《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程崗課融合路徑探索

李建松 黎少輝 孫金海 燕 碩

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140）

隨著人工智能等新技術(shù)的興起和產(chǎn)教融合的不斷深入，國家和社會(huì)對高職教育人才培養(yǎng)模式和質(zhì)量方面提出了越來越高的要求，明確強(qiáng)調(diào)要增強(qiáng)職業(yè)教育適應(yīng)性，也就是崗位適應(yīng)能力。國家職業(yè)教育有關(guān)的法律和政策多次提及培養(yǎng)知識(shí)型、技能型、創(chuàng)新型職業(yè)人才[1]。

《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程是機(jī)械類專業(yè)的核心課程之一，融匯了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、自動(dòng)化等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握液壓（含氣壓）傳動(dòng)中典型液壓元件的原理與結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)的基本構(gòu)成、基本原理、典型基本回路和系統(tǒng)的分析方法等，最終旨在為培養(yǎng)技術(shù)人才提供必備的理論知識(shí)和專業(yè)技能。同時(shí)，該課程又是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，與生產(chǎn)的聯(lián)系非常緊密[2]。因此，本課程在培養(yǎng)學(xué)生崗位適應(yīng)能力方面具有重要地位。同時(shí)，筆者在多年的企業(yè)實(shí)踐和教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，該課程存在一些問題。第一，教材中有部分內(nèi)容陳舊、與實(shí)際脫節(jié)較大、與實(shí)際工程應(yīng)用偏離嚴(yán)重，甚至還停留在20 世紀(jì)。第二，作為一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，教學(xué)方法卻以講授為主，且很多內(nèi)容沒有和工程應(yīng)用聯(lián)系起來，或應(yīng)用背景較為單一，造成學(xué)生不知道“學(xué)了這些知識(shí)有什么用”，更不利于鍛煉學(xué)生的拓展性思維。這給學(xué)生崗位適應(yīng)能力的提升造成了很大的障礙。第三，對學(xué)生的評價(jià)以考試成績?yōu)橹?，不能體現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力，更不能全方位的評價(jià)學(xué)生的操行。

王勇剛等[3]針對“3+4”（中等職業(yè)教育3 年與普通本科教育4年）分段培養(yǎng)合作項(xiàng)目，提出《液壓與氣動(dòng)控制》課程綜合改革方案，采取了包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核評價(jià)等多方面的改革措施，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和跨學(xué)科知識(shí)整合能力。張良等[4]針對新工科背景下的本科《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程，提出了將工程案例引入教學(xué)的思路，提高了學(xué)生的職業(yè)能力。李瑞鋒等[5]針對高職擴(kuò)招背景下的有關(guān)問題，探索了線上線下融合教學(xué)模式。沈偉等[6-8]研究了將工程案例引入《流體力學(xué)與液壓氣動(dòng)技術(shù)》課程的教學(xué)中，在提高課程思政效果的同時(shí)，又激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。常曉宇[9]從產(chǎn)教融合的視角提出了高職院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革的路徑，為提高高職院校學(xué)生創(chuàng)新能力提出了多個(gè)具體建議。劉凱磊[10]和金博雅等[11]分別就氣動(dòng)課程的理論和實(shí)踐教學(xué)開展了“理實(shí)一體化”項(xiàng)目教學(xué)法改革，提高了教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度。

然而，以上研究并未針對高職院校在液壓與氣動(dòng)相關(guān)課程方面的教學(xué)改革提出具體建議與對策，特別是如何結(jié)合地方支柱或特色產(chǎn)業(yè)方面。

為適應(yīng)地方產(chǎn)業(yè)崗位需求，提升學(xué)生崗位適應(yīng)能力，體現(xiàn)職教特色，筆者結(jié)合《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程的特點(diǎn)，提出了工程應(yīng)用與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的崗課融合理念，以工程應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施方法、評價(jià)體系等方面進(jìn)行此理念的教學(xué)改革探索與實(shí)踐，將工程應(yīng)用融入到課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過程中，旨在切實(shí)提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。

