中職數控技術應用專業(yè)液壓與氣壓傳動教學研究

摘?要：中職數控技術應用專業(yè)的學生剛開始會比較輕視液壓與氣壓傳動課程，在開課之前先通過設置數控機床液、氣壓故障讓學生認識到學習這門課程的必要性，最初的幾次課設計實踐教學環(huán)節(jié)激發(fā)學習興趣。采用任務驅動教學法，借鑒技能大賽的出題和評價方式，精心設計每一個教學任務，用FluidSIM仿真軟件進行輔助教學，能取得很好的教學效果。

關鍵詞：中職；數控技術應用；液壓與氣壓傳動；任務驅動

中圖分類號：G4?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.17.080

1?學習液壓與氣壓傳動課程的重要性

液壓與氣壓傳動是中職數控技術應用專業(yè)的一門關于數控機床控制技術方面專業(yè)課程，該課程主要的教學目標是通過液壓與氣壓知識與技能的學習，能設計并搭建較簡單的控制回路，具備分析數控機床上液壓與氣壓控制回路的能力，能夠進行日常維護，具備常見故障的分析、解決能力。與機電技術應用專業(yè)相比較而言，這門課程在數控技術應用專業(yè)中制定的教學目標已經很低了，但給數控技術應用專業(yè)的學生實施有效的教學并不是多么容易的事情，這主要是因為這些學生會比較輕視這門課程，他們會認為學好機械加工方面的知識與技能就行了。因此，首先要讓學生認識到學習液壓與氣壓傳動的重要性，更為重要的是讓他們產生學習興趣。從學生平時使用的專業(yè)設備入手，能夠輕松地讓他們認識到學習這門課程的重要性，教師可以在他們使用的數控機床中設定一個簡單的氣、液壓故障讓數控機床無法正常工作，然后通過分析、解決故障來讓學生認識到學習這門課程對于他們來說是有用的。比如，我們可以把壓力調低讓數控銑床的氣動夾刀無法加緊，還可以松動氣管讓氣壓系統(tǒng)哧哧地漏氣。故障雖小，但卻可以讓機床無法正常工作，類似的故障是我們的學生應該學會解決的，不能因為這樣的故障影響到我們的正常工作，機床的日常維護和簡單故障的處理不正是我們的學生應該掌握的嗎？讓學生對這門課程感興趣應該從實驗課開始，用實驗貫穿整個液壓與氣壓傳動的教學，通過精心設計，努力營造輕松的實驗氛圍，讓學生在搭建一個個回路中體驗液壓與氣壓傳動帶來的樂趣，在樂趣中增長知識與技能。

2?針對課程建立學習興趣

第一次課是培養(yǎng)學生學習興趣的最好時機，要在第一次上讓學生感受到學習這門課的樂趣，同時通過動手實驗讓他們感覺到要學會這門課程是一件很容易的事。為此，第一次課設計的任務是在教師的指導下操作老師提前搭建好的回路，觀察不同回路產生的不同效果，完成幾個簡單的實驗，感受液壓與氣壓傳動帶來的樂趣，激發(fā)學生的學習興趣。這次任務實施效果的好壞關鍵是教師課前的準備工作，教師要提前搭建好讓學生操作的回路，這些回路應該包括以下功能：方向控制、速度控制、壓力控制、順序控制、邏輯控制等，同時教師要準備好讓學生動手做實驗的內容、元器件和步驟，內容要盡量簡單、步驟要盡量少，以讓學生感覺到很容易為原則。例如，可以通過控制單作用氣缸的伸出、縮回的實驗來了解單作用氣缸是如何工作的，了解換向閥的通斷功能；通過控制雙作用氣缸的伸出、縮回的實驗來了解雙作用氣缸是如何工作的，了解換向閥的作用，進而了解換向閥可以改變氣缸的運動方向。這兩個實驗在接氣缸之前，都先要讓學生操作換向閥感受換向閥通氣情況的變化，了解之后再去接上氣缸。

有了精心的準備，教師實施起來才能得心應手，學生才能被液壓與氣壓傳動吸引住，產生學習興趣。有了第一次課激發(fā)的興趣，學生會在后面的學習中產生很大的學習熱情，教師在教學過程中要利用好學生的這種熱情，通過一個個精心設計的任務來滿足學生的求知欲。雖然在第一次課上，學生已經實現(xiàn)了對氣缸的伸出和返回的控制，但他們還有很多疑惑，例如不知道氣缸內部是什么樣子的，也不知道換向閥內部是什么樣子，為什么有的可以改變氣體流動方向而有的只是起到通斷的作用。如果不及時給他們解惑，他們會很快失去學習的興趣，因此要在后續(xù)的課當中給他們解決這些疑惑，第二次課的教學任務可以設計成通過拆裝氣缸，了解氣缸的結構，通過觀看更多種氣缸的實物或圖片了解各種類型的氣缸；第三次課的教學任務可以設計成通過拆裝氣壓換向閥，了解氣壓換向閥的結構，通過教師的講解掌握氣壓換向閥的類型、工作原理、圖形符號代表的含義。在以后的每一次課當中都要有學生動手實踐的環(huán)節(jié)和內容，只有這樣才能讓學生一直保持學習液壓與氣壓傳動的興趣。

