新工科背景下應(yīng)用型本科院校液壓傳動課程教學(xué)探討

劉成強(qiáng) 李志 何紹華 張磊 劉磊 于萍

摘? 要 對應(yīng)用型本科院校液壓傳動課程教學(xué)如何踐行新工科進(jìn)行探討，分析新工科對液壓傳動課程教學(xué)模式提出的新要求，提出新工科背景下液壓傳動課程的教學(xué)對策，促進(jìn)在新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

關(guān)鍵詞 新工科;工程教育;液壓傳動課程;教學(xué)方法;教育理念

Abstract This paper discusses how to practice new engineering in the teaching of hydraulic transmission course in applied undergra-duate colleges and universities， analyses the new requirements of new engineering for the teaching mode of hydraulic transmission course， and realizes the teaching course of hydraulic transmission under the background of new engineering.Key words new engineering; engineering education; hydraulic trans-mission course; teaching method; educational idea

1 引言

人類的科技進(jìn)步日新月異，隨著人類的科技進(jìn)步產(chǎn)生了三次工業(yè)革命，目前德國提出的“工業(yè)4.0”和我國提出的“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等都代表了新的工業(yè)階段和新的科技發(fā)展方向，第四次工業(yè)革命悄然而至，出現(xiàn)大量的新技術(shù)?？萍嫉倪M(jìn)步和新工業(yè)階段對人才的需求反過來影響和鞭策工程人才的培養(yǎng)和教育。為順應(yīng)時代要求，教育部提出新工科計劃。新工科，何以為新？李培根院士在相關(guān)文獻(xiàn)中論述了新工科的內(nèi)涵包括新素養(yǎng)、新結(jié)構(gòu)、新方法的觀點(diǎn)，其中新方法側(cè)重論述教學(xué)的新方法[1-2]。

液壓傳動是利用液體的壓力能進(jìn)行動力傳動的一種傳動形式，是與機(jī)械傳動、電力傳動相并列的傳動形式。液壓傳動具有功率密度比大、布置靈活、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，在各種機(jī)械設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用。液壓傳動課程是機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才中有著重要的作用。液壓傳動技術(shù)經(jīng)過近百年的發(fā)展，技術(shù)相對比較成熟，目前很少有重大的創(chuàng)新和發(fā)展。液壓傳動課程的教學(xué)最近幾十年也很少有新的發(fā)展，在目前新工科背景下，對傳統(tǒng)的液壓傳動課程的教學(xué)提出新的挑戰(zhàn)，教師需要積極探索新工科背景下液壓傳動課程的教學(xué)方法。

2 新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)需要新理念

教育部高教司發(fā)布的《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》中指出，新工科的第一個新指的是工程教育的新理念，新工科教育需要新的教育理念來指引方向。

新工科背景下，教師需要不斷學(xué)習(xí)新的教育理念和指導(dǎo)思想，形成自己的教學(xué)準(zhǔn)則來指導(dǎo)自己的教學(xué)活動。新工科要求教師有創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，全面創(chuàng)新工程教育觀，立德樹人，培養(yǎng)具有綜合人文素養(yǎng)和卓越工程能力的現(xiàn)代工程技術(shù)人才。教師應(yīng)樹立創(chuàng)新工程教育理念，注重學(xué)生的工程和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、多學(xué)科和跨界領(lǐng)導(dǎo)力的培養(yǎng);樹立全面綜合的工程教育理念，改變工科專業(yè)過窄過細(xì)的弊端，加強(qiáng)跨學(xué)科、多學(xué)科知識和能力、人文和管理能力、運(yùn)用所學(xué)知識解決真實(shí)世界復(fù)雜工程問題的綜合能力的培養(yǎng)。在液壓傳動課程教學(xué)過程中要始終貫穿新工科背景下的教學(xué)新理念，作為液壓傳動課程教學(xué)的指導(dǎo)思想[3]。

3 新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)需要新工具和新知識

17世紀(jì)，帕斯卡提出靜壓傳遞原理，奠定了液壓傳動的理論基礎(chǔ);1795年，英國的約瑟夫·布拉曼在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)，以此為標(biāo)志，液壓傳動經(jīng)歷了約200年的發(fā)展。

