倪君輝， 詹白勺, 余偉平

(臺(tái)州學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000)

基于項(xiàng)目教學(xué)的液壓與氣壓傳動(dòng)課程綜合改革

倪君輝， 詹白勺, 余偉平

(臺(tái)州學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000)

針對(duì)傳統(tǒng)液壓教學(xué)存在的問題，以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力為目標(biāo)，開展了液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)改革與實(shí)踐。構(gòu)建立體化的教學(xué)資源，引入FluidSIM仿真系統(tǒng)，推進(jìn)基于典型液壓元件的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)，增加學(xué)生動(dòng)手操作和實(shí)踐機(jī)會(huì)，拉近課堂和現(xiàn)實(shí)的距離。實(shí)施模塊化液壓項(xiàng)目教學(xué)，獨(dú)創(chuàng)性地將課程整體分化為典型液壓元件的拆裝測(cè)繪及造型、液壓回路的設(shè)計(jì)仿真講解及調(diào)試、液壓系統(tǒng)實(shí)例講解仿真及調(diào)試、氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例講解仿真及調(diào)試4個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，貫穿課程教學(xué)全過程，使學(xué)生自覺地充分利用課內(nèi)外時(shí)間參與項(xiàng)目工作。完善液壓項(xiàng)目教學(xué)考核評(píng)價(jià)方法，實(shí)行組內(nèi)評(píng)價(jià)、組間互評(píng)、教師考核“三位一體”的評(píng)價(jià)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新精神。

液壓與氣壓傳動(dòng)； 教學(xué)改革； 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)； 項(xiàng)目教學(xué)

0 引 言

液壓與氣壓傳動(dòng)課程是工科機(jī)械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有綜合性、應(yīng)用性及實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)[1-5]。傳統(tǒng)的液壓教學(xué)通常采用先理論后實(shí)驗(yàn)、以教師講授理論為主的教學(xué)方法。該方法主要存在以下問題：①教學(xué)直觀性差，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。液壓元件和回路大多是在密封的條件下工作，課程內(nèi)容抽象，直觀性較差，學(xué)生理解和掌握起來比較難。而傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)過程較為枯燥，缺少與學(xué)生互動(dòng)，導(dǎo)致部分學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。②學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少，實(shí)踐能力較弱。傳統(tǒng)教學(xué)方法理論知識(shí)講解要占去大部分(約80%)的課時(shí)，學(xué)生的動(dòng)手操作和實(shí)踐機(jī)會(huì)較少，使學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差，缺乏工程實(shí)踐能力[6-10]。因此，有必要開展液壓課程教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，。針對(duì)上述提高學(xué)生動(dòng)手操作和工程實(shí)踐能力問題，課程組開展了基于項(xiàng)目教學(xué)的課程綜合改革和實(shí)踐，取得較好效果。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

(1) 合理簡(jiǎn)化理論知識(shí)點(diǎn)，突出工程應(yīng)用。依據(jù)我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)特點(diǎn)，課程教學(xué)淡化了流體力學(xué)理論的推導(dǎo)和論證過程，著重其在工程實(shí)際中的案例應(yīng)用，提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

(2) 增加液壓新技術(shù)內(nèi)容講解。為了緊跟現(xiàn)代液壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，課程增添插裝閥、電液伺服閥、電液比例閥等新技術(shù)講解，并通過構(gòu)建立體化、可視化的教學(xué)資源(主要內(nèi)容包括元件及回路的圖片、動(dòng)畫、視頻以及工程實(shí)例)，使學(xué)生快速有效掌握新內(nèi)容。

(3) 增加實(shí)踐教學(xué)課時(shí)。突破傳統(tǒng)先理論后實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)模式，重點(diǎn)實(shí)施基于典型裝置的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)，增加實(shí)踐教學(xué)課時(shí)，使學(xué)生“學(xué)中做、做中學(xué)”，理論和實(shí)踐有機(jī)統(tǒng)一。

2 教學(xué)方法改革

2.1 引入有限元流體仿真技術(shù)

在流體力學(xué)理論知識(shí)講解過程中，引入ANSYS、Fluent有限元流體仿真軟件，建立流體在管道中的流動(dòng)模型(見圖1)，直觀化講解液壓流體力學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

圖1 有限元流體仿真示例

2.2 構(gòu)建立體化、可視化的教學(xué)資源

現(xiàn)有的液壓多媒體教學(xué)資源大多為液壓元件工作原理及液壓基本回路工作過程的簡(jiǎn)單動(dòng)畫演示，不能完全反映液壓元件內(nèi)部的真實(shí)結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)復(fù)雜的工作過程?；诖?，在已有教學(xué)資源基礎(chǔ)上，課程組以實(shí)物液壓元件為對(duì)象，通過拆裝及測(cè)繪，利用UG、Solidworks等軟件，建設(shè)豐富的液壓教學(xué)圖片、動(dòng)畫、視頻及工程實(shí)例(見圖2)，將復(fù)雜的液壓元件內(nèi)部的真實(shí)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，增加了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。

2.3 引入FluidSIM液壓仿真系統(tǒng)

FluidSIM是一款專門用于液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)仿真軟件[11-14]。通過引入FluidSIM液壓仿真系統(tǒng)，學(xué)生課堂實(shí)時(shí)參與液壓回路的構(gòu)建、調(diào)試及運(yùn)行(見圖3～4)，教學(xué)直觀生動(dòng)，改善教學(xué)效果。

