跨專業(yè)選修課程的教學(xué)實(shí)踐與體會(huì)

劉新強(qiáng)　王崢嶸　閔為　王金林　曹文斌　張繼銘

[摘 要]交叉學(xué)科的發(fā)展要求學(xué)生進(jìn)行跨專業(yè)選修課程學(xué)習(xí)。紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)是紡織工程專業(yè)一門十分必要的跨專業(yè)選修課程，其講授的有關(guān)紡織機(jī)械的液壓氣壓傳動(dòng)知識(shí)直接關(guān)系到紡織產(chǎn)品質(zhì)量控制和制造成本以及紡織工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也是培養(yǎng)交叉綜合型紡織工程人才的需要?？鐚I(yè)選修課面臨學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，重視程度低及興趣不濃，適用教材參考資料少，實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺，考核方式單一等問題。

[關(guān)鍵詞]跨專業(yè)選修課 液壓與氣壓傳動(dòng) 紡織工程 教學(xué) 實(shí)踐與體會(huì)

[中圖分類號(hào)] G642.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）06-0138-03

隨著不同學(xué)科之間的相互交叉、融合、滲透而出現(xiàn)了交叉學(xué)科，而科學(xué)上的新理論、新發(fā)明的產(chǎn)生，新的工程技術(shù)的出現(xiàn)，經(jīng)常是在學(xué)科的邊緣或交叉點(diǎn)上。因此，作為以人才培養(yǎng)為首要任務(wù)的高等院校應(yīng)重視交叉學(xué)科將使學(xué)科本身向著更深層次和更高水平發(fā)展。交叉學(xué)科人才培養(yǎng)要求學(xué)生選修與本專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)課程即跨專業(yè)選修課程，以使學(xué)生具備交叉學(xué)科及專業(yè)發(fā)展的必要基礎(chǔ)理論知識(shí)。紡織機(jī)械是一種集機(jī)、電、光、液、氣等于一體的裝備，其本身就要求相關(guān)學(xué)科交叉與融合。

本文以紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)課程為例，分析了學(xué)生專業(yè)與跨專業(yè)選修課的特點(diǎn)，指出開設(shè)跨專業(yè)選修課程的必要性，重點(diǎn)闡述跨專業(yè)選修課程教學(xué)中遇到的問題及解決措施，對(duì)跨專業(yè)選修課程的教學(xué)和進(jìn)一步實(shí)踐與探索具有普遍而又重要的意義。

一、學(xué)生專業(yè)與跨專業(yè)課程特點(diǎn)分析

現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展是在多學(xué)科交叉、融合、滲透中不斷發(fā)展的，對(duì)于人才能力的需求是多元化的、綜合性的。2008年11月11日，在2008諾貝爾獎(jiǎng)獲得者北京論壇上，華人圖靈獎(jiǎng)得主姚期智指出，多學(xué)科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵：當(dāng)不同的學(xué)科、理論相互交叉結(jié)合，同時(shí)一種新技術(shù)達(dá)到成熟的時(shí)候，往往就會(huì)出現(xiàn)理論上的突破和技術(shù)上的創(chuàng)新。在高等院校，開設(shè)跨專業(yè)選修課目的就在于讓學(xué)生掌握與自己專業(yè)相關(guān)的交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)，為學(xué)生進(jìn)一步全面綜合發(fā)展提供后勁。

（一）學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)分析

紡織工程專業(yè)培養(yǎng)具備紡織工程方面的知識(shí)和能力，能在紡織企業(yè)、科研、教學(xué)等部門從事紡織品設(shè)計(jì)開發(fā)、紡織工藝設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)與工程、紡織生產(chǎn)質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)改造以及具有經(jīng)營(yíng)管理初步能力的高級(jí)工程技術(shù)人才。畢業(yè)生可在紡織行業(yè)、高等院校、科研院所、商檢等單位從事紡織品生產(chǎn)、紡織品貿(mào)易、教學(xué)、科研、開發(fā)及市場(chǎng)營(yíng)銷等工作。紡織工程主要課程包括機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用、紡織化學(xué)、紡織材料學(xué)、紡紗學(xué)、織造學(xué)、紡織品設(shè)計(jì)學(xué)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)與管理、生物工程在紡織上的應(yīng)用等。[1]

