基于FESTO液壓氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式實(shí)踐教學(xué)

摘 要：針對(duì)高職院校機(jī)械大類(lèi)“液壓與氣動(dòng)技術(shù)”課程特點(diǎn)和教育部關(guān)于切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手技能要求，提出基于FESTO液壓氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備和FluidSIM軟件的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式。應(yīng)用此種模式進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，可以鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐技能并培養(yǎng)其設(shè)計(jì)、分析工程回路的能力，塑造其團(tuán)結(jié)協(xié)作素質(zhì)，養(yǎng)成踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)。

關(guān)鍵詞：FESTO液壓氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái) FluidSIM軟件 教學(xué)模式改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

作者簡(jiǎn)介：宋飛燕（1977-），女，滿(mǎn)族，內(nèi)蒙古赤峰人。講師職稱(chēng)，2007年獲碩士研究生學(xué)位，主要研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程。

液壓與氣動(dòng)技術(shù)是利用有壓流體（壓力油或壓縮空氣）為介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)動(dòng)的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各種領(lǐng)域，特別是近十幾年來(lái)，它與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，發(fā)展成包括傳動(dòng)、控制與檢測(cè)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)，已成為生產(chǎn)自動(dòng)化不可缺少的重要手段【1】?！兑簤号c氣動(dòng)技術(shù)》在機(jī)械大類(lèi)高等教育的課程中，已成為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，同時(shí)也是一門(mén)能直接用于工程實(shí)際的學(xué)科。2010年，我院利用歐元貸款購(gòu)置了德國(guó)FESTO公司全套教學(xué)培訓(xùn)設(shè)備，其中包括20臺(tái)套液壓與氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)和配套FluidSIM仿真軟件。設(shè)備的引進(jìn)結(jié)束了黑板上做實(shí)驗(yàn)的艱難教學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)了“任務(wù)下達(dá)——設(shè)計(jì)和仿真（利用FluidSIM軟件）——安裝與調(diào)試（利用FESTO液壓氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備）——任務(wù)檢查和評(píng)估”這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)式【2】教學(xué)。

1 FESTO液壓氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和FluidSIM軟件

FESTO氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)包括能夠完成各種常規(guī)回路的控制閥十余套，能夠完成氣動(dòng)線(xiàn)性工作元件基本控制、復(fù)合控制、步進(jìn)控制、順序控制、壓力控制、電氣動(dòng)回路的故障排除和維護(hù)保養(yǎng)等項(xiàng)目。液壓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)提取出實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常用的液壓元件和各種電氣元件，按照工藝應(yīng)用而配備，可以進(jìn)行典型液壓元件、液壓回路等項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)。FluidSIM軟件由德國(guó)FESTO公司專(zhuān)門(mén)用于液壓、氣動(dòng)及電氣液壓、電氣氣動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真的軟件。包括FluidSIM-P和FluidSIM-H兩個(gè)子模塊，分別用于氣動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該軟件操作簡(jiǎn)便，靈活，具備豐富的多媒體教學(xué)資料，含有150多種標(biāo)準(zhǔn)的液壓、氣動(dòng)和電氣元件。使用該軟件，可以方便的實(shí)現(xiàn)回路的連接和仿真，可以通過(guò)單步仿真逐步理解回路的原理或者進(jìn)行回路的調(diào)試。通過(guò)設(shè)置，可實(shí)時(shí)觀察系統(tǒng)中各個(gè)元件的參數(shù)值，如缸體的運(yùn)動(dòng)速度、輸出力、油路壓力、泵體壓力等等。實(shí)訓(xùn)設(shè)備和仿真軟件為任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)做一體化教學(xué)提供了硬件基礎(chǔ)。

2 仿真和實(shí)操相結(jié)合的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式設(shè)計(jì)和實(shí)施

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)本質(zhì)是通過(guò)“任務(wù)”來(lái)誘發(fā)、加強(qiáng)和維持學(xué)習(xí)者的成就動(dòng)機(jī)。成就動(dòng)機(jī)是學(xué)生學(xué)習(xí)和完成任務(wù)的真正動(dòng)力系統(tǒng)【3】。學(xué)生在實(shí)踐和學(xué)習(xí)的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐獲得成功，體驗(yàn)到需要得到滿(mǎn)足后的樂(lè)趣，逐漸鞏固了最初的求知欲，從而形成一種比較穩(wěn)固的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在設(shè)計(jì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式時(shí)，教師作為設(shè)計(jì)者，需注意如下幾個(gè)問(wèn)題：

1、 任務(wù)設(shè)計(jì)要契合工程應(yīng)用實(shí)際，以工程項(xiàng)目作為引導(dǎo)。要讓任務(wù)的設(shè)計(jì)貼近學(xué)生學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目，要有相應(yīng)的背景知識(shí)作鋪墊。例如，機(jī)械加工中心液壓回路任務(wù)，需要學(xué)生對(duì)加工中心的外觀、結(jié)構(gòu)、工作原理具備初步的了解，否則，不易理解和分析出系統(tǒng)需要有夾緊缸、進(jìn)給缸等執(zhí)行元件。