3?任務驅動教學實踐

液壓與氣壓傳動同樣是一門實踐性很強的課程，采用任務驅動教學法能取得很好的教學效果。全國職業(yè)院校技能大賽中職組液壓與氣動系統(tǒng)裝調與維護賽項自2013年開始舉辦，已經經歷了兩次設備升級，該賽項的賽題是以若干個相互關聯(lián)又相對獨立的任務呈現(xiàn)的，每個任務都有相應的技能操作及考核點，易于考核及評價。在設計教學活動時可以借鑒職業(yè)院校技能大賽的出題方式及評價標準，將熟練操作和安全規(guī)范設計成教學目標，進行理實一體化教學，依據評價標準進行打分，并根據實際情況進行客觀點評。

例如，在學習利用先導式溢流閥實現(xiàn)二級調壓內容時，可以在學生掌握其理論原理之后設計這樣的實踐任務：（1）由技能過硬的同學擔任安全員對操作人員進行考核；（2）增加一個直動式溢流閥構成二級調壓，將圖補充完整；（3）根據調壓回路完成回路搭建；（4）調試壓力，調試出一級壓力5.5MPa，調試出二級壓力3.5MPa。

此任務的設計在突出實踐的原則上注重了理論的考核，同時將團隊意識、崗位職責等素養(yǎng)融入任務中。在評價標準的制定上，除了有補畫元件圖和兩個調試壓力的分值，還要有安全、規(guī)范等體現(xiàn)職業(yè)素養(yǎng)的分值。本任務的評分標準如下：（1）溢流閥補畫位置或符號不對，扣1分；（2）油管安裝后未檢查是否可靠安裝，扣0.5分；（3）帶電插拔導線，每次扣0.5分；（4）未經安全員檢查直接開機，扣1分；（5）一級壓力調定5.5?MPa不扣分，誤差±0.5MPa扣1分，超出范圍扣2分；（6）二級壓力調定3.5?MPa不扣分，誤差±0.5MPa扣1分，超出范圍扣2分；（7）壓力調定后，鎖緊螺母未鎖緊，每處扣0.5分；（8）實驗完畢，未拆卸元件放回原處，扣1分。

在任務實施的過程中，不僅可以鍛煉學生的動手能力，還可以提升學生的職業(yè)素養(yǎng)；有了詳細的量化標準，學生的操作會比較規(guī)范，能有效避免因違規(guī)操作產生的安全隱患。

4?用比較法的教學實踐

目前，多數的液壓與氣壓傳動教材都是液壓部分與氣壓部分分開，這樣的好處是保持了各自知識體系的完整性，但是沒有對相同知識點進行比較，不利于學生建立知識的內在聯(lián)系，不利于學生培養(yǎng)學生的學習能力。因此，在知識傳授過程中，應該將相近的知識點進行對比、穿插教學。比如，在學習動力元件時，液壓泵和空氣壓縮機進行對比；學習換向閥時將氣壓換向閥和液壓換向閥穿插對比；學習節(jié)流調速回路時，將氣壓、液壓進行對比。

5?用多媒體技術的教學實踐

學會使用液壓與氣壓元件不難，難就難在對各種元器件的工作原理的理解上，如果只采用書本加黑板的傳統(tǒng)教學模式，普通二維靜態(tài)的結構圖、原理圖學生很難理解，學生的學習興趣會降低，進而影響到學習效果。借助多媒體技術可以很好地解決問題，利用Flash動畫可以動態(tài)地演示各種元件的基本結構、工作原理，讓學生一看就能夠明白，既可以提高學習效率，又可以提升學生自信心。液壓與氣壓傳動這門課程的Flash動畫并不需要老師自己去做，互聯(lián)網上有很多很好的資源，老師只需利用好這些資源就可以了。教師在教授回路分析時，可以使用FluidSIM軟件進行仿真教學，該仿真軟件可以繪制液壓、氣壓回路圖，設定元件的參數，實現(xiàn)所繪回路的功能并能準確模擬系統(tǒng)動作，大大降低了液壓、氣壓回路分析、設計的難度，從而促進教學任務的順利完成。舉個氣壓雙缸順序動作的例子來說明一下使用FluidSIM軟件教學的優(yōu)越性，雙缸動作要求如下：按下啟動按鈕，氣缸A活塞桿伸出，當活塞桿完全伸出時，氣缸B活塞桿伸出，當氣缸B活塞桿完全伸出時，氣缸A活塞桿縮回，當氣缸A活塞桿完全縮回時，氣缸B活塞桿縮回，當氣缸B活塞桿完全縮回時，表示一次順序動作完成。學生如果只是在紙上畫出設計圖來，學生就不能確保其設計正確，如果能夠通過FluidSIM軟件來設計，設計完成后學生可以進行仿真，雙缸順序動作對不對一看便知，哪里不正確去修改也方便。

6?現(xiàn)場教學的實踐

通過利用學校現(xiàn)有的液壓與氣壓設備進行現(xiàn)場教學，開展回路圖識讀、功能調試、故障分析等教學活動，能提高學生分析液壓與氣壓回路、解決實際問題的能力，能有效保持持續(xù)的學習熱情和興趣。比如，在學習氣壓換向回路時，在學生已經掌握了換向回路的基本知識的情況下，讓學生觀察數控加工中心的換刀過程，分析在換刀過程中哪些地方用到了換向回路用到了哪些元件，畫出回路圖。在學習液壓系統(tǒng)分析時，結合液壓磨床、液壓搖臂鉆等設備進行現(xiàn)場分析，分析由哪些回路組成，有哪些特點。再比如，在用壓力夾緊的設備上，事先將壓力調低，使設備無法正常夾緊，讓學生去分析、解決；還可以將已經壞掉的元件換掉設備上正常的元件，讓學生去分析故障原因、查找故障位置，最后解決故障。

參考文獻

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