基于維修能力提升的士官液壓課程改革研究

李曉峰，權(quán)建洲，趙 通，周大勇

（空軍預(yù)警學(xué)院雷達(dá)士官學(xué)校，湖北 武漢 430345）

引言

由于液壓技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)動雷達(dá)天線的舉升、翻轉(zhuǎn)及調(diào)平等功能實現(xiàn)中發(fā)揮了重要作用，因而士官液壓傳動課程的教學(xué)，不僅要使學(xué)員掌握液壓元件、基本回路的結(jié)構(gòu)組成、工作原理等基礎(chǔ)知識，更要掌握典型雷達(dá)液壓系統(tǒng)工作原理的分析方法，特別是要能夠熟悉雷達(dá)液壓系統(tǒng)的常見故障現(xiàn)象，掌握故障排除的策略、方法與步驟。

然而液壓系統(tǒng)封閉運行，狀態(tài)不易觀察、參數(shù)不易檢測，特別是液壓故障所具有的隱蔽性、多樣性、不確定性等特征，決定了液壓教學(xué)具有如下兩個特點：一是理論性與實踐性均較強(qiáng)，課程不僅包含以流體力學(xué)為基礎(chǔ)的液壓技術(shù)原理知識，更需要培養(yǎng)學(xué)員雷達(dá)液壓系統(tǒng)故障排除的實踐性技能；二是對教學(xué)資源的開發(fā)有較高需求[1-2]，需要模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、動畫資源庫、微課等作為課程教學(xué)的支撐。因此從液壓教學(xué)的任職需求與特點出發(fā)，分析現(xiàn)階段的教學(xué)狀況，有針對性地提出教學(xué)改革的策略與方法[3-5]，就成為液壓教學(xué)急需解決的重點問題。

1 液壓課程教學(xué)的現(xiàn)狀與不足

士官液壓傳動課程的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)學(xué)員任職能力為核心，圍繞技能講理論，圍繞崗位訓(xùn)技能，最終提升學(xué)員分析、解決崗位液壓問題的能力。經(jīng)過系統(tǒng)梳理，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前液壓教學(xué)存在的差距與不足。

1.1 教學(xué)內(nèi)容方面

一是崗位指向性不強(qiáng)，雷達(dá)液壓維修工作的內(nèi)容、過程及要求體現(xiàn)得還不充分，故障案例庫的建設(shè)相對滯后；二是一定程度存在“重理論、輕實踐”的問題，理論與實踐未能有機(jī)融合并實現(xiàn)良性互動，特別是針對雷達(dá)液壓系統(tǒng)的實踐教學(xué)比重有待提高。

1.2 教學(xué)手段方面

雖然已經(jīng)具備了一定規(guī)模的動畫、圖片、視頻來展現(xiàn)結(jié)構(gòu)與原理，配置了用于拆卸安裝的液壓元件和回路搭接的實驗臺，但是缺乏模擬訓(xùn)練的手段，使得學(xué)員對雷達(dá)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理的理解不深入，對故障排除流程的掌握不牢固。

1.3 教學(xué)方法方面

目前的液壓教學(xué)還是以傳統(tǒng)的講授式為主，而體現(xiàn)液壓課程教學(xué)特點的演示法、試錯法、類比法等教學(xué)法運用的廣度和深度還有待加強(qiáng)，學(xué)員的思維能力、分析能力以及運用理論知識解決實際問題能力的提升受到一定限制。

1.4 教學(xué)能力方面

液壓教員目前雖然能夠熟練開展拆裝、搭接等實踐操作，但是對復(fù)雜液壓故障的排除缺少鍛煉，液壓維修的經(jīng)驗還不夠豐富，而且對現(xiàn)代雷達(dá)伺服系統(tǒng)的工作機(jī)理、維修保障缺乏深刻理解，機(jī)電液一體化的系統(tǒng)思維方法尚未牢固樹立。

2 液壓課程教學(xué)改革的策略與方法

為及時化解液壓教學(xué)存在的矛盾與問題，有必要以理虛實一體化教學(xué)模式改革為總牽引，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法及教學(xué)能力等方面實現(xiàn)突破，從而有效提升士官學(xué)員的維修保障能力。

2.1 瞄準(zhǔn)原理認(rèn)知和技能培養(yǎng)，融合教學(xué)內(nèi)容

為滿足雷達(dá)液壓系統(tǒng)維修保障人才培養(yǎng)的需求，在教學(xué)內(nèi)容的選取方面，一是要以典型雷達(dá)液壓系統(tǒng)的工作原理為牽引，強(qiáng)化與其聯(lián)系緊密的液壓元件、基本回路的講解，突出在雷達(dá)液壓系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用分析；二是以典型雷達(dá)液壓系統(tǒng)的崗位工作為牽引，突出典型故障案例、維修策略與方法、維修經(jīng)驗與技巧的傳授。因此在同時兼顧原理認(rèn)知與技能培養(yǎng)兩方面要求的基礎(chǔ)上，要以雷達(dá)液壓系統(tǒng)的典型工作任務(wù)為牽引，構(gòu)建基于工作過程的課程內(nèi)容體系。

