基于雨課堂平臺(tái)的液壓與氣壓傳動(dòng)課堂教學(xué)改革探索與實(shí)踐

孫芹，王保平，李作麗，張志峰

（山東交通學(xué)院 工程機(jī)械系，山東濟(jì)南 250357）

相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)，液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是一門(mén)新興技術(shù)。目前，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、低污染、高度集中化等方向發(fā)展。隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)。例如，在工程機(jī)械行業(yè)，液壓技術(shù)的應(yīng)用已成為設(shè)備先進(jìn)性的代名詞，裝載機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)等普遍采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)；攤鋪機(jī)的自動(dòng)找平、行走速度和送料控制，挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率優(yōu)化控制系統(tǒng)等，使機(jī)械、電子和液壓有機(jī)結(jié)合[1-2]。

液壓與氣壓傳動(dòng)課程是高等院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)課，具有實(shí)踐性和理論性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確選用液壓和氣動(dòng)元件，具備對(duì)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試的能力。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

液壓與氣壓傳動(dòng)課程以液壓傳動(dòng)為主，以氣壓傳動(dòng)為輔。對(duì)照機(jī)械工程專業(yè)支撐畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)，課程目標(biāo)主要包括：（1）掌握液壓油性質(zhì)、流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握液壓與氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)、基本原理及應(yīng)用，能正確選用液壓與氣壓元件，具備綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題的能力；（2）熟悉液壓與氣動(dòng)基本回路的組成、分類、工作原理、功能用途以及實(shí)現(xiàn)方法，掌握液壓系統(tǒng)常見(jiàn)回路的分析方法，認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)同一種控制功能可以有多種方法，能夠根據(jù)不同適用場(chǎng)合、使用要求、負(fù)載特點(diǎn)等選擇最優(yōu)的回路；（3）讀懂常見(jiàn)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)圖，能夠正確分析復(fù)雜液壓系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)液壓與氣壓系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，能對(duì)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析與調(diào)試，理解回路之間如何融合一體。

液壓與氣壓傳動(dòng)課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象，該課程授課形式相對(duì)單一，以課堂講授式教學(xué)模式為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)；重視課程的理論性、邏輯性和系統(tǒng)性，忽視了理論和實(shí)踐相結(jié)合，課程內(nèi)容枯燥，學(xué)生缺少學(xué)習(xí)興趣，課程目標(biāo)難以達(dá)成[3-4]。

目前的教學(xué)方式雖然有相對(duì)完整的知識(shí)體系的講授，但由于學(xué)生對(duì)液壓元件、液壓系統(tǒng)的認(rèn)知不足，學(xué)生課堂的參與度低，學(xué)生和教師之間缺少有效溝通，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，不利于學(xué)生知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)，也不利于學(xué)生自主探究、應(yīng)用表達(dá)、小組合作等能力的培養(yǎng)，最終導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法應(yīng)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題[5]。

因此，液壓與氣壓傳動(dòng)課程需要進(jìn)行課堂教學(xué)改革，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生在課堂中的主動(dòng)性，更好地發(fā)揮大學(xué)生思維活躍、敢于創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[6-7]。

2 課程教學(xué)流程方案設(shè)計(jì)

明確課程目標(biāo)，深挖課程思政元素，重構(gòu)課前、課中、課后的學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成科學(xué)的課程體系。重視課程教學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，采用投票、研討、搶答、師生角色互換等多樣化的互動(dòng)形式，提高學(xué)生的課堂參與度，提升教學(xué)效果，教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1 所示。

圖1 課程教學(xué)設(shè)計(jì)流程

3 課程總體教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

課程教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定應(yīng)有效支持專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，包含知識(shí)、能力、育人等多維度教學(xué)目標(biāo)。

知識(shí)目標(biāo)：（1）掌握液壓油性質(zhì)、液壓與氣動(dòng)元件（動(dòng)力元件——液壓泵、執(zhí)行元件——液壓缸和馬達(dá)、控制調(diào)節(jié)元件——液壓閥、輔助元件）的結(jié)構(gòu)、基本原理及應(yīng)用，能正確選用液壓元件；（2）熟悉液壓與氣動(dòng)基本回路的組成、分類、工作原理、功能用途以及實(shí)現(xiàn)方法，掌握液壓系統(tǒng)常見(jiàn)回路的分析方法，認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)同一種控制功能可以有多種方法；（3）能讀懂常見(jiàn)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)圖，能夠正確分析復(fù)雜液壓系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)液壓系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，能對(duì)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析與調(diào)試，理解回路之間如何融為一體。

能力目標(biāo)：（1）具備綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程機(jī)械液壓系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題的能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；（3）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)造能力；（4）培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作互助能力；（5）培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)手冊(cè)的能力。

育人目標(biāo)：（1）結(jié)合知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生了解先進(jìn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感；（2）教學(xué)過(guò)程中嚴(yán)格要求學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)；（3）鼓勵(lì)學(xué)生尋找問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生知難而進(jìn)的意志和毅力；（4）在解題過(guò)程中，通過(guò)對(duì)難點(diǎn)的分析和解決，使學(xué)生學(xué)會(huì)用聯(lián)系、全面、發(fā)展的觀點(diǎn)看問(wèn)題，正確對(duì)待人生發(fā)展中的順境與逆境，處理好人生發(fā)展中的各種矛盾，培養(yǎng)健康向上的人生態(tài)度；（5）在分組討論教學(xué)時(shí)，通過(guò)合理分工和有效組織，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神；（6）在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，要求學(xué)生嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室的操作規(guī)范，培養(yǎng)良好的設(shè)備安全操作習(xí)慣。

