應(yīng)用型本科院校《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)的改革與實踐

張衛(wèi)忠 張軍

【摘 要】圍繞高水平應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合安徽新華學(xué)院的辦學(xué)特點，明確了本門課程的CDIO教學(xué)模式，提出了在教學(xué)中突出“一個核心、兩個關(guān)鍵和三層實踐”的教改思路，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估等方面進行改革。實踐表明：實施教學(xué)改革后《液壓與氣壓傳動》課程提高了教學(xué)質(zhì)量，達到了理實一體化的教學(xué)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型;CDIO;教學(xué)模式;液壓

中圖分類號： G642.0文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）07-0176-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.072

【Abstract】To develop Application-oriented talents as the goal， combined with the characteristics of Anhui Xinhua university， this article Clarifies the CDIO teaching mode of this course， put forward the teaching reform idea of “one core， two key and three layers of practice”， and reforms teaching content and teaching evaluation. The practice shows that the quality of teaching of the “Hydraulic and Pneumatic Transmission” course is improved after the implementation of teaching reform， and the integration of teaching is achieved from theory to practice.

【Key words】Application-oriented; CDIO; Teaching mode; Hydraulic

0 引言

液壓技術(shù)是自動化和智能制造生產(chǎn)中的先進技術(shù)之一，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有非常重要的地位，由于液壓傳動具有較大的功率-質(zhì)量比和力-質(zhì)量比等優(yōu)點，液壓技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。然而，傳統(tǒng)的液壓教學(xué)中通常采用以教師理論講授為主，先理論后實踐的教學(xué)方法，存在以下幾個主要問題：理論教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高;實際動手機會少，學(xué)生實踐能力偏弱;學(xué)習(xí)的主動性不夠，學(xué)生的工程能力素養(yǎng)難以提高;課程的教學(xué)效果評價和考核方式較為單一，不能全面評判學(xué)生掌握該門課程的綜合能力，脫離了應(yīng)用型大學(xué)教育的培養(yǎng)本質(zhì)。鑒于以上存在的問題，我們從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估等方面探究液壓與氣壓傳動這門課程的教學(xué)改革與實踐。

1 課程教學(xué)改革具體內(nèi)容

1.1 明確了基于CDIO的課程教學(xué)模式理念

CDIO，英文Conceive Design Implement Operate的縮寫，即構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作的涵義，是一種新型的教學(xué)模式理念，其主要目的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的能力，以增強學(xué)生的實際動手能力，不僅如此，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的人際交往溝通能力以及團隊合作精神等，為學(xué)生的就業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

液壓與氣壓傳動課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿足學(xué)校高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)的內(nèi)在需求，借鑒與參考CDIO的理念，重構(gòu)液壓與氣壓傳動課程理論與實踐有效結(jié)合的教學(xué)模式，在這門課程的理論與實踐教學(xué)中，著重突出“一個核心、兩個關(guān)鍵和三層實踐”的觀念，“一個核心”是指提高學(xué)生的實踐動手能力，“兩個關(guān)鍵”是指重點掌握液壓傳動技術(shù)中壓力和流量這兩個參數(shù)的變化，“三層實踐”是指實踐教學(xué)中的驗證型實驗、設(shè)計型實驗和工程項目實驗等三個不同程度的實踐教學(xué)。在課堂理論教學(xué)中以基礎(chǔ)原理為主，強化實踐環(huán)節(jié)和動手能力的培養(yǎng)，把提高學(xué)生的工程素養(yǎng)作為第一要務(wù)。

1.2 建立基于CDIO的課程內(nèi)容體系

液壓與氣壓傳動是一門綜合性實踐性較強的課程，涉及內(nèi)容較為廣泛，尤其近幾年來，其理論和工程應(yīng)用的發(fā)展更是日新月異。為了適應(yīng)學(xué)校培養(yǎng)高水平應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才發(fā)展的內(nèi)在需求，基于CDIO的教育理念，并且結(jié)合液壓與氣壓傳動這門課程的特點和知識體系，按照模塊化設(shè)計重構(gòu)課程教學(xué)大綱。理論課堂教學(xué)中，將基于CDIO理念的機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)工程能力的培養(yǎng)要求應(yīng)用到液壓與氣壓傳動這門課程的教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和實踐應(yīng)用能力。根據(jù)CDIO工程教育理念，結(jié)合液壓與氣動課程的內(nèi)容特點，優(yōu)化設(shè)計為六大模塊：流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓與氣壓動力裝置、液壓與氣壓執(zhí)行裝置、液壓與氣壓控制裝置、液壓與氣壓控制回路和液壓與氣壓技術(shù)應(yīng)用。

