工程認證背景下液壓與氣壓傳動課程的改革思考

蔡漢躍

[摘 要]在工程認證的背景下，專業(yè)課的教學(xué)被賦予了更實際、更確切的要求，但又面臨著課時大幅度縮減的現(xiàn)實難題，同時，液壓氣壓類的課程又有著自身很強的系統(tǒng)性特點。如何針對此類課程進行課程改革？教師可以嘗試從課程內(nèi)容整合、課堂教學(xué)方式、學(xué)生主動學(xué)習的促進、設(shè)計型實驗開展模式等幾個方面，探討專業(yè)課程改革思路，找尋一條更高效的教學(xué)路徑，目標是既使學(xué)生掌握具有實際應(yīng)用價值的工程知識和工程思維，又向工程認證的要求邁進。

[關(guān)鍵詞]課程改革；教學(xué)方式；主動學(xué)習

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）05-0099-03

高校工程認證工作的展開，使工程專業(yè)的教學(xué)面臨更大的挑戰(zhàn)，最基本的一點，是需要提高學(xué)生分析和處理相關(guān)工程問題的能力；挑戰(zhàn)還在于近年來這些專業(yè)課程的課時大幅度縮減，使教學(xué)遇到了瓶頸。以液壓和氣壓傳動課程為例，該課程以液壓為主體，其特點是理論與實踐關(guān)系特別密切，系統(tǒng)性很強。要使學(xué)生達到對于中等復(fù)雜程度液壓系統(tǒng)能理解并進行分析計算的目標，基本理論、元件、基本回路和系統(tǒng)構(gòu)成這四塊內(nèi)容缺一不可，必須融會貫通。在此基礎(chǔ)上還要了解氣動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的異同及應(yīng)用特點。課程的課時從以前的48學(xué)時壓縮至40學(xué)時，又壓縮至32學(xué)時，其中6學(xué)時實驗不變，課堂教學(xué)的時數(shù)壓縮了38%。以精簡緊湊為主要手段的教學(xué)改革已經(jīng)勉為其難[1]，兩輪實踐的結(jié)果是，教的累，學(xué)的苦，沒有回旋余地，跟不上教學(xué)要求的學(xué)生人數(shù)增加，總體學(xué)習成績也相應(yīng)下降。部分較好的學(xué)生剛達到一定的理解程度并產(chǎn)生學(xué)習興趣，課程已戛然而止。

為扭轉(zhuǎn)這種被動狀態(tài)，課程的改革必須“脫胎換骨”，擺脫原來的教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)思路。結(jié)合應(yīng)用型試點課程建設(shè)，本文擬從課程內(nèi)容整合、課堂教學(xué)方式、學(xué)生主動學(xué)習的促進、設(shè)計型實驗開展模式等幾個方面論述本課程改革的思路與設(shè)想。

一、 教學(xué)內(nèi)容的改革

在過去幾十年的教學(xué)實踐中，液壓的基本理論、元件、基本回路和系統(tǒng)構(gòu)成一直是貫穿于整個教學(xué)過程的基本框架，教學(xué)過程環(huán)環(huán)相扣，按部就班。但近年來因課時不斷縮減，基本理論這一塊已經(jīng)精減到了“必需”的程度。液壓的理論抽象而實踐性又很強[1]，教學(xué)中，學(xué)生的感受是既快又繁，有半數(shù)學(xué)生在這一階段就已經(jīng)跟不上節(jié)奏了。元件的部分比較實際，涉及基本理論的應(yīng)用和機械結(jié)構(gòu)，強調(diào)工作原理、功能和性能特點，如果對基本理論沒有很好地理解，學(xué)生思路也跟不上。這一部分如果多舉一些應(yīng)用實例會有助于學(xué)生掌握，但課時不允許。后兩塊內(nèi)容都是應(yīng)用性的，從局部到全部，包含功能和性能以及參數(shù)的計算關(guān)系，并把之前的內(nèi)容反復(fù)體現(xiàn)。如果前面基礎(chǔ)打好了，后兩塊內(nèi)容就會覺得容易理解，但課時的局限使教師無法在課堂上幫助學(xué)生完成階段性的總結(jié)和鞏固。整個狀況是內(nèi)容太飽滿，過程太快，學(xué)生難以消化吸收。

