基于“虛實”結合的“液壓與氣壓傳動”課程教學改革探索
——以《國際貨運代理》課程為例

劉 飛 王小龍

(重慶機電職業(yè)技術學院 汽車工程學院，重慶 402760)

引言

液壓與氣壓傳動技術，廣泛運用于國民經濟生產的各個領域，由于優(yōu)越的性能，其在機電設備中的應用正在日益增加。同時，液壓與氣壓傳動課程，也是高等職業(yè)教育機械制造及自動化、機電一體化、工業(yè)機器人、電氣自動化等專業(yè)的基礎課程，它為學生以后從事機電設備的安裝、調試、維護、保養(yǎng)，提供重要的理論支撐。由于傳統(tǒng)的教學將理論教學與實踐教學相分離，最終導致學生無論是理論還是實踐水平，都得不到提高[1-3]。而且，隨著全國高職院校招生規(guī)模逐年增加，原有的教學實訓設備、實訓人員、實訓時間，都不能滿足現(xiàn)有的教學需要。液壓零件屬于精密元器件，需要學生認真并細致的操作，但學生在實訓過程中損壞液壓元件的事情屢屢發(fā)生，嚴重的導致液壓系統(tǒng)無法正常工作。更有甚者，有的學生因操作不當導致液壓油泄漏，對實訓場地造成極大的污染。因此尋找一種區(qū)別于傳統(tǒng)教學模式的新型教學模式，成為當務之急。

重慶機電職業(yè)技術學院汽車工程學院《液壓與氣壓傳動》教學團隊，經過認真分析當前90后高職學生的學習情況，并結合當前我校教師、實訓人員以及實訓設備等實際情況，對該課程做了一系列的探索。課程教學團隊首先明確課程的培養(yǎng)目標，是使學生初步掌握液壓與氣壓傳動的基本概念、基本技能，并能夠初步設計與搭建簡單的液壓(氣壓)回路；能運用所學的液壓(氣壓)傳動基礎知識，去解決工程實際問題?；谝陨吓囵B(yǎng)目標，教學團隊從理論教學、實訓教學、考核評價體系等方面，進行了改革探索，取得了良好效果。

1 理論教學改革

1.1 引入虛擬軟件教學

在傳統(tǒng)教學過程中，學生只能看見液壓(氣壓)回路卻看不見電氣回路，因而很難明白各種執(zhí)行元件和控制元件動作過程，從而對“液壓與氣壓傳動”產生厭學心理[4]?；诖?，我們引入FluidSIM——一款由全球著名液壓與氣壓元件制造商Festo公司和Paderborn大學合作開發(fā)的、應用于液壓與氣壓傳動的教學仿真軟件。該軟件用戶界面可操作性強，擁有類似制圖軟件AutoCAD的圖形操作界面，并可根據(jù)需要設置相應的參數(shù)，方便學生學習掌握。借助此軟件，學生不僅可以同時設計電氣-液壓(氣壓)回路，而且可以填補傳統(tǒng)教學中，學生只見液壓(氣壓)回路、不見電氣回路的缺陷，同時能借助仿真操作練習加深對電氣動、電液壓的理解，增加學習興趣。

液壓元件結構復雜，為了解其內部構造，往往需要拆卸這些復雜的液壓元器件，拆卸過程中還要面對粘稠的液壓油，這些問題的存在，使很多90后大學生對該課程失去了興趣。基于此，我們引入三維設計軟件Solidworks，該軟件用戶界面人性化，而且畫面非常逼真，具有易學易用的特點。教師教學過程中調出各大液壓元件供應商的三維模型，導入Solidworks后，使用軟件的隱藏、透視、剖視、裝配以及運動仿真等命令，就可以清晰地認識液壓元件的內部構造，讓原本復雜的結構變得簡單直觀，同時避免了實物拆裝過程中液壓油泄露對實訓場地的污染。學生通過操作電腦軟件了解液壓元件的結構，增強了本門課程對學生的吸引力。

1.2 引入聯(lián)想-啟發(fā)式教學

在校學生由于缺乏企業(yè)實際工作經驗，對液壓系統(tǒng)缺乏足夠的認識與了解，在進行理論學習時，往往感到非常迷惑與茫然，因此，我們實行啟發(fā)式教學，嘗試在理論教學中引入聯(lián)想。如，在開篇講解液壓系統(tǒng)的組成時，我們引入初中物理中的串聯(lián)電路來講解。通過對圖1所示的串聯(lián)電路與液壓系統(tǒng)的原理圖進行對比聯(lián)想，讓學生認識到典型液壓系統(tǒng)的動力元件(液壓泵)、執(zhí)行元件(液壓缸)、控制元件(換向閥、節(jié)流閥)、輔助元件(油管)、工作介質(液壓油)，分別相當于串聯(lián)電路的電源(干電池)、電燈泡、開關、導線、電流，這樣既將抽象的液壓系統(tǒng)變得貼近生活，也使復雜的液壓元件功用變得生動形象，易被學生理解掌握。

1-電燈；2-電源；3-開關；4-滑動變阻器；5-油箱；6-液壓泵；7節(jié)流閥；8-換向閥；9液壓缸

再如，在講解液壓輔助元件中的冷卻器時，常用的冷卻器有風冷式和水冷式兩種。通常在教學課件中只有簡單的圖片，學生理解起來并不直觀。針對學生大多為男生的情況，我們引入影視劇里面經常出現(xiàn)的兩款重機槍，來給學生闡述這兩種不同形式的冷卻方式：馬克沁重機槍擁有一個碩大的槍筒，槍管包含在槍筒里面，通過裝在槍筒里面的水來冷卻槍管，這就是水冷式結構；日軍的92式重機槍槍管上，重疊著許多像甜甜圈樣的散熱片，可以有效增加散熱面積，從而實現(xiàn)對槍管的冷卻，這就是風冷式結構。實踐表明，由于男同學普遍對武器擁有濃厚的興趣，這樣的講解能迅速提高他們的興趣，取得不錯的效果。