在上述六個模塊的實際教學(xué)當(dāng)中，首先按照模塊化的指導(dǎo)思想，并且結(jié)合相關(guān)的實際工程案例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進行課堂講授，這樣可以為后面的實驗和實踐教學(xué)夯實理論基礎(chǔ)。其次，各個模塊在學(xué)習(xí)完以后，要求學(xué)生畫出每個模塊的思維導(dǎo)圖，以及梳理所學(xué)到的知識。最后，走進液壓實驗室進行理論與實踐相結(jié)合，并且根據(jù)理論教學(xué)中的要求操作課程相關(guān)的實驗，從而實現(xiàn)從理論到實踐的一體化的教學(xué)。

1.3 加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

將CDIO的理念應(yīng)用到液壓與氣壓傳動課程的實踐教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和實踐應(yīng)用能力，將CDIO理念中的“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運作”與學(xué)生認(rèn)知能力培養(yǎng)中的所屬的“基礎(chǔ)—提高—創(chuàng)新”思想進行有機結(jié)合，在課程實踐環(huán)節(jié)中，明確構(gòu)建以驗證型實驗、設(shè)計型實驗和工程項目實驗構(gòu)成的“三個層次”的實踐，以提高學(xué)生的實際動手操作能力。同時，在這三個不同層次的實踐環(huán)節(jié)中將學(xué)生分為多個團隊，讓學(xué)生能夠在團隊中通過實踐環(huán)節(jié)中的合作溝通交流等，以培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和交流溝通能力，通過上述三個不同層次的實踐環(huán)節(jié)能夠使學(xué)生形成團隊工作、創(chuàng)新以及溝通的能力。

1.4 優(yōu)化教學(xué)效果評價體系

為了建立以評促學(xué)的機制，實現(xiàn)以教師的教學(xué)為中心到以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心這種方式的轉(zhuǎn)變，依據(jù)CDIO的培養(yǎng)模式，提出了一種適合的評估方法以評價學(xué)生在各種不同學(xué)習(xí)的環(huán)境中所獲取的成績和成果。針對學(xué)生不同方面的能力用相應(yīng)合適的方式來進行考核，該方法不僅能夠科學(xué)、合理地評價學(xué)生學(xué)習(xí)的不同程度效果，而且還能夠起到指引作用，可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。這樣通過在整個教學(xué)的實際實施過程中不斷地學(xué)習(xí)反饋與評價，從而對教學(xué)過程不斷地進行完善。

根據(jù)液壓與氣壓傳動課程CDIO教學(xué)模式的特征，現(xiàn)將教學(xué)效果具體考核內(nèi)容細化并且分配不同比例的權(quán)重：平時成績10%、實驗成績20%和實踐報告20%、綜合試卷50%，然后綜合給出課程的評價成績，這樣，對學(xué)生最終的考核實現(xiàn)了真正的知識+能力+素質(zhì)的綜合考核，合理地體現(xiàn)了不同學(xué)生對該門課程知識掌握的不同程度。

2 課程教學(xué)實施案例

結(jié)合CDIO的教學(xué)理念，以進油節(jié)流調(diào)速回路模塊為例，建立相關(guān)的課程教學(xué)過程如下：

2.1 理論教學(xué)

首先，在課堂上采用播放視頻、動畫以及軟件仿真等各種方式來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過播放各種液壓設(shè)備視頻和動畫直觀形象的演示節(jié)流調(diào)速過程，展示節(jié)流調(diào)速在工業(yè)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，使學(xué)生對這次課產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，同時也為后續(xù)的實驗實踐打下堅實的理論基礎(chǔ)。