靠教學(xué)內(nèi)容的精減已經(jīng)無法解決課時的約束，一些細節(jié)在課堂上只能點到為止，重點內(nèi)容雖然強調(diào)，但也不能舉一反三，深入剖析。實際狀況是教與學(xué)“脫節(jié)”，課堂上教師竭盡全力，想盡辦法，但好的學(xué)生學(xué)得很累，差的學(xué)生完全放棄。此乃“瓶頸”所在，靠“小手術(shù)”實難解決問題。

在此提出一個“大手術(shù)”的思路——倒置法，將最終的教學(xué)目標，即一個中等復(fù)雜程度且比較具有典型意義的液壓系統(tǒng)提前呈現(xiàn)在學(xué)生面前，提出各個要解決的問題，以最終目標引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容的展開，然后用“填空”的手段進行教學(xué)。將所有的問題進行統(tǒng)合，每堂課圍繞一兩個大的問題進行展開，將該系統(tǒng)分析透徹并就某些環(huán)節(jié)拓展深入。如此，將以前的教學(xué)框架完全打破，形成一種新的教學(xué)內(nèi)容體系。該模式的教學(xué)經(jīng)初步分析，有下述利弊：

1.贏得教學(xué)空間。每堂課內(nèi)容緊扣最終目標，“填空”的內(nèi)容可以從容把握，在限定的課時中獲得騰挪的余地，有利于突出重點。

2.直面最終目標，解決按部就班教學(xué)模式之下學(xué)生難以融會貫通的難題。

3.打破原有的系統(tǒng)性，可避免學(xué)生一節(jié)課脫節(jié)，之后整個環(huán)節(jié)都跟不上的現(xiàn)象，而脫節(jié)的內(nèi)容因為有課堂明確提示的具有針對性的問題，可讓學(xué)生課后自習。

4.易吸引學(xué)生的注意力，并為學(xué)有余力的學(xué)生提供深入研究的余地。

5.學(xué)生對于基本理論的掌握程度會有所減弱，課程原有的完整性、全面性不再。

6.相關(guān)教學(xué)內(nèi)容需要有機穿插，以往的教學(xué)經(jīng)驗已不適用，需要探索把握。

課程內(nèi)容的改革是本項課程建設(shè)的核心，如何重組教學(xué)內(nèi)容，提高效率和效果，把握好學(xué)生學(xué)習的理解思維過程，這是需要進一步深入探索總結(jié)的問題。如此大幅度的改革，還面臨著教材適用性的問題，以及作為最終目標的液壓系統(tǒng)選擇問題，必須保證其實踐性、典型性、綜合性和基本問題的覆蓋度等各個方面。

二、 課堂教學(xué)方式

在液壓課程教學(xué)中，課堂討論一直是比較行之有效的方法。這一點不但不能縮減，還應(yīng)該進一步擴展。因為有課程內(nèi)容改革的前提而使之存在可能，每堂課都以一個大問題分解出若干個小問題，針對問題展開教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生去思考、理解，去尋找解決問題的途徑?！懊婷婢愕健钡慕虒W(xué)模式必須被摒棄，相當多的細節(jié)在課堂上不再展開，而是以問題形式提出后便讓學(xué)生自己去尋找答案。這樣的教學(xué)方式，結(jié)果可能是這樣一種狀況：對于最終目標學(xué)生都能分析理解，但對于諸多的細節(jié)問題和理解的深度，以及能否舉一反三，分析理解各種液壓系統(tǒng)，卻因所鉆研深度不同而差異很大。相當一部分學(xué)生對這種教學(xué)模式可能一時難以適應(yīng)，但這卻是大學(xué)的學(xué)習所必需，所以，需要提出“功夫在課外”的理念，并以各種手段來支撐。

