信息化教學在液壓傳動課程教學中的探索

陸文瓊

[摘 要] 液壓傳動是中職機械類學生必須掌握的一門專業(yè)課。在教學過程中，充分考慮學生的認知規(guī)律，巧妙地將各種信息化元素融入課堂，以液壓的應用實例為引導，鼓勵學生探索生活中的液壓知識。給學生一個生動易懂、具有趣味性的課堂。采用多元評價方式，給學生一個綜合客觀的評價。

[關 鍵 詞] 液壓傳動；液壓元件；信息化；網(wǎng)課；多元評價

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）29-0086-02

液壓傳動具有許多突出的優(yōu)點，在機械工業(yè)得到廣泛應用。在我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型的今天，液壓技術(shù)更起著不可忽視的推動作用。比如，航天飛機的軌道器、大國重器（盾構(gòu)機、架橋機）、新版雙足機器人等都應用了液壓控制系統(tǒng)。

液壓傳動相關知識雖然在中等職業(yè)高中占有的比例不大，但不管是高職考試還是技能大賽，都有涉及液壓的相關知識。因此對學生來說，不管從提升現(xiàn)有學業(yè)和技能的角度考慮，還是為了畢業(yè)后更好地就業(yè)與發(fā)展，掌握最基本的液壓知識都是必要的。

一、根據(jù)學情制定教學目標

高職考的考綱明確要求，要了解液壓的工作原理和液壓各元件的功用；在中職組液壓類技能大賽中，要求學生了解液壓元件的結(jié)構(gòu)和性能，讀懂典型的液壓傳動原理圖，具有排除簡單故障的技能。因此，對中職生來說，液壓傳動的知識并不需要深入了解。本項目教學根據(jù)教材[1]制定了以下教學目標：知識與技能目標：（1）熟悉典型液壓元件的名稱及其簡化符號；（2）了解各液壓元件和簡單液壓系統(tǒng)的工作原理。過程與方法目標：在“設問—探討—學習—拓展”的教學過程中融入各種信息化手段，讓學生體會和實踐“做中學、學中做”。情感和價值目標：（1）培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考的學習習慣；（2）讓學生獲得成功的自信和喜悅。

二、豐富教學手段，讓學習變輕松

用繪制剖分圖的方式表達液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，會直觀且容易理解，但繪圖比較麻煩，且如果需表達整臺設備的液壓傳動系統(tǒng)原理圖，其元件數(shù)量較多，繪制起來更加困難。故而在工程實際中，多采用簡化的圖形符號來代表各液壓元件，但隨之而來的問題是這些簡化符號比較抽象，對于其結(jié)構(gòu)與工作原理，中職生理解起來有一定困難。因此，在本課程教學時，根據(jù)學生的學習和認知規(guī)律，我做了以下設計：

（一）視頻列舉應用，激發(fā)學生的學習興趣

中國近年來的基礎建設速度是每個人都能親身感受到的，便捷的交通、發(fā)達的通信，在這些便利的背后，與新型大型的機械設備的研發(fā)密不可分，這些設備的驅(qū)動和控制很多都由液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。當學生看到大型的架橋機、盾構(gòu)機、航天飛機、新型機器人時都感到非常新奇和崇拜，也認可了液壓在機械工業(yè)的重要性，為何要學習這些枯燥的液壓理論知識的問題也自然消除了。

（二）從具體到抽象，構(gòu)建實物與示意圖的聯(lián)系

光有學習熱情是不夠的，抽象的液壓元件會讓學生好不容易產(chǎn)生的學習興趣消退。考慮到學生從具體到抽象的認知規(guī)律，課前我做了大量的準備工作，先將主要的幾個液壓元件的實物照片、結(jié)構(gòu)原理圖以及簡化示意圖按其演化規(guī)律排列。讓學生能將液壓元件的實物、結(jié)構(gòu)圖、示意簡圖[2]在腦海中構(gòu)建聯(lián)系起來。分階段設置訓練習題，先從連一連等趣味題開始，讓學生在比較輕松的氛圍下記住簡圖、結(jié)構(gòu)圖和實物的對應關系，接著設置選擇填空等進階題，讓學生盡可能地熟記這些元件名稱與符號。

