淺談現(xiàn)代教育技術(shù)在“液壓元件”教學(xué)中的應(yīng)用

王建森 王崢嶸 冀宏 楊楨毅 張琤琤

［摘要］運用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行教學(xué)是當(dāng)今教育發(fā)展的必然趨勢，現(xiàn)代教育技術(shù)與“液壓元件”課程教學(xué)實踐的有機融合是一項系統(tǒng)工程，它涉及教學(xué)設(shè)計、現(xiàn)代教學(xué)理念、多媒體、專業(yè)仿真軟件及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等諸多方面。只有積極主動地學(xué)習(xí)、掌握現(xiàn)代教育技術(shù)的最新理論、技能以及課程專業(yè)知識，努力提高教師自身的現(xiàn)代教育技術(shù)及專業(yè)知識素養(yǎng)和水平，并不斷地探索、實踐和研究，才能逐步找到和完善現(xiàn)代教育技術(shù)與“液壓元件”課程教學(xué)實踐融合的路徑，達(dá)到提高教學(xué)效率及教學(xué)質(zhì)量的教改目的。

［關(guān)鍵詞］現(xiàn)代教育技術(shù)液壓元件教學(xué)實踐

［中圖分類號］TH137［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）09-0133-02現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于高等教育是21世紀(jì)教育模式的一場變革。如何將現(xiàn)代教育技術(shù)與工科專業(yè)課程建設(shè)有機結(jié)合，以提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，是從事工科教學(xué)教改人員面臨的一項重要課題。本文從教學(xué)實踐的角度，就現(xiàn)代教育技術(shù)在“液壓元件”課程中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。

一、現(xiàn)代教育技術(shù)與“液壓元件”教學(xué)實踐融合的必然性

（一）現(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)越性

現(xiàn)代教育技術(shù)就是運用教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)，通過對教與學(xué)過程和教與學(xué)資源的設(shè)計、開發(fā)、利用、評價和管理，實現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化的理論與實踐。[1]現(xiàn)代教育技術(shù)依托信息技術(shù)，把課程教學(xué)內(nèi)容以聲、文、圖、像多元立體化形式全方位呈現(xiàn)給學(xué)生，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中單一的平面文字和粉筆加黑板的枯燥課堂環(huán)境，使得課堂形象、生動、具體，充分調(diào)動了學(xué)生的各項感官功能，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，實現(xiàn)了生生之間、師生之間以致行業(yè)專業(yè)人士之間跨時空的交流互動。

（二）“液壓元件”課程的特點

“液壓元件”課程是機械類流體傳動與控制專業(yè)方向的核心課程，其教學(xué)內(nèi)容主要圍繞各種液壓元件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、性能及基本設(shè)計理論展開，[2][3]課程知識涉及機械、流體、控制等多個學(xué)科內(nèi)容，具有典型的學(xué)科交叉性；液壓元件包括液壓動力元件、液壓控制元件、液壓執(zhí)行元件、液壓輔助元件等多個元件，產(chǎn)品種類繁多，結(jié)構(gòu)形式緊湊、復(fù)雜多樣，與實際聯(lián)系緊密，具有很強的工程實踐背景。

（三）現(xiàn)代教育技術(shù)與“液壓元件”教學(xué)實踐融合的必然性

“液壓元件”課程由于自身的特點，主要通過教學(xué)掛圖、教學(xué)模型等輔助教學(xué)，要求學(xué)生具有抽象的三維空間想象能力。教師利用實物模型教學(xué)，元件很笨重，不便搬運且結(jié)構(gòu)隱蔽亦無法獲知，教學(xué)過程費時費力，教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)均感到枯燥乏味，教學(xué)效率低，影響了教和學(xué)的興趣及積極性?，F(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)越性和“液壓元件”課程的特點決定了二者融合的必然性。

