信息化教學在液壓傳動課程教學中的探索

陸文瓊

[摘 要] 液壓傳動是中職機械類學生必須掌握的一門專業(yè)課。在教學過程中，充分考慮學生的認知規(guī)律，巧妙地將各種信息化元素融入課堂，以液壓的應用實例為引導，鼓勵學生探索生活中的液壓知識。給學生一個生動易懂、具有趣味性的課堂。采用多元評價方式，給學生一個綜合客觀的評價。

[關 鍵 詞] 液壓傳動；液壓元件；信息化；網課；多元評價

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）29-0086-02

液壓傳動具有許多突出的優(yōu)點，在機械工業(yè)得到廣泛應用。在我國從制造大國向制造強國轉型的今天，液壓技術更起著不可忽視的推動作用。比如，航天飛機的軌道器、大國重器（盾構機、架橋機）、新版雙足機器人等都應用了液壓控制系統(tǒng)。

液壓傳動相關知識雖然在中等職業(yè)高中占有的比例不大，但不管是高職考試還是技能大賽，都有涉及液壓的相關知識。因此對學生來說，不管從提升現有學業(yè)和技能的角度考慮，還是為了畢業(yè)后更好地就業(yè)與發(fā)展，掌握最基本的液壓知識都是必要的。

一、根據學情制定教學目標

高職考的考綱明確要求，要了解液壓的工作原理和液壓各元件的功用；在中職組液壓類技能大賽中，要求學生了解液壓元件的結構和性能，讀懂典型的液壓傳動原理圖，具有排除簡單故障的技能。因此，對中職生來說，液壓傳動的知識并不需要深入了解。本項目教學根據教材[1]制定了以下教學目標：知識與技能目標：（1）熟悉典型液壓元件的名稱及其簡化符號；（2）了解各液壓元件和簡單液壓系統(tǒng)的工作原理。過程與方法目標：在“設問—探討—學習—拓展”的教學過程中融入各種信息化手段，讓學生體會和實踐“做中學、學中做”。情感和價值目標：（1）培養(yǎng)學生善于發(fā)現、勤于思考的學習習慣；（2）讓學生獲得成功的自信和喜悅。

二、豐富教學手段，讓學習變輕松

用繪制剖分圖的方式表達液壓元件的內部結構，會直觀且容易理解，但繪圖比較麻煩，且如果需表達整臺設備的液壓傳動系統(tǒng)原理圖，其元件數量較多，繪制起來更加困難。故而在工程實際中，多采用簡化的圖形符號來代表各液壓元件，但隨之而來的問題是這些簡化符號比較抽象，對于其結構與工作原理，中職生理解起來有一定困難。因此，在本課程教學時，根據學生的學習和認知規(guī)律，我做了以下設計：

（一）視頻列舉應用，激發(fā)學生的學習興趣

中國近年來的基礎建設速度是每個人都能親身感受到的，便捷的交通、發(fā)達的通信，在這些便利的背后，與新型大型的機械設備的研發(fā)密不可分，這些設備的驅動和控制很多都由液壓系統(tǒng)來實現。當學生看到大型的架橋機、盾構機、航天飛機、新型機器人時都感到非常新奇和崇拜，也認可了液壓在機械工業(yè)的重要性，為何要學習這些枯燥的液壓理論知識的問題也自然消除了。

（二）從具體到抽象，構建實物與示意圖的聯系

光有學習熱情是不夠的，抽象的液壓元件會讓學生好不容易產生的學習興趣消退。考慮到學生從具體到抽象的認知規(guī)律，課前我做了大量的準備工作，先將主要的幾個液壓元件的實物照片、結構原理圖以及簡化示意圖按其演化規(guī)律排列。讓學生能將液壓元件的實物、結構圖、示意簡圖[2]在腦海中構建聯系起來。分階段設置訓練習題，先從連一連等趣味題開始，讓學生在比較輕松的氛圍下記住簡圖、結構圖和實物的對應關系，接著設置選擇填空等進階題，讓學生盡可能地熟記這些元件名稱與符號。

（三）信息化元素的融入，讓學習更輕松

認出液壓元件是第一步。接下來就得讓學生明白這些液壓元件的工作原理。液壓系統(tǒng)由動力部分、控制部分、執(zhí)行部分、輔助部分組成，其中動力部分的液壓泵，控制部分的方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥以及執(zhí)行部分的液壓缸和液壓馬達都是重要內容，若工作原理僅靠圖片表達，大多數中職生表示很難理解。

利用動畫模擬工作過程，能形象地說明情況，有時比實物演示更加生動。為了能更貼切地表述自己的想法，我利用二維動畫制作軟件Macromedia Flash和三維設計軟件Inventor對這些液壓元件工作原理分別設計表達方案。比如，相對容易的控制閥部分，以移動的元素居多，可以由二維動畫實現，如圖1的溢流閥。液壓泵和液壓馬達的工作原理則比較復雜，二維動畫無法表達清楚，需要借助三維動畫和合理的渲染，才能使學生看清楚內部結構以及能量交換方式，如圖2的柱塞泵。

（四）創(chuàng)設情境，讓學生主動探索液壓元件的應用實例

有了信息化技術的幫助，學生更容易理解各個元件的工作原理。但并不應急于讓學生觀看動畫，因為單個動畫演示雖然生動，卻不系統(tǒng)。如果光給學生看動畫，他們對液壓元件的理解是散亂的，并不清楚整個液壓系統(tǒng)的工作流程，而且大量的元件容易混淆。因此我設置問題讓學生自己探索這些液壓元件的應用。學生根據老師的提示在課前完成“尋找液壓元件的應用”的作業(yè)，除了老師的提示，學生可以自由發(fā)揮，找到盡可能多的液壓元件的應用例子。

