液壓與氣動技術課程教學改革的研究

劉和平 梁 莉

洛陽理工學院機電工程系 河南洛陽 471023

液壓與氣動技術課程教學改革的研究

劉和平 梁 莉

洛陽理工學院機電工程系 河南洛陽 471023

從課程設置、教材與教學內容、教學方法和手段、師資水平、課程考核方式等方面對液壓與氣壓傳動課程的教學進行研究與改革，取得了一定的效果。

液壓與氣壓傳動；流體傳動與控制；教學改革

Abstract: To bring up creative talented students with solid theory, broad knowledge, high ability and stuff and skilled manpower with some theory and high operative ability, based on the present situation of with undergraduate and technological education in Luoyang institute of science and technology, this article carried out some teaching research and innovation on course hydraulic and pneumatic drive in the aspects of course designing, teaching content and textbooks, teaching methods and means, teacher’s ability and checking manner.Some effects have gotten.

Key words: hydraulic and pneumatic drive; f uid transmissionand control; teaching reform

作為必修的專業技術基礎課,液壓與氣壓傳動課程是國內工科院校的機械類專業（包括機械制造工程及自動化、機械電子工程、農業機械自動化、車輛工程和機電一體化類專業和航空工程、船舶設計與建造等）以及材料成型專業（包括模具設計、焊接及自動化、鍛壓、鑄造等）普遍開設的考試或考查課程。液壓與氣壓傳動技術以其可靠性高、傳遞功率大等特點在動力傳動與控制技術方面無可替代,廣泛應用在工業自動化工程中。如工程機械、冶金機械、船舶設備及建造、航空航天設計與制造、坦克與火炮裝備、農林機械、交通運輸車輛及制造、建筑工程和自動化生產線等工程領域。

當前隨著科學技術和經濟的發展,各種研究型人才和應用型人才需求越來越大,對高等教育培養水平和能力的要求也越來越高，針對性越來越強。如何培養具備扎實的理論知識功底和優秀的實踐應用能力的人才擺在了高等教育的顯著位置。需要對課程設置、課時、課堂與實驗、教學手段、教學技巧等多方面進行研究、改革,以培養出理論扎實、知識面寬、能力強、素質高的研究創新型人才以及具備一定理論知識、動手實踐能力強的應用型人才。

1 課程設置

根據我院本科、專科兼顧,努力建設教學研究型大學的地位,首先確定課程培養目標為“創新研究型人才、應用實踐型人才并舉”,同時根據各個專業側重點的不同分別制定液壓與氣壓傳動指導性教學方案。

1.1 機械類本科教學的教學方案

機械類本科畢業生從事液壓與氣壓傳動系統的設計、研究和開發工作,液壓與氣壓傳動課程是其必修的專業基礎課。課程目的是通過液壓與氣動課程的學習,使學生系統掌握液壓與氣壓傳動的基本理論、各種液壓氣壓元器件原理和特點、回路和系統的應用功能和特性、新型元器件和發展應用方向、液壓與氣壓傳動研究、設計的基本能力。課程為48學時,其中含實驗8學時,為考試課。

1.2 機械類?？平虒W的教學方案

機械類?？飘厴I生從事液壓與氣壓傳動系統的管理、維護和應用工作,液壓與氣壓傳動課程是其必修的專業基礎課。課程目的是通過液壓與氣動課程的學習,使學生基本掌握液壓與氣壓傳動的基本理論、各種液壓氣壓元器件原理和特點、回路和系統應用功能和特性、液壓與氣壓傳動系統常見故障判斷與維護、管理的基本能力。課程為40學時,其中含實驗10學時,為考試課。

1.3 材料成型類本科和?？平虒W的教學方案

材料成型類本科和?？飘厴I生從事的工作會用到液壓與氣壓傳動系統,液壓與氣壓傳動課程是其必修的專業基礎課。課程目的是通過液壓與氣動課程的學習,使學生基本掌握液壓與氣壓傳動的基本理論、了解基本液壓氣壓元器件原理和特點、熟悉回路和系統應用功能特性。課程學為36時,其中含實驗6學時,為考查課。