例如某型雷達(dá)天線在架設(shè)撤收過程中，發(fā)生了因電磁換向閥故障導(dǎo)致液壓缸不動作的問題，因此將該問題列為一項典型工作任務(wù)，構(gòu)建理論與實踐相融合的教學(xué)項目，其教學(xué)內(nèi)容的組織可以概述如下：

1）任務(wù)引入。通過播放視頻引入真實故障案例，使教學(xué)內(nèi)容反映崗位工作。

2）任務(wù)分析。理論講授液壓故障診斷的基本原則和基本方法，使學(xué)員掌握液壓故障診斷的基本知識。

3）任務(wù)實施。首先利用模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的雷達(dá)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理演示平臺，動態(tài)展示其工作過程，并且引導(dǎo)學(xué)員分析舉升回路的原理圖，同時復(fù)習(xí)舉升回路的關(guān)鍵液壓元件和基本回路的相關(guān)知識，學(xué)習(xí)電磁換向閥常見故障與排除等知識點，討論換向閥故障排除的步驟與方法，從而為換向閥故障排除的教學(xué)奠定理論基礎(chǔ)；其次在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)和液壓舉升模擬器上，根據(jù)故障現(xiàn)象，利用已經(jīng)掌握的舉升回路結(jié)構(gòu)原理和液壓故障診斷的知識，逐一排查可能的故障元件，并且明確換向閥故障的原因，從而提升學(xué)員在模擬環(huán)境下的故障排除能力；最后在某型雷達(dá)的實裝液壓系統(tǒng)上，查找舉升回路及各液壓元件的安裝位置，辨析液壓油液的流通路徑，完成換向閥的拆卸、解體、維修、安裝等實踐操作，從而提升學(xué)員液壓維修的操作技能。

4）任務(wù)拓展。介紹換向閥戰(zhàn)場搶修和緊急排故等內(nèi)容。

5）任務(wù)總結(jié)?；仡櫧虒W(xué)重點與難點，并對學(xué)員學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實時評價。

2.2 銜接模擬訓(xùn)練和實裝訓(xùn)練，完善教學(xué)手段

綜合運用虛擬仿真、硬件模擬與實裝訓(xùn)練等教學(xué)手段，實現(xiàn)虛實融合、循序漸進(jìn)、優(yōu)勢互補(bǔ)，打牢裝備與技術(shù)基礎(chǔ)，培養(yǎng)維修保障實踐技能。一是發(fā)揮虛擬仿真的直觀形象作用，生動展示雷達(dá)液壓系統(tǒng)的故障現(xiàn)象、故障元件定位、故障原因查找以及故障排除流程；二是發(fā)揮硬件模擬的過渡鋪墊作用，通過雷達(dá)液壓舉升模擬器的工作原理及工作過程演示，在“虛擬”的原理認(rèn)知到“真實”的排故訓(xùn)練之間架起溝通的橋梁；三是發(fā)揮實裝訓(xùn)練的技能培養(yǎng)作用，通過在雷達(dá)實裝上開展排故、保養(yǎng)訓(xùn)練，直接提升學(xué)員的維修保障能力。

針對課程教學(xué)缺乏模擬訓(xùn)練手段的缺陷，設(shè)計并開發(fā)了雷達(dá)裝備液壓維修模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示，該系統(tǒng)的教學(xué)、訓(xùn)練、考核三個模塊的功能可以簡述如下。

圖1 液壓模擬訓(xùn)練系統(tǒng)組成框圖

2.2.1 教學(xué)模塊

1）液壓元件子模塊，構(gòu)建了軸向柱塞泵、先導(dǎo)式溢流閥等20 余種液壓元件的立體模型，可以進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)及三維液流動畫的演示，有效克服了學(xué)員空間想象能力偏弱的缺陷。

2）基本回路子模塊，搭建了調(diào)壓、卸荷、平衡、調(diào)速、鎖緊等回路的三維模型，不僅生動展現(xiàn)了基本回路的工作原理，而且加深了學(xué)員對于元件作用的理解。

3）液壓系統(tǒng)子模塊，針對多種型號雷達(dá)的液壓系統(tǒng)，展現(xiàn)天線舉升、翻轉(zhuǎn)、調(diào)平等分系統(tǒng)的三維液流動畫，通過與職能符號原理圖的對照，學(xué)員對液壓系統(tǒng)工作原理的理解得到加強(qiáng)。

