液壓與氣壓傳動(dòng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)施

潘 靜

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液壓與氣壓傳動(dòng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)施

潘 靜

(遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧錦州 121001)

為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，針對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)這門(mén)課的特點(diǎn)，結(jié)合我校具體情況，對(duì)本門(mén)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。改革的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定幾個(gè)方面，通過(guò)改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。結(jié)果證明改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得了很好的教學(xué)效果。

液壓與氣壓傳動(dòng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革；實(shí)踐能力

液壓與氣壓傳動(dòng)因其具有顯著的技術(shù)特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、包裝機(jī)械、汽車(chē)、船舶、航空航天等領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的重要手段之一，具有實(shí)踐性強(qiáng)、與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密的特點(diǎn)[1]。高等學(xué)校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生通過(guò)本門(mén)課的學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握各元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理；具有根據(jù)工程實(shí)際要求設(shè)計(jì)液壓與氣壓系統(tǒng)，并對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行全面分析的能力；具有正確安裝、調(diào)試、維護(hù)系統(tǒng)的能力；具有診斷和排出系統(tǒng)常見(jiàn)故障的能力[2]。這些能力的培養(yǎng)需要大量的實(shí)踐環(huán)節(jié)，因此改革現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是非常必要的。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求的改革

高校培養(yǎng)人才的理念已經(jīng)由知識(shí)型、應(yīng)試型向能力型、應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，因此加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使理論內(nèi)容與實(shí)踐技能有機(jī)地結(jié)合，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力顯得尤為重要。液壓與氣壓傳動(dòng)這門(mén)課實(shí)驗(yàn)的目的是加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、提高學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。液壓與氣壓傳動(dòng)的最大缺點(diǎn)是系統(tǒng)出現(xiàn)故障后很難對(duì)故障進(jìn)行診斷，而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是要求技術(shù)人員具有非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這就要求在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力。例如在液壓元件拆裝實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生不僅掌握液壓元件的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，還要學(xué)會(huì)分析元件在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題，出現(xiàn)問(wèn)題后會(huì)產(chǎn)生哪些危害，采取哪些措施可以解決這些問(wèn)題等。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括壓力形成、液壓泵性能、液壓元件拆裝三個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、一個(gè)節(jié)流調(diào)速回路性能綜合性實(shí)驗(yàn)和一個(gè)液壓回路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多，而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中實(shí)驗(yàn)步驟寫(xiě)的比較詳細(xì)，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作就可以完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力都無(wú)法得到提高[3]。因此在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不變的情況下，將壓力形成和液壓泵性能兩個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改成氣壓回路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是學(xué)生根據(jù)設(shè)備的動(dòng)作要求自己設(shè)計(jì)氣壓系統(tǒng)原理圖，選擇氣壓元件及控制元件，到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭接回路，并進(jìn)行調(diào)試完成其功能?？梢?jiàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的分析能力、設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手操作能力及解決問(wèn)題的能力都有提高。

三、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革后，新增了氣壓回路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)校購(gòu)買(mǎi)了3臺(tái)TC-QP01型雙面氣動(dòng)PLC控制綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)設(shè)備中所有元件均為工程實(shí)體件，除了可以進(jìn)行常規(guī)的氣動(dòng)基本控制回路實(shí)驗(yàn)外，還可以進(jìn)行模擬氣動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，氣動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新性項(xiàng)目等。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)較多，因此每組人數(shù)可為2~3人，使每名學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都能動(dòng)手操作，提高實(shí)踐能力。由于現(xiàn)有的液壓回路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)套數(shù)較少，又購(gòu)買(mǎi)了兩臺(tái)CQYZ-A2型雙面創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這種實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由透明液壓元件、快換接頭與透明軟管組成，可以方便地進(jìn)行常用的液壓基本回路的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以直觀(guān)了解液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程、控制原理及流動(dòng)狀態(tài)。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革

好的教學(xué)方法和教學(xué)手段對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高是非常重要的，它不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，而且可以使學(xué)生的主體作用得到充分展示，從而提高教學(xué)效果。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)更應(yīng)該針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法和教學(xué)手段。

