蘇文瑛，王　偉（河南機電高等專科學(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453003）

?

液壓與氣壓傳動課程的教學(xué)改革與實踐

蘇文瑛，王偉
（河南機電高等?？茖W(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453003）

摘要：液壓與氣壓傳動是機械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。根據(jù)該課程的特點及目前教學(xué)過程中存在的問題，闡述了教學(xué)改革方案，通過實物教學(xué)解決課堂教學(xué)難點、動畫技術(shù)的應(yīng)用、搭建開放性試驗平臺和改革考核方式等措施培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和專業(yè)操作技能。

關(guān)鍵詞：液壓與氣壓傳動；教學(xué)改革；實踐

0　引言

液壓與氣壓傳動是現(xiàn)代三種基本傳動方式之一，是機械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，目前已廣泛用于機械、冶金、航空、航海、國防等現(xiàn)代工業(yè)的各個部門。液壓與氣壓傳動技術(shù)在高效率的自動半自動機床、組合機床和數(shù)控機床上，已成為重要的技術(shù)組成部分。因此，機械類和近機械類各專業(yè)的學(xué)生掌握《液壓與氣壓傳動》這門課程的知識是極為重要的。液壓與氣壓傳動是一門實踐性較強的課程，很多學(xué)生反映本課程較難。因為液壓傳動的各類元件和工作介質(zhì)都是在封閉的管路內(nèi)工作， 既不像其他機械傳動直觀易懂，更不像電氣傳動借助于各種儀表來測量，再加上故障的隱蔽性、多樣性、復(fù)雜性等特點， 使課程的學(xué)習(xí)和技術(shù)的掌握顯得非常困難[1]。為了解決上述問題，結(jié)合我校的實際情況對該課程進行如下幾方面的改革，取得了一定成效。

1　實物教學(xué)解決課堂教學(xué)難點

液壓與氣壓傳動元件的功用、組成、工作原理和應(yīng)用是學(xué)生必須掌握的重點內(nèi)容之一，但對于初學(xué)者來說沒見過實物，學(xué)起來是比較困難的。鑒于此，將典型的液壓元件拿到課堂上教學(xué)，一步一步進行液壓元件的拆裝，并配以詳細的解析，通過真實直觀地展示，使學(xué)生對液壓元件的結(jié)構(gòu)組成能夠較容易地掌握。比如，講齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)時，若采用實物教學(xué)，可以邊拆分齒輪泵，邊給學(xué)生講解，通過拆分可以真實地看到它是分離三片式結(jié)構(gòu)，三片是指泵蓋、泵體及泵體內(nèi)一對相嚙合的齒輪，這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，并由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。如果僅采用傳統(tǒng)的圖片教學(xué)，學(xué)生們很難想象齒輪泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，那么講齒輪泵的工作原理更是難上加難。采用實物教學(xué)直觀、真實、便捷，它能為后續(xù)液壓回路和液壓系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2　采用動畫技術(shù)，改善課堂教學(xué)效果

本課程另一個特點是液壓基本回路圖和液壓系統(tǒng)圖較多，且液壓基本回路及典型液壓傳動系統(tǒng)的工作原理是課程要求學(xué)生掌握的重點內(nèi)容之一[2]。該課程內(nèi)容抽象難懂，傳統(tǒng)的教學(xué)中，元件的工作原理以及回路的工作過程多采用掛圖、圖片等來展示，教學(xué)效果有限，學(xué)生感覺枯燥乏味，理解亦有一定的難度。采用動畫技術(shù)，可以通過豐富的色彩、形象的圖像和運動的畫面，將液壓回路及液壓傳動系統(tǒng)的工作過程逼真地演示出來，能使枯燥的黑白圖片富有活力，使得學(xué)生易于理解、接受，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。為了使動畫技術(shù)能夠很好地應(yīng)用于這門課程中，我們進行了如下改革實踐。