1.加強課外輔導(dǎo)強化答疑機制，鼓勵學(xué)生答疑，也可成立部分學(xué)生的興趣小組。

2.過程化考核包括課堂練習和課外大型作業(yè)、專題討論等，注重過程和階段性實效。

3.充分利用網(wǎng)絡(luò)手段，在課內(nèi)外都要充分利用網(wǎng)絡(luò)展開教學(xué)，這是提高教學(xué)效率的一個重要手段。例如在液壓元件的教學(xué)中，選擇重點元件的動態(tài)圖講解原理，其他元件以職能符號講解，動態(tài)圖則在網(wǎng)絡(luò)上提供給學(xué)生自習；大型作業(yè)和專題討論要求學(xué)生用網(wǎng)絡(luò)提交，課外輔導(dǎo)也包括網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)，用微信群作為全體學(xué)生學(xué)習和討論交流的平臺。

4.選擇重點深入討論針對液壓系統(tǒng)中的一些有價值的局部問題，進行拓展深入的課內(nèi)外討論，此過程需要通過課外搜集相關(guān)資料并歸納整理得出見解。除了引導(dǎo)學(xué)生拓展視野，以達到思考和理解的深度外，還應(yīng)注入工程思維和能力的培養(yǎng)訓(xùn)練。

為了與課外學(xué)習相配合，課程的設(shè)置應(yīng)為每周2學(xué)時或3學(xué)時，這較每周4學(xué)時有利，后者課程在8周內(nèi)完成，節(jié)奏太快，沒有回旋余地。

三、 學(xué)生主動學(xué)習的促進

學(xué)生應(yīng)是學(xué)習的主人，大學(xué)教師應(yīng)以導(dǎo)為主，以教為輔[2]。如何引導(dǎo)工科學(xué)生以現(xiàn)代工程所需為目標，進入一種主動的學(xué)習狀態(tài)，是專業(yè)課教師的一項重要工作，需要教師大力去推動，要有剛性的措施去促進。改進的教學(xué)模式是：課堂上教學(xué)內(nèi)容大面積簡單覆蓋，重點問題課前先提出給學(xué)生預(yù)習，課堂上深入討論分析；其他問題由學(xué)生課外檢索資料，尋找解決途徑，以具有連續(xù)性的大型作業(yè)貫穿教學(xué)過程，并作為一種督促和檢驗的手段。

基于液壓和氣壓傳動技術(shù)的特點，在教學(xué)上施行這種模式具有可行性，在某一問題上的深入必定牽連到諸多基本概念和理論，而深入的程度則取決于學(xué)生的能力和所花費的功夫。優(yōu)秀的學(xué)生會在此過程中凸顯其能力，而對于習慣敷衍的學(xué)生，需要采取相應(yīng)的督促機制，在課程的前期安排一些課堂提問和討論、課堂練習等，及時提醒或告誡。同時規(guī)定，課外的大型作業(yè)和專題討論報告如發(fā)現(xiàn)雷同的，一律取消相應(yīng)的成績，以杜絕抄襲敷衍現(xiàn)象。

四、 設(shè)計型實驗的開展模式

在本課程中，實驗是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，也是檢驗和提高學(xué)生對專業(yè)技術(shù)掌握程度的重要環(huán)節(jié)。課程安排有3次共6個學(xué)時實驗，第一次為認識型，從一臺液壓模型的運行和接觸，了解液壓系統(tǒng)的工作原理和特點，以及拆解液壓元件，了解其基本構(gòu)造。后兩次均為設(shè)計型，包括液壓系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)各一次，設(shè)計型實驗是重點，突出“設(shè)計”的特點。液壓實驗推薦但不限定的實驗內(nèi)容是“速度—負載特性”，即測試當負載改變時，帶節(jié)流調(diào)速的液壓缸速度變化的規(guī)律。在實驗室條件下，主工作缸為節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，用另一液壓缸作為阻力負載，負載大小可調(diào)，只允許用一個泵源。以此要求學(xué)生設(shè)計實驗系統(tǒng)，并在液壓實驗臺上搭建、進行調(diào)試和測試參數(shù)。

