“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO教學(xué)模式應(yīng)用性教學(xué)研究
——以液壓與氣壓傳動技術(shù)課程為例

朱敬花 汪小涵 莊 燕

（九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

0 引言

在高等教育大眾化背景下，高職學(xué)生普遍文化基礎(chǔ)差，學(xué)生的綜合素質(zhì)也普遍偏低；在課堂教學(xué)的過程中，很多教師依然以“自我”為中心，同時(shí)也未將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)生的綜合素質(zhì)能力融入教學(xué)中。而CDIO工程教育模式在一定程度上解決了這一問題，CDIO教學(xué)模式是由世界知名大學(xué)（美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院）經(jīng)多年實(shí)踐探索共同提出的一種全新的工程教育理念和教學(xué)應(yīng)用模式?；诟呗殭C(jī)電類學(xué)生教育教學(xué)理念，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下CDIO教學(xué)模式，將傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)教學(xué)進(jìn)行有機(jī)整合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，可有效提升教學(xué)效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

節(jié)流調(diào)速回路中液壓缸（也稱液壓執(zhí)行元件）運(yùn)動速度的調(diào)節(jié)是通過改變控制回路中節(jié)流閥和調(diào)速閥通流截面積的大小來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)回路中節(jié)流閥安放位置的不同將節(jié)流調(diào)速回路分為了三種形式：進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路、回油路節(jié)流調(diào)速回路以及旁路節(jié)流調(diào)速回路。教材在分析這三種回路的性能特點(diǎn)時(shí)，利用作用在活塞上的力平衡方程，得出節(jié)流閥兩端的壓力差和進(jìn)入到液壓缸的流量，計(jì)算出活塞的運(yùn)動速度，得出調(diào)速回路的速度—負(fù)載特性方程畫出回路的負(fù)載特性曲線，繼而總結(jié)出調(diào)速回路的調(diào)速特點(diǎn)。對于高職機(jī)電類學(xué)生來說，這種結(jié)論性的推導(dǎo)，理論性太強(qiáng)，由于基礎(chǔ)知識比較薄弱，很多同學(xué)對于該部分內(nèi)容理解起來很困難，甚至有些同學(xué)不理解。

2 教學(xué)應(yīng)用研究

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下利用CDIO教學(xué)模式依托學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺，借助FluidSIM-H液壓虛擬仿真軟件，將課堂教學(xué)實(shí)施分為課前啟化——“自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題”、課中內(nèi)化——“技能應(yīng)用，解決問題”、課后轉(zhuǎn)化——“鞏固提高，拓展應(yīng)用”三個(gè)部分。旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主觀能動性與創(chuàng)造性。下面以節(jié)流調(diào)速回路為例介紹具體實(shí)施過程。

2.1 課前啟化

教師通過學(xué)習(xí)通發(fā)布課前學(xué)習(xí)資料和學(xué)習(xí)任務(wù)，要求掌握節(jié)流閥、調(diào)速閥的工作過程和性能特性；能夠分析各種調(diào)速控制回路的控制原理、回路性能特點(diǎn)等；能夠搭建速度控制基本回路。教師后臺實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)資料的完成情況，根據(jù)學(xué)生提交的作業(yè)和問題點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評，同時(shí)對問題點(diǎn)進(jìn)行匯總，修改教案，優(yōu)化教學(xué)流程。

2.2 課中內(nèi)化

2.2.1 預(yù)新知

教師展示學(xué)生提交作業(yè)情況，小組之間相互解決問題，教師進(jìn)行點(diǎn)評總結(jié)。

2.2.2 概念分析

節(jié)流閥在回路中的安放位置決定了節(jié)流調(diào)速的三種回路形式。

教師發(fā)布任務(wù)工單，如圖1所示。

要求：將搭建好的回路圖和數(shù)據(jù)表格上傳學(xué)習(xí)通。

接到任務(wù)后學(xué)生以小組為單位進(jìn)行分析討論，并將搭建好的三種節(jié)流調(diào)速回路上傳學(xué)習(xí)平臺，教師進(jìn)行點(diǎn)評的基礎(chǔ)上對調(diào)速的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行設(shè)疑分析。節(jié)流調(diào)速回路如圖1所示。

