徐翔 袁顯寶 余萬(wàn) 洪鋒 高振軍

摘要：針對(duì)研究生教學(xué)中存在的問(wèn)題，圍繞《流體傳動(dòng)與控制》研究生課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)順序和教學(xué)方法，在創(chuàng)新體系上開(kāi)展了近兩年的實(shí)踐研究與分析，對(duì)提高該課程的教學(xué)質(zhì)量提出了一些改進(jìn)思路。

關(guān)鍵詞：流體傳動(dòng)與控制;研究生;課程教學(xué)

中圖分類號(hào)：G643? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）38-0113-02

一、引言

能源、動(dòng)力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)，能源開(kāi)發(fā)與合理有效利用是社會(huì)發(fā)展的源泉。動(dòng)力工程及工程熱物理主要學(xué)科方向有熱力循環(huán)理論與系統(tǒng)仿真、熱流體力學(xué)與葉輪機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)燃燒與排放控制、汽車動(dòng)力總成與控制、工程熱物理、制冷空調(diào)中的能源利用、低溫系統(tǒng)流動(dòng)傳熱、煤的多相流燃燒熱物理等。三峽大學(xué)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已成為水利電力特色與優(yōu)勢(shì)比較明顯、綜合辦學(xué)實(shí)力較強(qiáng)、享有一定社會(huì)聲譽(yù)的綜合性大學(xué)。2016年，我校以“能源與動(dòng)力工程”和“核工程與核技術(shù)”兩個(gè)本科專業(yè)為基礎(chǔ)，成功獲批“動(dòng)力工程及工程熱物理”一級(jí)碩士點(diǎn)，該專業(yè)下設(shè)了工程熱物理、水電動(dòng)力機(jī)械、流體機(jī)械及工程以及新能源裝置及運(yùn)行四個(gè)二級(jí)學(xué)科。其中，流體機(jī)械及工程學(xué)科圍繞流體計(jì)算、仿真、測(cè)試、分析等方面的研究，除了開(kāi)設(shè)《多相流理論》、《計(jì)算流體力學(xué)》等課程外，還開(kāi)設(shè)了《流體傳動(dòng)與控制》專業(yè)課程，按培養(yǎng)計(jì)劃規(guī)定，該課程設(shè)置為32學(xué)時(shí)，2學(xué)分。

二、教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.覆蓋范圍寬。流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)。狹義上講，流體傳動(dòng)與控制是在本科所學(xué)習(xí)的《液壓傳動(dòng)與控制》以及《機(jī)械控制基礎(chǔ)》相關(guān)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行升華。廣義上來(lái)說(shuō)，根據(jù)傳動(dòng)介質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的不同，可以細(xì)分為液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)，其熱點(diǎn)包括基礎(chǔ)研究（新型液壓元件及系統(tǒng)等）、應(yīng)用研究（系統(tǒng)監(jiān)控等）以及新技術(shù)的發(fā)展（綠色流體動(dòng)力技術(shù)等）等，在32學(xué)時(shí)之內(nèi)要把相關(guān)的內(nèi)容都講述清楚是不現(xiàn)實(shí)的事情。另外，市面上沒(méi)有專業(yè)的研究生課程教材，需要課程團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行篩選和精簡(jiǎn)。

2.學(xué)生基礎(chǔ)弱。三峽大學(xué)作為地方院校，研究生第一志愿報(bào)考率相對(duì)較低;另外由于本學(xué)科為新增學(xué)位點(diǎn)，2017年才正式開(kāi)始招生，宣傳不夠充分，大多數(shù)的學(xué)生為校外調(diào)劑而來(lái)，學(xué)生的專業(yè)課基礎(chǔ)參差不齊，甚至個(gè)別的學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)《液壓傳動(dòng)與控制》基礎(chǔ)課程，為此需要利用有限的課程教學(xué)學(xué)時(shí)對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)進(jìn)行鞏固。

