基于港口機(jī)械工程實際應(yīng)用的液壓與氣壓傳動課程教學(xué)改革研究

孫治國

摘要 針對“液壓與氣壓傳動”教學(xué)中存在的問題，選擇適合的港口機(jī)械工程實際應(yīng)用項目，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，構(gòu)建軟硬件相結(jié)合的課程實訓(xùn)平臺，實現(xiàn)基于港口機(jī)械工程實際應(yīng)用的液壓與氣壓傳動課程改革。

關(guān)鍵詞 液壓與氣壓傳動 港口機(jī)械工程 課程改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.05.068

1前言

“液壓與氣壓傳動”是一門面向港航類院校的港口機(jī)械、港口電氣、機(jī)械制造類等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其理論性及應(yīng)用性較強(qiáng)。液壓傳動與氣壓傳動技術(shù)是滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化的重要實現(xiàn)手段之一，在工程領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，尤其是港航類院校的大部分專業(yè)都與港口相關(guān)行業(yè)緊密相連，港口機(jī)械設(shè)備應(yīng)用液壓與氣壓技術(shù)比較廣泛，讓學(xué)生更好地掌握液壓與氣壓傳動技術(shù)也因此顯得更加重要。傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動課程教學(xué)存在如下問題：

1.1課程教學(xué)內(nèi)容偏重完整性，而與工程實際應(yīng)用關(guān)聯(lián)不大

液壓與氣壓傳動技術(shù)理論性較強(qiáng)，內(nèi)容較多，同時對授課課時進(jìn)行了限定，而傳統(tǒng)的教材及教學(xué)偏重于學(xué)科知識的完整性，各方面內(nèi)容都要涉及，這樣就導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中因授課內(nèi)容和時間跨度大，新舊知識不能有效銜接，知識容易遺忘，教學(xué)效果差；對于面向生產(chǎn)一線的高職學(xué)生來說，以后從事的工作主要偏向于工程機(jī)械設(shè)備的操作、維修、保養(yǎng)等，液壓與氣壓系統(tǒng)的設(shè)計計算等知識工作中基本不涉及，這樣就導(dǎo)致學(xué)到的用不上，用到的學(xué)得不多的現(xiàn)況。

1.2學(xué)生基本上還屬于被動型學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不佳

由于此課程傳統(tǒng)授課主要講液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中各元件的結(jié)構(gòu)和工作原理以及各系統(tǒng)的工作原理，液壓與氣壓傳動的系統(tǒng)理解較抽象，元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，課程主要還是以教師在課堂上講授，學(xué)生被動性的接受為主，學(xué)生理解有難度，學(xué)習(xí)較枯燥。雖然現(xiàn)在都采用了多媒體教學(xué)的方式，也將元件實物引入課堂，這樣一定程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，但是對學(xué)生分析問題和解決問題的能力培養(yǎng)顯然是不夠的。

1.3實驗實訓(xùn)內(nèi)容驗證性為主，不利于學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)

由于現(xiàn)在的實驗項目大部分還是驗證性的，這也是對液壓與氣壓傳動理論授課的有力支撐，但是工程應(yīng)用性的實驗實訓(xùn)的項目較少，學(xué)生解決工程實際問題的能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還是不足。

2改革思路和措施

2.1選擇適合的港口機(jī)械工程實際應(yīng)用案例，對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建符合工程實際應(yīng)用的課程體系

以港口機(jī)械工程為背景，根據(jù)液壓傳動和氣壓傳動系統(tǒng)的主要組成及應(yīng)用，將教學(xué)內(nèi)容分成六個模塊：動力元件模塊、執(zhí)行元件模塊、控制回路模塊、工作介質(zhì)模塊、輔助元件模塊、技術(shù)綜合應(yīng)用模塊。六個模塊內(nèi)容都選用適合的港口機(jī)械工程實際應(yīng)用案例作為載體進(jìn)行理論教學(xué)和實踐教學(xué)實施，使教學(xué)情景更貼近港口機(jī)械工程實際，構(gòu)建符合工程實際應(yīng)用的課程體系，實現(xiàn)學(xué)生工程實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。例如：動力元件模塊采用裝載機(jī)齒輪泵和翻車機(jī)柱塞泵的故障診斷和維修作為項目；執(zhí)行元件模塊采用門機(jī)夾輪器液壓缸故障診斷和維修作為項目；控制回路模塊采用汽車起重機(jī)支腿油缸鎖緊回路和挖掘機(jī)的多路閥控制回路等作為項目；工作介質(zhì)模塊以液壓油的選型及維保作為項目；輔助元件模塊主要以濾油器、油箱、蓄能器的維修保養(yǎng)作為項目；液壓技術(shù)綜合應(yīng)用模塊采用堆取料機(jī)、集裝箱橋吊、正面吊、叉車、裝載機(jī)等液壓系統(tǒng)作為項目。學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程的同時，也接觸和了解了很多港口機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，開拓了視野，加深了對液壓與氣壓傳動技術(shù)的理解。