二、現(xiàn)代教育技術(shù)在“液壓元件”教學(xué)中的應(yīng)用

（一）利用多媒體技術(shù)結(jié)合實際應(yīng)用，提高教學(xué)效率

首先，利用多媒體直觀、立體、全方位的表現(xiàn)力正確反映各種液壓元件的結(jié)構(gòu)特征，降低了知識信息的復(fù)雜度，減少了信息在大腦中從具體到抽象，再由抽象到具體的加工過程，提高了教學(xué)意圖傳達(dá)的效率。比如在液壓泵的結(jié)構(gòu)講解中，可以利用三維剖切圖片、三維爆炸圖及局部細(xì)節(jié)放大圖充分高效地描述元件結(jié)構(gòu)組成、零件相互位置關(guān)系及典型結(jié)構(gòu)特征；其次，利用多媒體動畫效果或視頻文件形象生動地展現(xiàn)液壓元件的工作過程，進(jìn)一步增強課堂的感染力，提高學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如在液壓泵、液壓馬達(dá)工作原理的講解中，充分利用組成密封容腔的各運動副零件間的相對運動視頻動畫，加強了學(xué)生對液壓泵、液壓馬達(dá)工作原理、基本概念的認(rèn)識及相互關(guān)系的理解；第三，利用多媒體技術(shù)的交互性，將元件學(xué)習(xí)與系統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)意識。在“液壓元件”的學(xué)習(xí)中，僅孤立地從元件本身出發(fā)去講解，學(xué)生很難全面地理解元件的工作原理、作用和性能指標(biāo)，較好的方法就是將液壓元件的學(xué)習(xí)與實際系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)合起來，從系統(tǒng)的角度去學(xué)習(xí)元件，才能更好地理解相關(guān)的概念、原理。比如在溢流閥工作原理的講解中，把溢流閥分別并聯(lián)在一個定量泵源和一個變量泵源中，結(jié)合溢流閥的啟閉特性曲線來講解溢流閥作安全閥用和溢流閥用時的工作狀態(tài)，學(xué)生就能更好地理解溢流閥的工作原理和其安全保護(hù)、溢流穩(wěn)壓的作用及其相應(yīng)性能指標(biāo)的意義；最后，充分利用多媒體素材的豐富性，將液壓元件的結(jié)構(gòu)原理與制造工藝相結(jié)合，拓展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力。流體傳動與控制專業(yè)方向雖然屬于大機械類專業(yè)，在課程設(shè)置中有關(guān)機械制造技術(shù)方面的專業(yè)課，但由于液壓元件屬于精密元器件，涉及很多精密加工工藝過程，常規(guī)的機械制造技術(shù)內(nèi)容的廣度和深度仍顯不足，因此，若能在液壓元件課程中適度穿插制造工藝內(nèi)容，一方面可以趁熱打鐵加強元件結(jié)構(gòu)原理、性能與工藝間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力，另一方面在理論教學(xué)中穿插實際工藝案例，還可以調(diào)節(jié)課堂氛圍，張弛有度。

（二）利用計算機仿真技術(shù)輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

計算機仿真技術(shù)在流體傳動與控制技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用已有30多年的歷史，目前國內(nèi)外有關(guān)液壓技術(shù)方面的仿真軟件有數(shù)十種之多，[4] [5]概括起來有三大類即機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件如Proe、ADAMS等，計算流體動力學(xué)仿真軟件如Fluent、CFX等，液壓元件及系統(tǒng)仿真軟件如AMESIM、EASY5等。在液壓元件的教學(xué)過程中適當(dāng)利用這些軟件開發(fā)輔助教學(xué)系統(tǒng)一方面可以拓展學(xué)生視野，深化學(xué)生對液壓元件及系統(tǒng)物理本質(zhì)的認(rèn)識；另一方面還可以激發(fā)學(xué)生對計算機輔助設(shè)計學(xué)習(xí)的興趣和熱情。