3.2 構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式

明確課程目標(biāo)，基于雨課堂平臺(tái)[8-10]，重構(gòu)課前、課中、課后的學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成科學(xué)的課程體系。課前明確課程目標(biāo)，保證有的放矢；課中有序組織教學(xué)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化；課后保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性，進(jìn)行知識(shí)鞏固拓展，基于雨課堂平臺(tái)的教學(xué)過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 基于雨課堂平臺(tái)的教學(xué)過(guò)程示意圖

3.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

課程將BOPPPS 和對(duì)分教學(xué)法相結(jié)合[11-13]，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)分教學(xué)法中的“精講留白”難以控制，可用BOPPPS 中的“前測(cè)”環(huán)節(jié)彌補(bǔ)；BOPPPS 六步教學(xué)法中的“參與式學(xué)習(xí)”比對(duì)分教學(xué)法中的“自我內(nèi)化吸收”更有利于知識(shí)點(diǎn)的掌握；對(duì)分教學(xué)法中的“亮考幫”是一個(gè)創(chuàng)新之處，有利于知識(shí)內(nèi)化，總結(jié)提升，具體教學(xué)設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖3。

4 教學(xué)任務(wù)實(shí)施

以典型液壓系統(tǒng)——汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)為例，具體闡述教學(xué)任務(wù)的實(shí)施[14]。典型液壓系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)如下。

知識(shí)目標(biāo)：能讀懂常見(jiàn)液壓系統(tǒng)原理圖，能夠正確分析復(fù)雜液壓系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)液壓系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，能對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，理解回路之間如何融為一體。

能力目標(biāo)：具備綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程機(jī)械液壓系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力及分析、解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)造能力；培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

育人目標(biāo)：結(jié)合知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生了解先進(jìn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感；教學(xué)過(guò)程中嚴(yán)格要求學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)；鼓勵(lì)學(xué)生尋找問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生知難而進(jìn)的意志和毅力；在分組討論教學(xué)時(shí)，通過(guò)合理分工和有效組織，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神。

4.1 課前

通過(guò)分析教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)，借助雨課堂平臺(tái)推送汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)預(yù)習(xí)視頻和預(yù)習(xí)任務(wù)清單，預(yù)習(xí)清單中的部分思考題舉例：（1）液壓系統(tǒng)中液壓元件名稱及作用？（2）該液壓系統(tǒng)包含哪些基本回路？對(duì)其油路進(jìn)行分析。（3）該液壓系統(tǒng)如何完成卸荷？（4）如何防止前后支腿“腿軟”？（5）如何克服起升、變幅和吊臂伸縮在重力載荷作用下的超速下降？學(xué)生在課下通過(guò)自主學(xué)習(xí)、查閱資料、小組討論進(jìn)行預(yù)習(xí)，有利于拓展討論的深度和廣度，并節(jié)省課上討論的時(shí)間。

4.2 課中

采用BOPPPS 六步教學(xué)法與對(duì)分教學(xué)法結(jié)合的方式。根據(jù)課前“前測(cè)”環(huán)節(jié)，了解了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，課堂通過(guò)“參與式學(xué)習(xí)”環(huán)節(jié)，先由教師有針對(duì)性地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講授或者啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考，然后進(jìn)行課堂對(duì)分，把學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生。課堂對(duì)分主要由學(xué)生進(jìn)行小組討論，討論結(jié)束后請(qǐng)小組代表匯報(bào)討論結(jié)果，并對(duì)小組的展示次數(shù)和學(xué)生的參與情況進(jìn)行計(jì)分，擴(kuò)大交流范圍，實(shí)現(xiàn)生生互動(dòng)、師生互動(dòng)。課中還進(jìn)行“后測(cè)和總結(jié)”，通過(guò)雨課堂隨機(jī)點(diǎn)名或者推送測(cè)試題的形式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行后測(cè)，通過(guò)后測(cè)結(jié)果進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，總結(jié)課堂學(xué)習(xí)情況。

4.3 課后

由學(xué)生在雨課堂平臺(tái)完成汽車(chē)起重機(jī)液壓系統(tǒng)檢測(cè)題，進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的一部分。并且要求學(xué)生在課后以小組為單位對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行“亮考幫”的討論，能夠彼此學(xué)習(xí)亮點(diǎn)，互相提問(wèn)、答疑，實(shí)現(xiàn)共同提高。要求每組以PPT、Word、思維導(dǎo)圖等形式總結(jié)討論結(jié)果并上交作業(yè)，作業(yè)成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)。課后總結(jié)討論有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性把握。

5 結(jié)語(yǔ)

明確課程目標(biāo)，重構(gòu)課前、課中、課后的學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成科學(xué)的課程體系。基于雨課堂平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了線上線下混合式教學(xué)模式，并將BOPPPS 六步教學(xué)法和對(duì)分教學(xué)法相結(jié)合，課前明確課程目標(biāo)，保證有的放矢；課中有序組織教學(xué)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化；課后保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性，進(jìn)行知識(shí)鞏固拓展。課中“參與式學(xué)習(xí)”環(huán)節(jié)采用隨機(jī)點(diǎn)名、小組討論、搶答、師生角色互換等互動(dòng)形式，學(xué)生課堂參與度明顯提高，教學(xué)效果良好。