和綜合性3個層次，每個層次都設(shè)置若干個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(見表1)。教師可在各層次中選擇適當(dāng)比例的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(未全列)，按照由淺入深的原則組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在進(jìn)行每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時，先按照設(shè)計與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求，擬出實(shí)驗(yàn)原理圖，然后自己動手安裝、調(diào)試實(shí)驗(yàn)油路、電路和測試儀器，測試并保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)后整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提交實(shí)驗(yàn)報告。

表1 設(shè)計綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.3 開設(shè)機(jī)電液綜合設(shè)計項(xiàng)目

課程設(shè)計是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論進(jìn)行的創(chuàng)新性工程設(shè)計實(shí)踐，但因設(shè)計題目單一，設(shè)計方案不能驗(yàn)證，學(xué)生設(shè)計時缺乏主動性和創(chuàng)新性。對此，我們將課程設(shè)計改為“機(jī)電液綜合設(shè)計項(xiàng)目”，增加了設(shè)計方案驗(yàn)證環(huán)節(jié)和電氣系統(tǒng)設(shè)計等實(shí)踐性、綜合設(shè)計性內(nèi)容，讓學(xué)生能綜合運(yùn)用液壓傳動及其他先修課程的理論知識，進(jìn)行一項(xiàng)全面的機(jī)電液系統(tǒng)的綜合設(shè)計實(shí)踐，從而提高其實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。圖2為該項(xiàng)目的實(shí)施步驟。

圖2 項(xiàng)目實(shí)施步驟

2 教學(xué)條件建設(shè)

按照新的課程體系，傳統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)教材及實(shí)驗(yàn)設(shè)備已不能適應(yīng)，因此有必要對其進(jìn)行改革和重建，為學(xué)生主動性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。

2.1 教材建設(shè)

利用紙質(zhì)教材，讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)掌握液壓與氣壓傳動技術(shù)確實(shí)有難度，原因是液壓氣動元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，回路組成原理難懂。為此，我們編寫了適合本課程教學(xué)特點(diǎn)的多媒體教材，并開發(fā)了配套的多媒體教學(xué)軟件[4]。利用平面和立體動畫、三維結(jié)構(gòu)爆炸示圖等多媒體素材，提高教學(xué)效果。如在講授注塑機(jī)液壓系統(tǒng)時，采用圖3所示的原理圖，教師可利用動畫演示系統(tǒng)的液流方向及各執(zhí)行元件的啟停、慢速、快速等運(yùn)動，還可分步演示各回路的動作，或自動播放整機(jī)的工作過程，學(xué)生很容易就能理解注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的復(fù)雜原理及特點(diǎn)。

圖3 注塑機(jī)動畫原理圖

2.2 實(shí)驗(yàn)臺建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備是重要的實(shí)踐教學(xué)平臺，其先進(jìn)性與開放程度對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識有重要的作用。但原有的實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)固定、功能單一，只適于做簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。對此，我們建設(shè)了具有設(shè)計性、綜合性特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)臺。它由液壓實(shí)驗(yàn)裝置、電氣裝置和各種檢測、控制等儀器組成。在該實(shí)驗(yàn)臺上，學(xué)生可以動手組建各種液壓回路、PLC控制系統(tǒng)或計算機(jī)控制電液比例系統(tǒng)，完成設(shè)計性、綜合性實(shí)驗(yàn)，從而提高實(shí)驗(yàn)操作技能、創(chuàng)造力和分析解決工程技術(shù)問題的綜合能力。

2.3 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

為使學(xué)生能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)液壓與氣壓傳動基本理論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)效果，我們建立了液壓與氣壓傳動教學(xué)網(wǎng)站。網(wǎng)站內(nèi)容包括課件、教案、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、教學(xué)大綱和參考文獻(xiàn)等多種素材。網(wǎng)絡(luò)課件具有平面動畫演示、三維結(jié)構(gòu)爆炸示圖演示等特點(diǎn)。學(xué)生可以在課后，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)液壓與氣壓傳動的原理、組成和系統(tǒng)設(shè)計方法，從而加深對液壓與氣壓傳動技術(shù)的理解。

3 結(jié)束語

圍繞培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才目標(biāo)，對液壓與氣壓傳動課程體系進(jìn)行了改革嘗試。實(shí)踐證明，采用新的課程體系后，理論課師生互動性加強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，實(shí)驗(yàn)課學(xué)生主動性提高，工程設(shè)計能力和創(chuàng)新意識增強(qiáng)，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。該項(xiàng)成果可為其他院校的課程體系改革提供參考。

[1] 姚春東,高殿榮,劉勁軍.液壓與氣壓傳動教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].教學(xué)研究,2006,29(2):155-156,160.

[2] 馬勝鋼,張建立,馬泳濤,等.液壓與氣壓傳動課程教學(xué)改革探索[J].液壓與氣動,2008,12:12-14.

[3] 彭熙偉.液壓與氣壓傳動課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].液壓與氣動,2008,5:46-47.

[4] 李笑,吳冉泉.液壓與氣壓傳動[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006.

Reform and practice of hydraulic and pneumatic transmission course system

Li Xiao, Xiao Tibing, Yang Xuerong, Wu Xiaohong, Huang Zhijian, Cheng Siyuan, Guo Zhongning
Guangdong university of technology, Guangzhou, 510006, China

The hydraulic and pneumatic transmission course system consisting of theory teaching, comprehensive design experiment and mechatronic-hydraulic comprehensive design project was established in this study, in order to satisfy the requirement of cultivating applied personnel. The students’ initiative, creativity and the capability of analyzing and solving problem were improved by optimizing theory teaching content, giving comprehensive design experiment and project courses, and building multimedia teaching material, experiment equipment, and teaching website.

hydraulic and pneumatic transmission; course system; reform

液壓與氣壓傳動技術(shù)是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了工業(yè)自動化的高速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程機(jī)械、冶金、石油化工、建筑、船舶、汽車等領(lǐng)域。液壓與氣壓傳動課程已成為工科院校機(jī)械類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課[1-3]。

多年來，液壓與氣壓傳動形成了較完整的“理論教學(xué)＋驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)＋課程設(shè)計”課程體系。但隨著改革的深入，它已經(jīng)不能適應(yīng)21世紀(jì)科技進(jìn)步和社會發(fā)展對創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的需求，存在的主要問題是：理論教學(xué)內(nèi)容偏多，實(shí)驗(yàn)屬驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計缺乏實(shí)踐性環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動性和創(chuàng)造性。因此，我們對液壓與氣壓傳動課程體系進(jìn)行了改革，提出應(yīng)構(gòu)建“理論教學(xué)＋設(shè)計綜合實(shí)驗(yàn)＋機(jī)電液綜合設(shè)計項(xiàng)目”的課程體系，以加強(qiáng)實(shí)踐性、設(shè)計性和綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力及分析和解決問題的能力。

2011-11-08

李笑，博士，教授。

廣東工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目(編號：2010Y003)；2010年度廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目(編號：BKZZ2011022)。