2 教材與教學內容

液壓與氣壓傳動是基本的工業控制技術之一,開設廣泛,出版的教材也比較多。通過對20多本教材的分析研究,總結出以下幾點：

(1)內容過多,液壓傳動與氣壓傳動講授內容多,尤其是氣壓傳動系統內容過多,在規定學時內無法全部講授。所以應適當減少氣壓傳動的內容,增加講授指導。

(2)內容單一：適用于本科的教材實踐性內容少,對培養學生的實踐能力很少關注。專科教材講授的理論偏少。

(3)學習基礎高：所有液壓傳動與氣壓傳動教材都要求學生具有一定深度的流體力學和機械結構方面的知識。然而很多專業培養方向和目標要求,流體力學和特殊機械結構尚未學習,使得專科和非機械類學生對理論學習產生畏難情緒。教材應該淡化理論公式的推導和論證過程,突出工程應用及分析問題解決問題的能力和方法,有針對性地講授,以提高教學效果。

(4)習題太少：例題講解和課后練習題過少,尤其是對學生課后學習有重要影響的原理思考題和問答題、概念判斷選擇和填空題沒有或太少。

(5)系統分析雷同老化：多本教材的液壓傳動系統分析舉例雷同,沒有結合社會上廣泛應用的新型設備比如挖掘機系統進行原理分析和講解。

(6)教學和學習缺乏指導：應在每章附上教學指導和學習指導,方便教師選擇講授內容和學生掌握重點。

針對上述現有教材的分析研究和總結,結合各專業和本專科學生教學目標,開展了新型液壓與氣壓傳動教材的編寫工作。特色如下：

(1)同時兼顧本科和專科教學,內容豐富全面,適當減少氣壓傳動內容。力求物理概念準確、簡練、清晰,既有理論推導又有使用維護總結,內容有廣度也有深度,有重點有比較。

(2)突出液壓元件的原理、功能、特點、性能計算和應用,回路和系統的結構、性能、特點層次清楚。

(3)充分利用實物外貌和剖視圖,以及簡捷、形象的原理圖,直觀的對各種液壓和氣動元件、回路和系統的結構、原理、特點進行介紹,增強感性認識、加深知識的理解和掌握。

(4)每章增加講授指導和學習指導,增加大量的例題講解和計算題、問答題、填空題、選擇題、判斷題。既方便教師的內容選擇、作業布置和測試出題,又給學生準確了解和掌握結構、原理和各種概念提供了便利。例如建議授課教師對機械類本科生講授液壓系統的設計一章,對液壓元器件的使用維護內容則不予講解,而機械類專科和材料成型本、?？茖W生不建議講授設計內容,機械類?？苿t建議講授元器件和系統的使用維護內容。

(5)增加工程挖掘機液壓控制系統的講解,適應社會需求。

(6)教材配套多媒體電子課件以輔助教學,以直觀形象、內容豐富的動畫生動講解各種原理和結構。

3 教學方法和手段

根據本、專科各專業的培養方向、目標要求和課時結構,結合長期的工程實踐、科研項目、生產經驗和教學實踐,依托快速發展的多媒體技術,對液壓與氣壓傳動教學方法和手段改革如下：

(1)采用多媒體教學。充分利用多媒體內容豐富,信息量大,形象、直觀、生動地展示課程內容的優勢,可以更好地加深學生對基本概念、基本原理的體驗、理解和掌握,而教師在課堂上可以從大量的重復性板書中解放出來,將講授重點放在對教學內容進行引導、分析、歸納與綜合上、突出重點、突破難點,促進學生積極參與學習過程,從而達到改進教學技巧、增強教學效果,提高教學效率的目的。