2.2改革教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)過程

改革教學(xué)方法，將項目教學(xué)法貫穿于液壓與氣壓傳動課程授課的始終；開發(fā)制作相應(yīng)的液壓與氣壓元件的三維展示動畫，豐富教學(xué)手段；搭建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)數(shù)字資源平臺，優(yōu)化課程教學(xué)過程。

（1）將港口機(jī)械工程實際應(yīng)用案例形成項目，采用項目教學(xué)法將課程中的基礎(chǔ)理論知識與工程實際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來。通過課堂上精講、分組討論、實驗室項目驗證、現(xiàn)場實操教學(xué)的方式，將枯燥乏味的理論問題生動起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和積極性。

（2）開發(fā)制作典型元件及結(jié)構(gòu)的三維動畫展示，豐富教學(xué)手段，幫助學(xué)生對所學(xué)知識的理解。采用SolidWorks等三維動畫制作軟件將液壓與氣壓傳動元件實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆炸圖展示與拆裝演示，使抽象的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變成了直觀生動的動畫；將液壓與氣壓傳動元件和系統(tǒng)的工作原理制成動畫，使各結(jié)構(gòu)的動作順序及油液的具體流動路徑一目了然；將工程實例中常見的液壓與氣壓傳動故障的分析與排除用互動式的動畫表現(xiàn)出來，讓學(xué)生對復(fù)雜的故障原因和故障排除的流程有直觀的認(rèn)識，加深學(xué)生對液壓與氣壓傳動系統(tǒng)工作原理的理解和掌握。

（3）搭建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)數(shù)字資源平臺，豐富教學(xué)手段，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供條件。借鑒智慧樹、中國大學(xué)MOOC等網(wǎng)絡(luò)課程的制作經(jīng)驗，利用學(xué)院數(shù)字化平臺，創(chuàng)建液壓傳動和氣壓傳動的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化資源，學(xué)生通過手機(jī)、微機(jī)等終端進(jìn)行登錄學(xué)習(xí)。教師將教學(xué)內(nèi)容制成微課視頻，便于學(xué)生進(jìn)行課前自學(xué)預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，尤其是關(guān)于結(jié)構(gòu)及工作原理等較抽象不容易理解的內(nèi)容可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)理解；將實驗實訓(xùn)項目標(biāo)準(zhǔn)操作流程制成視頻，方便不同教師帶學(xué)生進(jìn)行實驗實訓(xùn)規(guī)范化操作；將每個模塊理論性的知識點制成試題庫，便于學(xué)生進(jìn)行有效復(fù)習(xí)，也便于教師組織隨機(jī)抽考，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握情況；將與課程相關(guān)的港口機(jī)械現(xiàn)場工作情景、液壓泵液壓缸等液壓氣動元件的現(xiàn)場維修保養(yǎng)工作制成視頻，便于學(xué)生了解液壓傳動與氣壓傳動技術(shù)在真正的港口機(jī)械工程中的應(yīng)用，開闊視野，拓展思路，加深對課程內(nèi)容的理解。

2.3加強(qiáng)實驗室建設(shè)，構(gòu)建軟硬件相結(jié)合的課程實訓(xùn)平臺，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

（1）根據(jù)港口機(jī)械工程維修規(guī)范，構(gòu)建液壓元件實驗拆裝項目，使實訓(xùn)教學(xué)更加貼近工程實際。讓學(xué)生能夠親自動手拆裝港口機(jī)械工程中實際使用的液壓泵、液壓缸、控制閥等液壓元件，加深對元件結(jié)構(gòu)和工作原理的理解，掌握液壓與氣動維修的規(guī)范和流程。

