案例教學法在高職液壓傳動課程中的應用研究

王建軍 郝素蘭 袁幫誼 劉欣玉

(安徽機電職業(yè)技術(shù)學院,安徽蕪湖 241002)

傳統(tǒng)的液壓傳動課程理論內(nèi)容過多，與工程實際結(jié)合不緊密，教學方式較為單調(diào),學生學習積極性不高，因此提高液壓傳動課程的教學質(zhì)量,實現(xiàn)素質(zhì)教育,是本課程亟待解決的問題。根據(jù)高職學生的特點，采用工程案例法進行課程教學，使學生了解每一個知識點在實踐中的應用、發(fā)展及在工程實踐中存在的問題。

案例教學法是指以工程案例為核心，引導學生運用所學知識解決實際問題的互動教學方法。案例式教學并不是簡單的進行舉例，而是以工程案例作為載體，將學生引入工程實際現(xiàn)場，采取典型案例調(diào)動學生參與討論，并在教師的引導下對工程案例進行深入分析。通過案例式教學使學生領(lǐng)會案例涉及的基礎(chǔ)知識以及相關(guān)原理，將理論基礎(chǔ)與實際應用做到有機的結(jié)合[1]。工程案例教學法是在教學目標的基礎(chǔ)上選擇典型的液壓傳動系統(tǒng)作為教學案例，深入了解各液壓元件在系統(tǒng)中的功能、原理以及使用要領(lǐng)，從而實現(xiàn)能力培養(yǎng)的一種教學方法。

1 典型案例的選取

案例式教學法特別適合工科類專業(yè)，是否能夠取得較好的教學效果主要取決于案例的選取[2]。液壓傳動課程的案例主要來源于相關(guān)液壓設(shè)備，所以本課程的案例選擇要符合客觀性、典型性、教學性和研究性。

客觀性是指工程實例來源于實際應用的液壓傳動的設(shè)備，而且選擇學生比較感興趣的案例，可以大大提高學生的學習主動性；典型性是指所選的案例能夠體現(xiàn)所有液壓系統(tǒng)的共同特征，并且系統(tǒng)中包含液壓系統(tǒng)中典型的元件。此外，案例還應具有鮮明的專業(yè)特征，不同的專業(yè)選取不同的案例，比如機械制造專業(yè)采用機床液壓系統(tǒng)，材料成型專業(yè)采用液壓機或軋機液壓系統(tǒng)等；教學性是指工程案例要適合于教學的應用，符合教學規(guī)律，能夠較好地達到教學目標和促進學生的發(fā)展。要求所選的工程案例符合學生的認知規(guī)律以及以后的專業(yè)應用，可以幫助學生深入了解所學專業(yè)領(lǐng)域的實際液壓系統(tǒng)的知識。研究性是指在案例教學中科研成果或科研課題也為案例的選擇提供了很好途徑[3]。團隊教師的研究課題作為案例進行教學能夠取得更好的教學效果，不僅能夠激發(fā)學生學習興趣，還能夠培養(yǎng)學生的科研與創(chuàng)新能力。

2 案例教學法實施特點

采用案例教學法的特點是以工程案例研究為基礎(chǔ)，以解決實際問題為導向，以探究適合學生認識為基礎(chǔ)的課堂教學方法。本課程案例教學的特點可以幫助學生提高對液壓傳動學習興趣，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)造性思維。

2.1 開放式教學過程

案例教學法的一個主要特點是任課教師要在完全掌握和熟悉工程案例的基礎(chǔ)下引入工程案例，由教師引導學生參與案例的分析和討論。教學內(nèi)容的安排體現(xiàn)出提升學生運用知識解決實際問題的能力；教學環(huán)境盡量真實體現(xiàn)工程實際，通過多方面手段展現(xiàn)案例的實際應用；教學過程通常體現(xiàn)出開放，不拘一格。教師的主要職責是選擇工程案例和進行案例分析，組織學生自主學習，評價學生的學習效果，以檢驗和促進學生學習。在案例教學的組織中，教師應該平等參與，教師既是案例討論的組織者，也是參與者。

2.2 注重理論與實踐的有機結(jié)合

液壓傳動的案例教學是通過具體案例學習液壓傳動原理的一種方法。在組織案例教學中，要把基礎(chǔ)知識在實踐中的應用展現(xiàn)出來，以實際設(shè)備的液壓系統(tǒng)為案例，研究該設(shè)備的工作和特點并不是主要目的，其實質(zhì)是總結(jié)該設(shè)備液壓傳動的過程，以及液壓回路中的各元件是如何工作的。從一個回路中可以了解和認識到液壓系統(tǒng)的四大組成部分的工作職能。