（一）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革后只有液壓元件拆裝實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，因此以該實(shí)驗(yàn)為例介紹教學(xué)方法和教學(xué)手段是如何改革的。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先由指導(dǎo)教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后由學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行拆裝。這種教學(xué)方法導(dǎo)致一部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中態(tài)度不認(rèn)真，只是機(jī)械地拆裝，了解一下元件的結(jié)構(gòu)組成，根本沒(méi)有認(rèn)真思考元件中各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用、零件間的配合關(guān)系、元件的安裝形式、元件在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題、如何解決這些問(wèn)題等。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，我們對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行了改革。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始由教師簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，并提出一些問(wèn)題，要求學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行拆裝，然后由學(xué)生動(dòng)手拆元件，在元件進(jìn)行裝配之前，教師會(huì)對(duì)每一名學(xué)生隨機(jī)提出兩個(gè)問(wèn)題，例如雙作用葉片泵與單作用葉片泵在結(jié)構(gòu)上有什么不同，雙作用葉片泵配油盤(pán)上有四個(gè)配油窗口，其中有兩個(gè)配油窗口帶有三角溝槽，三角溝槽的作用是什么，在使用時(shí)應(yīng)與吸油口相通還是與壓油口相通等。根據(jù)學(xué)生回答情況現(xiàn)場(chǎng)給出成績(jī)，該成績(jī)占這個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的60%，如果問(wèn)題回答得不好，會(huì)使這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)很低，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都能認(rèn)真對(duì)待，而且對(duì)于回答不正確的問(wèn)題，還能當(dāng)場(chǎng)解決，加深對(duì)問(wèn)題的理解，真正做到理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。

（二）綜合性實(shí)驗(yàn)

節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先由指導(dǎo)教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上演示實(shí)驗(yàn)步驟，然后學(xué)生就開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中同一組學(xué)生分工明確，有讀實(shí)驗(yàn)步驟的、有進(jìn)行操作的、有讀數(shù)的、有記錄的，實(shí)驗(yàn)很快就完成了【4】。這種教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生就是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作者和記錄員，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根本沒(méi)理解，導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，不會(huì)解決。為了加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，將過(guò)去完全由教師講解改為教師提問(wèn)學(xué)生回答的方式，這樣不但可以檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，還可以使學(xué)生積極思考，加深對(duì)問(wèn)題的理解。例如在介紹工作原理時(shí)，提出進(jìn)口、出口和旁口節(jié)流調(diào)速回路中溢流閥所起到的作用是否相同，三種回路的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合等問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也要提出一些問(wèn)題，如在啟動(dòng)液壓泵前為什么要將溢流閥和節(jié)流閥的閥口完全打開(kāi)、閥口完全打開(kāi)后，壓力表上的讀數(shù)為什么不為零、空載時(shí)出口節(jié)流調(diào)速回路有桿腔的壓力為什么會(huì)比無(wú)桿腔的壓力高等問(wèn)題，提高學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

（三）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于整個(gè)實(shí)驗(yàn)完全由學(xué)生自己完成，教師只起到輔助作用，例如做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，保證設(shè)備及元件的正常運(yùn)行，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況提出一些問(wèn)題，來(lái)檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解及掌握情況【5】。現(xiàn)以一設(shè)計(jì)題目為例來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。要求利用兩位兩通電磁換向閥和節(jié)流閥來(lái)設(shè)計(jì)一回路，實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)--—慢進(jìn)—快退—停止并卸荷”動(dòng)作循環(huán)，快進(jìn)和慢進(jìn)的切換通過(guò)行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，泵卸荷方式采用閥的中位機(jī)能來(lái)實(shí)現(xiàn)。學(xué)生得到題目后，首先要對(duì)題目要求進(jìn)行認(rèn)真的分析，通過(guò)查閱資料確定合理的設(shè)計(jì)方案，再繪制出原理圖及電磁動(dòng)作順序表，擬定出實(shí)驗(yàn)步驟。為了充分利用實(shí)驗(yàn)資源，提高實(shí)驗(yàn)效率，這部分內(nèi)容由學(xué)生利用課下時(shí)間完成?；芈吩O(shè)計(jì)好后，到實(shí)驗(yàn)室選出元件，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行回路搭接，并進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，有的是設(shè)計(jì)的回路有問(wèn)題，有的是調(diào)試過(guò)程中操作有問(wèn)題。例如泵啟動(dòng)后，液壓缸不動(dòng)，導(dǎo)致液壓缸不動(dòng)的原因可能是在設(shè)計(jì)回路時(shí)忘了在泵的出口安裝溢流閥，也可能是雖然安裝了溢流閥，但并沒(méi)有調(diào)定溢流閥的最大開(kāi)啟壓力值，兩種情況都會(huì)出現(xiàn)回路壓力低，不能使液壓缸驅(qū)動(dòng)外負(fù)載動(dòng)作，因此需要在調(diào)試過(guò)程中將問(wèn)題解決，最終實(shí)現(xiàn)回路的功能?；芈氛{(diào)試成功后要記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)的回路進(jìn)行分析并得出結(jié)論。通過(guò)這個(gè)例子可以看出，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力、綜合分析問(wèn)題的能力、繪制原理圖的能力、動(dòng)手操作的能力、故障分析及調(diào)試能力，使學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)真正應(yīng)用到工程實(shí)踐當(dāng)中。