其次，采用提問式、引導(dǎo)式和討論式等各種形式教學(xué)方法，比如，在講解進口節(jié)流調(diào)速回路的工作原理時，提問學(xué)生回路中的溢流閥作用是什么？僅僅只是起到安全保護作用嗎？如果去掉溢流閥，是否仍然能夠調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度？針對這些提出的問題，學(xué)生經(jīng)過認(rèn)真思考，并且互相討論，課堂的學(xué)習(xí)氣氛自然變得活躍，不同的學(xué)生由于認(rèn)識不相同，其觀點也會各異。結(jié)論是否正確都不是關(guān)鍵問題，事實上經(jīng)過學(xué)生本身地認(rèn)真討論和思考所得出的結(jié)論，印象肯定都非常深刻，達到了事半功倍的學(xué)習(xí)效果，從而實現(xiàn)了對理論知識的扎實掌握。

2.2 實踐教學(xué)

首先，根據(jù)理論教學(xué)知識模塊結(jié)構(gòu)和實驗大綱要求，建立進油節(jié)流調(diào)速回路等典型的實驗項目進行實驗演示與驗證，介紹該回路的液壓元件組成、工作原理以及如何達到節(jié)流調(diào)速的效果，并且讓學(xué)生思考：為了實現(xiàn)節(jié)流調(diào)速，溢流閥的調(diào)定壓力必須滿足的條件是什么。借助實驗室的液壓綜合測試實驗臺，搭建進油節(jié)流調(diào)速回路，進行節(jié)流調(diào)速實驗。實驗結(jié)果表明，采用進油節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速時，溢流閥的進口壓力必須不小于溢流閥的調(diào)定壓力時，才能實現(xiàn)節(jié)流調(diào)速的目的，而且，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的節(jié)流口大小就可以調(diào)節(jié)液壓缸的運行速度，與學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容完全相符合。

其次，根據(jù)液進油節(jié)流調(diào)速回路的特點，并結(jié)合理論教學(xué)中學(xué)生所繪制的思維導(dǎo)圖，要求學(xué)生分別設(shè)計壓力控制回路、流量控制回路、多缸工作控制回路和其他典型回路等四種液壓基本回路。設(shè)定3-5個學(xué)生為一小組，一起討論構(gòu)思所設(shè)計回路能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，根據(jù)功能要求設(shè)計液壓相應(yīng)的液壓基本回路，提交實驗教師審核，確定學(xué)生所設(shè)計的回路方案是否合理。根據(jù)本實驗設(shè)計方案準(zhǔn)備好實驗中所用的液壓元件，在液壓綜合測試實驗臺上進行組裝，經(jīng)檢查回路無誤后，進行實驗運作，記錄實驗數(shù)據(jù)。

最后，為了全面并且有效地衡量學(xué)生的實驗操作效果，進行實驗考核和評估，制定出合理的實驗評價標(biāo)準(zhǔn)，實驗考核內(nèi)容具體包括：出勤率、學(xué)習(xí)態(tài)度、設(shè)計過程、實驗操作和實驗報告等5個方面，實驗考核結(jié)果是本課程最終成績的重要組成部分。

3 結(jié)論

在當(dāng)前最新形勢下，為了滿足學(xué)校高水平應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需求，課題組得到了安徽新華學(xué)院2018年質(zhì)量工程項目“液壓與氣壓傳動技術(shù)”（項目編號：2018jpkcx23）的支持，其成員近年來對課程的建設(shè)和教學(xué)改革進行了大量的研究和探索實踐，明確了本門課程的CDIO教學(xué)模式，提出了在教學(xué)中突出“一個核心、兩個關(guān)鍵和三層實踐”的教改思路，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估等方面進行了改革，并在學(xué)校2015級和2016級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生進行了實施，實施教學(xué)改革后《液壓與氣壓傳動》課程提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的動手實踐能力得到了很大提高，實現(xiàn)了理實一體化的教學(xué)目標(biāo)。

【參考文獻】

[1]梅怡，梁貴萍，林蕓等. CDIO教學(xué)模式在“液壓與氣壓傳動”課程教學(xué)改革中的實踐[J].貴陽學(xué)院學(xué)報，2014，9（4）：71-77.

[2]左健民.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016.