一、教學(xué)內(nèi)容改革設(shè)計(jì)

在高職教育人才培養(yǎng)模式不斷發(fā)展的背景下，要求高校在傳授學(xué)生課程現(xiàn)有專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，還要提升學(xué)生崗位適應(yīng)能力。為實(shí)現(xiàn)這一綜合目標(biāo)，有必要在課程內(nèi)容中融入當(dāng)前先進(jìn)裝備制造業(yè)中的工程實(shí)踐案例，創(chuàng)設(shè)將來工作崗位的場景，使教材知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系。理論與工程實(shí)踐相互融合的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)，使課程講授生動(dòng)且形象，讓學(xué)生更容易接受和理解，易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)又能培養(yǎng)和提升學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。

結(jié)合筆者多年工程機(jī)械行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，以課程中的液壓部分內(nèi)容為例，將典型液壓元件和系統(tǒng)在工程機(jī)械行業(yè)中的實(shí)踐應(yīng)用案例融入到課程教學(xué)過程中，對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 部分工程案例與知識(shí)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系

二、實(shí)施方法

合適的教學(xué)方法是保證教學(xué)效果的重要手段。為此，設(shè)計(jì)了以下具體實(shí)施方法：引入企業(yè)技術(shù)人員作為指導(dǎo)教師，最大限度地幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的工程應(yīng)用背景，幫助學(xué)生了解未來的工作崗位需求；利用虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，避免了實(shí)操設(shè)備可能存在的危險(xiǎn)，完成基本實(shí)驗(yàn)的同時(shí)還可以自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和模擬操作；引入翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生在教學(xué)和自我學(xué)習(xí)的過程中掌握知識(shí)，學(xué)習(xí)專業(yè)技能；使用仿真軟件，根據(jù)要求設(shè)計(jì)液壓回路，加深了對知識(shí)的理解和運(yùn)用；運(yùn)用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)踐操作以及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，將所學(xué)理論進(jìn)行驗(yàn)證，也包括新想法的驗(yàn)證，以實(shí)現(xiàn)對知識(shí)的鞏固和拓展。

此處，選取挖掘機(jī)動(dòng)臂液壓系統(tǒng)為工程實(shí)例，示例性地講解本教改的具體實(shí)施方法。該案例的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1（a）所示。對應(yīng)課程中的方向控制回路進(jìn)行講解，簡化后的液壓原理如圖1（b）所示。系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、溢流閥、主換向閥和動(dòng)臂液壓缸等組成。此工程案例對應(yīng)課程中方向控制回路的知識(shí)點(diǎn)，是在學(xué)生已經(jīng)通過課程前面的內(nèi)容學(xué)習(xí)了液壓動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件和輔助元件等基礎(chǔ)知識(shí)的前提下對知識(shí)的綜合運(yùn)用和學(xué)習(xí)。

圖1 挖掘機(jī)動(dòng)臂液壓系統(tǒng)

（一）引入企業(yè)技術(shù)人員講授部分內(nèi)容

徐工集團(tuán)是國內(nèi)工程機(jī)械龍頭企業(yè)，而工程機(jī)械基本都是使用液壓傳動(dòng)技術(shù)來完成相關(guān)動(dòng)作和功能的，因此徐工集團(tuán)在液壓技術(shù)的應(yīng)用方面有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。企業(yè)技術(shù)人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，而且還對企業(yè)崗位要求有最清晰的認(rèn)知。這些對提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力是極為重要的。通過聘請企業(yè)的技術(shù)人員作為學(xué)生的指導(dǎo)教師，合理引入部分工程案例作為教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)將最新的專業(yè)技術(shù)發(fā)展和企業(yè)崗位用人要求等信息注入課堂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對就業(yè)的認(rèn)知。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的使用