紡織工程是一個(gè)有關(guān)紡織產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)等的系統(tǒng)工程。紡織機(jī)械是一種科技含量高，品種繁多，性能各異，批量中等，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，集機(jī)、電、光、液、氣等于一體的裝備。[2]紡織機(jī)械是紡織工業(yè)的生產(chǎn)手段和物質(zhì)基礎(chǔ)，其技術(shù)水平、質(zhì)量和制造成本，直接關(guān)系到紡織工業(yè)的發(fā)展。為提高紡織機(jī)械的高效化和自動(dòng)化，一般紡織機(jī)械動(dòng)力部分普遍采用液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。比如DT-4C紡絲機(jī)液壓系統(tǒng)、ZTE型漿紗機(jī)液壓系統(tǒng)、清棉機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)[3]等。學(xué)生在學(xué)習(xí)本專業(yè)的過程中，一個(gè)中心環(huán)節(jié)就是對(duì)于紡織機(jī)械本身構(gòu)造與工作原理的了解和掌握，這對(duì)于學(xué)生后續(xù)就業(yè)、深造具有重要意義。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)課程是自身專業(yè)屬性所決定的。

（二）跨專業(yè)選修課程與學(xué)生專業(yè)相關(guān)性

紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)屬機(jī)電及機(jī)械類（非熱能與動(dòng)力工程專業(yè)流體傳動(dòng)與控制方向）專業(yè)的一門技術(shù)選修專業(yè)課，主要講解液壓氣壓元件及系統(tǒng)的基本原理、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之后，能夠掌握液壓及氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本概念;熟悉各種液壓泵、液壓執(zhí)行元件、液壓閥、液壓輔件和氣源裝置、氣動(dòng)輔助元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件、氣動(dòng)控制元件;了解液壓和氣動(dòng)基本回路，初步具有閱讀簡(jiǎn)單液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)圖的能力。[4]這對(duì)于紡織工程專業(yè)學(xué)生來講，正是從事紡織工程專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)的要求，尤其是在生產(chǎn)技術(shù)、質(zhì)量控制方面，也是實(shí)現(xiàn)自身全面、綜合發(fā)展的需要。

二、跨專業(yè)選修課教學(xué)過程中的問題及解決措施

在從事跨專業(yè)選修課程紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)中，筆者遇到學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱、重視程度低及興趣不濃、適用教材參考資料少、實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺、考核方式選擇等普遍而又實(shí)際問題，現(xiàn)逐一分析并提出探索性的解決措施。

（一）學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱

紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)是一門主講液壓氣壓元件及系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)課，它除要求學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)外，更重要的是要求學(xué)生具備流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。流體力學(xué)是理解和掌握好液壓氣壓元件及系統(tǒng)的核心專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。而紡織工程專業(yè)學(xué)生沒有先修流體力學(xué)相關(guān)課程，這給學(xué)生理解相關(guān)問題比如液動(dòng)力、氣穴現(xiàn)象等造成先天不足和困難。

因此，在進(jìn)行液壓氣壓元件及其系統(tǒng)教學(xué)之前，對(duì)學(xué)生進(jìn)行流體力學(xué)基礎(chǔ)部分的補(bǔ)充教學(xué)十分必要。在本課程中主要講解流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生了解液壓與氣壓傳動(dòng)中工作介質(zhì)——液壓油和空氣的基本屬性比如黏性等，連續(xù)性方程、動(dòng)量方程及伯努利方程等基本定律，雷諾數(shù)及流態(tài)等流體流動(dòng)規(guī)律。這對(duì)于學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)和掌握液壓氣壓元件基本工作原理及性能分析提供有力保證，也使得教學(xué)過程更加順暢、高效。

（二）學(xué)生重視程度低及興趣不濃

選修課在學(xué)生看來，一般認(rèn)為是不重要的、與自身專業(yè)關(guān)系不大的課程。尤其在學(xué)分制下，學(xué)生的主要目的在于拿學(xué)分。因此，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生重視程度及興趣遠(yuǎn)不如必修課程和專業(yè)課程，他們通常有這樣的表現(xiàn)形式——不專心聽講。這對(duì)選修課程的教與學(xué)造成一定的不良影響。

