液壓與氣壓傳動(dòng)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

蘇文瑛，王　偉（河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453003）

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液壓與氣壓傳動(dòng)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

蘇文瑛，王偉
（河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453003）

摘要：液壓與氣壓傳動(dòng)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。根據(jù)該課程的特點(diǎn)及目前教學(xué)過程中存在的問題，闡述了教學(xué)改革方案，通過實(shí)物教學(xué)解決課堂教學(xué)難點(diǎn)、動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用、搭建開放性試驗(yàn)平臺(tái)和改革考核方式等措施培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和專業(yè)操作技能。

關(guān)鍵詞：液壓與氣壓傳動(dòng)；教學(xué)改革；實(shí)踐

0　引言

液壓與氣壓傳動(dòng)是現(xiàn)代三種基本傳動(dòng)方式之一，是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，目前已廣泛用于機(jī)械、冶金、航空、航海、國防等現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)部門。液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)在高效率的自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和數(shù)控機(jī)床上，已成為重要的技術(shù)組成部分。因此，機(jī)械類和近機(jī)械類各專業(yè)的學(xué)生掌握《液壓與氣壓傳動(dòng)》這門課程的知識(shí)是極為重要的。液壓與氣壓傳動(dòng)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，很多學(xué)生反映本課程較難。因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)的各類元件和工作介質(zhì)都是在封閉的管路內(nèi)工作， 既不像其他機(jī)械傳動(dòng)直觀易懂，更不像電氣傳動(dòng)借助于各種儀表來測(cè)量，再加上故障的隱蔽性、多樣性、復(fù)雜性等特點(diǎn)， 使課程的學(xué)習(xí)和技術(shù)的掌握顯得非常困難[1]。為了解決上述問題，結(jié)合我校的實(shí)際情況對(duì)該課程進(jìn)行如下幾方面的改革，取得了一定成效。

1　實(shí)物教學(xué)解決課堂教學(xué)難點(diǎn)

液壓與氣壓傳動(dòng)元件的功用、組成、工作原理和應(yīng)用是學(xué)生必須掌握的重點(diǎn)內(nèi)容之一，但對(duì)于初學(xué)者來說沒見過實(shí)物，學(xué)起來是比較困難的。鑒于此，將典型的液壓元件拿到課堂上教學(xué)，一步一步進(jìn)行液壓元件的拆裝，并配以詳細(xì)的解析，通過真實(shí)直觀地展示，使學(xué)生對(duì)液壓元件的結(jié)構(gòu)組成能夠較容易地掌握。比如，講齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)時(shí)，若采用實(shí)物教學(xué)，可以邊拆分齒輪泵，邊給學(xué)生講解，通過拆分可以真實(shí)地看到它是分離三片式結(jié)構(gòu)，三片是指泵蓋、泵體及泵體內(nèi)一對(duì)相嚙合的齒輪，這對(duì)齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，并由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。如果僅采用傳統(tǒng)的圖片教學(xué)，學(xué)生們很難想象齒輪泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，那么講齒輪泵的工作原理更是難上加難。采用實(shí)物教學(xué)直觀、真實(shí)、便捷，它能為后續(xù)液壓回路和液壓系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2　采用動(dòng)畫技術(shù)，改善課堂教學(xué)效果

本課程另一個(gè)特點(diǎn)是液壓基本回路圖和液壓系統(tǒng)圖較多，且液壓基本回路及典型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理是課程要求學(xué)生掌握的重點(diǎn)內(nèi)容之一[2]。該課程內(nèi)容抽象難懂，傳統(tǒng)的教學(xué)中，元件的工作原理以及回路的工作過程多采用掛圖、圖片等來展示，教學(xué)效果有限，學(xué)生感覺枯燥乏味，理解亦有一定的難度。采用動(dòng)畫技術(shù)，可以通過豐富的色彩、形象的圖像和運(yùn)動(dòng)的畫面，將液壓回路及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程逼真地演示出來，能使枯燥的黑白圖片富有活力，使得學(xué)生易于理解、接受，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。為了使動(dòng)畫技術(shù)能夠很好地應(yīng)用于這門課程中，我們進(jìn)行了如下改革實(shí)踐。

