◆倪君輝 詹白勺 葉德營 李軍

作者：倪君輝，博士，臺(tái)州學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院講師，主要從事液壓技術(shù)方面的科研和教學(xué)工作；詹白勺、葉德營、李軍，臺(tái)州學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院（318000）。

液壓與氣壓傳動(dòng)具有功率重量比大、調(diào)速范圍廣、響應(yīng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。液壓與氣壓傳動(dòng)課程不僅是工科機(jī)械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門能直接應(yīng)用于工程實(shí)踐的技術(shù)性學(xué)科，具有綜合性、應(yīng)用性及實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。課程教學(xué)的目標(biāo)是使學(xué)生初步具備分析和設(shè)計(jì)液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、解決實(shí)際工程問題的能力。

作為我國高等教育的重要力量，地方本科院校立足于地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的高層次應(yīng)用型人才，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升綜合競爭力[1]。在該主旨下，如何改革和創(chuàng)新液壓與氣壓傳動(dòng)課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，提高學(xué)生的動(dòng)手操作和實(shí)踐能力，對(duì)地方性本科院校培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、技術(shù)型人才具有重要的意義。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

傳統(tǒng)的液壓教學(xué)通常采用先理論后實(shí)踐、以教師講授理論為主的教學(xué)方法，主要存在兩方面問題。

1）教學(xué)直觀性差，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。在學(xué)習(xí)本課程之前，大多數(shù)學(xué)生對(duì)液壓與氣壓元件接觸較少，缺乏感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)這些液壓元件大多是在密封的條件下工作，課程內(nèi)容抽象，直觀性差，學(xué)生理解和掌握起來比較難。采用以教師灌輸理論知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)過程較為枯燥、乏味，缺少與學(xué)生互動(dòng)，導(dǎo)致部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，失去學(xué)習(xí)的興趣。

2）動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少，學(xué)生實(shí)踐能力較弱。傳統(tǒng)教學(xué)理論部分的講解要占去大部分的課時(shí)，學(xué)生的動(dòng)手操作和實(shí)踐機(jī)會(huì)較少，以致部分學(xué)生雖能對(duì)液壓回路和液壓系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行正確分析，但對(duì)實(shí)際液壓與氣動(dòng)元件的連接和操作知之甚少[2]。這種理論與實(shí)踐相脫節(jié)的教學(xué)現(xiàn)狀，不利于地方院校復(fù)合型應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

2 課程教學(xué)改革與實(shí)踐

教學(xué)內(nèi)容改革 近年來，由于課程體系的改革，液壓課時(shí)相應(yīng)減少，教師很難在有限的課時(shí)講解完所有內(nèi)容，因此應(yīng)根據(jù)地方院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的刪減和編排，優(yōu)化課程教學(xué)體系，使學(xué)生更有效地掌握本課程的內(nèi)容，提高學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力。

首先，由于液壓與氣壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和工作原理類似，講解時(shí)應(yīng)以液壓傳動(dòng)為主、氣壓傳動(dòng)為輔，重點(diǎn)要求學(xué)生掌握液壓部分的知識(shí)點(diǎn)。其次，在液壓部分的講解過程中，可忽略那些不為工程實(shí)際所必需的理論公式推導(dǎo)過程，側(cè)重液壓元件和液壓系統(tǒng)的原理、工作過程的分析、設(shè)計(jì)及應(yīng)用。比如，在液壓流體力學(xué)章節(jié)中，對(duì)于應(yīng)用型地方院校，可刪減連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程等理論公式的推導(dǎo)過程，著重其在工程實(shí)際中的應(yīng)用。

此外，由于液壓元件種類繁多，不易面面俱到，可將液壓元件的基本原理作為引線來串聯(lián)各部分內(nèi)容。如在液壓泵的講解過程中，都可以從密封容積的形成、密封容積的變化、吸壓油腔隔開這三個(gè)方面去分析每一種泵的工作原理，有效建立不同泵之間的內(nèi)在聯(lián)系，使學(xué)生舉一反三，將此應(yīng)用到實(shí)際液壓泵工作原理的分析和計(jì)算中。

完善多媒體教學(xué)，引入FluidSIM仿真系統(tǒng) 液壓與氣壓傳動(dòng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果教師僅限于將教材上的內(nèi)容照本宣科傳授給學(xué)生，勢(shì)必造成課程內(nèi)容單調(diào)枯燥，損害學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，因此有必要采取措施活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生投入課堂。

采用多媒體教學(xué)是一個(gè)有效的途徑，通過引入大量的動(dòng)畫、圖片及視頻，將復(fù)雜的液壓泵、液壓閥、液壓缸等元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及工作過程進(jìn)行動(dòng)畫仿真和視頻實(shí)物講解，使枯燥抽象的結(jié)構(gòu)和原理講解變得生動(dòng)形象，增加元件的立體感和真實(shí)感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情[3]。

