《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

畢新勝　查鑫宇　高廣娣

摘要：針對(duì)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程特點(diǎn)及目前教學(xué)過程中存在的困難，提出采用項(xiàng)目教學(xué)法、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)開發(fā)、構(gòu)建多功能快速拆裝式液壓與氣動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件平臺(tái)、利用FluidSIM仿真軟件、Flash動(dòng)畫等方法，結(jié)合工廠培訓(xùn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)進(jìn)行改革與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：液壓與氣動(dòng)；課程教學(xué)；改革；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G640.0 文章標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）53-0162-02

一、前言

液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械技術(shù)中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，本課程是我院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)會(huì)液壓與氣壓傳動(dòng)元件和系統(tǒng)的組成原理、性能特點(diǎn)，為從事自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)作為機(jī)械行業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，已經(jīng)在其他工程領(lǐng)域占據(jù)舉足輕重的地位，然而在高校對(duì)該課程的教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性上反映出在傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式下已經(jīng)無法滿足液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)日益發(fā)展的需要，受課程專業(yè)特點(diǎn)限制，且在課程教學(xué)時(shí)無法對(duì)價(jià)格高昂、密封性要求較高的元器件的拆裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解，這就使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)其工作特性及結(jié)構(gòu)難于理解，很多學(xué)生反映課程較難，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，給正常的教學(xué)進(jìn)度帶來了障礙。為了解決上述問題，本文提出對(duì)課程進(jìn)行改革，通過開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等方法來滿足師生的共同需求，同時(shí)增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)性、學(xué)生參與性和學(xué)習(xí)積極性。

二、《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程改革措施

1.制作豐富、生動(dòng)的Flash動(dòng)畫，幫助學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)。液壓氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)工作過程抽象，教學(xué)中采用多媒體手段，可將靜止、抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)、形象的知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解和掌握。在液壓與氣動(dòng)多媒體課件制作過程中，如果將元件的動(dòng)作、系統(tǒng)的回路從靜止不動(dòng)的圖形符號(hào)轉(zhuǎn)變成形象生動(dòng)的動(dòng)畫并演示其工作過程，則可以形象地展現(xiàn)元件和系統(tǒng)的原理及工作特性，有利于學(xué)生理解和掌握所學(xué)知識(shí)。在教學(xué)實(shí)踐中，利用Flash軟件將教材中的各類油泵、控制閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了爆炸圖展示與拆裝演示，工作原理均制作成了動(dòng)畫，紅色油路（氣路）代表高壓油路（氣路），藍(lán)色油路（氣路）代表低壓油路（氣路），通過油液（氣體）的流動(dòng)以及液壓（氣壓）元件的動(dòng)作，使靜止抽象的結(jié)構(gòu)原理圖變成了形象的動(dòng)畫；將回路及系統(tǒng)的工作過程制作成動(dòng)畫，使動(dòng)作的先后順序及油液（氣體）的流動(dòng)方向一目了然，對(duì)學(xué)生讀懂復(fù)雜的系統(tǒng)圖起到了幫助作用。采用動(dòng)畫演示，使教學(xué)過程生動(dòng)、活潑，好教易學(xué)。

2.搭建課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供參考?！兑簤号c氣壓傳動(dòng)》教學(xué)平臺(tái)主要包括課程信息、在線學(xué)習(xí)、虛擬實(shí)驗(yàn)、師生交互、檢驗(yàn)學(xué)習(xí)五部分功能，具體如下：（1）課程信息。主要是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)該課程的學(xué)科性質(zhì)，了解學(xué)科內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)目的，制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，教師針對(duì)學(xué)科性質(zhì)制訂相應(yīng)的教學(xué)方法及教學(xué)計(jì)劃。（2）在線學(xué)習(xí)。在信息化時(shí)代需要充分利用高校校園的網(wǎng)絡(luò)資源，搭建液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，教師將豐富的課件及相關(guān)教學(xué)資源上傳至平臺(tái)，以便學(xué)生可以實(shí)時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)學(xué)科的難點(diǎn)和重點(diǎn)可以一目了然，學(xué)生也可以通過校園網(wǎng)論壇相互學(xué)習(xí)交流，提高學(xué)習(xí)興趣。（3）虛擬實(shí)驗(yàn)。由虛擬拆裝和回路實(shí)驗(yàn)組成。虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)主要由拆裝實(shí)驗(yàn)概述、液壓泵和液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓控制閥、液壓試驗(yàn)臺(tái)五部分組成，可以展示液壓元器件的三維造型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中能直觀了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)元件工作原理的理解。虛擬回路實(shí)驗(yàn)主要由差動(dòng)回路性能實(shí)驗(yàn)、節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)、順序動(dòng)作回路實(shí)驗(yàn)三大部分組成，幫助學(xué)生了解了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的、學(xué)習(xí)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析。（4）師生交互。教師作為教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)論壇的管理員，定期對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的疑惑以及存在的問題來集中解決，在課堂教學(xué)時(shí)做出詳盡解釋，這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教師的教學(xué)效率，也為師生提供了一個(gè)良好的交流平臺(tái)。（5）檢驗(yàn)學(xué)習(xí)。新課結(jié)束后，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的測(cè)試題進(jìn)行自我測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)果由表格和曲線的形式表示，以便學(xué)生直觀地總結(jié)出相對(duì)薄弱的知識(shí)環(huán)節(jié)并加強(qiáng)學(xué)習(xí)，查缺補(bǔ)漏。教師可以通過測(cè)試成績(jī)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)釋疑，進(jìn)而針對(duì)教學(xué)效果及時(shí)改善教學(xué)方法。