液壓與氣動的設(shè)計型實驗在近幾年的教學(xué)實踐中已經(jīng)展開了數(shù)屆，有成功的經(jīng)驗，也存在不足之處。學(xué)生在紙面上構(gòu)思的液壓系統(tǒng)經(jīng)教師審閱整改后，由學(xué)生在實驗臺上完成搭建調(diào)試和運行工作。除推薦的實驗項目外，還有多項液壓實驗已經(jīng)由師生共同完成開發(fā)，如模擬重力型負載下的“叩頭”現(xiàn)象、使用不同液壓元件的保壓特性、液壓振蕩回路等，鼓勵學(xué)生構(gòu)思創(chuàng)新的實驗系統(tǒng)，豐富實驗項目，力求各實驗小組的實驗內(nèi)容不重復(fù)。在這樣的實驗過程中，學(xué)生對液壓系統(tǒng)中可采用的多種手段及其應(yīng)用效果使其增加了認識，直觀地看到了自己設(shè)計的成果[2]，也提高了對這項技術(shù)的興趣。

氣壓傳動的設(shè)計型實驗與此類似，要求實現(xiàn)雙氣缸順序動作的單循環(huán)或連續(xù)循環(huán)，為突出氣動的特點，可采用全氣控系統(tǒng)。

設(shè)計型實驗的開展，使學(xué)生在實驗過程中不再是被動地參與、按程式完成，而是主導(dǎo)一項實驗的過程，這需要付出更多的努力，包括實驗之前的設(shè)計、正確的搭建、調(diào)試中遇到問題的處理、實驗參數(shù)的獲取、實驗后的總結(jié)分析等。實驗對指導(dǎo)教師的要求很高，要求其引導(dǎo)學(xué)生一起尋找問題原因和解決問題。之前的設(shè)計型實驗開設(shè)總體上很成功，效果很好，這類實驗要堅持并加以完善。實踐中還存在一些不足，表現(xiàn)為：

1.部分學(xué)生的準備工作不到位，實驗系統(tǒng)未認真設(shè)計，也因此導(dǎo)致實驗時間拖長、實驗效果大打折扣。

2.因設(shè)備臺數(shù)不足，實驗小組以5～6人為一組，其中有些學(xué)生“袖手旁觀”，細化分組因條件所限難以實現(xiàn)。

3.因?qū)嶒炐枰獙W(xué)生掌握較為完整的課程知識，設(shè)計型實驗幾乎都安排在課程的末尾，實驗完后學(xué)生忙于應(yīng)付考試，對實驗內(nèi)容沒有充分的總結(jié)和交流。

對此，有必要采取下述措施：

1.硬件上增加實驗設(shè)備的臺套數(shù)，可實現(xiàn)分組的細化，以液壓每組三位成員、氣動每組兩位成員最合適，組內(nèi)成員協(xié)同完成但又有分工，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力。

2.提前布置實驗要求，在實驗之前完成系統(tǒng)的設(shè)計和審閱。所設(shè)計的實驗系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)平臺上提交，規(guī)定各個組設(shè)計的實驗系統(tǒng)不得與先行提交的系統(tǒng)相同。

3.增設(shè)交流和點評環(huán)節(jié)，各組準備PPT，以自愿、抽查和選優(yōu)結(jié)合的方式，安排三分之一左右的實驗小組進行交流，教師加以點評。