3.知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用困難。普通的教學(xué)模式往往缺少師生互動(dòng)的環(huán)節(jié);另外研究生的課程中公式推導(dǎo)占據(jù)了較大的比例，授課時(shí)枯燥無(wú)味;同時(shí)授課過(guò)程從易到難，學(xué)生不知道學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)對(duì)后續(xù)的內(nèi)容有何作用，抱著得過(guò)且過(guò)的態(tài)度，從而喪失了學(xué)習(xí)興趣，造成對(duì)課程知識(shí)理解不透徹，僅僅為了應(yīng)付課程考試能夠單純地答題，在實(shí)踐中無(wú)法對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用，遇到實(shí)際問(wèn)題往往一籌莫展。

三、教學(xué)改革

為了解決教學(xué)過(guò)程形式化、教學(xué)結(jié)果低效化的問(wèn)題，在有限的課程學(xué)時(shí)內(nèi)增強(qiáng)學(xué)生科研意識(shí)，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)的積極性，提高其創(chuàng)新能力和思考問(wèn)題的能力，使其具有解決實(shí)際問(wèn)題的能力，需要從課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式方面進(jìn)行深入研究和分析，確保學(xué)生學(xué)有所得。

1.課程內(nèi)容?！读黧w傳動(dòng)與控制》不僅僅是一門課程，在有些高校還專門作為一個(gè)方向進(jìn)行開(kāi)設(shè)，因此所涉及的內(nèi)容比較豐富。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)置為簡(jiǎn)介與復(fù)習(xí)、液壓元件性能分析、控制理論與simulink仿真、流體網(wǎng)絡(luò)理論以及液壓系統(tǒng)性能分析等五個(gè)模塊。各模塊的內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，順序可根據(jù)實(shí)際授課情況進(jìn)行更換，并通過(guò)案例將模塊內(nèi)容進(jìn)行融會(huì)貫通，整理成一個(gè)較完整的知識(shí)系統(tǒng)。

2.課程順序。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣，我們將課程順序進(jìn)行了調(diào)整。首先，在簡(jiǎn)介與復(fù)習(xí)中以溢流閥為例，明確研究生和本科生學(xué)習(xí)內(nèi)容的差異，盡管主要研究對(duì)象都是液壓系統(tǒng)，本科生的學(xué)習(xí)內(nèi)容在于流體的傳動(dòng)，即流體的流動(dòng)方向、控制元件的開(kāi)啟與關(guān)閉以及執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)情況;研究生的學(xué)習(xí)內(nèi)容在于液壓系統(tǒng)的控制，即液壓元件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，其核心在于元件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化情況。復(fù)習(xí)內(nèi)容針對(duì)典型本科教材，分析教材的編寫思路，采用電學(xué)類比的方法對(duì)壓力、流量進(jìn)行系統(tǒng)傳動(dòng)分析。

其次，在液壓系統(tǒng)性能分析中首先介紹研究液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的主要方法（傳遞函數(shù)分析法、模擬仿真法、實(shí)驗(yàn)研究法和數(shù)字仿真法等），從研究生的培養(yǎng)角度出發(fā)，明確實(shí)驗(yàn)研究法是檢驗(yàn)理論正確性的最終標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)一定要重視實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì);而發(fā)表高水平文章需要有理論基礎(chǔ)，這需要有大量的公式推導(dǎo)，因此課程以傳遞函數(shù)分析法為主。以典型啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)為例，分析液壓系統(tǒng)的組成，在液壓元件的傳遞函數(shù)推導(dǎo)上，建立液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，完成液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析，得出系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。由此學(xué)生才能針對(duì)性地對(duì)后續(xù)的液壓元件性能分析、控制理論與simulink仿真開(kāi)展學(xué)習(xí)。液壓元件性能回歸到經(jīng)典的液壓元件動(dòng)態(tài)分析，從液壓元件基本控制原理出發(fā)，講授分析包括液壓控制元件、液壓動(dòng)力元件以及電液伺服閥等元件的動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性?？刂评碚撆csimulink仿真復(fù)習(xí)了拉普拉斯變換，如何構(gòu)建傳遞函數(shù)，還講解了Matlab軟件中simulink模塊的使用，如何根據(jù)推導(dǎo)的傳遞函數(shù)建立相應(yīng)的框圖。流體網(wǎng)絡(luò)理論是由流體力學(xué)和網(wǎng)絡(luò)理論結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一門應(yīng)用科學(xué)。通過(guò)該理論，引入了流感、流容等概念，使流體傳輸和瞬變問(wèn)題通過(guò)電學(xué)的方法來(lái)進(jìn)行解決，與本科液壓系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法進(jìn)行了對(duì)應(yīng)。在該模塊中，通過(guò)介紹印刷工業(yè)中，利用氣橋平衡原理制成的氣橋雙張檢測(cè)器，以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)自激振蕩脈沖射流固有頻率特性影響分析，說(shuō)明了巧妙利用該理論，能夠簡(jiǎn)化對(duì)相關(guān)問(wèn)題的分析。

