液壓與氣壓傳動課程實驗教學的改革與實施

潘 靜

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液壓與氣壓傳動課程實驗教學的改革與實施

潘 靜

(遼寧工業大學機械工程與自動化學院，遼寧錦州 121001)

為了提高學生的工程實踐能力和創新能力，針對液壓與氣壓傳動這門課的特點，結合我校具體情況，對本門課的實驗教學進行了改革。改革的內容包括實驗目的與要求、實驗內容、實驗教學方法與教學手段、實驗考核方式及成績評定幾個方面，通過改革激發了學生的學習興趣，加深了學生對理論教學內容的理解，提高了學生的工程實踐能力。結果證明改革后的實驗教學取得了很好的教學效果。

液壓與氣壓傳動；實驗教學；改革；實踐能力

液壓與氣壓傳動因其具有顯著的技術特點而被廣泛應用于各種機床、工程機械、冶金機械、包裝機械、汽車、船舶、航空航天等領域，是實現工業自動化的重要手段之一，具有實踐性強、與生產實際聯系緊密的特點[1]。高等學校機械類專業的學生通過本門課的學習，應該掌握各元件的結構特點及工作原理；具有根據工程實際要求設計液壓與氣壓系統，并對設計的系統進行全面分析的能力；具有正確安裝、調試、維護系統的能力；具有診斷和排出系統常見故障的能力[2]。這些能力的培養需要大量的實踐環節，因此改革現有實驗教學環節，提高學生的工程實踐能力和創新能力是非常必要的。

一、實驗目的與要求的改革

高校培養人才的理念已經由知識型、應試型向能力型、應用型轉變，因此加強實驗教學，使理論內容與實踐技能有機地結合，提高學生的工程實踐能力顯得尤為重要。液壓與氣壓傳動這門課實驗的目的是加深學生對理論知識的理解、提高學生的動手能力、培養學生分析問題和解決工程實際問題的能力。液壓與氣壓傳動的最大缺點是系統出現故障后很難對故障進行診斷，而解決這一問題的關鍵是要求技術人員具有非常豐富的實踐經驗，這就要求在實驗的過程中培養學生這方面的能力。例如在液壓元件拆裝實驗中，要求學生不僅掌握液壓元件的結構組成及工作原理，還要學會分析元件在使用過程中會出現哪些問題，出現問題后會產生哪些危害，采取哪些措施可以解決這些問題等。

二、實驗內容的改革

現有的實驗內容包括壓力形成、液壓泵性能、液壓元件拆裝三個驗證性實驗、一個節流調速回路性能綜合性實驗和一個液壓回路設計性實驗。其中驗證性實驗偏多，而驗證性實驗由于實驗指導書中實驗步驟寫的比較詳細，學生只要按照實驗指導書中的實驗步驟進行操作就可以完成實驗，學生分析問題、解決問題的能力以及創新能力都無法得到提高[3]。因此在實驗學時不變的情況下，將壓力形成和液壓泵性能兩個驗證性實驗改成氣壓回路設計實驗，該實驗的主要內容是學生根據設備的動作要求自己設計氣壓系統原理圖，選擇氣壓元件及控制元件，到實驗臺上搭接回路，并進行調試完成其功能。可見設計性實驗對學生的分析能力、設計能力、動手操作能力及解決問題的能力都有提高。

三、實驗室建設

實驗內容改革后，新增了氣壓回路設計實驗，因此學校購買了3臺TC-QP01型雙面氣動PLC控制綜合教學實驗臺，該實驗設備中所有元件均為工程實體件，除了可以進行常規的氣動基本控制回路實驗外，還可以進行模擬氣動控制技術應用實驗，氣動技術課程設計、畢業設計、創新性項目等。由于實驗臺套數較多，因此每組人數可為2~3人，使每名學生在實驗過程中都能動手操作，提高實踐能力。由于現有的液壓回路設計實驗臺的臺套數較少，又購買了兩臺CQYZ-A2型雙面創新設計實驗臺，這種實驗臺主要由透明液壓元件、快換接頭與透明軟管組成，可以方便地進行常用的液壓基本回路的實驗。在實驗過程中，可以直觀了解液壓元件的內部結構、工作過程、控制原理及流動狀態。