五、考核方法及成績(jī)?cè)u(píng)定改革

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定是根據(jù)最終上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況給出成績(jī)，這種成績(jī)?cè)u(píng)定辦法不合理，因?yàn)槊總€(gè)實(shí)驗(yàn)都是按小組進(jìn)行的，一組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本一致，沒(méi)有辦法進(jìn)行成績(jī)分檔，如果非要分出成績(jī)的高低，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)情況給出不同的成績(jī)，這種做法導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中態(tài)度不認(rèn)真的同學(xué)因?yàn)閳?bào)告字跡工整，格式規(guī)范獲得高分，使成績(jī)?cè)u(píng)定不合理。為了制定科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核辦法，可以公正客觀(guān)、真實(shí)有效地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，本門(mén)課的實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定中兼顧了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容的各個(gè)方面。我們把實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)分為課上的考查與課下實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)合起來(lái)的方法，課上考核的內(nèi)容包括考勤、預(yù)習(xí)、技能、實(shí)驗(yàn)安全、提問(wèn)時(shí)回答問(wèn)題情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)情況[6]。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)定內(nèi)容包括報(bào)告書(shū)寫(xiě)層次、數(shù)據(jù)分析、處理辦法、結(jié)論是否正確。由于實(shí)驗(yàn)類(lèi)型不同，每個(gè)實(shí)驗(yàn)考核的內(nèi)容及考核重點(diǎn)也不相同。因此每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有一張考核表，考核表里面有對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核的內(nèi)容，每一項(xiàng)內(nèi)容都有對(duì)應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，而且課上考核部分現(xiàn)場(chǎng)給出成績(jī)，做到讓學(xué)生認(rèn)可。每個(gè)實(shí)驗(yàn)采用百分制的形式，最后取四個(gè)實(shí)驗(yàn)的平均值，占本課程的百分之15%，計(jì)入期末考試成績(jī)當(dāng)中[6]。

表1為節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)考核表。

表1 實(shí)驗(yàn)平分標(biāo)準(zhǔn)考核表

注：此表每節(jié)課每人一張，當(dāng)場(chǎng)扣分，評(píng)分透明，客觀(guān)公正，便于學(xué)生自我監(jiān)督和老師指導(dǎo)。

六、結(jié)束語(yǔ)

為了提高遼寧工業(yè)大學(xué)《液壓與氣壓傳動(dòng)》這門(mén)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，培養(yǎng)出具有一定工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革，實(shí)踐證明：通過(guò)改革調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對(duì)這門(mén)課的理解，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，取得了很好的教學(xué)效果。

[1] 左健民．液壓與氣壓傳動(dòng)(第4版)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012:1.

[2] 潘靜，楊紅義，王曉磊，等．應(yīng)用型本科院校液壓與氣壓傳動(dòng)課程建設(shè)與教學(xué)方法的研究[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2015，17(1)：108-110.

[3] 吳海榮.“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33(11): 201-204.

[4] 吳曉蓮．液壓與氣壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011,（4）：18-20.

[5] 郭聯(lián)金，王國(guó)勝. 液壓與氣動(dòng)技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革與實(shí)施[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31(4): 131-133.

[6] 潘靜，張波，胡小男．《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2010，12(5)：141-142.

(責(zé)任編校：付春玲)

10.15916/j.issn1674-327x.2017.04.040

G642.2

B

1674-327X (2017)04-0130-03

2016-03-25

潘靜(1975-)，女，遼寧盤(pán)錦人，副教授。