挖掘機(jī)是非常好的教學(xué)用工程案例，但是對沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的高職學(xué)生和教師來說，實(shí)操挖掘機(jī)有難度大、危險(xiǎn)性高的缺點(diǎn)。對學(xué)校而言，購買和使用真實(shí)的挖掘機(jī)也具有成本高、能源消耗大的缺點(diǎn)。因而，在教學(xué)中，學(xué)生對深入理解和掌握挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等相關(guān)知識(shí)存在不小的障礙，此工程案例相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展成為教學(xué)的難題[12]。針對此問題，在教學(xué)中引入了虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)。利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)輔助教學(xué)，彌補(bǔ)實(shí)際操作挖掘機(jī)存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)所需的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)功能。相關(guān)的計(jì)算機(jī)操作界面簡單易學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐的積極性和主動(dòng)性。該平臺(tái)功能多種多樣，在掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)還可以讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和操作[13]，增強(qiáng)學(xué)生崗位適應(yīng)能力的同時(shí)，也提升了其創(chuàng)新能力。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂的引入

引入“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)行為模式實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生成為教學(xué)主體，完成相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)與講授，實(shí)現(xiàn)“學(xué)得會(huì)、講得出”教學(xué)要求。將班級學(xué)生分成若干小組，實(shí)施研討式教學(xué)，提高表達(dá)能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，經(jīng)過講解、質(zhì)詢、討論，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享與基于激勵(lì)的共進(jìn)提高，促成“做得好、講得出”教學(xué)要求。

（四）仿真軟件的使用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)已經(jīng)深入到了各個(gè)技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域。仿真不僅可以加快產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的速度，還可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握技術(shù)[14]。本課程中選擇了AMESim 軟件，建立一系列的仿真模型，以幫助同學(xué)們更好地理解授課內(nèi)容。AMESim 軟件擁有一套標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用庫，數(shù)量多達(dá)10 余個(gè)，例如液壓庫、液壓元件設(shè)計(jì)庫、各種機(jī)械庫等。指導(dǎo)教師可以在備課時(shí)搭建好需要的液壓回路，在教學(xué)中根據(jù)學(xué)情適當(dāng)調(diào)整模型以完成相關(guān)的內(nèi)容講解和分析。圖2為使用該軟件機(jī)械庫和液壓庫建立的挖掘機(jī)動(dòng)臂系統(tǒng)仿真模型，圖3為機(jī)械庫生成的挖掘機(jī)動(dòng)臂三維模擬動(dòng)畫圖。

圖2 挖掘機(jī)動(dòng)臂系統(tǒng)仿真模型

圖3 挖掘機(jī)動(dòng)臂三維模擬動(dòng)畫圖

（五）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用

建立了液壓實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，構(gòu)成方便拆裝的液壓回路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。學(xué)生可按照自己的思路進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，自選式搭建液壓回路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生理解液壓系統(tǒng)的組成和工作原理，進(jìn)而提高學(xué)生的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和綜合運(yùn)用的能力。

（六）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的使用

利用教師的實(shí)驗(yàn)室，發(fā)揮創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的作用。學(xué)校很多教師有用于科研的實(shí)驗(yàn)室，往往和本專業(yè)領(lǐng)域密切相關(guān)，這為學(xué)生的參觀學(xué)習(xí)提供了便利。適當(dāng)?shù)刈寣W(xué)生到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，既能更加深入的理解本專業(yè)知識(shí)的用途，也可以讓他們了解一些本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的前沿技術(shù)，有的同學(xué)甚至提出了自己的新思路。通過為學(xué)生講解《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程相關(guān)的創(chuàng)新案例，在擴(kuò)展了學(xué)生視野的同時(shí)，也可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

三、評價(jià)體系的改進(jìn)

傳統(tǒng)課程對學(xué)生的評價(jià)采取以“一考定成績”的考核方法，過程考核占比小，沒能達(dá)到實(shí)施考核目的。學(xué)生參與少，必然導(dǎo)致考核方式單一。