“興趣是最好的老師”，只有學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生濃厚的興趣，才能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情與主動(dòng)性。在紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)中筆者始終貫穿紡織機(jī)械與液壓氣壓傳動(dòng)相結(jié)合的思想，使液壓氣壓傳動(dòng)扎根于紡織機(jī)械土壤中，讓液壓氣壓傳動(dòng)烙上紡織工程的專業(yè)特色。在一開始的緒論教學(xué)中，除了介紹液壓氣壓傳動(dòng)在國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)及生活中的應(yīng)用，更重要的是介紹其在紡織機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，比如簡(jiǎn)介液壓式壓輥加壓系統(tǒng)、GA331漿紗機(jī)液壓無極變速器控制牽引輥傳動(dòng)系統(tǒng)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。在平時(shí)教學(xué)中，比如講解液壓泵、液壓閥及液壓執(zhí)行元件時(shí)，有意識(shí)地介紹其在相關(guān)紡織機(jī)械中的應(yīng)用及舉例，播放紡機(jī)液壓氣壓系統(tǒng)實(shí)際工作過程錄像。另外，結(jié)合時(shí)事新聞講解相關(guān)知識(shí)，比如在講液壓換向閥及液壓基本回路及系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合最近（2014年10月17日）為紀(jì)念中法建交50周年，法國(guó)設(shè)計(jì)制造的巨型機(jī)械神獸“龍馬”和“蜘蛛”在北京奧林匹克公園蘇醒，進(jìn)行巡游表演的新聞，其中巨型機(jī)械神獸“龍馬”和“蜘蛛”使用最先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和電子設(shè)備控制，它可以行走、騰躍，[5]其動(dòng)力及執(zhí)行部分就是液壓系統(tǒng)，從相關(guān)新聞報(bào)道圖片中可以直接看到液壓多路換向閥及液壓缸。這對(duì)于激發(fā)學(xué)生對(duì)紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)課程的學(xué)習(xí)十分有利，可以極大地促使他們產(chǎn)生興趣，進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，也有力地促進(jìn)課堂教學(xué)的順利開展。

（三）適用教學(xué)參考資料少

目前，熱能與動(dòng)力工程專業(yè)流體傳動(dòng)與控制方向?qū)I(yè)（即液壓專業(yè)）對(duì)于液壓氣壓傳動(dòng)有一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)體系，主要課程包括流體力學(xué)、自動(dòng)控制原理、液壓元件、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、液壓技術(shù)進(jìn)展等專業(yè)課程，其知識(shí)模塊之間具有一定的內(nèi)在邏輯關(guān)系，使用的教學(xué)參考書籍比較模塊化、專業(yè)化。這對(duì)于紡織工程學(xué)生來講，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)，有較大的困難。而且，目前還沒發(fā)現(xiàn)一本既有機(jī)結(jié)合相關(guān)課程核心知識(shí)“流體力學(xué)——液壓元件——液壓氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)——液壓控制系統(tǒng)”又結(jié)合紡織機(jī)械專業(yè)背景的適用教學(xué)參考書目。

筆者在現(xiàn)有的液壓教材中找到兩本比較適合的書籍：《紡織機(jī)械液壓與氣動(dòng)技術(shù)》（魏俊民主編），《液壓氣壓傳動(dòng)與控制》（冀宏主編）。前者特點(diǎn)是在講液壓與氣壓系統(tǒng)時(shí)很好地結(jié)合紡織機(jī)械中的液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析和講解;后者則從最基礎(chǔ)的流體力學(xué)基礎(chǔ)——液壓元件——液壓系統(tǒng)——?dú)鈮涸獨(dú)鈮合到y(tǒng)，全面系統(tǒng)地介紹了液壓氣壓傳動(dòng)的基本原理。[6]在講授過程中，筆者結(jié)合兩本書，一方面補(bǔ)充學(xué)生欠缺的流體力學(xué)基礎(chǔ)，另一方面結(jié)合學(xué)生的紡織機(jī)械專業(yè)知識(shí)，講解液壓氣壓元件及系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用，收到了較好的教學(xué)效果。

（四）實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺

紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)作為一門講解液壓氣壓元件及系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)課，本身具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。但在跨專業(yè)選修課中教學(xué)大綱并沒有安排相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生缺乏對(duì)于液壓元件及系統(tǒng)的直觀認(rèn)識(shí)和感受，這也可導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、熱情不夠，實(shí)踐動(dòng)手能力不足。