2.2.2 訓(xùn)練模塊

1）基礎(chǔ)訓(xùn)練子模塊。通過采用與實際元件拆裝相一致的工藝、方法和工具，學(xué)員可以開展雷達(dá)典型液壓元件的虛擬拆裝訓(xùn)練；通過對液壓實驗臺回路搭接實驗的模擬，學(xué)員可以開展雷達(dá)典型液壓基本回路的虛擬搭接訓(xùn)練。

2）維修訓(xùn)練子模塊。針對雷達(dá)液壓系統(tǒng)的天線舉升、撤收、翻轉(zhuǎn)及支腿展開等四類工作過程，總結(jié)了十余種典型液壓故障，在進(jìn)行排故訓(xùn)練時，首先需要學(xué)員根據(jù)原理圖，在三維液壓模型中找出對應(yīng)分系統(tǒng)的所有液壓元件；其次從故障現(xiàn)象出發(fā)，根據(jù)液壓元件的功能和故障后可能造成的后果，準(zhǔn)確定位故障元件；最后排查所有可能的故障原因，并模擬實際故障排除的流程及操作，完成液壓元件的更換或調(diào)整工作。

2.2.3 考核模塊

針對液壓技術(shù)的重要知識點，通過設(shè)計選擇題、判斷題來開展理論考核，針對拆裝、搭接、排故、維保等模擬訓(xùn)練，設(shè)計評價指標(biāo)體系和評分標(biāo)準(zhǔn)，開展虛擬操作的考核。

2.3 遵循心理認(rèn)知和技能培養(yǎng)，精選教學(xué)方法

以項目式教學(xué)法為基礎(chǔ)，深化理虛實一體化教學(xué)模式的運用，靈活運用演示法、試錯法、類比法、案例法、研討法、啟發(fā)法、分析法、比喻法等教學(xué)方法，運用演示法對課件、動畫、視頻進(jìn)行虛擬演示，對液壓元件、模型、實驗臺進(jìn)行實物演示；運用試錯法開展故障排除的實驗教學(xué)；運用類比法對相似的液壓元件、回路、系統(tǒng)進(jìn)行對比分析。

1）演示法。傳統(tǒng)的以二維剖視圖展示液壓元件的結(jié)構(gòu)、以職能符號圖展示液壓回路及系統(tǒng)的原理，已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)員的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。因而應(yīng)當(dāng)在開發(fā)三維模型的基礎(chǔ)上，展示液壓元件、回路、系統(tǒng)的三維立體結(jié)構(gòu)和三維液流動畫，并結(jié)合實物、實裝進(jìn)行對比分析，從而極大地提高學(xué)員的理解接受程度和學(xué)習(xí)興趣。例如在講解雷達(dá)液壓系統(tǒng)的工作原理時，傳統(tǒng)的職能符號圖不能反映液壓元件的安裝位置和實際液流路徑，只有與三維立體液壓模型、三維液流動畫和實裝液壓系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合演示，才能加深學(xué)員對工作原理的理解，實現(xiàn)原理與實裝的有效對接。

2）試錯法。在液壓實驗教學(xué)中，可以鼓勵學(xué)員采用多種實驗路徑進(jìn)行試錯練習(xí)，同時強(qiáng)化師生、生生互動，則會提高學(xué)員的參與、體驗意識，達(dá)到啟迪思維、開闊思路的作用。例如在舉升故障排除的教學(xué)中，可能的故障原因有溢流閥調(diào)壓失靈、節(jié)流閥堵塞、換向閥閥芯卡死或電磁鐵故障、平衡閥中的單向閥或順序閥故障、液壓缸故障等，這時需要學(xué)員排查所有可能的故障原因，通過不斷地試錯、嘗試、摸索，并在教員的啟發(fā)引導(dǎo)下，最終實現(xiàn)故障原因的準(zhǔn)確定位。

3）類比法。液壓課程中存在著大量相似的液壓元件、回路、系統(tǒng)，如果抓住其中的有機(jī)聯(lián)系開展教學(xué)，不僅會降低教學(xué)工作量，學(xué)員也會因為辨明了邏輯關(guān)系而加深了理解，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。例如某型雷達(dá)的液壓系統(tǒng)由蛙腿、調(diào)平腿、天線折疊、天線舉升等分系統(tǒng)組成，除調(diào)平腿分系統(tǒng)外，其余三個分系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)組成上相類似，因而在講解分系統(tǒng)工作原理時，可以只針對典型的舉升分系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，類似分系統(tǒng)則重點闡述在組成、功能、特性等方面的局部差異，學(xué)員就會容易抓住重點并實現(xiàn)融會貫通。