為保障上述教學(xué)行為順利實(shí)施，構(gòu)建實(shí)施“多元化的過程評價(jià)體系”，筆者利用之前提出的“5I智慧課堂”[15]，將考核融于整個(gè)教、學(xué)過程中，從學(xué)、講、做、辯、寫多個(gè)角度、多元化考核，促進(jìn)學(xué)生注重全過程的學(xué)習(xí)。同時(shí)，對評價(jià)體系做了改革，改進(jìn)前后的評價(jià)體系對比如圖4所示。

圖4 改進(jìn)前后的評價(jià)體系對比圖

在傳統(tǒng)的課程考核方式中，期末考試的比重最大，達(dá)50%，其次是平時(shí)成績約20%，實(shí)驗(yàn)成績10%，課后作業(yè)成績約20%。期末考試采用試卷考核的方式，內(nèi)容以基礎(chǔ)知識(shí)為主，試題形式以客觀題為主，而實(shí)驗(yàn)全是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生為了分?jǐn)?shù)而學(xué)習(xí)，考前突擊記憶，而課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)有抄襲現(xiàn)象發(fā)生。改進(jìn)后，建立多元化的考核體系。期末考試的成績占比下降至40%，且減少客觀題的比重，增加知識(shí)綜合運(yùn)用的分析題的分值，比如系統(tǒng)回路分析、故障診斷及排查等內(nèi)容。對在線資源的利用情況、學(xué)生參與翻轉(zhuǎn)課堂的講解及課后作業(yè)納入平時(shí)成績的統(tǒng)計(jì)，從課前預(yù)習(xí)、課中參與（含平時(shí)成績）和課后作業(yè)三個(gè)方面評價(jià)學(xué)生的平時(shí)成績，分別占到10%、30%和10%。實(shí)驗(yàn)成績保持10%比例不變。為了鼓勵(lì)學(xué)生積極參與創(chuàng)新，實(shí)行了分?jǐn)?shù)置換制度，即對參加創(chuàng)新比賽、職業(yè)技能大賽等賽項(xiàng)的學(xué)生，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生具體表現(xiàn)評定成績，直接作為課程成績。對于有申請專利、發(fā)表論文的學(xué)生，可以在成績里增加10-20分的創(chuàng)新分。

四、結(jié)語

為了提升學(xué)生的崗位適應(yīng)能力，提出了工程案例與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的崗課融合教學(xué)理念，以工程應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施方法、評價(jià)體系等方面研究與實(shí)踐此教學(xué)理念。教學(xué)內(nèi)容方面，大量引入工程案例，創(chuàng)設(shè)未來的工作崗位場景，使知識(shí)點(diǎn)與工程案例緊密結(jié)合。實(shí)施方法方面，從引入企業(yè)技術(shù)人員和虛擬仿真平臺(tái)來幫助學(xué)生構(gòu)建工程應(yīng)用背景開始，到翻轉(zhuǎn)課堂使學(xué)生主動(dòng)參與課堂，再到講授中運(yùn)用仿真軟件讓學(xué)生加深對知識(shí)的理解，最后是通過實(shí)操鞏固知識(shí)，形成了從淺到深的具體路徑。評價(jià)體系的改進(jìn)，讓學(xué)生更注重學(xué)習(xí)全過程的參與，也更能全面評價(jià)學(xué)生的操行表現(xiàn)。這一系列的改變，是相互促進(jìn)和相互結(jié)合的有機(jī)整體，改善了教學(xué)效果，最終提高了學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。該項(xiàng)目的實(shí)施對工科專業(yè)培養(yǎng)具有一定實(shí)踐能力的工程應(yīng)用型學(xué)生有很大的促進(jìn)作用，同時(shí)為《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程及類似課程的教學(xué)改革提供了一種借鑒和參考。