地方本科院校液壓與氣壓傳動課程教學改革與實踐*

◆倪君輝 詹白勺 葉德營 李軍

作者：倪君輝，博士，臺州學院機械工程學院講師，主要從事液壓技術方面的科研和教學工作；詹白勺、葉德營、李軍，臺州學院機械工程學院（318000）。

液壓與氣壓傳動具有功率重量比大、調速范圍廣、響應速度快、易于實現標準化和自動化等特點，已廣泛應用于國民經濟各領域，成為衡量一個國家工業水平的重要標志。液壓與氣壓傳動課程不僅是工科機械類專業一門重要的專業基礎課，也是一門能直接應用于工程實踐的技術性學科，具有綜合性、應用性及實踐性強的特點。課程教學的目標是使學生初步具備分析和設計液壓氣動系統、解決實際工程問題的能力。

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濟社會發展需要，旨在培養基礎扎實、實踐能力強、具有創新精神的高層次應用型人才，以服務地方經濟、促進地方產業結構轉型升級、提升綜合競爭力[1]。在該主旨下，如何改革和創新液壓與氣壓傳動課程的教學內容與教學方法，激發學生學習的興趣和積極性，提高學生的動手操作和實踐能力，對地方性本科院校培養應用型、復合型、技術型人才具有重要的意義。

1 課程教學現狀及存在的問題

傳統的液壓教學通常采用先理論后實踐、以教師講授理論為主的教學方法，主要存在兩方面問題。

1）教學直觀性差，學生學習興趣不高。在學習本課程之前，大多數學生對液壓與氣壓元件接觸較少，缺乏感性認識。同時這些液壓元件大多是在密封的條件下工作，課程內容抽象，直觀性差，學生理解和掌握起來比較難。采用以教師灌輸理論知識為主的傳統教學方法，教學過程較為枯燥、乏味，缺少與學生互動，導致部分學生產生厭學情緒，失去學習的興趣。

2）動手操作機會少，學生實踐能力較弱。傳統教學理論部分的講解要占去大部分的課時，學生的動手操作和實踐機會較少，以致部分學生雖能對液壓回路和液壓系統的工作原理進行正確分析，但對實際液壓與氣動元件的連接和操作知之甚少[2]。這種理論與實踐相脫節的教學現狀，不利于地方院校復合型應用人才的培養。

2 課程教學改革與實踐

教學內容改革 近年來，由于課程體系的改革，液壓課時相應減少，教師很難在有限的課時講解完所有內容，因此應根據地方院校應用型人才培養目標，對教學內容進行合理的刪減和編排，優化課程教學體系，使學生更有效地掌握本課程的內容，提高學生工程技術應用能力。

首先，由于液壓與氣壓傳動結構和工作原理類似，講解時應以液壓傳動為主、氣壓傳動為輔，重點要求學生掌握液壓部分的知識點。其次，在液壓部分的講解過程中，可忽略那些不為工程實際所必需的理論公式推導過程，側重液壓元件和液壓系統的原理、工作過程的分析、設計及應用。比如，在液壓流體力學章節中，對于應用型地方院校，可刪減連續性方程、伯努利方程、動量方程等理論公式的推導過程，著重其在工程實際中的應用。

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各部分內容。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在聯系，使學生舉一反三，將此應用到實際液壓泵工作原理的分析和計算中。

完善多媒體教學，引入FluidSIM仿真系統 液壓與氣壓傳動是一門實踐性很強的課程，如果教師僅限于將教材上的內容照本宣科傳授給學生，勢必造成課程內容單調枯燥，損害學生學習的興趣和積極性，因此有必要采取措施活躍課堂氣氛，吸引學生投入課堂。

采用多媒體教學是一個有效的途徑，通過引入大量的動畫、圖片及視頻，將復雜的液壓泵、液壓閥、液壓缸等元件的結構、工作原理及工作過程進行動畫仿真和視頻實物講解，使枯燥抽象的結構和原理講解變得生動形象，增加元件的立體感和真實感，激發學生的學習興趣和學習熱情[3]。