1.3 引入工程實例教學

高職學生通常數(shù)學和物理知識相對薄弱，普遍對復雜的流體力學公式及其計算不感興趣。而傳統(tǒng)教材開篇就闡述伯努利方程和連續(xù)性方程，使學生一開始就對這門課程產生厭學情緒。再加上液壓與氣壓傳動課程各節(jié)知識點相對獨立分散，使最后液壓回路的學習變得更加困難，而傳統(tǒng)教學，又大多以教師分析各種液壓元件符號與液壓回路的功能與作用為主，教學過程抽象枯燥，缺乏直觀性，自然調動不起學生興趣。

基于以上情況，我們大膽地在課程中引入工程實例教學，實現(xiàn)了液壓與氣壓傳動理論教學與工程實例的有機結合。我們利用團隊教師具有企業(yè)從業(yè)經歷的優(yōu)勢，在選擇工程案例教學時，力求讓案例具有代表性，能將液壓氣動與傳感器、電氣控制與PLC、機械傳動等知識有機結合起來。這樣的工程實例教學，不僅對液壓與氣壓理論知識進行了一次復習，同時也強化了學生的動手能力，讓學生足不出校就能接觸到未來工作可能接觸的工程實例[5]。

2 實訓教學改革

2.1 開展液壓元件實物拆裝

各種液壓泵、液壓缸以及控制閥，是本門課程進行教學的重點環(huán)節(jié)，然而液壓元器件結構復雜，學生學習起來較為困難。雖然借助虛擬現(xiàn)實技術以及多媒體技術，在一定程度上緩解了上述問題，但是對于一些復雜結構，學生依然無能為力?；诖?，我們在實訓教學過程中，設置了液壓泵、液壓缸、液壓控制閥等復雜液壓元件的拆裝實驗，讓學生通過實際的動手操作，來系統(tǒng)、直觀地認識液壓元件的內部構造與工作過程[6]。經過幾年的實踐探索，我們已經摸索出一套行之有效的拆裝實驗操作規(guī)程：首先，將學生以班級為單位，按照7-10人組成一個小組，并選出小組長；其次，在拆裝前由教師對本次拆裝過程進行技術交底；最后，學生在小組長的帶領下完成液壓元器件的拆卸、清洗、分析、裝配。整個過程嚴格按照6S管理，即整理(seiri)、整頓(seiton)、清掃(seiso)、清潔(seiketsu)、素養(yǎng)(shitsuke)、安全(security)規(guī)定，各小組根據(jù)拆裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行討論，并由小組長收集整理問題及解決方法，與全班同學交流分享。實訓過程中，所有學生都要認真記錄實訓拆卸步驟、所需工具、思想領悟等方面的內容；實訓結束后，整理、提交《液壓與氣壓傳動實訓報告》。

通過這種項目式實訓，學生不但可以清楚地認識液壓元器件的復雜結構與工作過程，而且可以直觀感知液壓元件的外形輪廓尺寸、安裝位置，這樣使得學生的動手能力以及分析解決問題的能力，得到很大提升[7]。

2.2 去校企合作企業(yè)參觀實訓

液壓與氣壓傳動是一門實踐性很強的課程，我校在保障學生安全的前提下，由教師帶領學生進入校企合作的汽車整車制造廠，進行短期的參觀實訓。在參觀過程中，學生既可以直接觀察液壓(氣壓)元件在汽車制造過程中的工作情況，同時能夠親身感受汽車制造企業(yè)的管理理念與企業(yè)文化，為其在校努力學習及向職業(yè)人轉變，奠定了思想基礎。

3 考核評價體系改革

合理的評價體系，不僅可以評價出學生的學習效果，而且還能激發(fā)學生學習的積極性。液壓與氣壓傳動課程，是一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)課程，傳統(tǒng)的評價體系，非常注重對學生理論知識掌握情況的考查，而忽視對其動手能力的考查。這樣的評價體系，不僅不能準確反映學生運用理論知識解決實際問題的能力，還會導致高分低能情況的發(fā)生?；谏鲜銮闆r，我校教學團隊經過多年的實踐探索，形成了“5311”的課程評價方案[8]，即本課程成績 = 理論考試成績 (50%) + 綜合實訓操作成績(30%) + 在實訓小組中的表現(xiàn) (10%) + 平時考勤與作業(yè) (10%)。其中，綜合實訓操作，主要考察學生拆裝齒輪泵、葉片泵、軸向柱塞泵、活塞式液壓缸、伸縮式液壓缸、換向閥、溢流閥、減壓閥、節(jié)流閥，以及初步簡單設計與搭建簡單的液壓(氣壓)回路的能力。

4 結論

“液壓與氣壓傳動”教學團隊，通過引入虛擬軟件、實行聯(lián)想-啟發(fā)式教學、引入工程案例、開展實物拆裝、去校企合作企業(yè)參觀實訓、改革考核評價體系等多種手段，對“液壓與氣壓傳動”課程進行了系統(tǒng)改革，這樣的改革不僅充分調動起學生的學習積極性，而且還激發(fā)了學生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)了其發(fā)現(xiàn)問題與分析、解決問題的能力，取得了滿意的改革效果。

參考文獻：

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