以學(xué)生為中心的《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)改革

魏紅梅，呂會敏，趙榮榮

以學(xué)生為中心的《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)改革

魏紅梅，呂會敏，趙榮榮

（山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034）

為改變傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動學(xué)習且無法突出綜合能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀，文章基于學(xué)生中心改革理念，以山東華宇工學(xué)院《液壓與氣壓傳動》為例開展了TBL教學(xué)法的教學(xué)改革。在改革過程中對課程組織結(jié)構(gòu)進行了重組，建立了線上教學(xué)資源并構(gòu)建了與之相適應(yīng)的考核評價方式。實踐表明，采用以學(xué)生為中心的TBL教學(xué)模式，學(xué)生的學(xué)習積極性明顯提高，課堂氣氛更加活躍，學(xué)生在掌握理論知識的同時，其自主學(xué)習能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新能力得到了全面提高。

學(xué)生中心；液壓傳動；課程改革

前言

《液壓與氣壓傳動》課程是機械類專業(yè)的一門必修課，通過學(xué)習使學(xué)生能夠具備正確選用液壓與氣動元件，分析、設(shè)計簡單的液氣壓回路的能力；具備安裝、調(diào)試、維護一般液氣壓系統(tǒng)，并診斷和排除一般故障的能力。為高效達成教學(xué)目標，我院《液壓與氣壓傳動》課程以學(xué)生為中心進行了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程評價體系等多方面的改革。

1 課程改革的理念與思路

根據(jù)一流本科課程建設(shè)要求，確立“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進”的理念，在課程教學(xué)內(nèi)容組織及設(shè)置上，注重學(xué)生深入分析、設(shè)計液壓系統(tǒng)的綜合能力；在教學(xué)組織及方式方法上，以學(xué)生為中心，體現(xiàn)先進性與互動性突出課程的創(chuàng)新性；改革課程考核考試評價，讓學(xué)生體驗“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習挑戰(zhàn)度。據(jù)此確定本課程“134”建設(shè)思路，即1條主線：以培養(yǎng)學(xué)生課程的應(yīng)用能力為主線；3個注重：教學(xué)內(nèi)容注重工程應(yīng)用、教學(xué)過程注重理論聯(lián)系實際、教學(xué)活動注重學(xué)生參與；4項措施：學(xué)習內(nèi)容“任務(wù)化”、學(xué)習資源“立體化”、學(xué)習環(huán)境“多樣化”、學(xué)習評價“多元化”[1]。

圖1 課程建設(shè)思路

2 以工程任務(wù)為載體，重構(gòu)課程內(nèi)容

為突出以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，根據(jù)《液壓與氣壓傳動》課程的課程性質(zhì)、特點及培養(yǎng)目標，課程內(nèi)容以“實用、應(yīng)用”為原則，打破原有的章節(jié)體系，以具體的液壓系統(tǒng)為載體，建設(shè)“任務(wù)化”的學(xué)習內(nèi)容。例如，以汽車起重機的液壓系統(tǒng)為載體，將汽車起重機液壓系統(tǒng)中所有的元件的功能、結(jié)構(gòu)、原理置于該液壓系統(tǒng)中，逐一進行講解。將傳統(tǒng)教學(xué)多個章節(jié)的內(nèi)容整合為5個項目，又細化為8～10個任務(wù)（見表1），并將課程的所有知識點及液氣壓傳動的前沿技術(shù)分配到所設(shè)任務(wù)中。