2、 在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清任務(wù)的輪廓、所蘊(yùn)含的目標(biāo)指向和目的意義。教師要努力創(chuàng)造條件引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)，但不可越俎代庖、過(guò)多干涉，否則學(xué)生無(wú)法真正體驗(yàn)到成功的快樂(lè)。教師要保護(hù)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的勇氣，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究完成任務(wù)。例如，液壓缸差動(dòng)連接任務(wù)，學(xué)生已經(jīng)在教師的傳授下理解了執(zhí)行元件在回路中需要利用普通連接實(shí)現(xiàn)工速運(yùn)動(dòng)、利用差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，那么下一步，就需要自行選擇元器件實(shí)現(xiàn)二者在行程某點(diǎn)上的切換。這需要用到學(xué)生們?cè)谇靶蛘n程中習(xí)得的關(guān)于換向閥和行程控制的知識(shí)以及其邏輯推理能力。此時(shí)，教師要沉得住氣，激發(fā)學(xué)生自行設(shè)計(jì)，以期其取得成功后的快樂(lè)、自信和滿(mǎn)足。

3、 在任務(wù)檢查和評(píng)估過(guò)程中，教師要及時(shí)引導(dǎo)和總結(jié)，使學(xué)生對(duì)習(xí)得的技能、經(jīng)驗(yàn)和素養(yǎng)養(yǎng)成認(rèn)識(shí)更加清晰化和深刻化。教師要不吝贊美之辭，對(duì)學(xué)生取得的成績(jī)和表現(xiàn)出來(lái)的人格閃光點(diǎn)給予肯定和鼓勵(lì)。培養(yǎng)學(xué)生之間相互尊重、相互欣賞，相互學(xué)習(xí)的風(fēng)氣，營(yíng)造和諧的師生關(guān)系。在學(xué)生通過(guò)自身或者團(tuán)隊(duì)的努力成功完成了某個(gè)任務(wù)，教師要告訴學(xué)生：你具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力、推理能力、合作能力、表達(dá)能力、良好的環(huán)境保護(hù)意識(shí)、愛(ài)護(hù)集體財(cái)務(wù)意識(shí)等等，要明確告訴學(xué)生，你不遲到、不早退，就是養(yǎng)成了紀(jì)律意識(shí)和尊重他人的素質(zhì)，你完成任務(wù)不作弊、不取巧、按時(shí)提交，這就是誠(chéng)實(shí)守信和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。教師要善于總結(jié)，善于賞識(shí)教育，正所謂“我看青山多嫵媚，青山看我應(yīng)如是”，良好師生關(guān)系不但是對(duì)學(xué)生人格的塑造具備強(qiáng)大的力量，同時(shí)教學(xué)相長(zhǎng)，對(duì)教師育人能力的也是極好的促進(jìn)。表1是我院液壓部分教學(xué)選取內(nèi)容和任務(wù)設(shè)置。

表1 我院液壓部分教學(xué)選取內(nèi)容和任務(wù)設(shè)置表

序號(hào)

學(xué)習(xí)情境

學(xué)習(xí)子情境（任務(wù)）

學(xué)時(shí)

合計(jì)學(xué)時(shí)

1

千斤頂液壓系統(tǒng)分析

1.1液壓傳動(dòng)認(rèn)知

4

8

1.2液體缸的拆裝

4

2

供熱油罐車(chē)的液壓系統(tǒng)分析

2.1液壓泵及液壓馬達(dá)

8

24

2.2方向閥及方向控制

8

2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和安裝

8

3

機(jī)械加工中心液壓系統(tǒng)分析

3.1流量閥及流量控制

8

16

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和安裝

8

4

注塑機(jī)液壓系統(tǒng)分析

4.1壓力閥和壓力控制

8

16

4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和安裝

8

5

動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析

5.1多種速度控制

8

16

5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和安裝

8

3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式教學(xué)效果和拓展

我院《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程自設(shè)備引進(jìn)以來(lái)，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式結(jié)合“教、學(xué)、做”一體化模式開(kāi)展教學(xué)已經(jīng)多年，在提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐技能、加深其理論知識(shí)理解深度，塑造其團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流表達(dá)能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)等多方面取得良好效果，對(duì)其它滿(mǎn)足實(shí)訓(xùn)硬件條件的課程具備示范意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.6第三版

[2] 朱妍妍.基于教學(xué)輔助平臺(tái)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D].上海師范大學(xué)，2013

[3] 施俊.基于動(dòng)機(jī)模型的學(xué)習(xí)指導(dǎo)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].山東師范大學(xué)，2004