計算機技術在液壓與氣壓傳動教學中的應用

摘 要：采用傳統方法進行液壓與氣壓傳動的教學面臨許多挑戰。將計算機技術引入到課堂教學中，可顯著提高教學效果，提高學生學習效率，提升教學水平。

關鍵詞：計算機技術；液壓與氣壓傳動；教學效果

在液壓與氣壓傳動教學中，教師在講解基本流體力學原理、具體的液壓元器件以及各種液壓回路時，利用傳統的教學方法，效果并不理想。采用計算機輔助技術可以顯著增強教師教學效果，提高學生學習效率[1，2]。

1.傳統教學面臨的挑戰

《液壓與氣壓傳動》是一門理論性和實踐性的學科，隨著時代的發展，課程的教學也出現一系列的問題。主要體現在以下四個方面：（1）傳統教學手段的局限。傳統的課堂教學主要還是以語言描述以及掛圖和模型展示為主，這種方式限制了學生分析、構思和設計能力的培養，阻礙了教學改革進程。（2）理論知識講解困難。本課程的理論基礎多涉及流體力學的相關知識，傳統方法多通過數學公式予以分析和解釋，缺乏可視化的表達。（3）現代設計理論及方法的出現。近些年來，現代設計方法取得了飛速的發展，是我們液壓系統設計教學遇到的新的挑戰。（4）實踐部分難以開展。傳統的液壓實驗教學，可視性差，且教學設備具有一定危險性，不適合初學液壓的學生使用。本課程是一門實踐性較強的課程，邊學習邊實踐才能實現高設計能力、培養創造性素質的要求。實際上由于實驗學時所限，很難達到上述要求，所以教學效果不太理想。

2.可引入的計算機輔助教學手段

《液壓與氣壓傳動》教學在新的時代面前提出了這些迫切的要求，本文對該課程的教學模式進行了初探。主要引入以下教學手段。

（1）數值模擬流體動態圖。以數值模擬出的流體動態圖，可以直觀的展示流體力學的理論知識，使得原本抽象的公式變得可視化。（2）液壓元器件三維圖及拆裝動畫。液壓元器件的拆裝動畫與實物拆裝相輔相成，可以作為實物拆裝前的輔助講解。既降低了實物零件的損壞率，也增加了學生認識零件結構的維度，方便學生預習和復習。（3）液壓回路系統展示軟件。液壓回路是教學中的重點和難點內容，傳統板書無法客觀傳遞回路知識，只能輔以液壓回路實驗進行講解。然而，回路實驗多成本高，且有一定的危險性。因此，引入回路系統展示軟件，可以幫助學生從復雜的實際零件和油路中，抽象出液壓回路的基本原理和理論。（4）CAD 的虛擬技術。以虛擬現實技術為基礎，以液壓產品為對象，能使設計人員與多維的信息環境進行交互[3]。

3.計算機技術在液壓教學中的作用

（1）利用計算機技術激發學生的興趣。

多媒體教學引入現代教學領域已有多年，運用Powerpoint軟件和投影儀進行教學已經是現代大學的常規配置。然而，多數教師只是將書本文字或是知識點簡單拷貝到多媒體課件中，這樣不僅不能激發學生的學習興趣，反而還回增加學生記筆記的負擔。在液壓教學這種形象化思維非常重要的學科，引入圖形和視頻文件，并以適當的形式播放，會增加學生的學習興趣。筆者曾在多媒體課件中，剪輯并插入《大國重器》中飛機、游輪和軍艦中用到液壓系統的鏡頭。實踐證明，這種與時事聯系緊密，客觀反映學術應用的案例，能極大的激發學生的學習興趣和學習熱情。

（2）利用計算機進行直觀、形象的教學

在液壓教學中，流體力學的一直都是教學難點。流體力學的內容涉及到數學、物理等基礎知識，且公式繁多，對于基礎薄弱的學生是一個挑戰。然而，流體力學又是液壓知識體系中的基礎部分，對該部分內容的掌握，關系到后續教學的效果與質量。事實證明，在該環節采用數值模擬以動態圖的方式展示各種流動狀態與相關參數的關系，有利于學生對該部分知識的理解與掌握。這種直觀、形象的教學方式，能夠將流體力學中的本質問題通過動畫的方式展示出來，再結合公式的配套講解，能起到事半功倍的效果。

（3）利用計算機有效化解教學重難點

液壓系統回路是液壓教學中的重點與難點，其內容涉及簡單回路和復雜回路，教學過程從讀圖、畫圖到回路設計。傳統教學方法，多事采用靜態的回路圖，配合老師的講解，效果欠佳。采用液壓回路系統展示軟件，可以動態、直觀的展示液壓回路在不同狀態下液壓油流動的方向與效果。對于復雜回路，采用傳統教學方法，往往一個回路就需要2至4個課時的講解與復習。采用回路展示軟件，可以大大縮短教學學時，這也為本來就壓縮的課時，提供了更高的效率。

4.總結

教師采用計算機技術進行液壓課程教學，能夠將抽象、難懂的知識變得更加生動、形象，趣味十足，能夠營造輕松、愉悅、和諧的課堂氛圍，有助于學生更好地學習、理解和鞏固課堂知識，充分激發學生的學習動力。

參考文獻

[1] 張超.計算機輔助設計在機械設計教學中應用的探究[J].課程教育研究.2013（14）：250.

[2] 伯艷廣.例談多媒體技術在機械教學中的應用[J].考試周刊.2013（39）：173-174.

[3] 喬東平，李浩，羅國富，等.機械CAD/CAM技術課程教學改革與創新探討[J].河南科技.2013（15）：255-256.

作者簡介

段偉，男，1983年生，湖北黃岡，研究方向：機械設計 職稱：講師 學歷：碩士。

（作者單位：武漢科技大學城市學院 武漢外語外事職業學院）