3.教學(xué)方法。為了在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的自學(xué)能力以及搜集資料和分析資料的能力，課程根據(jù)授課進(jìn)度布置了相關(guān)課后作業(yè)，督促學(xué)生在課后搜集查閱文獻(xiàn)資料，并對(duì)文獻(xiàn)資料進(jìn)行消化和總結(jié)。在簡(jiǎn)介與復(fù)習(xí)模塊中，在講授了溢流閥閥芯受力分析的一般方法后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)高壓大流量的直動(dòng)溢流閥和先導(dǎo)溢流閥，并比較其動(dòng)態(tài)性能，從而讓學(xué)生更深刻地了解到在特殊條件下，先導(dǎo)溢流閥的響應(yīng)速度不一定比直動(dòng)溢流閥慢，這是與教材結(jié)論不同的地方。液壓系統(tǒng)性能分析模塊中，以力士樂(lè)高速馬達(dá)帶減速器的提升裝置為例，說(shuō)明其減速器低壓自鎖原理，要求學(xué)生在減速器控制油路上合理設(shè)置節(jié)流閥的開(kāi)度，以確保故障時(shí)重物下落量與運(yùn)行時(shí)沖擊噪聲大小之間的平衡。在流體網(wǎng)絡(luò)理論模塊中，以利用液體出流的待機(jī)自動(dòng)斷電裝置為例，綜合分析液體孔口出流的延時(shí)時(shí)間。上述的三個(gè)課后作業(yè)要求學(xué)生分組進(jìn)行，檢查方式為學(xué)生在課堂時(shí)間上臺(tái)用多媒體演示進(jìn)行講解，分享自己在解決問(wèn)題當(dāng)中的心得體會(huì)和知識(shí)收獲，學(xué)生可進(jìn)一步梳理自身知識(shí)體系、學(xué)習(xí)收獲，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，在實(shí)踐過(guò)程中充分發(fā)揮自己的思維，加強(qiáng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力。

四、結(jié)論

從2017年秋季學(xué)期開(kāi)始，該課程已經(jīng)經(jīng)過(guò)兩輪的全日制研究生和一輪的在職工程碩士的授課，在授課過(guò)程中通過(guò)不斷與學(xué)生交流互動(dòng)，課程體系從無(wú)到有，授課內(nèi)容相對(duì)完備，能夠滿足研究生培養(yǎng)計(jì)劃的需要;在授課內(nèi)容的不斷優(yōu)化調(diào)整中，課程模塊及授課順序已經(jīng)按本文介紹內(nèi)容基本確立，取得了良好的教學(xué)效果。

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Research on Innovation System of Postgraduate Course Construction in Fluid Transmission and Control in Local Colleges and Universities

XU Xiang，YUAN Xian-bao，YU Wan，HONG Feng，GAO Zhen-jun

（College of Machanical & Power Engineering，China Three Gorges University，Yichang，Hubei 443002，China）

Abstract：This paper analyzed the problems existing in the teaching process，and focuses on the teaching content，teaching sequence and teaching methods of the postgraduate courses Fluid Transmission and Control，and conducts practical research and analysis on the innovation system for nearly two years，and puts forward some improvement ideas for improving the teaching quality of this course.

Key words：Fluid Transmission and Control;postgraduate;course teaching