液壓傳動課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容上已經(jīng)比較成熟，鮮有新的、重大的突破。在新工科背景下，液壓傳動課程教學(xué)需要教師思考如何補(bǔ)充新知識、新工具。新技術(shù)的出現(xiàn)需要教師不斷地更新思想觀念和結(jié)合新知識來豐富液壓傳動課程的教學(xué)。比如3D打印增材制造的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)減材制造的理念，新制造方法的出現(xiàn)使工程師在產(chǎn)品設(shè)計時需要考慮采用新的制造方法，設(shè)計思路需要徹底改變，在液壓泵、液壓閥的設(shè)計上產(chǎn)生顛覆式的改變。

“互聯(lián)網(wǎng)+”和個性化定制化制造對傳統(tǒng)的剛性大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式產(chǎn)生沖擊，人工智能的出現(xiàn)改變了產(chǎn)品的設(shè)計思路等，需要教師基于新技術(shù)來更新自己的思想。這些新技術(shù)如何在液壓傳動教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用，需要教師進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究?？萍嫉倪M(jìn)步出現(xiàn)許多新的技術(shù)和新的工具，而新技術(shù)的出現(xiàn)到轉(zhuǎn)化為液壓傳動課程的教學(xué)材料有一段時間的滯后。新工科教育需要教師有前瞻性，把握時效性，需要掌握當(dāng)前的新技術(shù)并能預(yù)測液壓傳動技術(shù)未來的發(fā)展方向[4-5]。

目前的網(wǎng)絡(luò)資源也非常豐富，因此，教師需要充分利用網(wǎng)絡(luò)上的視頻和文獻(xiàn)等資源，鼓勵學(xué)生自己去尋找液壓傳動相關(guān)領(lǐng)域的新資料、新知識、新方法、新工具。隨著科技的進(jìn)步，液壓傳動領(lǐng)域新的仿真軟件也越來越多，需要教師在液壓傳動課程教學(xué)時引入課堂。也可采用虛擬仿真代替實(shí)際的產(chǎn)品制造，現(xiàn)代信息與通信技術(shù)的發(fā)展正逐漸革新教學(xué)的內(nèi)容和形式，未來VR?AI等將會作為工程教育教學(xué)手段的有效工具和載體，進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以提高學(xué)習(xí)效率和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。通過借鑒其他行業(yè)新技術(shù)、新工具的出現(xiàn)，教師在液壓傳動教學(xué)中可以進(jìn)行消化和利用，產(chǎn)生液壓傳動課程的新知識、新工具、新方法，帶來液壓傳動課程教學(xué)內(nèi)容的與時俱進(jìn)。

4 新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)需要新策略

新工科要求教師有新的教學(xué)策略，正如亞倫·薩姆斯所言：“作為一名教師，將課本中的內(nèi)容傳授給學(xué)生，這并不難，但要將課本中的內(nèi)容概括出好的問題給學(xué)生，讓學(xué)生來思考，這就不容易了。”新工科背景下要求未來的工程師具有分析新問題、解決新問題的能力。提出怎樣的問題和設(shè)計怎樣的任務(wù)，讓學(xué)生動起來，訓(xùn)練學(xué)生查找新資料、分析新問題和解決新問題、創(chuàng)造新方法的能力，是達(dá)成學(xué)生高階能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。

新工科背景下設(shè)計的問題或任務(wù)要體現(xiàn)前沿性、開放性，這樣的問題和任務(wù)才適合高等工程教育的特色。知識的更新速度日新月異，新技術(shù)層出不窮，需要培養(yǎng)工科大學(xué)生的前沿眼光，才能面對未來的工作。新工科背景要求教師給學(xué)生設(shè)計液壓傳動領(lǐng)域的真問題、實(shí)際問題、面向未來發(fā)展前沿的探索性問題，只有真實(shí)的問題和實(shí)際的問題才能激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和解決實(shí)際問題的能力。來自企業(yè)實(shí)際的問題有助于提高大學(xué)生解決問題的興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)生解決問題的高階思維能力的培養(yǎng)，符合工科院校工程師人才培養(yǎng)要求。

