以工程機械為載體的《液壓傳動》課程教學改革探究

施夏

【摘要】液壓系統(tǒng)是工程機械的重要組成部分，掌握液壓傳動技術(shù)知識至關(guān)重要。文章針對《液壓傳動》課程教學過程中存在的不足，梳理《液壓傳動》的知識體系，將《液壓傳動》課程的知識點與工程機械挖掘機的液壓系統(tǒng)相對應，并提出以挖掘機為載體的理論實際一體化教學改革思路。

【關(guān)鍵詞】工程機械；《液壓傳動》；教學改革

【基金項目】桂林航天工業(yè)學院教學改革研究項目“依托區(qū)域行業(yè)發(fā)展的應用型本科汽車服務(wù)工程專業(yè)課程體系的改革與實踐（2013JA04）”；桂林航天工業(yè)學院教學改革研究項目“應用型汽車人才培養(yǎng)的校政企合作協(xié)同育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺建設(shè)研究（2016JA03）”。

一、液壓傳動在工程機械中的重要性

工程機械是裝備工業(yè)的重要組成部分，它主要用于國防建設(shè)工程、交通運輸建設(shè)、能源工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、礦山等原材料工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、農(nóng)林水利建設(shè)、工業(yè)與民用建筑、城市建設(shè)、環(huán)境保護等領(lǐng)域。我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、增長方式的轉(zhuǎn)變、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、西部大開發(fā)、振興東北、中部崛起和建設(shè)新疆等國家戰(zhàn)略的進一步實施，為工程機械行業(yè)創(chuàng)造了良好的宏觀經(jīng)濟環(huán)境。液壓系統(tǒng)是工程機械的重要組成部分，液壓傳動技術(shù)的應用逐漸由工程機械工作裝置擴展到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和制動系統(tǒng)，全液壓挖掘機和全液壓叉車等工程機械隨之誕生。由于工程機械長期在野外工作，工作環(huán)境惡劣，塵埃、振動、高溫、雨雪等因素易導致液壓元件故障，因此檢修工程機械的液壓元件需要具備液壓傳動原理的基礎(chǔ)知識。

二、目前《液壓傳動》主要教學過程中的不足

目前《液壓傳動》教材基本按照液壓傳動系統(tǒng)五大元件，即傳動介質(zhì)、動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等章節(jié)展開，每章節(jié)的教學內(nèi)容分為元件工作原理、性能參數(shù)、元件分類及結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點等部分，特定類型的結(jié)構(gòu)介紹較為詳細，學生可以結(jié)合教材的圖片和內(nèi)容，順利完成課后習題。但這種傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和教學過程存在以下幾個問題。

第一，授課教師往往側(cè)重理論知識方面的教學，缺乏對理論知識實際應用的經(jīng)驗，無法有效結(jié)合理論與實踐環(huán)節(jié)，更談不上培養(yǎng)高水平的應用型人才。

第二，教材的實例和習題雖然貼合本章節(jié)的教學內(nèi)容，但是每章節(jié)的實例與實例之間的關(guān)聯(lián)性缺失，學生無法構(gòu)建清晰的知識聯(lián)系框架。

第三，液壓傳動僅作為一種傳動類型來學習其工作原理，無法將其擴展到一個學習其他課程的工具來進行使用。

第四，液壓傳動課程教學過程中，一般都設(shè)置有相應的實驗實踐環(huán)節(jié)，由于實驗設(shè)備條件有限，該課程設(shè)置的相關(guān)實驗基本是以驗證性和演示性為主，缺乏有效將液壓和機械有效融合的綜合性實驗，無法培養(yǎng)學生面向工程實踐的專業(yè)技術(shù)能力。

第五，以往的考核方式大多趨向于試卷考核，同樣是重理論，輕實踐。

三、《液壓傳動》課程教學改革與實踐

過去由于學院的教學實驗經(jīng)費有限，該課程的教學主要采用理論性的教學方式，實踐教學環(huán)節(jié)課時比重僅占1/9。近幾年高校教學經(jīng)費增加，雖然教學條件得以改善，但教學方式并未改進，理論性的教學仍占據(jù)絕大部分學時。學生普遍反映該課程中單個章節(jié)知識在生活中并未觸及，通過想象梳理的章節(jié)知識更談不上思路清晰、明確，導致興趣不高，只是被動地完成教材習題任務(wù)，沒有主動學習的意識。

（一）《液壓傳動》課程具體知識點與工程機械載體之間的對應關(guān)系

根據(jù)應用型為主的高等院校課程標準和相關(guān)教材，本文梳理了《液壓傳動》的基本知識體系。該知識體系由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、傳動介質(zhì)這五大元件根據(jù)各自在液壓系統(tǒng)回路中的功用不同而有序構(gòu)成。作為動力元件的液壓泵，將油箱里的油液進行加壓，泵送出的高壓油其物理和運動特性會隨著工作環(huán)境的變化而變化。高壓油通過各管路輸送至控制元件，即各類液壓控制閥，液壓控制閥在既定條件下改變高壓油液的壓力、流速和方向，實現(xiàn)執(zhí)行元件在高壓油液壓差作用下準確地、有序地運動。