圖3 學(xué)生課堂參與FluidSIM仿真

圖4 FluidSIM液壓仿真回路示例

2.4 實(shí)施典型液壓元件的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)

其實(shí)施基本思路如下：教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選取齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、液壓缸、溢流閥等典型液壓元件或液壓回路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，讓學(xué)生以項(xiàng)目小組為單位對(duì)這些元件或回路進(jìn)行拆裝或操作[15]。由此學(xué)生課堂參與液壓元件的拆裝或回路的搭建，增加學(xué)生動(dòng)手操作和實(shí)踐機(jī)會(huì)，拉近課堂和現(xiàn)實(shí)的距離，解決學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少、實(shí)踐能力弱問題。如圖5～6所示。

圖5 學(xué)生柱塞泵拆裝示例

圖6 學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)搭建及調(diào)試液壓回路

2.5 實(shí)施液壓項(xiàng)目教學(xué)，提高學(xué)生課堂參與度

學(xué)生以項(xiàng)目小組為單位，項(xiàng)目任務(wù)采用模塊化及開放式課題為主，將課程整體分解為典型液壓元件的拆裝測(cè)繪及造型項(xiàng)目、液壓回路的設(shè)計(jì)仿真講解及調(diào)試項(xiàng)目、液壓系統(tǒng)實(shí)例講解仿真及調(diào)試項(xiàng)目、氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例講解仿真及調(diào)試項(xiàng)目等4個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，各項(xiàng)目具體內(nèi)涵如圖7所示。由于項(xiàng)目貫穿課程教學(xué)全過程，學(xué)生課內(nèi)課外全身心地投入到液壓回路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，自主實(shí)現(xiàn)回路仿真及試驗(yàn)臺(tái)上液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)物搭建及調(diào)試，以練代學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。圖8為學(xué)生做項(xiàng)目匯報(bào)的示例。

圖7 液壓項(xiàng)目任務(wù)內(nèi)涵

3 考核方式改革

為有效評(píng)價(jià)項(xiàng)目任務(wù)完成情況，教學(xué)考核方式也進(jìn)行了改革，提高項(xiàng)目教學(xué)考核比例(見圖9)，實(shí)行組內(nèi)評(píng)價(jià)、組間互評(píng)、教師考核“三位一體”的評(píng)價(jià)方法(見圖10～12)，注重學(xué)習(xí)的過程性評(píng)價(jià)，有效避免組內(nèi)個(gè)人及項(xiàng)目小組“打醬油”現(xiàn)象，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。

圖8 學(xué)生作挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)項(xiàng)目匯報(bào)

圖9 改革前、后液壓教學(xué)考核比例

圖10 項(xiàng)目任務(wù)“三位一體”評(píng)價(jià)方法

圖11 組內(nèi)評(píng)分表示例1

圖12 組間評(píng)分表示例2

4 結(jié) 語

液壓項(xiàng)目教學(xué)改革的推行，受到了學(xué)生的廣泛好評(píng)，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生動(dòng)手操作和工程實(shí)踐能力，主要概述如下：

(1) 實(shí)施基于典型元件的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生課堂參與液壓元件的拆裝或回路的搭建，增加學(xué)生動(dòng)手操作和實(shí)踐機(jī)會(huì)，拉近課堂和現(xiàn)實(shí)的距離。

(2) 實(shí)施模塊化液壓項(xiàng)目教學(xué)，獨(dú)創(chuàng)性地將課程整體分化為4個(gè)項(xiàng)目子任務(wù)，貫穿課程教學(xué)全過程，學(xué)生課內(nèi)課外參與項(xiàng)目工作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

(3) 液壓項(xiàng)目教學(xué)考核方法推行組內(nèi)評(píng)價(jià)、組間互評(píng)、教師考核“三位一體”的評(píng)價(jià)方法，注重學(xué)習(xí)的過程性評(píng)價(jià)，有效避免了組內(nèi)個(gè)人及項(xiàng)目小組“打醬油”現(xiàn)象，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新及團(tuán)隊(duì)合作。

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TeachingInnovationofHydraulicandPneumaticTransmissionCourseBasedonProject-basedTeaching

NIJunhui,ZHANBaishao,YUWeiping

(School of Mechanical Engineering, Taizhou University, Taizhou 318000, Zhejiang, China)

In terms of the problems in traditional teaching situation of hydraulic and pneumatic transmission course, the project-based teaching innovation is carried out in this paper. Several new teaching methods are developed, including the construction of dimensional teaching resources, introduction of FluidSIM simulation system, implementation of typical-components-based scene practical teaching and modular project-based teaching methods. Moreover, the course evaluation system is modified for the project-based teaching method, itincludes in-group evaluation, inter-group evaluation, and teacher evaluation. In general, the course innovation stimulates the students’ study interest and strengths the students’ practice ability, team awareness, and innovative spirit.

hydraulic and pneumatic transmission； teaching reformation; scene practice teaching; project-based teaching

TH 137；G 642.0

A

1006-7167(2017)11-0182-04

2016-10-20

浙江省高等教育課堂教學(xué)改革項(xiàng)目(kg2015429)

倪君輝(1982-),男,浙江臺(tái)州人,博士,副教授,主要研究方向?yàn)橐簤航虒W(xué)與科研。

Tel.:15867083056;E-mail:jn2275@sina.com