由德國Festo公司開發(fā)的FluidSIM軟件[4]是專門用于液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)仿真軟件，主要包括繪圖功能模塊、系統(tǒng)仿真模塊及綜合演示模塊。根據(jù)教學(xué)要求，可利用FluidSIM軟件搭建液壓仿真回路，實(shí)時(shí)演示液壓元件參數(shù)的設(shè)置調(diào)節(jié)過程及液壓回路和系統(tǒng)的工作過程，使學(xué)生對(duì)液壓回路的油液流動(dòng)方向、執(zhí)行和控制元件的動(dòng)作順序一目了然，拉近課堂與現(xiàn)實(shí)的距離，教學(xué)直觀生動(dòng)，學(xué)習(xí)效果好。

基于典型裝置的現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué) 傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)形式是先理論、后實(shí)驗(yàn)，理論與實(shí)踐分離，且由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手操作和工程應(yīng)用能力較弱。為此，應(yīng)打破常規(guī)，靈活安排課堂和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式，引入基于典型裝置的現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)[5]，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，使理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。其基本過程是：教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和要求選擇具有代表性的典型液壓裝置或液壓回路進(jìn)行現(xiàn)場講解，讓學(xué)生利用這些裝置進(jìn)行拆裝或操作，在此過程中教師及時(shí)和學(xué)生溝通，多引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生思考和分析操作過程中所遇到的問題，以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

比如在進(jìn)行液壓閥、液壓基本回路和液壓系統(tǒng)教學(xué)時(shí)，可將課堂直接搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，教師在理論講解和演示典型液壓閥和液壓回路的工作原理及工作過程后，讓學(xué)生以小組為單位，利用已有的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)自行動(dòng)手搭建或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主選擇和連接液壓元件，并自己分析查找解決所遇到的問題，直至實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)回路的液壓控制功能。由此，通過基于典型裝置的現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和積極性。

以畢業(yè)設(shè)計(jì)為延伸，鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用液壓知識(shí)的能力 畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是課堂教學(xué)一個(gè)很好的延伸，是對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)機(jī)械和液壓知識(shí)一個(gè)系統(tǒng)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事液壓與氣壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)的綜合能力。

畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題應(yīng)根據(jù)液壓與氣壓傳動(dòng)的技術(shù)特點(diǎn)，可選擇鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、叉車工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工程實(shí)踐性強(qiáng)的課題作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括明確液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析、確定液壓缸主要參數(shù)、擬訂液壓系統(tǒng) 原理圖、選擇液壓元件、驗(yàn)算液壓控制系統(tǒng)系能、繪制液壓系統(tǒng)裝配圖等步驟。由此，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)完整的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)思路，初步具備獨(dú)立設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的能力。

此外，根據(jù)地方本科院校重在培養(yǎng)應(yīng)用型實(shí)踐人才的特點(diǎn)，在理論設(shè)計(jì)之外開展畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物制作，對(duì)提高學(xué)生動(dòng)手操作和實(shí)踐能力有重要意義。在完成液壓系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)工 作后，讓學(xué)生利用學(xué)校現(xiàn)有加工設(shè)備自行試制液壓系統(tǒng)工作臺(tái)樣機(jī)，并訂購相關(guān)液壓元器件，組裝調(diào)試直至達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。由此，通過增加畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物制作環(huán)節(jié)，鍛煉了學(xué)生工程實(shí)踐和獨(dú)立完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)組裝調(diào)試的能力，對(duì)提高學(xué)生的工程能力和動(dòng)手能力有顯著效果。

3 結(jié)語

液壓與氣壓傳動(dòng)課程是機(jī)械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。根據(jù)地方本科院校應(yīng)用型高層次人才培養(yǎng)的目標(biāo)，課程教學(xué)應(yīng)注重理論與實(shí)踐結(jié)合，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。通過精簡教學(xué)內(nèi)容、完善多媒體教學(xué)、引入FluidSIM仿真軟件、開展液壓現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)和進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物制作等環(huán)節(jié)，拉近課堂與現(xiàn)實(shí)的距離，增加學(xué)生動(dòng)手操作和實(shí)踐機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，教學(xué)效果得到顯著增強(qiáng)?！?/p>

[1]劉承云.地方應(yīng)用型本科院校學(xué)科建設(shè)的問題與對(duì)策[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,10(8):155-159.

[2]韓玉娟.職業(yè)學(xué)校《液壓與氣壓傳動(dòng)》課教學(xué)改革研究[J].職業(yè)教育研究,2013(5):100-101.

[3]芮宏斌,周春國,高峰.以“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”促進(jìn)“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].液壓與氣動(dòng),2012(6):92-95.

[4]郭津津,王曉蘭,袁旭.FluidSIM軟件在《液壓傳動(dòng)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓,2011,39(2):80-82.

[5]李微微,王金芳.典型裝置項(xiàng)目教學(xué)法在機(jī)械類課程中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備,2013(6):92-93.