液壓與氣壓傳動課程教學(xué)改革研究

曾文?汪劉一?張殿武

摘要：針對液壓與氣壓傳動課程的教學(xué)現(xiàn)狀，從課程教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及實驗教學(xué)各方面進行了一系列的教學(xué)改革和實踐，對發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生綜合能力，提升教學(xué)效果起到了良好的促進作用。

關(guān)鍵詞：液壓與氣動；教學(xué)改革；教學(xué)方法；實驗教學(xué)

作者簡介：曾文（1975-），男，江西寧都人，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，講師；汪劉一（1961-），男，江西南昌人，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，副教授。（廣東 廣州 510642）

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0116-02

液壓與氣壓傳動技術(shù)是機電類人才所應(yīng)具備的控制與伺服驅(qū)動技術(shù)的重要組成部分，也是機電類專業(yè)人才培養(yǎng)的一門重要基礎(chǔ)課程。[1]現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)的迅速發(fā)展，使液壓與氣壓傳動技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其應(yīng)用程度已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。[2]讓學(xué)生更好地掌握液壓與氣壓傳動技術(shù)也因此顯得更加重要。

隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟的快速發(fā)展，具有良好綜合能力的研究型人才和應(yīng)用型人才需求越來越大，國內(nèi)普通高校近年來更加重視大學(xué)生的通識教育與綜合素質(zhì)教育，并對專業(yè)課進行了較大的壓縮。傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動課程學(xué)時數(shù)多，所涉及的內(nèi)容比較廣泛且理論推導(dǎo)、分析、計算較多，與實踐脫離較大；教學(xué)方法比較陳舊，基本以教師講授為主，學(xué)生缺乏主動性；實驗條件簡陋，與工程實際應(yīng)用差別較大。因此，有必要對液壓與氣壓傳動課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗教學(xué)進行全面的改革，以促進學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、能力強、素質(zhì)高的新型人才。

一、課程教學(xué)體系和內(nèi)容的改革

傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動課程課時量比較充足，一般在48學(xué)時以上，有的甚至達到60學(xué)時。傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動教材、課程教學(xué)內(nèi)容大致包含液壓傳動和氣壓傳動兩部分，液壓傳動部分主要包含：液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓泵、液壓馬達與液壓缸、液壓控制閥、基本回路、典型液壓系統(tǒng)；氣壓傳動部分主要包含：氣壓傳動基礎(chǔ)知識、氣源裝置及氣動元件、氣動回路、氣動傳動系統(tǒng)等。在普通高校提倡通識教育與素質(zhì)教育的新形勢下，液壓與氣壓傳動課程的課時被大幅壓縮，目前華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我校”）該課程的課時已壓縮到32學(xué)時。在少課時條件下，筆者所在教研組對液壓與氣壓傳動課程的教學(xué)內(nèi)容及課程考核方式進行了大幅的調(diào)整。

1.教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整上，以液壓傳動為主、氣壓傳動為輔，適當(dāng)降低理論的難度和深度，更加注重工程實際應(yīng)用。液壓傳動部分中，液壓流體力學(xué)由于理論性太強且實際應(yīng)用中不需要了解太深入，因此僅介紹一些與實際應(yīng)用關(guān)聯(lián)性較強的概念；液壓元件部分，包含液壓泵、液壓馬達、液壓缸、液壓控制閥、輔助元件等，該部分元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，細節(jié)較多，需學(xué)時數(shù)較多，但實際應(yīng)用中對這些的要求不高，因此液壓元件部分進行較大調(diào)整，著重在元件的工作原理、作用及其應(yīng)用場合；液壓基本回路及典型系統(tǒng)與實際應(yīng)用聯(lián)系比較緊密，因此該部分作為課程重點內(nèi)容，深入講解；氣壓傳動部分由于基本原理與液壓傳動相似，因此簡單介紹氣壓傳動的不同之處，同時以一個氣壓傳動系統(tǒng)實例進行介紹。重新調(diào)整后的教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用聯(lián)系更加的緊密，同時能保證在有限的課時內(nèi)學(xué)生所學(xué)的知識能形成完整的體系，也利于以后工作中液壓與氣壓傳動知識的進一步擴展。

2.課程考核方式

課程考核是評價學(xué)生對所學(xué)知識掌握程度的重要手段，以往的考核方式基本是以期末考試成績?yōu)橹?，平時考勤、作業(yè)、實驗成績?yōu)檩o。這種方法不利于學(xué)生知識體系的擴展以及學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。針對提高學(xué)生綜合素質(zhì)的要求，筆者所在教研組更加重視學(xué)生平時的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，大幅提高了平時課程考核在課程考核中所占比重，期末考試成績與平時考核成績各占50%。平時課程考核不僅包含考勤、作業(yè)，還增加了課堂紀(jì)律、課堂討論、課堂提問、讀書報告、實驗動手等的考核。改革課程考核方式后，不僅可以考核學(xué)生對液壓與氣壓傳動課程知識的掌握程度，還能促進學(xué)生在自學(xué)能力、自我表現(xiàn)能力、動手能力等方面的提高。

