液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)項(xiàng)目制課堂教學(xué)的探索

陳仙明 葉發(fā)平 胡航坤 方貴盛

[摘 要] 針對(duì)高校機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)中普遍存在的理論教學(xué)為主、教學(xué)效果不佳的現(xiàn)狀，結(jié)合浙江水利水電學(xué)院液壓教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方式進(jìn)行改革。改革內(nèi)容包括教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)資源的優(yōu)化、教學(xué)實(shí)踐的變革、評(píng)價(jià)體系的調(diào)整。教學(xué)反饋表明，課堂教學(xué)改革取得了較好的教學(xué)效果，學(xué)生第二課堂也在此基礎(chǔ)上取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

[關(guān) 鍵 詞] 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)；課堂教學(xué)改革；項(xiàng)目制；課堂考核

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）19-0094-02

在“中國(guó)制造2025”和“工業(yè)4.0”大背景下，浙江省提出大力推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快實(shí)現(xiàn)從工業(yè)大省向工業(yè)強(qiáng)省轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略決策。針對(duì)高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的需要，如何建構(gòu)應(yīng)用型工程師培養(yǎng)模式，是近年來(lái)應(yīng)用型本科院校開始探索的重要課題。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)作為浙江水利水電學(xué)院SWH-CDIO-E試點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是該專業(yè)一門集機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、流體力學(xué)、電工學(xué)和自動(dòng)化控制等知識(shí)于一體的綜合型課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生具有讀懂機(jī)床和工程機(jī)械液壓原理圖及設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度液壓系統(tǒng)的能力。

一、傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題分析

液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，目前教學(xué)過程通常采用圖片來(lái)講解液壓元件、回路原理、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。以理論教學(xué)為主、實(shí)踐教學(xué)為輔，易造成學(xué)生因缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知，而無(wú)進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)這門技術(shù)的動(dòng)力。此外，由于學(xué)生缺乏工程背景及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)，即使運(yùn)用多媒體技術(shù)等現(xiàn)代化的手段進(jìn)行教學(xué)，有動(dòng)畫、圖片和錄像之類的素材協(xié)助理解，還是很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。

二、基于項(xiàng)目制改革的實(shí)施

鑒于液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程的重要性和當(dāng)前教學(xué)過程中存在的共性問題，項(xiàng)目組提出了融入職業(yè)核心能力培養(yǎng)的項(xiàng)目制教學(xué)改革，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實(shí)踐條件、教學(xué)方法和手段、考核方式等方面進(jìn)行探索性改革。注重引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綜合能力、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，全面提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，為把學(xué)生培養(yǎng)成為符合社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型一線工程師奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體改革內(nèi)容如下。

（一）基于項(xiàng)目制的課程內(nèi)容整合

根據(jù)本課程教學(xué)大綱的要求，在項(xiàng)目實(shí)施過程中構(gòu)建由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的課程體系，運(yùn)用項(xiàng)目導(dǎo)向的教學(xué)方法，逐步提高學(xué)生獨(dú)立“獲取與利用信息、決策與計(jì)劃、實(shí)施、檢查與評(píng)價(jià)”的普適性能力，以適應(yīng)職業(yè)生涯發(fā)展的需要。按項(xiàng)目制教學(xué)要求，在液壓與氣壓傳動(dòng)相關(guān)技術(shù)與后續(xù)課程銜接及企業(yè)應(yīng)用方面進(jìn)行調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程的內(nèi)容進(jìn)行梳理與整合，經(jīng)論證初步確定將課程內(nèi)容整合為機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)（方向控制回路模塊）、船用壓縮打包機(jī)（壓力控制回路）、液壓工程挖掘機(jī)（流量控制回路）和自動(dòng)分揀生產(chǎn)線（氣動(dòng)模塊）等四大模塊，各模塊根據(jù)教學(xué)流程進(jìn)一步分解為若干教學(xué)子項(xiàng)目。