五、企業(yè)元素的注入

校企聯(lián)合教學(xué)目前開展得很熱烈，也取得了非常好的效果。對于液壓和氣壓傳動這類實踐性很強的課程，更多注入企業(yè)元素有利于學(xué)生獲得實際的知識，但少課時的課程要實施企業(yè)教師授課卻存在很大困難。退而求其次，課堂上也可以直接增設(shè)來自企業(yè)的視頻和工程案例，部分內(nèi)容在課堂上播放并講解，其他的可以通過網(wǎng)絡(luò)提供給學(xué)生。也可以請企業(yè)工程師在企業(yè)現(xiàn)場講課，拍攝視頻后在課堂上播放。通過精選內(nèi)容，并與課堂教學(xué)內(nèi)容進行合理穿插，追求直觀而高效率的課堂效果。

六、評分方式的改進

評分方法實際是對學(xué)生的學(xué)習進行導(dǎo)向的一種評價體系，以公平的尺度來鼓勵和鞭策學(xué)生。為促進學(xué)生主動學(xué)習，就必須認可學(xué)生在課外學(xué)習中所取得的成績。這些可表現(xiàn)在課堂練習、課堂互動、大型作業(yè)、專題討論、實驗等環(huán)節(jié)中。以往的過程化考核由任課教師各自制訂了一些考核標準，積累了一定的經(jīng)驗，也存在著一些問題，各門課程試行的方法各不相同、各有利弊。在“百花齊放”之后，應(yīng)該進行相應(yīng)的分析總結(jié)和專題研討，逐漸實現(xiàn)規(guī)范化。結(jié)合近年實施過程化考核的經(jīng)驗，期末考試與其他環(huán)節(jié)的占比以五五開為佳。期末考試占比過高，難以鼓勵和突顯學(xué)生的主動學(xué)習、深入鉆研的成果；過低則可能把關(guān)不嚴，容易讓學(xué)生產(chǎn)生蒙混過關(guān)的想法。在此基礎(chǔ)上，還可施行“亮點”附加分制度，對于在大型作業(yè)、實驗等環(huán)節(jié)有創(chuàng)新或創(chuàng)意的，進行網(wǎng)絡(luò)平臺公示并給予5分左右的額外獎勵。反之，大型作業(yè)和實驗報告發(fā)現(xiàn)大段論述雷同的，則扣除該部分的成績。

七、結(jié)語

上述課程改革的設(shè)想，僅屬于一種粗略的整體設(shè)計，各環(huán)節(jié)都有許多細節(jié)需要充實，具體實施起來對教和學(xué)兩方面都會有很大的壓力和挑戰(zhàn)，必須在實踐中不斷摸索總結(jié)、提高和完善。實施得好，學(xué)生既掌握了課程的知識，又改變了學(xué)習方式，提高了學(xué)習能力；實施得不好，則不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性、不能配合課堂教學(xué)投入課外學(xué)習，可能導(dǎo)致課程改革的失敗。面對要求高、課時少的教學(xué)現(xiàn)狀，不改革，注定失??；改革，任重而道遠。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳樹海.《液壓傳動》教學(xué)改革的探索與實踐[J].液壓與氣動，2008（5）：57-58+60.

[2] 王琨，李碩，孫立鵬，等.機械專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索與思考[J].機械管理開發(fā)，2009（4）：134+136.

[3] 陳云霞，余雨萍. 近代國外大學(xué)課程改革對我國高等教育的啟示[J].中國地質(zhì)教育，2009（1）：54-56.

[4] 朱泓，李志義，劉志軍. 高等工程教育改革與卓越工程師培養(yǎng)的探索與實踐[J].高等工程教育研究，2013（6）：68-71.

[5] 蔣勝永，楊慧英，劉世榮.地方院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案構(gòu)建的實踐探索——以紹興文理學(xué)院為例[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（10）：30-32.

[責任編輯：劉鳳華]