遺憾的是自主作業(yè)并不理想，學生大多只是從網上抄了一些文字材料，并不能完全理解老師的要求。

根據這個情況，我及時調整策略，改成在課堂上老師引導學生找出液壓元件的應用實例。執(zhí)行元件（液壓缸和液壓馬達）是應用端，例子多且容易理解。以液壓缸作為切入點，以換輪胎為例，引導學生思考液壓能的輸出方式和能量轉換方式。進而播放液壓千斤頂工作時的Flash動畫，大家通過觀看液壓缸活塞桿頂起重物的過程，認識液壓缸的工作原理以及能量轉換方式。簡單的一個應用不足以讓學生有深刻的理解，故而應設計一個進階問題。通過播放飛機降落的視頻，引導學生思考飛機起落架如何實現收放？動力是什么。目的是讓學生回顧上一章鉸鏈四桿部分的內容，同時了解各種機構和能量轉換方式，在實際應用中能夠有機結合。

通過設問和動畫演示的方式，引導學生學習液壓泵和工作原理以及結構組成。由于液壓泵和液壓馬達的結構和簡化方式有諸多相同之處，因此通過兩者對比學習，使學生牢記液壓泵和液壓馬達的符號異同。

探索完動力部分和執(zhí)行部分，最后僅剩控制部分。控制部分的元件較多，且都是配合其他部分來使用，因此要讓學生學習整個液壓系統(tǒng)的工作原理圖。為此，我用Flash做了一個壓力機工作原理的系統(tǒng)圖[3]，包括工進、快進、快退、復位四個工位，如圖3所示。通過動畫演示，學生清楚地了解壓力機工作時，油路的流向，并能直觀地理解換向閥、溢流閥、調速閥等的工作原理。

在教授過程中，我非常注重學生的切身體驗，善于引入生活中的例子。幾乎每個人都有生病輸液的經歷，輸液管的接頭就是一個單向閥，生理鹽水可以通過單向閥流向人體，血液卻不能通過單向閥流向瓶子，故而稱單向閥。又比如，我們用水管給草地澆水，為了使水噴得更遠，我們會將水管捏扁，這就是節(jié)流閥的原理，通過調節(jié)通流面積，從而調節(jié)液體流動速度。

對于相對復雜的減壓閥和順序閥，作為拓展讓學生先去了解減壓閥的原理以及順序閥的應用。在學生通過自己思考和探索的基礎上，再播放動畫，進行展示應用，讓學生理解其中的工作原理。最后通過溢流閥、減壓閥和順序閥簡化符號的比較，編制演變口訣：”安全保護溢流閥，挪動油箱順序閥，箭頭居中、虛管對稱減壓閥”。讓學生記住溢流閥的符號后就能根據口訣畫出其他兩個壓力控制閥的符號。

（五）動手實操，加深理解

經過以上步驟，學生對各液壓元件的名稱、符號及作用有了一定的了解。為了加深記憶、靈活應用，需要讓學生自己動手繪制一臺簡單的壓力機的液壓系統(tǒng)的工作原理圖，讓每個學生在紙上繪制的方式過于傳統(tǒng)，且有一定難度。所以在此環(huán)節(jié)我設置了趣味游戲，自制一些帶有磁鐵的小道具，以便吸附在黑板上。我在黑板上根據油液流動方向畫出管路和郵箱等輔助元件，并空出其他元件的位置。讓學生將液壓元件安放在指定位置，模擬工進、快進、快退、復位等工況，并告訴大家液壓系統(tǒng)是怎么進行運作的，具體如圖4所示。學生都饒有興趣，最終在輕松活躍的氛圍下，學生理解了簡單液壓系統(tǒng)回路的工作原理。

三、多種考評方式結合，綜合評價學生

依靠單一的考試并不能全面評價學生的學習情況，所以我采用了紙質與電子結合，課前與課后結合，線上與線下結合，師評與生評結合等多種評價方式。

課前，我在班課平臺建立了“液壓傳動及其元件”的網課，根據我的課程設計思路分步驟發(fā)布微視頻、動畫、PPT等資源，讓學生做到課前預習，相應的點擊閱讀都會給分，課后在網課上也有簡單的習題作為線上的作業(yè)，對于課中并沒有很好掌握的學生可以利用課后再次觀看。

課后的拓展環(huán)節(jié)除了課堂上布置，也會發(fā)布在網課上。學生可以在網課上完成拓展環(huán)節(jié)，而且可以互相討論點評，老師也會瀏覽每個學生的作業(yè)以及學習情況，做出評價，體現師評和學生互評的理念。

高職考是一個重要的發(fā)展方向，因此紙質的考卷必不可少，除了線上的作業(yè)，課堂提問，游戲環(huán)節(jié)，還會進行課堂測試，了解學生對知識的掌握情況。

在動畫制作、三維設計軟件、網課APP等信息化技術的協助下，課堂變得更生動和有趣。在應用實例的引導下，學生明白所學何用，也更有動力學習相關知識。在多種評價方式的激勵下，學生通過不同的方式強化鞏固所學知識，最終本項目教學獲得了良好的效果。

參考文獻：

[1]傅建中.數控加工機械基礎[M].北京：高等教育出版社，2011-08.

[2]顧淑群.機械基礎[M].北京：人民郵電出版社，2006-06.

[3]李世維.機械基礎[M].北京：高等教育出版社，2006-07.