（三）信息化元素的融入，讓學習更輕松

認出液壓元件是第一步。接下來就得讓學生明白這些液壓元件的工作原理。液壓系統(tǒng)由動力部分、控制部分、執(zhí)行部分、輔助部分組成，其中動力部分的液壓泵，控制部分的方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥以及執(zhí)行部分的液壓缸和液壓馬達都是重要內(nèi)容，若工作原理僅靠圖片表達，大多數(shù)中職生表示很難理解。

利用動畫模擬工作過程，能形象地說明情況，有時比實物演示更加生動。為了能更貼切地表述自己的想法，我利用二維動畫制作軟件Macromedia Flash和三維設計軟件Inventor對這些液壓元件工作原理分別設計表達方案。比如，相對容易的控制閥部分，以移動的元素居多，可以由二維動畫實現(xiàn)，如圖1的溢流閥。液壓泵和液壓馬達的工作原理則比較復雜，二維動畫無法表達清楚，需要借助三維動畫和合理的渲染，才能使學生看清楚內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及能量交換方式，如圖2的柱塞泵。

（四）創(chuàng)設情境，讓學生主動探索液壓元件的應用實例

有了信息化技術(shù)的幫助，學生更容易理解各個元件的工作原理。但并不應急于讓學生觀看動畫，因為單個動畫演示雖然生動，卻不系統(tǒng)。如果光給學生看動畫，他們對液壓元件的理解是散亂的，并不清楚整個液壓系統(tǒng)的工作流程，而且大量的元件容易混淆。因此我設置問題讓學生自己探索這些液壓元件的應用。學生根據(jù)老師的提示在課前完成“尋找液壓元件的應用”的作業(yè)，除了老師的提示，學生可以自由發(fā)揮，找到盡可能多的液壓元件的應用例子。

遺憾的是自主作業(yè)并不理想，學生大多只是從網(wǎng)上抄了一些文字材料，并不能完全理解老師的要求。

根據(jù)這個情況，我及時調(diào)整策略，改成在課堂上老師引導學生找出液壓元件的應用實例。執(zhí)行元件（液壓缸和液壓馬達）是應用端，例子多且容易理解。以液壓缸作為切入點，以換輪胎為例，引導學生思考液壓能的輸出方式和能量轉(zhuǎn)換方式。進而播放液壓千斤頂工作時的Flash動畫，大家通過觀看液壓缸活塞桿頂起重物的過程，認識液壓缸的工作原理以及能量轉(zhuǎn)換方式。簡單的一個應用不足以讓學生有深刻的理解，故而應設計一個進階問題。通過播放飛機降落的視頻，引導學生思考飛機起落架如何實現(xiàn)收放？動力是什么。目的是讓學生回顧上一章鉸鏈四桿部分的內(nèi)容，同時了解各種機構(gòu)和能量轉(zhuǎn)換方式，在實際應用中能夠有機結(jié)合。

通過設問和動畫演示的方式，引導學生學習液壓泵和工作原理以及結(jié)構(gòu)組成。由于液壓泵和液壓馬達的結(jié)構(gòu)和簡化方式有諸多相同之處，因此通過兩者對比學習，使學生牢記液壓泵和液壓馬達的符號異同。

探索完動力部分和執(zhí)行部分，最后僅?？刂撇糠帧？刂撇糠值脑^多，且都是配合其他部分來使用，因此要讓學生學習整個液壓系統(tǒng)的工作原理圖。為此，我用Flash做了一個壓力機工作原理的系統(tǒng)圖[3]，包括工進、快進、快退、復位四個工位，如圖3所示。通過動畫演示，學生清楚地了解壓力機工作時，油路的流向，并能直觀地理解換向閥、溢流閥、調(diào)速閥等的工作原理。