四、實驗教學方法和手段的改革

好的教學方法和教學手段對教學質量的提高是非常重要的，它不僅可以激發學生的學習興趣，調動學生的學習主動性，而且可以使學生的主體作用得到充分展示，從而提高教學效果。對于實驗教學更應該針對不同的實驗內容采用不同的教學方法和教學手段。

（一）驗證性實驗

實驗內容改革后只有液壓元件拆裝實驗為驗證性實驗，因此以該實驗為例介紹教學方法和教學手段是如何改革的。傳統的教學方法是先由指導教師講解實驗目的、實驗要求、實驗內容，然后由學生動手進行拆裝。這種教學方法導致一部分學生在實驗過程中態度不認真，只是機械地拆裝，了解一下元件的結構組成，根本沒有認真思考元件中各個零部件的結構特點及作用、零件間的配合關系、元件的安裝形式、元件在使用過程中會出現哪些問題、如何解決這些問題等。為了激發學生的學習興趣，調動學生的積極性，發揮學生的主體作用，我們對傳統的教學方法進行了改革。實驗開始由教師簡單介紹實驗的目的和實驗過程中應該注意的問題，并提出一些問題，要求學生帶著問題進行拆裝，然后由學生動手拆元件，在元件進行裝配之前，教師會對每一名學生隨機提出兩個問題，例如雙作用葉片泵與單作用葉片泵在結構上有什么不同，雙作用葉片泵配油盤上有四個配油窗口，其中有兩個配油窗口帶有三角溝槽，三角溝槽的作用是什么，在使用時應與吸油口相通還是與壓油口相通等。根據學生回答情況現場給出成績，該成績占這個實驗成績的60%，如果問題回答得不好，會使這個實驗的成績很低，因此學生在實驗過程中都能認真對待，而且對于回答不正確的問題，還能當場解決，加深對問題的理解，真正做到理論與實踐緊密結合。

（二）綜合性實驗

節流調速回路性能實驗為綜合性實驗。傳統的教學方法是先由指導教師講解實驗目的、實驗內容、實驗原理，并在實驗臺上演示實驗步驟，然后學生就開始實驗，實驗過程中同一組學生分工明確，有讀實驗步驟的、有進行操作的、有讀數的、有記錄的，實驗很快就完成了【4】。這種教學方法導致學生就是實驗設備的操作者和記錄員，對實驗內容根本沒理解，導致學生在進行數據處理和分析時出現問題，不會解決。為了加深學生對實驗內容的理解，提高學生動手能力、分析問題和解決問題的能力，將過去完全由教師講解改為教師提問學生回答的方式，這樣不但可以檢驗學生的預習情況，還可以使學生積極思考，加深對問題的理解。例如在介紹工作原理時，提出進口、出口和旁口節流調速回路中溢流閥所起到的作用是否相同，三種回路的優缺點及應用場合等問題。實驗過程中，也要提出一些問題，如在啟動液壓泵前為什么要將溢流閥和節流閥的閥口完全打開、閥口完全打開后，壓力表上的讀數為什么不為零、空載時出口節流調速回路有桿腔的壓力為什么會比無桿腔的壓力高等問題，提高學生解決工程實際問題的能力。