案例教學法使教學成為一種特殊的探討活動，是利用理論認識實踐的過程。師生共同討論分析案例，圍繞工程實際中液壓系統(tǒng)的油液進油回油路線，認清回路的工作過程，了解每個液壓元件的工作原理。并能在此基礎(chǔ)上分析和歸納出設(shè)備液壓系統(tǒng)正常工作的要領(lǐng)，加深對整個液壓系統(tǒng)的理解，從而提升解決問題的能力。

2.3 案例教學法課程評價多元

課程評價的科學合理是一種激勵，可以促進學生學習積極性的提高，促進學生積極主動獲取知識，是提高學生學習效果的重要手段[4]。依據(jù)液壓傳動的特點及教學目標的要求，對液壓課程的考核評價進行了研究。本課程的考核內(nèi)容要多元，內(nèi)容全面，重點在對液壓傳動液壓元件原理和符號、液壓回路圖的識讀和分析，盡量以綜合題目給出，使學生在掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，能夠?qū)⑺鶎W內(nèi)容用于實際液壓系統(tǒng)分析，因此平時的課后習題既要滿足課程要求，又要來自工程實際，最后的考核也是解決實際問題，盡量是開放性題目。

3 工程案例法教學案例

液壓傳動課程的特點是實踐性強，具有一定的抽象性，按照傳統(tǒng)的以教師和教材為中心的教學方法，學生學習的理論與實踐脫節(jié)，不能適應當前社會的需求。將實際液壓設(shè)備的案例引入教學過程，把實際液壓系統(tǒng)分解成課程需要的知識點，能夠有效激發(fā)學生的學習興趣，使學生養(yǎng)成獨立自主學習、自我約束學習的習慣，在學習中融入工程思維，就業(yè)后能夠縮短上崗的適應期。下面列舉兩個實際教學案例。

3.1 元件認知教學案例

在液壓系統(tǒng)中，壓力控制元件溢流閥是至關(guān)重要的元件，溢流閥的應用可以通過實際設(shè)備和液壓實驗臺展示作為工程案例。

實際設(shè)備案例采用設(shè)備照片展示，重點是泵站上的溢流閥，通過照片展示在企業(yè)曾經(jīng)發(fā)生過由于溢流閥故障導致液壓缸爆缸。引起學生的學習興趣，液壓缸爆缸的原因就是由于系統(tǒng)壓力一直在升高，到達其最高承受壓力時出現(xiàn)的現(xiàn)象。

通過此例可以說明，液壓系統(tǒng)壓力必須控制在一個安全范圍內(nèi)，而實現(xiàn)這個作用的元件就是溢流閥，當系統(tǒng)壓力到達其設(shè)定壓力時，溢流閥打開油液流回油箱，系統(tǒng)壓力不會再升高。然后通過實驗臺搭建的溢流閥應用回路作為實際案例，通過視頻或現(xiàn)場實驗展示給學生，使學生深刻理解溢流閥在系統(tǒng)中的作用。

3.2 故障排除教學案例

在液壓傳動課程故障排除教學過程中將團隊曾經(jīng)為YB32-65型四柱液壓機液壓系統(tǒng)故障排除案例引入教學當中[5-6]。液壓機的類型很多，其中四柱式液壓壓力機最為典型，應用也最為廣泛[7]。該案例在液壓傳動應用中具有一定的代表性，因為其液壓系統(tǒng)涉及到的液壓基礎(chǔ)知識點比較多，完全滿足案例式教學要求。

YB32-65型液壓機是學校實訓中心的實訓設(shè)備，如圖1所示，由于經(jīng)過一個學期的閑置，再次開機時發(fā)現(xiàn)下行過程比較緩慢，而且不能行至所需行程，回程速度正常，頂出缸工作也正常。

圖1 YB32-65型液壓機

首先根據(jù)此液壓機的回路圖進行液壓機的工作循環(huán)分析，也就是按執(zhí)行元件的工作循環(huán)分析實現(xiàn)每步動作的進油和回油路線，圖2為該液壓機的系統(tǒng)回路圖，并根據(jù)液壓回路制作了油路動畫，每個工作循環(huán)的油路連通情況可以一目了然，使學生對該設(shè)備的液壓傳動系統(tǒng)能夠清楚的認識。