2.1組織任課教師學(xué)習(xí)動畫軟件

液壓課程常用的軟件有三維動畫軟件(如3DMAX、MAYA等)、CAD軟件(如UG、Pro/E、CATIA等)、液壓回路動畫制作工具Flash、液壓仿真軟件FluidSIM。液壓拆裝動畫可以模擬元件的拆卸和裝配過程，使學(xué)生能夠更直觀地感知并明白各元件的主要結(jié)構(gòu)特點和拆裝過程。Flash可以演示液壓回路的工作過程，使靜態(tài)化的圖形變?yōu)閯討B(tài)化，學(xué)生更易于理解。FluidSIM軟件專門用于液壓與氣壓傳動中回路的設(shè)計與仿真，可以方便地完成各種常見的回路及其控制系統(tǒng)設(shè)計。

對于以上常用軟件，每個任課教師利用課余閑暇時間自學(xué)2～3個，如遇到不懂的地方先進行記錄，每周安排一次集體學(xué)習(xí)交流日，待到交流日互相學(xué)習(xí)、共同解決自學(xué)中遇到的難題。

2.2分工制作教學(xué)動畫

液壓與氣壓傳動教學(xué)所用的動畫，制作時需要根據(jù)課程整體內(nèi)容進行設(shè)計與開發(fā)。首先需要進行課程規(guī)劃，其次收集制作動畫的素材，之后要進行美術(shù)設(shè)計、程序設(shè)計、動畫設(shè)計等一些工作。在制作動畫時，必須發(fā)揮團隊精神，分工合作，齊心協(xié)力共同開發(fā)高水平的液壓傳動教學(xué)動畫。例如，圖1所示為采用Flash制作的磨床工作臺仿真動畫截圖，圖2所示為采用UG制作的單作用葉片泵拆裝動畫截圖。

圖1　磨床工作臺仿真動畫截圖

2.3用動畫改善教學(xué)效果

上課的時候可靈活使用自己所做的動畫。比如液壓泵的可以采用拆裝動畫講解，泵體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會一目了然；液壓控制閥若采用三維仿真動畫講解，那么閥體內(nèi)油液的流向和整個閥體的動作過程也會很清楚；講液壓系統(tǒng)時可采用FluidSIM仿真動畫，系統(tǒng)的整個工作過程將會被模擬仿真，比如液壓缸的運行情況、行程閥以及電磁鐵的動作、進回油路油液的流動情況都可以真實地再現(xiàn)。通過單步仿真與連續(xù)仿真可以使學(xué)生很好地理解液壓系統(tǒng)的工作過程以及控制系統(tǒng)的工作原理，克服了以往教學(xué)過程中只見管路不見線路，只見結(jié)果不見過程的弊端[3]。采用動畫技術(shù)教學(xué)后，學(xué)生更容易理解與掌握，增強了學(xué)生的感性認識與學(xué)習(xí)興趣，到課率明顯提高，課堂氣氛活躍，教學(xué)質(zhì)量與效果得到了明顯的提高。

圖2　單作用葉片泵拆裝動畫截圖

3　構(gòu)建開放性實驗平臺

液壓與氣壓傳動課程是我校機電一體化、數(shù)控、機制、模具、汽車、起重機及機計等專業(yè)的主干專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，有較強的實踐性，僅有的6學(xué)時實驗課遠遠不夠，在有限的實驗教學(xué)里只能進行驗證、演示性實驗。新設(shè)備數(shù)量較少，獨立分組人數(shù)較多，只能是少數(shù)兩三名同學(xué)動手，其他同學(xué)在旁邊觀望，導(dǎo)致其他學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣，更無法和其他學(xué)科知識進行融合，實踐能力也得不到提高[4]。針對現(xiàn)狀，我們采取開放實驗室的措施，對外開放的時間是周一、周三、周五下午，并安排了任課教師輪流指導(dǎo)。為學(xué)生準備了齒輪泵、葉片泵等一些液壓元件，提供了液壓綜合實訓(xùn)臺、液壓折彎機等一些設(shè)備。利用課余時間來實驗室的學(xué)生可以進行液壓元件的拆裝、回路的組裝與調(diào)試、液壓設(shè)備的操作與調(diào)試等實際操作。例如，讓學(xué)生自主繪制液壓折彎機的液壓系統(tǒng)圖，然后選件、組裝、調(diào)試，獨立操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，處理實驗結(jié)果，撰寫實驗報告。