3.多媒體技術(shù)與FluidSIM仿真軟件相結(jié)合，提高課程教學(xué)效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)與FluidSIM仿真軟件相結(jié)合應(yīng)用到液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)的教學(xué)中，搭建元器件模型，模擬元器件動(dòng)態(tài)工作過程，以動(dòng)畫的形式展現(xiàn)液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)過程以及系統(tǒng)的多種工況運(yùn)行狀態(tài)，提高學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。

FluidSIM仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用起到了事半功倍的教學(xué)效果，其主要對(duì)液壓及氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行展示，既可以使學(xué)生直觀了解整個(gè)設(shè)計(jì)過程，也可以在設(shè)計(jì)完成后實(shí)時(shí)觀察系統(tǒng)各元器件的性能參數(shù)（如壓力、流量）及系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為將來從事該行業(yè)的學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，通過課程對(duì)學(xué)生要求的設(shè)計(jì)內(nèi)容，學(xué)生要自主設(shè)計(jì)一套完整的液壓系統(tǒng)并且通過FluidSIM仿真軟件驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。

4.采用項(xiàng)目教學(xué)法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及效果。作為行為引導(dǎo)教學(xué)法的項(xiàng)目教學(xué)法，是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。通過項(xiàng)目教學(xué)法可以讓學(xué)生有較強(qiáng)的自學(xué)和思考能力，相互積極交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

項(xiàng)目教學(xué)法在課程中的具體實(shí)施過程為：教師結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容提出課題或鼓勵(lì)學(xué)生自己提出問題成立課題。本專業(yè)學(xué)生自由組成若干組，各組成員自由選擇相應(yīng)課題，各成員分工明確，相互配合，進(jìn)行文獻(xiàn)收集、問題討論、方案擬定、論證分析、總結(jié)等，最終提出解決問題的最優(yōu)方案。教師在此過程中給出相應(yīng)指導(dǎo)并在結(jié)題時(shí)進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生在此過程中體會(huì)到“發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題”的學(xué)習(xí)樂趣，同時(shí)也提高了學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。endprint

5.構(gòu)建軟硬件相結(jié)合的課程試驗(yàn)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。目前，多數(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)為生產(chǎn)廠家整機(jī)出廠，其整個(gè)系統(tǒng)為固定連接，元件和各回路無法調(diào)整，只能按照相應(yīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行實(shí)例操作，學(xué)生無法充分調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，不能透徹掌握所學(xué)知識(shí)。此外，一些優(yōu)秀學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的新想法和設(shè)計(jì)難以得到嘗試和驗(yàn)證。

重新設(shè)計(jì)后的多功能快速拆裝式液壓或氣動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件部分是根據(jù)液壓與氣壓試驗(yàn)臺(tái)的配置，開發(fā)出了液壓與氣壓傳動(dòng)試驗(yàn)回路、電氣控制回路和系統(tǒng)等，目的是讓學(xué)生能夠根據(jù)自己設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)自主完成液壓試驗(yàn)回路的安裝重組，并對(duì)回路進(jìn)行運(yùn)行控制。在安裝組建之前，可以由試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行虛擬運(yùn)行和系統(tǒng)回路檢驗(yàn)，在原理上確保回路設(shè)計(jì)的正確性，這樣既可以確保試驗(yàn)的安全性，也可以提高學(xué)生自主創(chuàng)新、大膽實(shí)踐的能力。

三、結(jié)論

《液壓與氣壓傳動(dòng)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的機(jī)械類專業(yè)必修課程，在工程實(shí)際中應(yīng)用廣泛。通過以上改革措施，將液壓教學(xué)中抽象的問題具體化，靜止的問題動(dòng)態(tài)化，枯燥的問題趣味化，復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，為學(xué)生營(yíng)造了一個(gè)更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)是非常有益的。

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[9]http：//www.edu-tec.org/directorio/pages/E-Books/index.html.

[10]http：//www.xpressionsz.com/archives/category/magazine/.

[11]http：//www.ebookshare.net/category/magazine/.endprint