2.1組織任課教師學(xué)習(xí)動(dòng)畫軟件

液壓課程常用的軟件有三維動(dòng)畫軟件(如3DMAX、MAYA等)、CAD軟件(如UG、Pro/E、CATIA等)、液壓回路動(dòng)畫制作工具Flash、液壓仿真軟件FluidSIM。液壓拆裝動(dòng)畫可以模擬元件的拆卸和裝配過程，使學(xué)生能夠更直觀地感知并明白各元件的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和拆裝過程。Flash可以演示液壓回路的工作過程，使靜態(tài)化的圖形變?yōu)閯?dòng)態(tài)化，學(xué)生更易于理解。FluidSIM軟件專門用于液壓與氣壓傳動(dòng)中回路的設(shè)計(jì)與仿真，可以方便地完成各種常見的回路及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

對(duì)于以上常用軟件，每個(gè)任課教師利用課余閑暇時(shí)間自學(xué)2～3個(gè)，如遇到不懂的地方先進(jìn)行記錄，每周安排一次集體學(xué)習(xí)交流日，待到交流日互相學(xué)習(xí)、共同解決自學(xué)中遇到的難題。

2.2分工制作教學(xué)動(dòng)畫

液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)所用的動(dòng)畫，制作時(shí)需要根據(jù)課程整體內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)。首先需要進(jìn)行課程規(guī)劃，其次收集制作動(dòng)畫的素材，之后要進(jìn)行美術(shù)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、動(dòng)畫設(shè)計(jì)等一些工作。在制作動(dòng)畫時(shí)，必須發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，分工合作，齊心協(xié)力共同開發(fā)高水平的液壓傳動(dòng)教學(xué)動(dòng)畫。例如，圖1所示為采用Flash制作的磨床工作臺(tái)仿真動(dòng)畫截圖，圖2所示為采用UG制作的單作用葉片泵拆裝動(dòng)畫截圖。

圖1　磨床工作臺(tái)仿真動(dòng)畫截圖

2.3用動(dòng)畫改善教學(xué)效果

上課的時(shí)候可靈活使用自己所做的動(dòng)畫。比如液壓泵的可以采用拆裝動(dòng)畫講解，泵體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會(huì)一目了然；液壓控制閥若采用三維仿真動(dòng)畫講解，那么閥體內(nèi)油液的流向和整個(gè)閥體的動(dòng)作過程也會(huì)很清楚；講液壓系統(tǒng)時(shí)可采用FluidSIM仿真動(dòng)畫，系統(tǒng)的整個(gè)工作過程將會(huì)被模擬仿真，比如液壓缸的運(yùn)行情況、行程閥以及電磁鐵的動(dòng)作、進(jìn)回油路油液的流動(dòng)情況都可以真實(shí)地再現(xiàn)。通過單步仿真與連續(xù)仿真可以使學(xué)生很好地理解液壓系統(tǒng)的工作過程以及控制系統(tǒng)的工作原理，克服了以往教學(xué)過程中只見管路不見線路，只見結(jié)果不見過程的弊端[3]。采用動(dòng)畫技術(shù)教學(xué)后，學(xué)生更容易理解與掌握，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)興趣，到課率明顯提高，課堂氣氛活躍，教學(xué)質(zhì)量與效果得到了明顯的提高。

圖2　單作用葉片泵拆裝動(dòng)畫截圖

3　構(gòu)建開放性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

液壓與氣壓傳動(dòng)課程是我校機(jī)電一體化、數(shù)控、機(jī)制、模具、汽車、起重機(jī)及機(jī)計(jì)等專業(yè)的主干專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，有較強(qiáng)的實(shí)踐性，僅有的6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)里只能進(jìn)行驗(yàn)證、演示性實(shí)驗(yàn)。新設(shè)備數(shù)量較少，獨(dú)立分組人數(shù)較多，只能是少數(shù)兩三名同學(xué)動(dòng)手，其他同學(xué)在旁邊觀望，導(dǎo)致其他學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣，更無法和其他學(xué)科知識(shí)進(jìn)行融合，實(shí)踐能力也得不到提高[4]。針對(duì)現(xiàn)狀，我們采取開放實(shí)驗(yàn)室的措施，對(duì)外開放的時(shí)間是周一、周三、周五下午，并安排了任課教師輪流指導(dǎo)。為學(xué)生準(zhǔn)備了齒輪泵、葉片泵等一些液壓元件，提供了液壓綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)、液壓折彎機(jī)等一些設(shè)備。利用課余時(shí)間來實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生可以進(jìn)行液壓元件的拆裝、回路的組裝與調(diào)試、液壓設(shè)備的操作與調(diào)試等實(shí)際操作。例如，讓學(xué)生自主繪制液壓折彎機(jī)的液壓系統(tǒng)圖，然后選件、組裝、調(diào)試，獨(dú)立操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