如圖1所示，全液壓挖掘機作業(yè)過程詮釋液壓系統(tǒng)回路如何實現(xiàn)能量由機械能到液體的壓力能再到機械能的轉(zhuǎn)化。發(fā)動機動力輸出帶動主泵旋轉(zhuǎn)，主泵對油箱中的工作介質(zhì)油液加壓并輸出高壓油，駕駛員合理選擇駕駛室對應挖掘機上部機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、下部行走機構(gòu)的各操縱桿，經(jīng)各類閥體有序配合實現(xiàn)執(zhí)行元件，即柱塞式液壓缸、斜軸式柱塞泵的既定運動。某些執(zhí)行元件是間歇動作，發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)后，儲壓器根據(jù)實際環(huán)境發(fā)揮輔助動力源、緊急動力源、保持恒壓等作用以結(jié)束工程機械的整個作業(yè)過程。

經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，絕大部分的液壓傳動知識點都在工程機械中有所體現(xiàn)，因此本文以工程機械中的挖掘機作為該課程的載體。液壓系統(tǒng)五大元件的液壓工作邏輯關(guān)系可通過全液壓挖掘機的各組成部件運動配合表示，有利于學生前期學習該課程，從整體上對液壓系統(tǒng)回路有宏觀認識，以便后續(xù)教學的順利展開。

此外對于一些與其他工程機械代理合作的學校，也可以根據(jù)自身實驗室的條件，選擇對應的使用液壓原理的工程機械。因此，提出該課程教學改革的核心：教學過程中借助工程機械實體，引導學生建立扎實的、清晰的液壓基礎(chǔ)知識體系，強化學生的自主學習意識以及學習該課程的目的，將工程機械實體中具體液壓元件的結(jié)構(gòu)、原理、相互之間的邏輯關(guān)系引入教學過程中，實現(xiàn)教學與工程實際工作的無縫對接，以激發(fā)學生的學習積極性。

（二）《液壓傳動》課程教學設(shè)計思想的提出

整個課程教學設(shè)計的思想始終貫穿該課程教學的改革核心，逐項彌補當前該課程教學內(nèi)容的不足。開課前期，教師備課階段除接觸工程機械實體外，應參加工程機械代理商的相關(guān)基礎(chǔ)工程機械培訓課。授課期間，首先，由教師帶領(lǐng)學生來到實訓室，引導學生觀看實體工程機械（如挖掘機）結(jié)構(gòu)并解說各部分元件之間的協(xié)作關(guān)系，使學生對液壓傳動系統(tǒng)的五大部件有初步的認識。其次，回歸到傳統(tǒng)教學中，借助PPT、動畫和微視頻等手段輔助課堂教學，幫助該階段學生掌握液壓各大元件的結(jié)構(gòu)特征、工作原理以及性能參數(shù)。再次，在學生掌握理論基礎(chǔ)知識的前提下，教師在實訓室進行各大液壓元件拆裝示范，并布置相應任務(wù)，讓學生分小組輪流動手拆裝，保證實踐環(huán)節(jié)訓練到位。綜上所述，整個教學過程始終貫徹以學生實踐為主、教師講授為輔的教學理念。

（三）《液壓傳動》課程考核方案的改革

為反映各小組間實踐環(huán)節(jié)動手能力的差異和組內(nèi)各成員理論知識獲取能力的差異，本文以提高課程教學有效性為目的，秉承公平公開、嚴謹細致的原則，設(shè)計了一套符合理論實際一體化課程特點的考核方案，調(diào)動學生學習的積極性，確保教師教學井然有序。

該考核方案包括階段性考核項目和終結(jié)性考核項目。階段性考核項目延續(xù)傳統(tǒng)考核的內(nèi)容，如出勤情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)評價，且依次占總成績的10%、10%、10%。終結(jié)性考核項目可分為理論考試和實訓考試，各項成績分別占總成績的35%。實訓考試前將班級學生分成5個小組，每組6～8人，每小組配有一套實訓臺架。實訓考試分為三個環(huán)節(jié)：首先，同時給5個小組觀看不同液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成視頻材料，視頻時長約10分鐘；其次，各成員對應所在組觀看的視頻材料，在規(guī)定的20分鐘內(nèi)，運用職能式液壓圖形符號在紙上做出正確的液壓回路系統(tǒng)工作原理簡圖；再次，在規(guī)定的30分鐘內(nèi)，以設(shè)計好的工作原理簡圖為參考，從事先準備好的執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件中挑選合適的元件，結(jié)合附有動力元件的實訓臺架，對選好的元件進行連接，組合，裝配，制作出完整的液壓系統(tǒng)回路。整個過程要求每位小組成員必須嚴格遵守工程機械維修手冊。教師在階段性考核和終結(jié)性考核的兩個過程中，主要從學生主動學習的興趣、學習態(tài)度、操作規(guī)范、經(jīng)歷、方法、能力、卷面成績等方面對學生的學習效果進行最終評價。

四、結(jié)束語

本文對《液壓傳動》課程的改革主要體現(xiàn)在為彌補多媒體教室教學的不足，教學地點采用實訓教室與多媒體教室不同時間節(jié)點的合理配合，以工程機械挖掘機為實物進行“看-演-練”一體化教學，實現(xiàn)學生前期觀察實物、后期實操實踐為主，教師理論講解、演示為輔的教學。通過該課程的初步改革，學生的學習興趣得到了增強，考試成績有了明顯提高，實踐能力也有了進一步提升，得到廣大學生的好評。

【參考文獻】

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