采用開放式的教學(xué)模式和方法，不僅提高了實驗室、儀器設(shè)備的利用率，還培養(yǎng)了學(xué)生獨立工作的能力，使學(xué)生具備了應(yīng)有的職業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新意識。

4　改革考核方式，重視能力培養(yǎng)

考核是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)?？茖W(xué)的考核方式不僅可以評定學(xué)生的學(xué)業(yè)成績和教學(xué)效果,檢驗教育目標的實現(xiàn)程度，還能調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。結(jié)合液壓與氣壓傳動課程的特點，對考試方式、成績評定方法等方面進行了改革。課程考核采取過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合、理論評價與實踐評價相結(jié)合的綜合考核方式。過程評價強調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的控制，由出勤、課堂提問、作業(yè)、單元測試等構(gòu)成，反映學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的態(tài)度和能力；結(jié)果評價反映學(xué)生課堂學(xué)習(xí)結(jié)束后對課程的掌握效果，由期末綜合考試成績體現(xiàn)。理論評價反映學(xué)生對課程基本知識的掌握，由作業(yè)、試卷成績體現(xiàn)，實踐評價反映學(xué)生具備的技能情況，由元件拆裝、回路調(diào)試等實驗實訓(xùn)的成績體現(xiàn)。

該課程的總成績由期末綜合考試成績、實踐技能成績和平時成績?nèi)糠纸M成。期末理論考試采用筆試、閉卷的方式。平時成績通過上課出勤、作業(yè)、課堂回答問題情況及課堂表現(xiàn)來評定。實踐技能成績通過出勤、實際動手能力、實驗實訓(xùn)報告來綜合評定，評定權(quán)重為：出勤成績20％，實際動手能力60％，實驗報告20％。

這種考試與成績評定方法不僅調(diào)動了學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性, 還較客觀地評價了學(xué)生的實際能力和對所學(xué)知識的掌握程度。

5　結(jié)語

通過以上幾項教學(xué)改革的探索與實踐，使液壓與氣壓傳動教學(xué)中抽象的問題具體化，靜態(tài)的問題動態(tài)化、枯燥乏味的問題趣味化、復(fù)雜的問題簡單化，讓學(xué)生在輕松的環(huán)境中學(xué)習(xí)并掌握液壓與氣動元件的知識和實際應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力，加強了學(xué)生動手能力的訓(xùn)練，使學(xué)生能夠?qū)σ话阋簤号c氣動系統(tǒng)進行安裝調(diào)試、故障診斷和排除，明顯地提高了教學(xué)質(zhì)量，增強了學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。

（責(zé)任編輯 呂春紅）

參考文獻：

[1]梁玉玥,王強.《液壓與氣動技術(shù)》課程教學(xué)改革實踐與研究[J].課程教育研究,2014(4).

[2]孫波,吳澤龍.液壓與氣壓傳動教學(xué)改革實踐[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報,2014(1).

[3]程學(xué)進.FluidSIM在《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2012(32).

[4]李松,董良杰,王琪,等.液壓與氣壓傳動課程實踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].輕工科技,2015(10).

Teaching Reform and Practice on the Course of Hydraulic and Pneumatic Transmission

SU Wen-ying，et al
(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453000, China)

Abstract:Hydraulic and Pneumatic Transmission is an important technical basic course in mechanical professional. According to the characteristics of the course and the present problems existing in the teaching process, this paper expounds the teaching reform, through physical teaching to solve the application of classroom teaching difficulty, animation technology, set up open experimental platform and reforms the inspection way and other measures to cultivate the students' professional quality and professional skills. The practice shows maneuverability is strong, the teaching effect obviously.

Key words:hydraulic and pneumatic transmission; teaching reform; practice

中圖分類號：G642.0

文獻標識碼：A

文章編號：1008-2093(2016)01-0076-03

收稿日期：2015-11-19

作者簡介：蘇文瑛（1981―），女，甘肅平?jīng)鋈?，碩士，主要從事機械工程研究。