采用開放式的教學(xué)模式和方法，不僅提高了實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備的利用率，還培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立工作的能力，使學(xué)生具備了應(yīng)有的職業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)。

4　改革考核方式，重視能力培養(yǎng)

考核是教學(xué)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?？茖W(xué)的考核方式不僅可以評(píng)定學(xué)生的學(xué)業(yè)成績和教學(xué)效果,檢驗(yàn)教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度，還能調(diào)動(dòng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。結(jié)合液壓與氣壓傳動(dòng)課程的特點(diǎn)，對(duì)考試方式、成績?cè)u(píng)定方法等方面進(jìn)行了改革。課程考核采取過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合、理論評(píng)價(jià)與實(shí)踐評(píng)價(jià)相結(jié)合的綜合考核方式。過程評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的控制，由出勤、課堂提問、作業(yè)、單元測(cè)試等構(gòu)成，反映學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的態(tài)度和能力；結(jié)果評(píng)價(jià)反映學(xué)生課堂學(xué)習(xí)結(jié)束后對(duì)課程的掌握效果，由期末綜合考試成績體現(xiàn)。理論評(píng)價(jià)反映學(xué)生對(duì)課程基本知識(shí)的掌握，由作業(yè)、試卷成績體現(xiàn)，實(shí)踐評(píng)價(jià)反映學(xué)生具備的技能情況，由元件拆裝、回路調(diào)試等實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的成績體現(xiàn)。

該課程的總成績由期末綜合考試成績、實(shí)踐技能成績和平時(shí)成績?nèi)糠纸M成。期末理論考試采用筆試、閉卷的方式。平時(shí)成績通過上課出勤、作業(yè)、課堂回答問題情況及課堂表現(xiàn)來評(píng)定。實(shí)踐技能成績通過出勤、實(shí)際動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告來綜合評(píng)定，評(píng)定權(quán)重為：出勤成績20％，實(shí)際動(dòng)手能力60％，實(shí)驗(yàn)報(bào)告20％。

這種考試與成績?cè)u(píng)定方法不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性, 還較客觀地評(píng)價(jià)了學(xué)生的實(shí)際能力和對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

5　結(jié)語

通過以上幾項(xiàng)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐，使液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)中抽象的問題具體化，靜態(tài)的問題動(dòng)態(tài)化、枯燥乏味的問題趣味化、復(fù)雜的問題簡單化，讓學(xué)生在輕松的環(huán)境中學(xué)習(xí)并掌握液壓與氣動(dòng)元件的知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力，加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練，使學(xué)生能夠?qū)σ话阋簤号c氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行安裝調(diào)試、故障診斷和排除，明顯地提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。

（責(zé)任編輯 呂春紅）

參考文獻(xiàn)：

[1]梁玉玥,王強(qiáng).《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程教學(xué)改革實(shí)踐與研究[J].課程教育研究,2014(4).

[2]孫波,吳澤龍.液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)改革實(shí)踐[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào),2014(1).

[3]程學(xué)進(jìn).FluidSIM在《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2012(32).

[4]李松,董良杰,王琪,等.液壓與氣壓傳動(dòng)課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].輕工科技,2015(10).

Teaching Reform and Practice on the Course of Hydraulic and Pneumatic Transmission

SU Wen-ying，et al
(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453000, China)

Abstract:Hydraulic and Pneumatic Transmission is an important technical basic course in mechanical professional. According to the characteristics of the course and the present problems existing in the teaching process, this paper expounds the teaching reform, through physical teaching to solve the application of classroom teaching difficulty, animation technology, set up open experimental platform and reforms the inspection way and other measures to cultivate the students' professional quality and professional skills. The practice shows maneuverability is strong, the teaching effect obviously.

Key words:hydraulic and pneumatic transmission; teaching reform; practice

中圖分類號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-2093(2016)01-0076-03

收稿日期：2015-11-19

作者簡介：蘇文瑛（1981―），女，甘肅平?jīng)鋈?，碩士，主要從事機(jī)械工程研究。