二、課堂教學(xué)方法和手段的改革

課堂教學(xué)是教學(xué)體系中最重要的一個環(huán)節(jié)，課堂教學(xué)效果是評價教學(xué)成功與否的一個重要標(biāo)記。課堂教學(xué)不能是單純的講解式教學(xué)，學(xué)生也不應(yīng)當(dāng)僅是教學(xué)活動的單純被動接受者。由于液壓與氣壓傳動課程內(nèi)容廣泛，實踐性強，抽象難懂，且學(xué)時較少，在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，往往容易陷入到“滿堂灌”的教學(xué)方式中。這種教學(xué)方式忽略了學(xué)生在教學(xué)活動中的主觀能動性，抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。有鑒于此，在本課程的教學(xué)改革實踐中，依據(jù)“以人為本”的教育理念，在課堂教學(xué)方式中采用多種教學(xué)方法和手段，在傳授課程知識的同時，發(fā)揮學(xué)生的主體性，調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，力求達到提高學(xué)生整體學(xué)習(xí)質(zhì)量的目的。

1.充分利用多媒體的現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)

液壓與氣壓傳動課程中，有大量的液壓元件結(jié)構(gòu)及原理圖和回路圖，以往的教學(xué)中往往是使用元件模型和掛圖，但只有前排的學(xué)生能看清。在多媒體的現(xiàn)代教學(xué)過程中，教師在課前準(zhǔn)備好元件結(jié)構(gòu)的三維模型及其分解圖、原理的動態(tài)效果圖、回路運行圖，以及一些液壓系統(tǒng)運行的視頻等素材，然后在課堂中通過多媒體呈現(xiàn)給學(xué)生，這些形象生動的素材避免了元件結(jié)構(gòu)及原理圖的枯燥乏味，能有效吸引學(xué)生的注意力及加強學(xué)生元件結(jié)構(gòu)和原理的理解。通過多年的累積以及結(jié)構(gòu)圖、原理圖的模型開發(fā)，筆者所在教研組已經(jīng)為該課程建立了一套完善的多媒體素材庫。

2.注重發(fā)揮學(xué)生的主體性

在課堂教學(xué)過程中，改變教師從頭講到尾的填鴨式教學(xué)方式，讓學(xué)生參與到教學(xué)活動中，發(fā)揮學(xué)生的主動性和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)過程中，可以設(shè)計一些簡單提問、啟發(fā)式提問、課堂小測、課堂討論、學(xué)習(xí)報告等環(huán)節(jié)。在設(shè)置啟發(fā)式問題時，要給予學(xué)生思考的時間，不要急于給學(xué)生提供幫助，適當(dāng)?shù)亟o他們一些挫折和焦慮，從而使得學(xué)生能更加集中精力去思考和解決問題，激發(fā)他們的求知欲與創(chuàng)造性思維。如在講解完單柱塞泵的工作過程后，可以提出容積泵必需具備哪些必備條件的問題，并預(yù)留時間讓同學(xué)思考和總結(jié)。在課堂教學(xué)過程中，可以設(shè)置多種類型的課堂討論環(huán)節(jié)，如重述式討論、對話式討論、研討式討論。通過這些討論，可以促進學(xué)生更深刻地理解課程中的一些知識，提高學(xué)生解決問題的能力。

3.引入任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法進行教學(xué)

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式以學(xué)習(xí)理論為主要依托，是以學(xué)生為中心，以“任務(wù)”為驅(qū)動力，指導(dǎo)學(xué)生在完成任務(wù)中把握知識結(jié)構(gòu)，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)、探究的一種教學(xué)方法。[3]任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法在中職教育中比較常見，在本科教育中較少采用。但由于液壓與氣壓傳動課程較強的實踐性，在液壓基本回路及液壓系統(tǒng)中引入任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，對加強學(xué)生對液壓回路及系統(tǒng)的理解，提高學(xué)生的動手及思考創(chuàng)新能力，構(gòu)建良好的教學(xué)氛圍起到了很好的作用。在教學(xué)過程中設(shè)置了三個任務(wù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)單元，分別是壓力控制回路的分析、組裝與調(diào)試，節(jié)流調(diào)速回路的分析、組裝與調(diào)試，順序動作回路的分析、組裝與調(diào)試。在每個任務(wù)學(xué)習(xí)單元中，教師首先提出明確的任務(wù)目標(biāo)，學(xué)生課后通過自學(xué)了解回路的組成及其特點，并在小組內(nèi)進行討論確定任務(wù)的完成方案，然后在液壓綜合實驗室中完成回路的組裝和調(diào)試，教師在學(xué)生完成任務(wù)的過程中給予指導(dǎo)和評估學(xué)生完成任務(wù)的能力，并在學(xué)生完成任務(wù)后總結(jié)及拓展相關(guān)的課程知識。