(2)針對液壓與氣壓傳動課程工程性強,液壓元件的原理圖、結構圖和系統回路圖比較多的特點,大量采用動畫仿真。液壓元件的原理圖全部采用動畫仿真模擬?；芈泛拖到y圖采用加入流動過程和閥門切換的演示圖,既形象地講解了各種原理和結構,也節約了大量的畫圖時間,教師和學生都非常滿意。

(3)課堂上引入豐富有趣的視頻資料,講解各種案例,大大激發了學生的學習興趣,提高了注意力。比如講授液壓換向閥時利用我國澳星發射時火箭緊急關機的視頻說明液壓閥可靠性的重要性。講授密封件時,利用美國挑戰者號航天飛機密封圈失效造成爆炸的視頻說明密封圈的重要性。

(4)重點引入流體壓力測試實驗、液壓泵拆裝實驗、液壓泵原理實驗、液壓缸及控制閥性能實驗、系統回路實驗,編輯實驗指導用書,對實驗目的、原理結構、實驗方法、實驗整理進行說明,便于學生完成試驗并掌握相關內容。

4 師資水平

授課教師的業務水平要包括基本教學能力、課程專業素質以及工程背景知識3方面。教師的業務水平在教學過程中是影響教學質量的一個重要因素。

授課教師應該掌握基本的宣講能力和授課技巧,應重視講課藝術、提高教學能力。決不能對著書本和屏幕,更不能照本宣科。優秀的教師要善于利用各種方式來吸引學生聽課的注意力,調動學生的學習興趣。尤其重視首課的內容,要通過各種工程實例重點講清楚液壓與氣壓傳動課程在大學專業學習和以后就業中的重要性,要讓學生愿意聽,愿意學,形成主動學習的氛圍。在課堂教學中,教學內容和教學方法必須遵守學生逐漸認知的規律,授課內容應由淺入深、由表及里、由實例到理論再到應用,對問題的講授簡練準確、重點突出、邏輯清楚。

液壓與氣壓傳動課程特點就是具有很強的工程性和實踐性,授課教師不僅應具備扎實的流體力學理論基礎和機械設計基礎,還需要熟練掌握液壓元器件、液壓回路與系統、氣壓元器件、氣壓回路與系統的原理、結構和特性,了解常用液壓系統的控制原理與性能,了解液壓與氣壓傳動控制工程發展的方向與進展。這樣講起課來就能得心應手,以豐富的專業知識吸引學生。

授課教師應該具備科學研究和工程實踐應用的能力和經驗。教師通過科研課題,使理論聯系實際,提高自己的專業水平,而豐富的工程經驗可以使教師旁征博引、以絕不重復的工程和生活示例充實、豐富課堂教學的內容,提高教學效果。

教師應該積極與學生溝通,利用課堂、課間、課后與學生交流,注重提問啟發,引導思考,及時批改作業并集中講解作業中的共性問題,經常表揚學生。同時了解并解決學生學習中的難點,促進學生積極參與學習過程,提高教學質量。在期末的總復習中將各章的要點、概念、原理、結構、特性總結出來,精煉濃縮,使學生復習有目的、有重點、有內容、有方法。

5 課程考核方式

課程考核是評價學生學習效果的重要手段,但不是唯一手段。課程考核采用多種方式,把考試成績、實驗成績和平時成績(作業、上課出勤、課堂提問等)結合起來進行綜合評價。不能采用單一的期末考試進行評價,以避免造成學生平時不聽課、不認真學習,考前死記硬背、突擊過關的現象。所以,首節課上就要講清楚課程的考核方式,引導和督促學生重視平時的學習和實驗,使學生為了自己的學習和將來的工作,主動認真地學習掌握理論和應用知識。

考完試后,教師應對考試結果進行認真總結分析,改進教學方法和效果,優化課件,使教學水平不斷提高。

A Study of teaching innovation on course hydraulic and pneumatic drive

Liu Heping, Liang Li
Luoyang institute of science and technology, Luoyang, 471023, China

2011-02-12 稿件編號：1102017

劉和平，博士，副教授。梁莉，博士，講師。