計(jì)算機(jī)技術(shù)在液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)面臨許多挑戰(zhàn)。將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到課堂教學(xué)中，可顯著提高教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，提升教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；液壓與氣壓傳動(dòng)；教學(xué)效果

在液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)中，教師在講解基本流體力學(xué)原理、具體的液壓元器件以及各種液壓回路時(shí)，利用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，效果并不理想。采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以顯著增強(qiáng)教師教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率[1，2]。

1.傳統(tǒng)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

《液壓與氣壓傳動(dòng)》是一門理論性和實(shí)踐性的學(xué)科，隨著時(shí)代的發(fā)展，課程的教學(xué)也出現(xiàn)一系列的問題。主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）傳統(tǒng)教學(xué)手段的局限。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要還是以語言描述以及掛圖和模型展示為主，這種方式限制了學(xué)生分析、構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，阻礙了教學(xué)改革進(jìn)程。（2）理論知識(shí)講解困難。本課程的理論基礎(chǔ)多涉及流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，傳統(tǒng)方法多通過數(shù)學(xué)公式予以分析和解釋，缺乏可視化的表達(dá)。（3）現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法的出現(xiàn)。近些年來，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法取得了飛速的發(fā)展，是我們液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)遇到的新的挑戰(zhàn)。（4）實(shí)踐部分難以開展。傳統(tǒng)的液壓實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可視性差，且教學(xué)設(shè)備具有一定危險(xiǎn)性，不適合初學(xué)液壓的學(xué)生使用。本課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐才能實(shí)現(xiàn)高設(shè)計(jì)能力、培養(yǎng)創(chuàng)造性素質(zhì)的要求。實(shí)際上由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)所限，很難達(dá)到上述要求，所以教學(xué)效果不太理想。

2.可引入的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段

《液壓與氣壓傳動(dòng)》教學(xué)在新的時(shí)代面前提出了這些迫切的要求，本文對(duì)該課程的教學(xué)模式進(jìn)行了初探。主要引入以下教學(xué)手段。

（1）數(shù)值模擬流體動(dòng)態(tài)圖。以數(shù)值模擬出的流體動(dòng)態(tài)圖，可以直觀的展示流體力學(xué)的理論知識(shí)，使得原本抽象的公式變得可視化。（2）液壓元器件三維圖及拆裝動(dòng)畫。液壓元器件的拆裝動(dòng)畫與實(shí)物拆裝相輔相成，可以作為實(shí)物拆裝前的輔助講解。既降低了實(shí)物零件的損壞率，也增加了學(xué)生認(rèn)識(shí)零件結(jié)構(gòu)的維度，方便學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。（3）液壓回路系統(tǒng)展示軟件。液壓回路是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，傳統(tǒng)板書無法客觀傳遞回路知識(shí)，只能輔以液壓回路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解。然而，回路實(shí)驗(yàn)多成本高，且有一定的危險(xiǎn)性。因此，引入回路系統(tǒng)展示軟件，可以幫助學(xué)生從復(fù)雜的實(shí)際零件和油路中，抽象出液壓回路的基本原理和理論。（4）CAD 的虛擬技術(shù)。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，以液壓產(chǎn)品為對(duì)象，能使設(shè)計(jì)人員與多維的信息環(huán)境進(jìn)行交互[3]。

3.計(jì)算機(jī)技術(shù)在液壓教學(xué)中的作用

（1）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)激發(fā)學(xué)生的興趣。

多媒體教學(xué)引入現(xiàn)代教學(xué)領(lǐng)域已有多年，運(yùn)用Powerpoint軟件和投影儀進(jìn)行教學(xué)已經(jīng)是現(xiàn)代大學(xué)的常規(guī)配置。然而，多數(shù)教師只是將書本文字或是知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單拷貝到多媒體課件中，這樣不僅不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，反而還回增加學(xué)生記筆記的負(fù)擔(dān)。在液壓教學(xué)這種形象化思維非常重要的學(xué)科，引入圖形和視頻文件，并以適當(dāng)?shù)男问讲シ牛瑫?huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。筆者曾在多媒體課件中，剪輯并插入《大國(guó)重器》中飛機(jī)、游輪和軍艦中用到液壓系統(tǒng)的鏡頭。實(shí)踐證明，這種與時(shí)事聯(lián)系緊密，客觀反映學(xué)術(shù)應(yīng)用的案例，能極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。

（2）利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行直觀、形象的教學(xué)

在液壓教學(xué)中，流體力學(xué)的一直都是教學(xué)難點(diǎn)。流體力學(xué)的內(nèi)容涉及到數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)，且公式繁多，對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生是一個(gè)挑戰(zhàn)。然而，流體力學(xué)又是液壓知識(shí)體系中的基礎(chǔ)部分，對(duì)該部分內(nèi)容的掌握，關(guān)系到后續(xù)教學(xué)的效果與質(zhì)量。事實(shí)證明，在該環(huán)節(jié)采用數(shù)值模擬以動(dòng)態(tài)圖的方式展示各種流動(dòng)狀態(tài)與相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，有利于學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的理解與掌握。這種直觀、形象的教學(xué)方式，能夠?qū)⒘黧w力學(xué)中的本質(zhì)問題通過動(dòng)畫的方式展示出來，再結(jié)合公式的配套講解，能起到事半功倍的效果。

（3）利用計(jì)算機(jī)有效化解教學(xué)重難點(diǎn)

液壓系統(tǒng)回路是液壓教學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，其內(nèi)容涉及簡(jiǎn)單回路和復(fù)雜回路，教學(xué)過程從讀圖、畫圖到回路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)教學(xué)方法，多事采用靜態(tài)的回路圖，配合老師的講解，效果欠佳。采用液壓回路系統(tǒng)展示軟件，可以動(dòng)態(tài)、直觀的展示液壓回路在不同狀態(tài)下液壓油流動(dòng)的方向與效果。對(duì)于復(fù)雜回路，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，往往一個(gè)回路就需要2至4個(gè)課時(shí)的講解與復(fù)習(xí)。采用回路展示軟件，可以大大縮短教學(xué)學(xué)時(shí)，這也為本來就壓縮的課時(shí)，提供了更高的效率。

4.總結(jié)

教師采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行液壓課程教學(xué)，能夠?qū)⒊橄?、難懂的知識(shí)變得更加生動(dòng)、形象，趣味十足，能夠營(yíng)造輕松、愉悅、和諧的課堂氛圍，有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)、理解和鞏固課堂知識(shí)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 張超.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)用的探究[J].課程教育研究.2013（14）：250.

[2] 伯艷廣.例談多媒體技術(shù)在機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用[J].考試周刊.2013（39）：173-174.

[3] 喬?hào)|平，李浩，羅國(guó)富，等.機(jī)械CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新探討[J].河南科技.2013（15）：255-256.

作者簡(jiǎn)介

段偉，男，1983年生，湖北黃岡，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì) 職稱：講師 學(xué)歷：碩士。

（作者單位：武漢科技大學(xué)城市學(xué)院 武漢外語外事職業(yè)學(xué)院）