表1 重構(gòu)后的教學(xué)內(nèi)容

序號項目名稱任務(wù)名稱1.任務(wù)設(shè)置以“簡單機械液（氣）壓傳動講認知、典型機械液（氣）壓傳動講回路、復(fù)雜機械液（氣）壓傳動講系統(tǒng)”為規(guī)律，從基本認知到系統(tǒng)設(shè)計、連接、調(diào)試維護，從簡單到復(fù)雜，符合學(xué)生認知過程。2.在任務(wù)設(shè)置中，根據(jù)學(xué)生學(xué)情設(shè)計不同的備選任務(wù)，增加學(xué)生自行設(shè)計相應(yīng)液壓系統(tǒng)的內(nèi)容，注重學(xué)生創(chuàng)新能力以及綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，讓各個層次的學(xué)生都能體驗“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習挑戰(zhàn)。3.在課程內(nèi)容上突破教材傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容束縛，加入微型液壓元件、集成化液壓元件及與微電子結(jié)合的智能化液壓元件等先進內(nèi)容。4.定期組織教研活動，挖掘課程思政元素，利用國內(nèi)外案例及課程內(nèi)容特點，融入課程思政元素，育才育人同步進行。 1液壓與氣壓傳動基礎(chǔ)機床工作臺液壓傳動系統(tǒng)分析 2基本回路分析與設(shè)計起重機液壓支腿回路分析 液壓壓力機調(diào)壓回路分析 機床進給系統(tǒng)液壓回路分析 機床夾緊進給順序動作液壓回路分析 3典型液壓系統(tǒng)分析工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)分析 4氣壓傳動認知氣動剪切機工作原理分析 5典型氣壓傳動系統(tǒng)分析數(shù)控加工中心氣動換刀系統(tǒng)分析

同時，在整個教學(xué)過程中教學(xué)團隊堅持知識傳授與思政教育密切融合的原則，以新時代工匠精神為切入點，從深挖思政元素點入手，將分散但相同的思政元素點梳理成線[2]，再通過課堂教學(xué)改革構(gòu)建思政融入方式，達到專業(yè)課程思政“立德樹人”的目標，實現(xiàn)“專業(yè)傳授與價值引領(lǐng)”同行同向的目的。

例如由“液壓油的污染與控制”引起的故障這一知識點，在液壓元件學(xué)習中都會出現(xiàn)，通過引入由污染產(chǎn)生的故障而導(dǎo)致工程事故案例，形成一條線，用流體力學(xué)知識分析事故的原因，在元件學(xué)習時分析故障現(xiàn)象，同時強調(diào)在系統(tǒng)設(shè)計計算中應(yīng)嚴格遵守設(shè)計標準和行業(yè)規(guī)范，教師設(shè)置討論課引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，同時使學(xué)生初步建立責任意識和職業(yè)道德感。

3 借助網(wǎng)絡(luò)平臺，建立線上學(xué)習資源

在改革基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段建設(shè)“立體化”的教學(xué)資源。主要包括：典型元件圖片庫、動畫資源庫及教學(xué)錄像庫；契合教學(xué)大綱的習題庫；項目與任務(wù)單庫等一整套教學(xué)資源，同時結(jié)合學(xué)校實驗室、機房等基礎(chǔ)條件開發(fā)了多個設(shè)計性、綜合性實驗項目、仿真項目，及與之配套的實驗指導(dǎo)書；并將所有資料上傳線上教學(xué)平臺，建成在線課程資源。

圖2 學(xué)習通平臺課程資源

圖3 教師提供的思維導(dǎo)圖

圖4 學(xué)生完成的思維導(dǎo)圖

任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法打破了原有教材的章節(jié)體系，為了便于梳理知識點，以任務(wù)為單元創(chuàng)建了課程思維導(dǎo)圖，將每個任務(wù)的知識點、課程資源按思維導(dǎo)圖分類傳給學(xué)生，作為學(xué)生學(xué)習或獨立完成項目任務(wù)時的參考依據(jù)，同時學(xué)生任務(wù)的完成過程及結(jié)果也以思維導(dǎo)圖的形式傳給教師，以便教師指導(dǎo)，形成了基于思維導(dǎo)圖的混合式教學(xué)模式[3]。

4 以學(xué)生為中心，改革教學(xué)模式

課堂教學(xué)設(shè)計應(yīng)符合以學(xué)生為中心的課程教學(xué)改革方向，注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣和潛能，增強學(xué)生的社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力。本門課程教學(xué)中以任務(wù)為載體，利用現(xiàn)代技術(shù)手段，采用TBL（以團隊為基礎(chǔ)的教學(xué)）、對分課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等多種先進教學(xué)方法，創(chuàng)建“多樣化”的教學(xué)環(huán)境。