（二）基于項(xiàng)目制的教學(xué)資源優(yōu)化

根據(jù)項(xiàng)目制教學(xué)的要求，緊密結(jié)合項(xiàng)目任務(wù)，對(duì)理論資源和實(shí)踐條件進(jìn)行有效整合優(yōu)化，最終確定符合要求的教學(xué)資料和實(shí)踐條件。本項(xiàng)目實(shí)施過程中主要對(duì)包括對(duì)參考書、產(chǎn)品手冊(cè)、網(wǎng)絡(luò)資源和科研資料進(jìn)行整合，確定各子項(xiàng)目的任務(wù)書和指導(dǎo)書用于課堂教學(xué)。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的透明液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)、工程機(jī)械實(shí)驗(yàn)臺(tái)、元器件拆裝臺(tái)和氣動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行有機(jī)整合，對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供強(qiáng)有力的支持。此外，學(xué)生個(gè)人電腦的補(bǔ)充和校外實(shí)習(xí)基地的支持，更加有效地為項(xiàng)目實(shí)施提供了條件保障。

1.教學(xué)資料的整合

根據(jù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)的課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合。如流體力學(xué)基礎(chǔ)部分的連續(xù)性方程、伯努利方程和動(dòng)量方程整合到各項(xiàng)目中，對(duì)復(fù)雜公式推導(dǎo)簡(jiǎn)化處理，借助計(jì)算機(jī)對(duì)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，強(qiáng)化液壓元件的認(rèn)識(shí)、拆裝、使用和維護(hù)，結(jié)合仿真軟件進(jìn)行液壓回路設(shè)計(jì)、性能分析，強(qiáng)化系統(tǒng)調(diào)試及故障分析的技能訓(xùn)練。在教學(xué)內(nèi)容的整體編排上，采用項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將所學(xué)知識(shí)和技能分成若干模塊，用實(shí)訓(xùn)任務(wù)演繹理論知識(shí)。

2.實(shí)踐條件優(yōu)化

“理論實(shí)踐一體化”教學(xué)的內(nèi)涵就是要求場(chǎng)地、設(shè)備、教師、學(xué)生高度融合，并且具備多媒體教學(xué)、實(shí)物展示、演練實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)化訓(xùn)練等多種功能，要想順利開展理實(shí)一體化教學(xué)，組建“理論實(shí)踐一體化”教室、理想的理實(shí)一體化教室。通過理論講解（含模擬仿真）和實(shí)踐操作的交替方式進(jìn)行課堂教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)部分按照回路仿真、工程仿真、元器件拆裝等模塊進(jìn)行劃分，結(jié)合個(gè)人電腦和校外基地進(jìn)行補(bǔ)充。

（三）基于項(xiàng)目制的教學(xué)過程實(shí)施

在具備相應(yīng)的教學(xué)資源后，課堂教學(xué)的實(shí)施是決定整個(gè)項(xiàng)目能否成功的關(guān)鍵。針對(duì)各項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容，首先安排一次理論課講解，完成任務(wù)的布置和整體教學(xué)流程的安排，再由學(xué)生進(jìn)行自學(xué)、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)調(diào)試及答辯。將傳統(tǒng)教學(xué)、多媒體、軟硬件仿真等手段相結(jié)合，在虛擬的環(huán)境下完成對(duì)液壓和氣動(dòng)元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理展示以及基本回路的動(dòng)作演示，使知識(shí)內(nèi)容由抽象變直觀，詳見下圖教學(xué)過程流程示意圖。

1.理論部分教學(xué)

通過項(xiàng)目整合后分解出具體細(xì)化的任務(wù)書，上課前將任務(wù)書分發(fā)給學(xué)生。分配任務(wù)的同時(shí)推薦學(xué)生相關(guān)的參考資料，比如，教材、參考書、網(wǎng)上精品課程和專業(yè)網(wǎng)絡(luò)論壇等資源，要求學(xué)生提前完成初步的預(yù)習(xí)，為后續(xù)的課堂和實(shí)踐教學(xué)做好充分準(zhǔn)備。理論教學(xué)部分采用板書、PPT教案、視頻、動(dòng)畫等常規(guī)教學(xué)手段相互結(jié)合，主要針對(duì)任務(wù)的講解和注意事項(xiàng)解讀。靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、壓降運(yùn)算等流體力學(xué)知識(shí)，器件選型中的參數(shù)確定與校驗(yàn)等過程也采用課堂講解方式為主，體現(xiàn)常規(guī)理論講解的優(yōu)勢(shì)。

2.軟件仿真教學(xué)