在教授過程中，我非常注重學生的切身體驗，善于引入生活中的例子。幾乎每個人都有生病輸液的經(jīng)歷，輸液管的接頭就是一個單向閥，生理鹽水可以通過單向閥流向人體，血液卻不能通過單向閥流向瓶子，故而稱單向閥。又比如，我們用水管給草地澆水，為了使水噴得更遠，我們會將水管捏扁，這就是節(jié)流閥的原理，通過調(diào)節(jié)通流面積，從而調(diào)節(jié)液體流動速度。

對于相對復雜的減壓閥和順序閥，作為拓展讓學生先去了解減壓閥的原理以及順序閥的應用。在學生通過自己思考和探索的基礎上，再播放動畫，進行展示應用，讓學生理解其中的工作原理。最后通過溢流閥、減壓閥和順序閥簡化符號的比較，編制演變口訣：”安全保護溢流閥，挪動油箱順序閥，箭頭居中、虛管對稱減壓閥”。讓學生記住溢流閥的符號后就能根據(jù)口訣畫出其他兩個壓力控制閥的符號。

（五）動手實操，加深理解

經(jīng)過以上步驟，學生對各液壓元件的名稱、符號及作用有了一定的了解。為了加深記憶、靈活應用，需要讓學生自己動手繪制一臺簡單的壓力機的液壓系統(tǒng)的工作原理圖，讓每個學生在紙上繪制的方式過于傳統(tǒng)，且有一定難度。所以在此環(huán)節(jié)我設置了趣味游戲，自制一些帶有磁鐵的小道具，以便吸附在黑板上。我在黑板上根據(jù)油液流動方向畫出管路和郵箱等輔助元件，并空出其他元件的位置。讓學生將液壓元件安放在指定位置，模擬工進、快進、快退、復位等工況，并告訴大家液壓系統(tǒng)是怎么進行運作的，具體如圖4所示。學生都饒有興趣，最終在輕松活躍的氛圍下，學生理解了簡單液壓系統(tǒng)回路的工作原理。

三、多種考評方式結(jié)合，綜合評價學生

依靠單一的考試并不能全面評價學生的學習情況，所以我采用了紙質(zhì)與電子結(jié)合，課前與課后結(jié)合，線上與線下結(jié)合，師評與生評結(jié)合等多種評價方式。

課前，我在班課平臺建立了“液壓傳動及其元件”的網(wǎng)課，根據(jù)我的課程設計思路分步驟發(fā)布微視頻、動畫、PPT等資源，讓學生做到課前預習，相應的點擊閱讀都會給分，課后在網(wǎng)課上也有簡單的習題作為線上的作業(yè)，對于課中并沒有很好掌握的學生可以利用課后再次觀看。

課后的拓展環(huán)節(jié)除了課堂上布置，也會發(fā)布在網(wǎng)課上。學生可以在網(wǎng)課上完成拓展環(huán)節(jié)，而且可以互相討論點評，老師也會瀏覽每個學生的作業(yè)以及學習情況，做出評價，體現(xiàn)師評和學生互評的理念。

高職考是一個重要的發(fā)展方向，因此紙質(zhì)的考卷必不可少，除了線上的作業(yè)，課堂提問，游戲環(huán)節(jié)，還會進行課堂測試，了解學生對知識的掌握情況。

在動畫制作、三維設計軟件、網(wǎng)課APP等信息化技術(shù)的協(xié)助下，課堂變得更生動和有趣。在應用實例的引導下，學生明白所學何用，也更有動力學習相關知識。在多種評價方式的激勵下，學生通過不同的方式強化鞏固所學知識，最終本項目教學獲得了良好的效果。

參考文獻：

[1]傅建中.數(shù)控加工機械基礎[M].北京：高等教育出版社，2011-08.

[2]顧淑群.機械基礎[M].北京：人民郵電出版社，2006-06.

[3]李世維.機械基礎[M].北京：高等教育出版社，2006-07.