2.4 夯實理論基礎(chǔ)和維修經(jīng)驗，提升教學(xué)能力

液壓教員主要來自于地方學(xué)歷教育院校，從教育理念到實踐性教學(xué)能力等方面與士官職業(yè)技術(shù)教育的要求還存在一定差距，因此應(yīng)當(dāng)從打牢液壓技術(shù)基礎(chǔ)、強(qiáng)化液壓技術(shù)運用、拓展液壓教學(xué)能力三個方面提高教學(xué)能力與水平。

1）打牢液壓技術(shù)基礎(chǔ)。由于雷達(dá)液壓系統(tǒng)包含的液壓元件、基本回路類型眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能各異，特別是雷達(dá)液壓系統(tǒng)由各個廠家專門研制，在結(jié)構(gòu)、原理、功能等方面存在較大差異，因而液壓教員必須打牢液壓技術(shù)基礎(chǔ)，一是在液壓元件方面，液壓教員在理論上要掌握雷達(dá)液壓系統(tǒng)常用的液壓泵、馬達(dá)、液壓缸、控制閥及附件的構(gòu)造特征、液流原理，在實踐上要掌握液壓元件常見故障的排除方法及維修方法；二是在基本回路方面，要掌握雷達(dá)液壓系統(tǒng)常用壓力回路、速度回路、方向回路及其他回路的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，要能夠通過基本回路的虛擬仿真和實物搭接深入理解其功能特性，從而為掌握其在雷達(dá)液壓系統(tǒng)中的作用奠定良好基礎(chǔ)。

2）強(qiáng)化液壓技術(shù)運用。液壓教員要積極拓展專業(yè)視野，主動實現(xiàn)液壓技術(shù)與雷達(dá)液壓系統(tǒng)維修保障工作的有機(jī)結(jié)合，同時將固有的理論演繹型思維方法轉(zhuǎn)換為解決雷達(dá)液壓系統(tǒng)排故修理、操作維護(hù)等實踐問題的工程思維方法，因而液壓教員必須強(qiáng)化液壓技術(shù)運用，一是在熟練掌握液壓元件、基本回路技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，深刻理解各型新體制雷達(dá)液壓系統(tǒng)的功能作用、安裝結(jié)構(gòu)、工作原理；二是要深入雷達(dá)部隊和雷達(dá)制造、維修廠家，不僅要向液壓維修人員學(xué)習(xí)故障排除的知識和經(jīng)驗、進(jìn)行排故策略與方法的訓(xùn)練、掌握應(yīng)急維修的技術(shù)和技巧，更要親身體驗雷達(dá)液壓系統(tǒng)的維修工作，掌握工作的內(nèi)容、方法、流程和標(biāo)準(zhǔn)要求等事項，逐步培養(yǎng)操作技能并積累實踐經(jīng)驗。

3）拓展液壓教學(xué)能力。現(xiàn)代雷達(dá)的伺服系統(tǒng)，不僅僅局限于液壓技術(shù)的運用，而是涵蓋了液壓、機(jī)械、傳感器、自動控制、信息處理和電氣工程等多門專業(yè)技術(shù)，特別是雷達(dá)液壓故障往往與電氣故障、機(jī)械故障相互交織、相互影響，因而液壓教員必須拓展液壓教學(xué)能力，一是要樹立機(jī)電液一體化的系統(tǒng)思維方法，從雷達(dá)伺服系統(tǒng)的技術(shù)原理出發(fā)，主動補(bǔ)齊在電氣控制、機(jī)械傳動兩個專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的知識、技能短板，不僅能夠掌握雷達(dá)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，也能夠?qū)λ欧到y(tǒng)開展維修保障工作；二是要加強(qiáng)雷達(dá)新伺服系統(tǒng)、新液壓技術(shù)和新維修工藝、方法的學(xué)習(xí)，在深刻領(lǐng)悟發(fā)展特點與趨勢的基礎(chǔ)上，開拓出科學(xué)研究的新方向。

3 結(jié)語

士官液壓傳動課程的教學(xué)改革，要突出提升士官學(xué)員的維修保障能力這個主要目標(biāo)，并以學(xué)員是否滿足部隊液壓維修工作的任職需求為衡量標(biāo)準(zhǔn)。通過教學(xué)改革，學(xué)員不僅掌握了雷達(dá)液壓系統(tǒng)工作原理的分析方法，更通過模擬與實裝的反復(fù)訓(xùn)練，提升了故障分析和排除能力，同時學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和對教員的教學(xué)滿意度均得到提高。