由德國Festo公司開發的FluidSIM軟件[4]是專門用于液壓與氣壓傳動的教學仿真軟件，主要包括繪圖功能模塊、系統仿真模塊及綜合演示模塊。根據教學要求，可利用FluidSIM軟件搭建液壓仿真回路，實時演示液壓元件參數的設置調節過程及液壓回路和系統的工作過程，使學生對液壓回路的油液流動方向、執行和控制元件的動作順序一目了然，拉近課堂與現實的距離，教學直觀生動，學習效果好。

基于典型裝置的現場實踐教學 傳統的液壓與氣壓傳動課程教學形式是先理論、后實驗，理論與實踐分離，且由于實驗課時較少，導致學生的動手操作和工程應用能力較弱。為此，應打破常規，靈活安排課堂和實驗的教學形式，引入基于典型裝置的現場實踐教學[5]，增加學生動手實踐機會，使理論和實踐有機結合。其基本過程是：教師根據教學內容和要求選擇具有代表性的典型液壓裝置或液壓回路進行現場講解，讓學生利用這些裝置進行拆裝或操作，在此過程中教師及時和學生溝通，多引導鼓勵學生思考和分析操作過程中所遇到的問題，以提高學生分析問題和解決問題的能力。

比如在進行液壓閥、液壓基本回路和液壓系統教學時，可將課堂直接搬進實驗室，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，讓學生以小組為單位，利用已有的液壓實驗臺自行動手搭建或設計實驗、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，直至實現所設計回路的液壓控制功能。由此，通過基于典型裝置的現場實踐教學，增加學生動手實踐的機會，培養學生分析問題和解決問題的能力，增強學生學習的趣味性和積極性。

以畢業設計為延伸，鍛煉學生綜合應用液壓知識的能力 畢業設計環節是課堂教學一個很好的延伸，是對學生綜合應用所學機械和液壓知識一個系統的訓練，培養學生獨立從事液壓與氣壓傳動設計的綜合能力。

畢業設計的選題應根據液壓與氣壓傳動的技術特點，可選擇鉆孔組合機床動力滑臺液壓系統設計、專用銑床液壓系統設計、叉車工作裝置液壓系統設計等工程實踐性強的課題作為學生的畢業設計題 目。畢業設計內容主要包括明確液壓控制系統設計要求、進行工況分析、確定液壓缸主要參數、擬訂液壓系統 原理圖、選擇液壓元件、驗算液壓控制系統系能、繪制液壓系統裝配圖等步驟。由此，通過畢業設計使學生掌握 液壓與氣壓傳動系統完整的設計流程和設計思路，初步具備獨立設計液壓系統的能力。

此外，根據地方本科院校重在培養應用型實踐人才的特點，在理論設計之外開展畢業設計實物制作，對提高學生動手操作和實踐能力有重要意義。在完成液壓系統理論設計工 作后，讓學生利用學校現有加工設備自行試制液壓系統工作臺樣機，并訂購相關液壓元器件，組裝調試直至達到設計目標。由此，通過增加畢業設計實物制作環節，鍛煉了學生工程實踐和獨立完成液壓系統設計組裝調試的能力，對提高學生的工程能力和動手能力有顯著效果。

3 結語

液壓與氣壓傳動課程是機械類專業一門重要的專業基礎課，也是一門實踐性很強的課程。根據地方本科院校應用型高層次人才培養的目標，課程教學應注重理論與實踐結合，加強實踐教學，提高學生工程實踐能力。通過精簡教學內容、完善多媒體教學、引入FluidSIM仿真軟件、開展液壓現場實踐教學和進行畢業設計實物制作等環節，拉近課堂與現實的距離，增加學生動手操作和實踐機會，激發學生學習的興趣和積極性，教學效果得到顯著增強。■

[1]劉承云.地方應用型本科院校學科建設的問題與對策[J].西南農業大學學報,2012,10(8):155-159.

[2]韓玉娟.職業學校《液壓與氣壓傳動》課教學改革研究[J].職業教育研究,2013(5):100-101.

[3]芮宏斌,周春國,高峰.以“卓越工程師教育培養計劃”促進“液壓與氣壓傳動”課程教學改革實踐[J].液壓與氣動,2012(6):92-95.

[4]郭津津,王曉蘭,袁旭.FluidSIM軟件在《液壓傳動》教學中的應用[J].機床與液壓,2011,39(2):80-82.

[5]李微微,王金芳.典型裝置項目教學法在機械類課程中的應用[J].中國教育技術裝備,2013(6):92-93.