機電專業流體類課程教學探索

（武漢科技大學城市學院 機電工程學部，湖北 武漢430080）

[摘 要] 流體類專業課具有知識面廣、學科交叉性強等特點，課堂教學難度較大。要利用現代教學手段探索新型教學模式，使眾多液壓元件及液壓系統在課堂上直觀地演示，教授學生運用現代仿真軟件開展設計性綜合實驗，使學生更好地掌握課程知識，并培養學生的創新能力和創新意識。

[關 鍵 詞] 流體類課程；過程直觀化教學；分層實踐教學

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）30-0070-02

21世紀的大學課堂中最嚴峻的問題，就是教與學如何有機地發展，學生能真正學到技能和知識，是大學課堂的真正意義所在。如何調動學生的積極性參與到課堂中，是擺在教師面前最迫切的問題，現在媒體介質蓬勃發展，傳統課堂的教和學模式對學生的吸引力逐漸在降低，如何把學生吸引到他們將來所從事的專業上來是教學過程中的重中之重！如何使專業學習變得有趣和生動，更是緊迫的問題之一。《液壓與氣壓傳動》是機械制造自動化類及機電一體化專業的一門主干課，涉及機、電、氣、液多個方面，知識跨度大、教學難點多。傳統教學模式存在著敘述性介紹多、算式推導多、結構原理分析枯燥難懂、創新設計的教學少、學生主動思考少，難以提高學生的創新能力的問題。因此，迫切需要在液壓和氣動這門課程的一些理論環節和實踐環節運用現代教學手段進行教學方法的改革，以取得最佳的教學效果。

一、液壓元件動畫演示

皮亞杰，著名教育理論家及建構主義理論的集大成者，認為“理解就是創造，或通過再創造去進行重構”。運用這一認知理論，設計許多富含液壓原理的CAI文件，在課堂上生動地演示液壓元器件的工作原理。特別是液壓元件在具體應用中，液壓油作為工作介質，使學生在具體接觸時會因為環境惡劣，而產生畏難情緒。我們把油路、壓力油、液壓閥以及液壓系統的動力元件和執行元件用動畫的形式，明明白白地展現給學生，讓學生在模擬現實下進行體驗學習，把復雜的原理直觀化，液壓元件的運用過程化，在過程中讓學生自己去主動學習。

二、液壓教學仿真軟件的應用

液壓元件包括液壓泵、液壓馬達、液壓控制元件，這些都是工業元器件，都有它的設計原理和構造，通過三維構造軟件的使用，包括利用PRO/E、UG等三維軟件強大的功能，使實際液壓元件結構圖以三維實體造型的形式全方位展現，組成液壓各種零件可以任意拆裝、移位、隱藏，相關運動機構可以動態顯示，使學生快速地理解液壓零件的組成結構、運動原理及包含的基本理論，實現教學過程的動態直觀。

（一）液壓仿真軟件

液壓仿真軟件很多，如法國的AMEsim，MSC的EASY 5，MATLAB集成了液壓仿真工具箱Simhydraulics；fluidsim是以鍵圖理論為基礎的液壓控制系統仿真軟件，AMEsim是目前使用較多的液壓系統仿真軟件，而且易于和MATLAB/SImulink以及ADAMS進行聯合仿真分析，有良好的通用性。在實際教學中要鼓勵學有余力的學生上手使用這些仿真軟件加深對機械制造自動化和機電一體化整個專業系統的整體宏觀的認識過程。

（二）液壓教學仿真軟件FluidSIM軟件的教學應用

1.CAD功能和仿真功能緊密聯系在一起。FluidSIM軟件符合DIN電氣—液壓（氣壓）回路圖繪制標準。 CAD功能是針對流體而專門設計的，例如，在繪圖過程中，FluidSIM軟件將檢查各元件之間的連接是否可行。最重要的是可對基于元件物理模型的回路圖進行實際仿真，并有元件的狀態圖顯示，這樣就使回路圖繪制和相應液壓（氣壓）系統仿真相一致，從而能夠在設計完回路后，驗證設計的正確性，并演示其動作過程。

2.系統學習的概念。FluidSIM軟件可用于自學和教學。液壓（氣壓）元件可以通過文本說明、圖形以及介紹其工作原理的動畫來描述；各種練習和教學影片則講授了重要回路和液壓（氣壓）元件的使用方法。教學軟件雖然上手簡單，讓初學者學習起來可以進一步加深體會。

三、實驗課程的分層化和差異化教學

（一）液壓實驗內容設計合理優化

1.基礎實驗：主要是油泵特性實驗和溢流閥性能實驗。這類實驗是驗證性實驗，進行入門訓練。

2.元件認識實驗：我們增加了學生拆裝實驗的學時，將各類閥、泵、油缸及一些輔助元件，讓學生自己動手拆裝，真正弄懂原理和結構。為了配合實驗教學，建成了一定規模的元件陳列室，供學生參觀，以增強他們對元件的感性認識。

3.創造性實驗：這是培養學生綜合能力的有效環節。主要開設的實驗有節流調速回路，包括進口、出口、旁路及調速閥進口節流調速回路，利用可拆裝式液壓實驗臺讓學生自行設計一些基本回路。例如，順序動作回路、調壓回路、增減壓回路等。

（二）液壓實驗課教學方式的改進

現在的大學生，對自己感興趣的東西可以達到忘我的境地，對自己不感興趣的事物態度消極、不主動、不積極。針對這種特點的學生群體，教師在實驗教學中要在如何做到讓學生體會成就感上做文章，并且在實驗的過程能夠對自己的長處有個清晰的認識。我們在設計常規實驗時，采取了分層教學，有的學生理論能力強，長于計算，我們會給他們一些構造題，設計一些實驗的變化，而對于一些基礎不太好，但動手能力強，會在實踐中找各種可能的學生，我們鼓勵他們在動手中學習理論，充分調動他們的積極性。同時對于一些性格被動的學生讓他們積極參加到實驗中，哪怕做一個小小的計算，做一個簡單的仿真，最后有了成果和結果對學生的參與本身就是一種鼓勵。

（三）液壓實驗課評價模式的改進

實驗課考核模式考試內容分三部分：基本原理20%、元件拆裝20%、綜合實驗操作60%。實驗考核成績不及格，不得參加期末理論考試。實驗考核復習期間，實驗室全天開放，指導老師隨時指導，學生復習簽到。這樣極大地調動了學生參加實驗、動手操作的積極性，考核本身也強化和鞏固了一些基本理論，也為學生期末理論考試打下了良好的基礎，考核效果良好。

在機械制造自動化類和機電一體化專業流體傳動類專業課教學過程中，以學生不斷的個人認識和人生規劃為指導，以學以致用為目的，將多媒體、動畫、仿真軟件運用到教學中，特別注重實驗教學動手能力的培養，從而達到在課堂教學上，真正做到由教開始，最后逐步到教學同一化。

參考文獻：

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[3]易軍，陳水勝，游達章，等.面向卓越工程師教育的液壓與氣壓傳動課程教學改革實踐[J].液壓與氣動，2013（8）..

作者簡介：張玉，湖北人，碩士，高級工程師，現任武漢科技大學城市學院機電學部機械電子專業主任。