（三）設計性實驗

設計性實驗與驗證性實驗和綜合性實驗的區別在于整個實驗完全由學生自己完成，教師只起到輔助作用，例如做好實驗前的準備工作，保證設備及元件的正常運行，在實驗過程中根據實驗情況提出一些問題，來檢查學生對實驗的理解及掌握情況【5】。現以一設計題目為例來說明設計性實驗的實驗內容。要求利用兩位兩通電磁換向閥和節流閥來設計一回路，實現“快進--—慢進—快退—停止并卸荷”動作循環，快進和慢進的切換通過行程開關實現，泵卸荷方式采用閥的中位機能來實現。學生得到題目后，首先要對題目要求進行認真的分析，通過查閱資料確定合理的設計方案，再繪制出原理圖及電磁動作順序表，擬定出實驗步驟。為了充分利用實驗資源，提高實驗效率，這部分內容由學生利用課下時間完成。回路設計好后，到實驗室選出元件，在實驗臺上進行回路搭接，并進行調試，調試過程中，會出現各種問題，有的是設計的回路有問題，有的是調試過程中操作有問題。例如泵啟動后，液壓缸不動，導致液壓缸不動的原因可能是在設計回路時忘了在泵的出口安裝溢流閥，也可能是雖然安裝了溢流閥，但并沒有調定溢流閥的最大開啟壓力值，兩種情況都會出現回路壓力低，不能使液壓缸驅動外負載動作，因此需要在調試過程中將問題解決，最終實現回路的功能。回路調試成功后要記錄實驗現象及數據，根據實驗現象及數據對設計的回路進行分析并得出結論。通過這個例子可以看出，設計性實驗可以培養學生查閱資料的能力、綜合分析問題的能力、繪制原理圖的能力、動手操作的能力、故障分析及調試能力，使學生將所學到的理論知識真正應用到工程實踐當中。

五、考核方法及成績評定改革

傳統的實驗成績評定是根據最終上交的實驗報告情況給出成績，這種成績評定辦法不合理，因為每個實驗都是按小組進行的，一組同學的實驗報告基本一致，沒有辦法進行成績分檔，如果非要分出成績的高低，只能通過實驗報告的書寫情況給出不同的成績，這種做法導致實驗過程中態度不認真的同學因為報告字跡工整，格式規范獲得高分，使成績評定不合理。為了制定科學合理的實驗考核辦法，可以公正客觀、真實有效地評價學生的實驗成績，本門課的實驗在實驗成績評定中兼顧了實驗課教學內容的各個方面。我們把實驗課的成績分為課上的考查與課下實驗報告結合起來的方法，課上考核的內容包括考勤、預習、技能、實驗安全、提問時回答問題情況、實驗過程中表現情況[6]。實驗報告的評定內容包括報告書寫層次、數據分析、處理辦法、結論是否正確。由于實驗類型不同，每個實驗考核的內容及考核重點也不相同。因此每個實驗都有一張考核表，考核表里面有對本次實驗進行考核的內容，每一項內容都有對應的評分標準，而且課上考核部分現場給出成績，做到讓學生認可。每個實驗采用百分制的形式，最后取四個實驗的平均值，占本課程的百分之15%，計入期末考試成績當中[6]。

表1為節流調速回路性能實驗的實驗評分標準考核表。

表1 實驗平分標準考核表

注：此表每節課每人一張，當場扣分，評分透明，客觀公正，便于學生自我監督和老師指導。

六、結束語

為了提高遼寧工業大學《液壓與氣壓傳動》這門課的實驗教學水平，培養出具有一定工程實踐能力的應用型人才，我們對實驗教學進行了改革，實踐證明：通過改革調動了學生的學習積極性，激發了學生的學習興趣，加深了學生對這門課的理解，提高了學生的實踐能力，取得了很好的教學效果。

[1] 左健民．液壓與氣壓傳動(第4版)[M]．北京：機械工業出版社，2012:1.

[2] 潘靜，楊紅義，王曉磊，等．應用型本科院校液壓與氣壓傳動課程建設與教學方法的研究[J]. 遼寧工業大學學報(社會科學版)，2015，17(1)：108-110.

[3] 吳海榮.“液壓與氣壓傳動”課程設計性實驗的探索與實踐[J]. 實驗室研究與探索，2014，33(11): 201-204.

[4] 吳曉蓮．液壓與氣壓傳動實驗教學探索[J]．實驗室科學，2011,（4）：18-20.

[5] 郭聯金，王國勝. 液壓與氣動技術課程實踐教學改革與實施[J]. 實驗技術與管理，2014，31(4): 131-133.

[6] 潘靜，張波，胡小男．《流體力學與液壓傳動》實驗教學方法改革[J]. 遼寧工業大學學報(社會科學版)，2010，12(5)：141-142.

(責任編校：付春玲)

10.15916/j.issn1674-327x.2017.04.040

G642.2

B

1674-327X (2017)04-0130-03

2016-03-25

潘靜(1975-)，女，遼寧盤錦人，副教授。