首先，利用機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件開發(fā)典型液壓元件的虛擬樣機教學(xué)系統(tǒng)，實現(xiàn)液壓元件虛擬拆裝及動力學(xué)仿真演示，既可解決課堂教學(xué)液壓元件實物模型不足或攜帶不便的問題，還可通過仿真的曲線圖表結(jié)果進(jìn)一步加強學(xué)生對液壓元件原理及性能的理解和掌握；其次，利用計算流體動力學(xué)仿真軟件對液壓元件內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值解析，獲取元件內(nèi)部流場參數(shù)如速度、壓力、溫度等的分布圖或動態(tài)流動視頻以輔助教學(xué)，可以幫助學(xué)生加強對流體力學(xué)知識的理解和領(lǐng)悟，使學(xué)生對液壓元件結(jié)構(gòu)原理的認(rèn)識上升到對液壓元件內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)、流動機理的認(rèn)識上去，深化學(xué)生就液壓元件對液壓能進(jìn)行傳遞、調(diào)節(jié)及控制這一功能的理解；最后，利用液壓元件及系統(tǒng)仿真軟件面向?qū)ο蟮膱D形化建模功能，構(gòu)建典型元件或系統(tǒng)的仿真模型，結(jié)合教材常用的傳遞函數(shù)建模方法，對元件或系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)與其性能的關(guān)聯(lián)進(jìn)行對比仿真分析，既可得到定性結(jié)論，又可獲得定量數(shù)據(jù)、曲線，從而提升學(xué)生對液壓元件或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的物理意義的領(lǐng)悟。

（三）利用課程網(wǎng)站的作用，構(gòu)建多功能交互平臺

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)越來越普及，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)已成為現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的趨勢和方向。[6]開發(fā)構(gòu)建“液壓元件”課程網(wǎng)站，打造師生、生生、校企等多元化多空間之間的開放交流互動平臺，為學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源和多種形式的教學(xué)活動，是課堂教學(xué)的延伸和必要補充，對引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)具有重要意義。“液壓元件”課程網(wǎng)站主要內(nèi)容包括課程教學(xué)大綱、授課錄像、教案、講義、課件、工程實訓(xùn)、實驗指導(dǎo)、創(chuàng)新訓(xùn)練、參考資料、液壓產(chǎn)品樣本以及液壓元件生產(chǎn)制造工藝流程等，并具有網(wǎng)上答疑、網(wǎng)上測評、網(wǎng)上提交作業(yè)等功能。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的過程中，可下載或在線瀏覽課程課件、習(xí)題庫、測驗試卷等內(nèi)容，完成課程預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)，同時學(xué)生還可以通過論壇留言或電子信箱與老師、同學(xué)進(jìn)行交流、互動。課程網(wǎng)站上還有國內(nèi)外知名液壓技術(shù)研發(fā)機構(gòu)、液壓元件生產(chǎn)廠商、優(yōu)秀液壓技術(shù)論壇等網(wǎng)址推薦鏈接，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)了解最新液壓技術(shù)發(fā)展方向和趨勢，培養(yǎng)學(xué)生勇于實踐和開拓進(jìn)取的精神。

三、結(jié)語

總之，運用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行教學(xué)是當(dāng)今教育發(fā)展的必然趨勢，現(xiàn)代教育技術(shù)與“液壓元件”課程教學(xué)實踐的有機融合是一項系統(tǒng)工程，它涉及教學(xué)設(shè)計、現(xiàn)代教學(xué)理念、多媒體、專業(yè)仿真軟件及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等諸多方面。只有積極主動地學(xué)習(xí)、掌握現(xiàn)代教育技術(shù)的最新理論、技能以及課程專業(yè)知識，努力提高教師自身的現(xiàn)代教育技術(shù)及專業(yè)知識素養(yǎng)和水平，并通過不斷的探索、實踐和研究，才能逐步找到和完善一條現(xiàn)代教育技術(shù)與“液壓元件”課程教學(xué)實踐融合的路徑，達(dá)到提高教學(xué)效率及教學(xué)質(zhì)量的教改目的。

［參考文獻(xiàn)］

［1］張劍平.現(xiàn)代教育技術(shù)-理論與應(yīng)用［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［2］林建亞，何存興.液壓元件［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1988.

［3］李壯云，葛宜遠(yuǎn)，陳堯明.液壓元件與系統(tǒng)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［4］王勇亮，盧穎，趙振鵬等.液壓仿真軟件的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.液壓與氣動，2012（8）：1-4.

［5］吳躍斌，謝英?。簤悍抡婕夹g(shù)的現(xiàn)在和未來［J］.液壓與氣動，2002（11）：1-3.

［6］湯放奇，李曉松，湯昕.論精品課程教學(xué)網(wǎng)站的功能與建設(shè)［J］.中國電力教育2008.

［責(zé)任編輯：鐘嵐］