液壓傳動作為一門專業(yè)課程，在教學(xué)過程中存在一定的難度，概念比較抽象，公式推導(dǎo)比較枯燥，以及液壓元件眾多、液壓回路和液壓系統(tǒng)各異，學(xué)生學(xué)習(xí)起來很吃力，主動性難以發(fā)揮出來。因此，在新工科背景下，液壓傳動課程需要教師提出新的教學(xué)策略，可以通過提出企業(yè)實(shí)際面臨的問題，結(jié)合當(dāng)前新技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，主動查找資料，提出解決方案[3-5]。

5 新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)需要新反思

沒有反思就沒有進(jìn)步。著名學(xué)者波斯納設(shè)計了“經(jīng)驗(yàn)+反思=成長”的教師成長公式，這表明自我反思對教師的成長具有重要意義。同時也是需要教師進(jìn)行的教學(xué)反思：新工科教育理念有沒有達(dá)成閉環(huán)控制？新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)有沒有實(shí)現(xiàn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)[6]？

在文獻(xiàn)[1]中，李培根院士提到新工科的“去中心化”，是指的去掉以教師為中心的教學(xué)方法，新教學(xué)方法提倡的“以學(xué)生為中心”“以學(xué)為中心”“少教多學(xué)”“讓學(xué)生動起來”等理念，都是關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”是否發(fā)生了。北京大學(xué)原副校長王義遒指出，教學(xué)的最根本的任務(wù)是要使學(xué)生學(xué)會自主地“學(xué)”。在科技日新月異的當(dāng)下，學(xué)生應(yīng)能自主地學(xué)，對未來社會出現(xiàn)什么新東西都能理解掌握，什么困難都能克服。為了能夠“學(xué)”，學(xué)生需要有好的學(xué)習(xí)態(tài)度，有從“未知”過渡到“已知”的渴望，能夠虛懷若谷地尊重“知”。

新工科背景下液壓傳動課程的教學(xué)要以學(xué)生為中心，讓學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)行為發(fā)生，變“讓我學(xué)”為“我要學(xué)”，讓學(xué)生養(yǎng)成一種主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，培養(yǎng)主動分析問題、解決問題的能力，隨時隨地都能思考。新工科背景下液壓傳動課程教學(xué)中有沒有實(shí)現(xiàn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、主動思考、主動參與教學(xué)，這需要教師在進(jìn)行教學(xué)反思時重點(diǎn)關(guān)注。

在文獻(xiàn)[1]中，李培根院士用重筆墨講到新工科要求未來的工程人才具有“新素養(yǎng)”。工程人才的“新素養(yǎng)”的養(yǎng)成需要通過對學(xué)生的人文關(guān)懷來實(shí)現(xiàn)，未來的工程師從事的活動就是“人為、為人”，教育必須培養(yǎng)具有人文情懷的工程師。因此，新工科背景下的液壓傳動課程教學(xué)需要教師反思有沒有實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的人文關(guān)懷，需要教師在課堂中關(guān)注每一個學(xué)生，關(guān)注每一個學(xué)生是否積極地參與了深入學(xué)習(xí)，參與了問題的解決，是否讓每個學(xué)生都得到了被關(guān)注、被關(guān)心，學(xué)生不再是大規(guī)模流水線上的一個零件，而是教師心目中的獨(dú)一無二的藝術(shù)品。要對學(xué)生因材施教，促進(jìn)學(xué)生的個性發(fā)展，與學(xué)生深入交流，讓學(xué)生自由地表達(dá)思想。因此，新工科下的教學(xué)反思需要考慮如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生的人文關(guān)懷。

6 結(jié)語

習(xí)近平總書記致“國際教育信息化大會”的賀信中提到：“推動教育變革和創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，建設(shè)‘人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會?！彪S著科技的進(jìn)步，新工科要求培養(yǎng)的工程型人才具有終身學(xué)習(xí)和不斷進(jìn)步的習(xí)慣。在新工科背景下，教師需終身學(xué)習(xí)，不斷探索和踐行適應(yīng)新工科背景下液壓傳動教學(xué)的新方法。

參考文獻(xiàn)

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