圖1 進(jìn)油、旁路和回油三種節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)圖

2.2.3 數(shù)據(jù)分析

學(xué)生在教師的引導(dǎo)下對所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行列表分析。

以表1數(shù)據(jù)顯示為例對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析：在節(jié)流閥開度為0時(shí)，無論所加負(fù)載如何變化，活塞桿速度始終為0；開度為10%～50%時(shí)，負(fù)載增大，活塞桿速度變化很?。婚_度為70%～100%時(shí)，隨著所加負(fù)載的增大速度反而變??；開度為100%時(shí)，負(fù)載在0～850 N時(shí)，速度沒有變化，超過850N時(shí)，速度開始下降；對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行豎向比較，液壓缸所加負(fù)載一定時(shí)，隨著節(jié)流閥開度的增加，活塞桿的速度也在增加。表2、表3數(shù)據(jù)分析類似。

表1 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路

表2 旁路節(jié)流調(diào)速回路

表3 回油節(jié)流調(diào)速回路

2.2.4 結(jié)論分析

通過學(xué)生討論，教師進(jìn)行結(jié)論匯總。結(jié)合三組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出三種節(jié)流調(diào)速控制回路的相同點(diǎn)是：節(jié)流閥開口度一定時(shí)，液壓缸所加負(fù)載大小與活塞的運(yùn)行速度成反比，并且受負(fù)載的變化影響較小。

不同點(diǎn)是：當(dāng)節(jié)流閥的開口度和液壓缸所加的負(fù)載一致時(shí)，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中活塞的運(yùn)行速度最小，回油節(jié)流調(diào)速回路的次之，旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度最大。

2.2.5 原因分析

學(xué)生進(jìn)行討論后，教師進(jìn)行匯總分析。

造成這種差異性的主要原因是基于小孔流量特性所導(dǎo)致的節(jié)流閥前后壓差不同，致使液壓缸活塞桿運(yùn)行速度不穩(wěn)定。

當(dāng)液壓缸所加負(fù)載一定時(shí)，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路和回油節(jié)流調(diào)速回路中執(zhí)行元件的運(yùn)行速度差別很小，并且節(jié)流閥開口度越大，運(yùn)行速度就越大，這是由于在這兩種回路中，通過節(jié)流閥的流量為進(jìn)入或是流出液壓缸的流量，就決定了活塞桿的運(yùn)行速度。在旁路節(jié)流調(diào)速回路中，節(jié)流閥口的開度與執(zhí)行元件的運(yùn)行速度成反比變化，這是由于在該回路中，節(jié)流閥開口越大，流入回油箱的流量越大，而進(jìn)入液壓缸腔體的流量越小。

2.3 課后提升

課后學(xué)生對知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，并將三種節(jié)流調(diào)速控制回路的詳細(xì)對比分析表以組為單位進(jìn)行上傳，同時(shí)教師在學(xué)習(xí)通平臺討論區(qū)發(fā)布討論話題：“三種節(jié)流調(diào)速控制回路的速度受執(zhí)行元件所加負(fù)載的影響，運(yùn)行速度的穩(wěn)定性較差，我們可以通過什么樣的方式進(jìn)行改進(jìn)呢？”（可以通過改進(jìn)后的回路圖用FluidSIM軟件進(jìn)行仿真，利用數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀對比），線上平臺教師進(jìn)行跟帖回復(fù)，及時(shí)掌握學(xué)生課后鞏固情況。

2.4 考核評價(jià)

為充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，重在過程考核評價(jià)，并采用多元化的考核評價(jià)方式。考核評價(jià)從線上、線下兩個(gè)部分進(jìn)行，線上評價(jià)主要從學(xué)生對平臺學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況、作業(yè)完成情況和討論參與情況等幾個(gè)方面開展，線下評價(jià)主要從學(xué)生課堂參與情況、小組合作情況等幾個(gè)方面進(jìn)行。多元化的評價(jià)方式保證了考核的公平性和合理性，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，有效突破教學(xué)難點(diǎn)。

3 結(jié)語

綜上所述，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下利用CDIO教學(xué)模式依托傳統(tǒng)教學(xué)平臺，對液壓與氣壓傳動技術(shù)中理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，借助FluidSIM虛擬仿真軟件，將定性理論推導(dǎo)計(jì)算變?yōu)槎繑?shù)據(jù)分析，形象直觀，學(xué)生易于理解掌握。圍繞數(shù)據(jù)分析開展線上線下教學(xué)活動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，有效提升教學(xué)效果。