TBL教學(xué)是學(xué)生在團隊基礎(chǔ)上，圍繞各教學(xué)單元中包含的核心概念及其應(yīng)用展開主動學(xué)習，經(jīng)過“個人獨立學(xué)習→團隊討論學(xué)習→團隊練習強化提升學(xué)習并運用”的過程獲取知識，并掌握知識的運用[4]。

根據(jù)《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)目標及課程內(nèi)容的特點，選擇TBL教學(xué)單元，確定各單元的學(xué)習要求，制定各單元預(yù)習提綱（圖5），根據(jù)提綱準備自主學(xué)習資源（圖6），制定各單元的個人測試題、小組測試題和在課后應(yīng)用練習（見表2）。

圖5 單向閥、換向閥預(yù)習提綱

圖6 單向閥、換向閥學(xué)習資源

表2 各單元的個人測試題、小組測試題和在課后應(yīng)用練習

自主學(xué)習內(nèi)容個人測試小組測試應(yīng)用練習 單向閥、換向閥要求時長5分鐘：基礎(chǔ)知識檢測客觀題（學(xué)習通建題，課前5分鐘發(fā)布）分組領(lǐng)取液壓單向閥或換向閥實物，在規(guī)定時間內(nèi)確定元件名稱、工作原理，繪制圖形符號起重機液壓支腿回路分析 液壓泵分組領(lǐng)取齒輪泵實物，在規(guī)定時間內(nèi)分析結(jié)構(gòu)及特點，說明工作原理分析液壓壓力機不同工況下各節(jié)點的壓力大小 壓力控制閥對比說明溢流閥、順序閥、減壓閥的異同點 流量控制閥分組領(lǐng)取節(jié)流閥或調(diào)速閥實物，在規(guī)定時間內(nèi)確定元件名稱、工作原理，繪制圖形符號機床進給液壓回路分析 壓力控制回路根據(jù)要求，分組設(shè)計回路，說明工作原理在實驗室搭建回路，并運行，分析實驗結(jié)果

在教學(xué)實施過程中，我們將教學(xué)分為課前、課中和課后三個階段。為了讓學(xué)生積極參與課堂學(xué)習，每項任務(wù)開始前，先通過網(wǎng)絡(luò)平臺先為學(xué)生分發(fā)學(xué)習任務(wù)書，學(xué)生組建小組，根據(jù)教師提供的課件、視頻等線上教學(xué)資源自主學(xué)習知識點，教師網(wǎng)上輔導(dǎo)答疑。課堂上，第一部分是基礎(chǔ)知識的個人測試，了解學(xué)生自學(xué)后是否掌握相關(guān)的基礎(chǔ)理論；第二部分是小組測試，教師設(shè)計問題，小組成員達成共識后形成答案，意見不同時可查閱資料、分析討論后完成，由教師隨機抽取組員代表小組表達觀點。這部分教學(xué)方法的優(yōu)點在于水平不一的學(xué)生在平等的基礎(chǔ)上形成良好的互動，可以互幫互學(xué)帶動基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生；第三部分是教師根據(jù)學(xué)生的掌握情況進行重難點的講授與引領(lǐng)，對教學(xué)中的重點、難點，采用靈活的教學(xué)方法進行強化[5]。通過老師和學(xué)生之間的各種交互式活動，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的能力建設(shè)。課后是應(yīng)用性練習，即完成工程任務(wù)，這個環(huán)節(jié)考驗的是學(xué)生對知識的理解、掌握、融會貫通的能力，沒有標準的答案，只有更好的答案，小組學(xué)生通過討論思想碰撞后會有更多的感觸和體會。

圖7 學(xué)生主動參與課堂情況

TBL教學(xué)法通過課前自學(xué)—個人測試—小組測試—應(yīng)用練習，測試成績計入平時考核，組內(nèi)成員分數(shù)捆綁，大大提高了學(xué)生自主學(xué)習能力。2020—2021學(xué)年第二學(xué)期將TBL教學(xué)應(yīng)用于18本科機制實踐教學(xué)中，應(yīng)用期間，學(xué)生氛圍活躍，課堂參與率達100%。通過小組學(xué)習，水平不一的學(xué)生在平等的基礎(chǔ)上形成良好的互動，提高了學(xué)生的團隊協(xié)作及溝通能力。推動了課堂改革，產(chǎn)生了一定的效果。