（2）引入剖切好的液壓元件進(jìn)行現(xiàn)場實物演示教學(xué)，理論結(jié)合實物呈現(xiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，方便學(xué)生理解所學(xué)知識。將港口機(jī)械工程實際使用的液壓與氣動元件進(jìn)行剖切，根據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及展示的需要采取半剖或局部剖切的形式，剖切后的元件主要構(gòu)件采用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)識，方便觀察理解。例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜的柱塞泵、液壓馬達(dá)、挖掘機(jī)和裝載機(jī)等工程機(jī)械用的多路控制閥、方向機(jī)等。

（3）將港口機(jī)械工程現(xiàn)場項目引入實踐實訓(xùn)，實現(xiàn)“用中學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。例如將港口機(jī)械上應(yīng)用的液壓站搬到實訓(xùn)室，組織進(jìn)行液壓站的拆裝實訓(xùn)及液壓系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)實訓(xùn)；引入集裝箱正面吊實驗臺綜合實訓(xùn)可以使學(xué)生了解工程機(jī)械設(shè)備的設(shè)計及工作原理，并引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的思維，培養(yǎng)實踐動手能力和綜合設(shè)計能力；將港口機(jī)械常見的液壓與氣壓傳動故障排除融入到實訓(xùn)項目中，培養(yǎng)學(xué)生分析工程實際問題、解決問題的能力。

（4）引入液壓（氣壓）系統(tǒng)設(shè)計仿真軟件，創(chuàng)建液壓傳動與氣壓傳動虛擬實訓(xùn)平臺，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。根據(jù)港口機(jī)械工程實際需要自行設(shè)計液壓（氣壓）系統(tǒng)，利用Automation Stu-dio等液壓（氣壓）系統(tǒng)設(shè)計軟件和仿真軟件繪制出相對應(yīng)的液壓（氣壓）系統(tǒng)原理圖并進(jìn)行模擬仿真，演示系統(tǒng)的動作過程，驗證設(shè)計的合理性和正確性。通過虛擬實訓(xùn)，不僅解決了實驗室元件類型不全的問題，也使學(xué)生在頻繁調(diào)用元件庫進(jìn)行設(shè)計的過程中加深對圖形符號認(rèn)知。學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計不僅體會了系統(tǒng)設(shè)計的過程，也培養(yǎng)了其創(chuàng)新性思維。

2.4加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，注重專業(yè)知識的積累及更新，開拓教學(xué)改革思路，豐富教學(xué)改革手段

（1）關(guān)注企業(yè)培訓(xùn)信息，爭取機(jī)會去液壓與氣動技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)頭企業(yè)，如力士樂、費斯托等，參加液壓與氣動技術(shù)方面的培訓(xùn)。通過企業(yè)培訓(xùn)可以了解液壓與氣動技術(shù)領(lǐng)域最新的技術(shù)及發(fā)展趨勢。（2）積極參加省培等國家省市教育系統(tǒng)組織的各種相關(guān)的培訓(xùn)。通過培訓(xùn)可以了解其它院校在液壓與氣壓傳動課程教學(xué)改革方面的不同做法，開拓教學(xué)改革思路，豐富教學(xué)改革手段。（3）積極參與對外社會培訓(xùn)授課。例如參與針對各類港口的港口機(jī)電設(shè)備培訓(xùn)班的液壓與氣壓傳動故障診斷與排除課程的授課，通過授課與學(xué)員交流，了解不同港口的設(shè)備，了解設(shè)備不同的故障及維修方案，開拓了視野，豐富了教學(xué)項目內(nèi)容，讓教學(xué)改革更貼近港口工程實際。（4）創(chuàng)造機(jī)會，去港口類公司考察觀摩或企業(yè)實踐，學(xué)習(xí)掌握更多的港口機(jī)械設(shè)備操作規(guī)范和維修保養(yǎng)工藝流程，收集相關(guān)技術(shù)資料，了解液壓傳動與氣壓傳動技術(shù)的最新應(yīng)用，進(jìn)一步豐富項目教學(xué)內(nèi)容。

3結(jié)語

液壓與氣壓傳動課程通過改革之后，教學(xué)內(nèi)容更加貼近工程應(yīng)用實際，教學(xué)上更加注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在教學(xué)實踐過程中，多種現(xiàn)代教學(xué)方法的實施，使學(xué)生更容易理解和掌握課程知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到提高，課堂教學(xué)氛圍更加活躍。與港口機(jī)械工程實際應(yīng)用聯(lián)系更加緊密的實驗教學(xué)模式，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及工程實踐能力明顯提高，也使學(xué)生在就業(yè)后能更快適應(yīng)新的工作崗位。