在課堂教學(xué)中對(duì)重要液壓元件比如液壓泵、液壓閥等進(jìn)行實(shí)物拆裝，讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)元件結(jié)構(gòu)，這對(duì)于其理解相關(guān)工作原理有很大好處。另外，可選擇性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，如液壓泵性能實(shí)驗(yàn)、液壓閥性能實(shí)驗(yàn)、液壓氣壓回路及系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)等。對(duì)學(xué)有余力或者感興趣的學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)，讓他們自己動(dòng)手操作，這對(duì)于學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和理解會(huì)更加深刻到位。

（五）考核方式的選擇

在紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)大綱中規(guī)定考核方式為綜合測(cè)評(píng)。一般的選修課大多采用“出勤成績(jī)+答辯（或大作業(yè)）”的形式進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。但我們認(rèn)為，作為一門技術(shù)型的專業(yè)選修課程不應(yīng)該是技術(shù)概論型的課程，要實(shí)實(shí)在在地在學(xué)生的腦海中留下一些印象，就要對(duì)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)、就業(yè)、深造等提供一些支撐。而答辯或大作業(yè)往往只側(cè)重于某一塊知識(shí)的考查，對(duì)于學(xué)生的整個(gè)液壓氣壓傳動(dòng)知識(shí)體系的構(gòu)建意義不大，同時(shí)也對(duì)教師掌握教學(xué)效果以及后續(xù)教學(xué)改進(jìn)提供不了太多的有效信息。

參考必修課程和專業(yè)課程的考核方式，提出并采用“出勤成績(jī)×30%+‘測(cè)試1×40%+‘測(cè)試2×30%”的考核方式。其中將測(cè)試部分分為測(cè)試1和測(cè)試2（均為閉卷考試），測(cè)試1側(cè)重于液壓氣壓元件基本原理、符號(hào)識(shí)別的考查，測(cè)試2側(cè)重于液壓氣壓基本回路及系統(tǒng)的識(shí)別與分析。通過批閱試卷，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于液壓氣壓傳動(dòng)基本原理及元件符號(hào)識(shí)別掌握得不錯(cuò)，但是對(duì)于液壓氣壓基本回路及系統(tǒng)的分析能力欠缺，因此，教師可以根據(jù)這些信息，在結(jié)課時(shí)，再次重點(diǎn)講解相關(guān)知識(shí)，可以有力填補(bǔ)學(xué)生的知識(shí)漏洞，同時(shí)也為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)一步改善提供有力信息，比如教學(xué)中加強(qiáng)和提升學(xué)生液壓基本回路及系統(tǒng)的分析能力。

三、總結(jié)

紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)是紡織工程專業(yè)一門十分必要的跨專業(yè)選修課程，其講授的有關(guān)紡織機(jī)械的液壓氣壓傳動(dòng)知識(shí)直接關(guān)系到紡織產(chǎn)品質(zhì)量控制和制造成本以及紡織工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也是培養(yǎng)交叉綜合型紡織工程人才的需要。作者以跨專業(yè)選修課程紡機(jī)液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)為例，重點(diǎn)闡述跨專業(yè)選修課程教學(xué)中遇到的學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱、重視程度低及興趣不濃，適用教材參考資料少，實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺，考核方式的單一等大多數(shù)跨專業(yè)選修課程所面臨的普遍而實(shí)際的問題，并逐一進(jìn)行分析，提出探索性的解決措施。這對(duì)跨專業(yè)選修課程的教學(xué)和進(jìn)一步實(shí)踐與探索具有普遍而又重要的意義。

[ 注 釋 ]

[1] 蘭州理工大學(xué)紡織工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃[M].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2010.

[2] 陳革，楊建成.紡織機(jī)械概論[M].北京：中國(guó)紡織出版社出版，2011.5.

[3] 魏俊民.紡織機(jī)械液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1986.

[4] 蘭州理工大學(xué)液壓氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)大綱[M].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2013.

[5] 中國(guó)網(wǎng)，法國(guó)巨型機(jī)械“神獸”將在京演繹“龍馬精神”（高清組圖），2014.10.10.

[6] 冀宏主編.液壓氣壓傳動(dòng)與控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]

[收稿時(shí)間]2014-12-22

[作者簡(jiǎn)介]劉新強(qiáng)（1987-），男，陜西陳倉人，碩士，助教，研究方向：現(xiàn)代液壓元件基礎(chǔ)理論及數(shù)字電液技術(shù)。