5 完善課程考核方案

新的教學(xué)模式需要新的評價體系，課程突破傳統(tǒng)卷面考試方式的束縛，注重過程考核，并加大過程考核在最終成績中的比重，制訂以平時項目完成的情況和學(xué)習過程考核為主的符合職業(yè)能力培養(yǎng)要求的綜合考核方案，在一定程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習熱情。

通過改革，給學(xué)生充分參與課堂的機會，學(xué)生成為教學(xué)的中心，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興致，大大提高了學(xué)生學(xué)習的積極性。改善了之前課堂死氣沉沉的狀態(tài)，使學(xué)生在快樂輕松的氛圍中掌握所學(xué)知識。同時，以小組為單位共同完成任務(wù)。在教學(xué)中，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)理論知識，同時培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、組織能力、闡述能力和團隊協(xié)作能力，對學(xué)生的全面發(fā)展有很大的幫助。

表3 課程考核體系

評價項目評分項目評價方式比例 過程評價（50%）學(xué)習任務(wù)評價教師評價30% 平時表現(xiàn)課前測評學(xué)生自評學(xué)生互評教師評價30% 組內(nèi)測評 專題討論 階段測驗15% 實驗25% 結(jié)果評價（50%）期末考試學(xué)校評價50%

[1] 魏紅梅,王肖英.基于CDIO工程教育理念的液壓與氣動技術(shù)課程教學(xué)改革探究[J].西部素質(zhì)教育,2018,4(19):174-175.

[2] 湯琳,周鵬,洪玲.新工科背景下計算機類專業(yè)課程思政建設(shè)思路與實踐路徑探索——以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程為例[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報,2020,39(10):42-50+55.

[3] 呂會敏,魏紅梅.基于思維導(dǎo)圖的混合式教學(xué)模式探究——以《液壓與氣壓傳動》課程為例[J].現(xiàn)代交際,2020(21):9-11.

[4] 劉榮盛,詹曉梅,王鑫,等.TBL教學(xué)模式應(yīng)用研究綜述[J].內(nèi)江科技,2019,40(09):27-28+24.

[5] 周婧,柳華,沈煒亮,李勤.以團隊為基礎(chǔ)的學(xué)習(TBL)在醫(yī)學(xué)高等教育中的應(yīng)用分析[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育,2020(10):1-2.

Teaching Reform of the CourseCentered on Students

WEI Hongmei, LV Huimin, ZHAO Rongrong

( Shandong Huayu University, Shandong Dezhou 253034 )

In order to change the status quo of students'passive learning and inability to highlight comprehensive ability cultivation in traditional teaching, based on the student-centered reform concept, this paper takesof Shandong Huayu University as an example to carry out the teaching reform of TBL teaching method.The curriculum organization structure has been reorganized,online teaching resources have been established, and the corresponding assessment and evaluation methods have been constructed in the process of reform.Practice shows that,after adopting the new teaching mode, students' learning enthusiasm is improved, and the classroom atmosphere is more active. While students master theoretical knowledge, their autonomous learning ability, problem-solving ability and innovation ability have been comprehensively improved.

Student-centered;Hydraulic transmission; Curricular reformation

G642.0

A

1671-7988(2021)24-129-04

G642.0

A

1671-7988(2021)24-129-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.030

魏紅梅（1980—），女，工學(xué)碩士，副教授，就職于山東華宇工學(xué)院，研究方向：機械設(shè)計方向。

1.山東華宇工學(xué)院2020年度教育教學(xué)改革“基于TBL教學(xué)法的《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)研究與實踐”，項目編號：2020JG07。2.山東華宇工學(xué)院課堂教學(xué)改革試點項目《液壓與氣壓傳動》，項目編號：2021KG-01。