4.理論聯(lián)系實際及案例教學(xué)的應(yīng)用

液壓與氣壓傳動技術(shù)是一門實踐性比較強的課程，如果脫離實際應(yīng)用，僅僅照本宣科講授書本上的理論知識，會使得課堂比較枯燥和乏味，同時學(xué)生也無法實際理解液壓系統(tǒng)。因此在授課過程中，需要緊密結(jié)合實際應(yīng)用及多采取一些實際案例。比如，在講授高壓葉片泵時，以國內(nèi)某葉片泵生產(chǎn)廠家在葉片泵高壓化過程中遇到的問題為例啟發(fā)學(xué)生的思考以及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；以筆者所在課題組研發(fā)的液壓沉樁系統(tǒng)及機械創(chuàng)新大賽項目“液壓仿生昆蟲爬行系統(tǒng)”講解液壓系統(tǒng)的實際應(yīng)用；在典型液壓系統(tǒng)的講解中，除選取常見的壓力機液壓系統(tǒng)外，還選取起重機液壓控制系統(tǒng)、一些機床上的液壓系統(tǒng)、汽車生產(chǎn)線上的一些液壓系統(tǒng)等。

三、實驗教學(xué)的改革

傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動課程實驗，主要是針對液壓元件和液壓回路進行簡單的拆裝和性能參數(shù)的測試，屬于驗證性的實驗項目。這些實驗對理論知識的補充基本足夠，但遠遠無法滿足培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的目標(biāo)。因此，筆者對該課程的實驗項目進行重新設(shè)計，并對實驗教學(xué)的考核方式進行相應(yīng)的調(diào)整。

1.實驗項目的設(shè)計

實驗項目的設(shè)計要考慮課程的需要，同時還需要考慮現(xiàn)有的實驗條件及對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。基于這點，本課程有針對性地開設(shè)了以下幾個實驗項目：

（1）液壓元件的拆裝及液壓系統(tǒng)的參觀。通過拆裝各種液壓元件，讓學(xué)生了解液壓元件的結(jié)構(gòu)、原理；通過觀察液壓系統(tǒng)的工作過程，讓學(xué)生初步了解液壓系統(tǒng)的組成及其工作原理。

（2）液壓基本回路的組裝、調(diào)試。結(jié)合課堂的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，利用快速組合式全功能液壓實驗教學(xué)平臺，讓學(xué)生獨立分析、組裝、調(diào)試一些液壓基本回路，掌握基本回路的工作原理及其特點。

（3）液壓系統(tǒng)的設(shè)計及組裝、調(diào)試。該實驗項目為綜合性、設(shè)計性實驗，學(xué)生可以通過Automation Studio液壓系統(tǒng)設(shè)計軟件設(shè)計并驗證液壓系統(tǒng)的合理性，然后利用快速組合式全功能液壓實驗教學(xué)平臺將液壓系統(tǒng)組裝出來并進行調(diào)試。

在實驗的過程中，小組內(nèi)的同學(xué)一起協(xié)同完成實驗，教師負責(zé)進行指導(dǎo)和幫助。實驗重在培養(yǎng)學(xué)生對液壓知識的綜合應(yīng)用能力、動手實踐能力、創(chuàng)新精神及團隊協(xié)作精神。實驗教學(xué)的考核除實驗報告外，還包含操作情況、安全注意事項、設(shè)備整理等，使實驗成績能綜合反映學(xué)生的整個實驗過程情況。

2.鼓勵學(xué)生在各類大賽項目中應(yīng)用液壓與氣壓傳動技術(shù)

近年來，由于學(xué)校的鼓勵與支持，學(xué)生參加機械類的各類大賽項目比較多。為了讓學(xué)生更好掌握液壓與氣動技術(shù)，筆者所在教研組鼓勵與支持學(xué)生在大賽項目中應(yīng)用該技術(shù)，同時為學(xué)生提供全面的指導(dǎo)。在近幾年的各項大賽中，參賽學(xué)生獲得了突出的成績，各項能力也得到質(zhì)的提高。[4]

四、結(jié)束語

液壓與氣壓傳動課程通過上述的改革之后，教學(xué)內(nèi)容更加貼近工程應(yīng)用實際，教學(xué)上更加注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在教學(xué)實踐過程中，多種現(xiàn)代教學(xué)方法的實施，特別是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法使學(xué)生更容易理解和掌握課程知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到提高，課堂教學(xué)氛圍更加活躍。與實際工程應(yīng)用聯(lián)系更加緊密的實驗教學(xué)模式，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及實踐能力明顯提高，也使學(xué)生在就業(yè)后能更快適應(yīng)新的工作崗位。

參考文獻：

[1]許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，

2007.

[2]黃方平，沈萌紅，童森林.液壓氣動特色人才培養(yǎng)實踐體系建設(shè)探索[J].蘇州大學(xué)學(xué)報（工科版），2008，4（28）：79-80.

[3]張帆.高職液壓與氣動課程教學(xué)改革探討[J].液壓與氣動，

2012，（7）：44-46.

[4]王慰祖，卿艷梅，張殿武.少課時《液壓與氣動》課程教學(xué)實驗環(huán)節(jié)改革的探討與實踐[J].價值工程，2010，（5）：114-115.

（責(zé)任編輯：王意琴）