圖2 液壓機系統(tǒng)回路圖

主液壓缸在快速下行的過程中，其快速回路采用的自重充液快速回路，由于液壓缸活塞自重作用向下，產(chǎn)生的壓力作用于液控單向閥13的液控口，液控單向閥導通，即液壓機頂部充液油箱和液壓缸上腔相通，油液快速充滿液壓缸上腔，從而實現(xiàn)快速下行。

接下來討論分析，根據(jù)故障現(xiàn)象讓學生主動思考并積極回答，教師的角色是引導學生認識液壓機快速下行的快速回路，使學生向著正確的方向思考，能夠提出故障可能的原因。教師根據(jù)故障現(xiàn)象，提醒學生：上缸快速下行的油液來自兩部分，液壓泵的油液和充液油箱的油液。這時就有部分學生能夠回答出故障現(xiàn)象的原因，也就是油液的流量影響液壓缸的下行速度。由于此液壓缸回程速度正常，而且頂出缸也正常，所以可以判斷出是充液油箱的油液不能進入液壓缸。充液油箱與液壓缸的上腔，只有一個液控單向閥，由此可以判斷出是單向閥沒有打開，充液油箱的油液不能進入液壓缸的上腔。

通過分析，學生便有了思路并積極回答，但是答案不唯一，有同學認為是控制油口K無壓力油，有的同學則認為是液控單向閥閥芯卡死從而不能打開。這時候，教師的角色比較重要了，引導學生深入分析。提醒學生：根據(jù)系統(tǒng)回路圖，液控口的壓力油是由直動溢流閥15產(chǎn)生背壓，如果液控口沒有壓力則是直動溢流閥15的故障導致，但是上缸返回行程正常，則判斷出溢流閥15是沒有問題的。由此即可判斷出此故障是由于液控單向閥的閥芯卡死導致不能開啟。

最后由教師進行總結(jié)，液壓的故障不容易查找，因為液壓傳動是一個封閉的系統(tǒng)，所以要能夠徹底讀懂液壓傳動系統(tǒng)圖，根據(jù)進油回油路線逐步排除，最終鎖定液壓故障點。本次故障的排除方法，是拆下液控單向閥進行解體和清洗，重新組裝，拆下之前要準備好一個容積合適的油桶，因為拆開后充液油箱的油液會全部流出。

3.3 教學效果

為了學習液壓傳動知識并轉(zhuǎn)化為理性認識，針對實際應用案例著手，由教師引導，學生積極思考并回答問題或提出問題。在案例分析過程中，教師的角色主要是引導，學生為主角。從課堂效果和學生參與討論的氣氛中，可以看出，通過案例教學法不僅可以提高學生對液壓傳動技術(shù)的興趣，而且培養(yǎng)了學生分析設(shè)備液壓傳動系統(tǒng)的能力，還在一定程度上學到了解決實際問題的能力，真正做到了理論聯(lián)系實際。

4 結(jié) 論

首先，實施案例教學法，在工程案例的選擇上，必須與教學目標一致，符合高職學生的認知規(guī)律，要求選擇的典型案例既能體現(xiàn)對液壓傳動基本知識的理解和掌握,又要充分調(diào)動學生的學習積極性，才能在一定程度上提高教學效果。

其次，在案例教學法實施過程中，要充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，比如視頻、動畫等，使學生便于深入理解，另一方面也能提高學生的學習興趣。

最后，在提問以及討論的過程中注意完成已學的知識的回顧、鞏固，在教師引導的過程中注意培養(yǎng)學生通過已有理論基礎(chǔ)來分析和解決問題的能力，提高學生解決液壓傳動中的工程實際問題的能力。

總之，在液壓傳動課程中開展案例教學，學生不僅加深了對液壓元件的原理以及液壓回路分析的掌握，更重要的是通過案例培養(yǎng)了解決工程實際問題的能力。還可以通過案例的選擇和分析以及教學過程組織來提高教師隊伍的理論與實踐水平。這對于提高本課程的教學質(zhì)量、培養(yǎng)高技能的專業(yè)人才具有十分重要的意義[8]。當然，在案例教學過程中，在更新專業(yè)知識和提高教學技巧等方面還需要進一步完善和做大量的工作。