仿真教學(xué)屬于純理論教學(xué)和純實(shí)踐教學(xué)的中間過渡環(huán)節(jié)，在液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)完成后，借助計(jì)算機(jī)而進(jìn)行的一項(xiàng)重要教學(xué)活動(dòng)。對(duì)部分復(fù)雜而無(wú)法用器件搭建的回路，采用此方法能夠更加方便學(xué)生對(duì)回路的理解。仿真教學(xué)主要由FluidSIM純液壓氣動(dòng)仿真和MCGS硬軟件聯(lián)合仿真兩部分組成。通過回路仿真能夠使學(xué)生清晰地看到液壓元件和回路的工作過程，減輕日后液壓元件的故障排除和維修等教學(xué)內(nèi)容的工作量，極大地提高課堂效率。

3.實(shí)踐部分教學(xué)

采用“理實(shí)一體化”的教學(xué)模式開展教學(xué)活動(dòng)，主要包括液壓器件拆裝實(shí)驗(yàn)、回路的動(dòng)作教學(xué)、工程機(jī)械教學(xué)、課外創(chuàng)新教學(xué)和企業(yè)認(rèn)知教學(xué)。實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)是樹立實(shí)踐觀念，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，是高等工程教育的重要組成部分，是本次課程改革的重點(diǎn)。

實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)處處融入職業(yè)核心能力的培養(yǎng)，引入基于自主創(chuàng)新的啟發(fā)性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。此過程中進(jìn)一步融合了團(tuán)隊(duì)合作、自主創(chuàng)新和分析問題、解決問題的能力，在實(shí)驗(yàn)器件選型和回路搭接過程中能夠初步培養(yǎng)一線工程師的職業(yè)素養(yǎng)和安全意識(shí)。而校外的參觀實(shí)習(xí)，使學(xué)生能夠切實(shí)感受優(yōu)秀企業(yè)的工作氛圍，進(jìn)一步深化對(duì)企業(yè)一線員工應(yīng)具備的職業(yè)素養(yǎng)的認(rèn)知和理解。

4.基于項(xiàng)目制的課程考核改革

按照項(xiàng)目制教學(xué)對(duì)課程考核的要求，液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程考核方式要充分體現(xiàn)知識(shí)+技能+態(tài)度的原則，尤其要側(cè)重過程考核。知識(shí)主要通過平時(shí)作業(yè)（報(bào)告）、期中和期末測(cè)試評(píng)估等方式進(jìn)行體現(xiàn)。技能主要通過軟件仿真、回路搭建調(diào)試和工程機(jī)械調(diào)試、課外創(chuàng)新作品等實(shí)踐操作體現(xiàn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)不僅體現(xiàn)實(shí)踐操作技能，同時(shí)關(guān)注表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等職業(yè)核心能力。態(tài)度主要通過學(xué)生課堂表現(xiàn)（含遲到早退曠課等）、平時(shí)與教師的交流、與同學(xué)的合作等進(jìn)行體現(xiàn)。

課程的總評(píng)成績(jī)是以上成績(jī)的綜合，最終成績(jī)的主體部分?jǐn)M由理論成績(jī)的40%、實(shí)際操作50%和態(tài)度成績(jī)10%構(gòu)成，理論成績(jī)通過作業(yè)（報(bào)告）、試卷等批改方式取得，實(shí)踐成績(jī)主要通過自評(píng)、互評(píng)、教師對(duì)項(xiàng)目制完成情況以及學(xué)生遞交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告等評(píng)價(jià)的方式取得，態(tài)度主要通過平時(shí)觀測(cè)及時(shí)記錄分?jǐn)?shù)獲得。這種考核方式對(duì)學(xué)生綜合職業(yè)能力和素質(zhì)提高具有較好的引導(dǎo)作用。

三、結(jié)語(yǔ)

如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才是專業(yè)教師在學(xué)校轉(zhuǎn)型過程中面對(duì)的重要課題。合理整合實(shí)驗(yàn)室資源，最大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用。通過課內(nèi)理實(shí)一體教學(xué)的開展及評(píng)價(jià)體系的實(shí)施，能夠更好地培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)學(xué)習(xí)積極性高且具有潛質(zhì)的優(yōu)秀學(xué)生，通過課余實(shí)驗(yàn)室開放，及時(shí)對(duì)其深入指導(dǎo)，使學(xué)生盡快融入第二課堂繼續(xù)深入學(xué)習(xí)，逐步實(shí)現(xiàn)與機(jī)械設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、“新苗人才計(jì)劃”、挑戰(zhàn)杯等賽事銜接，并優(yōu)先進(jìn)入導(dǎo)師制學(xué)生團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，經(jīng)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)和課外第二課堂的深入，使液壓氣動(dòng)類課題成為機(jī)自本科專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的來(lái)源之一。

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