以工程機械為載體的《液壓傳動》課程教學改革探究

施夏

【摘要】液壓系統是工程機械的重要組成部分，掌握液壓傳動技術知識至關重要。文章針對《液壓傳動》課程教學過程中存在的不足，梳理《液壓傳動》的知識體系，將《液壓傳動》課程的知識點與工程機械挖掘機的液壓系統相對應，并提出以挖掘機為載體的理論實際一體化教學改革思路。

【關鍵詞】工程機械；《液壓傳動》；教學改革

【基金項目】桂林航天工業學院教學改革研究項目“依托區域行業發展的應用型本科汽車服務工程專業課程體系的改革與實踐（2013JA04）”；桂林航天工業學院教學改革研究項目“應用型汽車人才培養的校政企合作協同育人創新創業平臺建設研究（2016JA03）”。

一、液壓傳動在工程機械中的重要性

工程機械是裝備工業的重要組成部分，它主要用于國防建設工程、交通運輸建設、能源工業建設和生產、礦山等原材料工業建設和生產、農林水利建設、工業與民用建筑、城市建設、環境保護等領域。我國產業結構的調整、增長方式的轉變、戰略性新興產業的快速發展、西部大開發、振興東北、中部崛起和建設新疆等國家戰略的進一步實施，為工程機械行業創造了良好的宏觀經濟環境。液壓系統是工程機械的重要組成部分，液壓傳動技術的應用逐漸由工程機械工作裝置擴展到轉向系統、行走系統和制動系統，全液壓挖掘機和全液壓叉車等工程機械隨之誕生。由于工程機械長期在野外工作，工作環境惡劣，塵埃、振動、高溫、雨雪等因素易導致液壓元件故障，因此檢修工程機械的液壓元件需要具備液壓傳動原理的基礎知識。

二、目前《液壓傳動》主要教學過程中的不足

目前《液壓傳動》教材基本按照液壓傳動系統五大元件，即傳動介質、動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件等章節展開，每章節的教學內容分為元件工作原理、性能參數、元件分類及結構優缺點等部分，特定類型的結構介紹較為詳細，學生可以結合教材的圖片和內容，順利完成課后習題。但這種傳統的教學內容和教學過程存在以下幾個問題。

第一，授課教師往往側重理論知識方面的教學，缺乏對理論知識實際應用的經驗，無法有效結合理論與實踐環節，更談不上培養高水平的應用型人才。

第二，教材的實例和習題雖然貼合本章節的教學內容，但是每章節的實例與實例之間的關聯性缺失，學生無法構建清晰的知識聯系框架。

第三，液壓傳動僅作為一種傳動類型來學習其工作原理，無法將其擴展到一個學習其他課程的工具來進行使用。

第四，液壓傳動課程教學過程中，一般都設置有相應的實驗實踐環節，由于實驗設備條件有限，該課程設置的相關實驗基本是以驗證性和演示性為主，缺乏有效將液壓和機械有效融合的綜合性實驗，無法培養學生面向工程實踐的專業技術能力。

第五，以往的考核方式大多趨向于試卷考核，同樣是重理論，輕實踐。

三、《液壓傳動》課程教學改革與實踐

過去由于學院的教學實驗經費有限，該課程的教學主要采用理論性的教學方式，實踐教學環節課時比重僅占1/9。近幾年高校教學經費增加，雖然教學條件得以改善，但教學方式并未改進，理論性的教學仍占據絕大部分學時。學生普遍反映該課程中單個章節知識在生活中并未觸及，通過想象梳理的章節知識更談不上思路清晰、明確，導致興趣不高，只是被動地完成教材習題任務，沒有主動學習的意識。

（一）《液壓傳動》課程具體知識點與工程機械載體之間的對應關系

根據應用型為主的高等院校課程標準和相關教材，本文梳理了《液壓傳動》的基本知識體系。該知識體系由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件、傳動介質這五大元件根據各自在液壓系統回路中的功用不同而有序構成。作為動力元件的液壓泵，將油箱里的油液進行加壓，泵送出的高壓油其物理和運動特性會隨著工作環境的變化而變化。高壓油通過各管路輸送至控制元件，即各類液壓控制閥，液壓控制閥在既定條件下改變高壓油液的壓力、流速和方向，實現執行元件在高壓油液壓差作用下準確地、有序地運動。

如圖1所示，全液壓挖掘機作業過程詮釋液壓系統回路如何實現能量由機械能到液體的壓力能再到機械能的轉化。發動機動力輸出帶動主泵旋轉，主泵對油箱中的工作介質油液加壓并輸出高壓油，駕駛員合理選擇駕駛室對應挖掘機上部機構、回轉機構、下部行走機構的各操縱桿，經各類閥體有序配合實現執行元件，即柱塞式液壓缸、斜軸式柱塞泵的既定運動。某些執行元件是間歇動作，發動機停止運轉后，儲壓器根據實際環境發揮輔助動力源、緊急動力源、保持恒壓等作用以結束工程機械的整個作業過程。

經過對比發現，絕大部分的液壓傳動知識點都在工程機械中有所體現，因此本文以工程機械中的挖掘機作為該課程的載體。液壓系統五大元件的液壓工作邏輯關系可通過全液壓挖掘機的各組成部件運動配合表示，有利于學生前期學習該課程，從整體上對液壓系統回路有宏觀認識，以便后續教學的順利展開。

此外對于一些與其他工程機械代理合作的學校，也可以根據自身實驗室的條件，選擇對應的使用液壓原理的工程機械。因此，提出該課程教學改革的核心：教學過程中借助工程機械實體，引導學生建立扎實的、清晰的液壓基礎知識體系，強化學生的自主學習意識以及學習該課程的目的，將工程機械實體中具體液壓元件的結構、原理、相互之間的邏輯關系引入教學過程中，實現教學與工程實際工作的無縫對接，以激發學生的學習積極性。

（二）《液壓傳動》課程教學設計思想的提出

整個課程教學設計的思想始終貫穿該課程教學的改革核心，逐項彌補當前該課程教學內容的不足。開課前期，教師備課階段除接觸工程機械實體外，應參加工程機械代理商的相關基礎工程機械培訓課。授課期間，首先，由教師帶領學生來到實訓室，引導學生觀看實體工程機械（如挖掘機）結構并解說各部分元件之間的協作關系，使學生對液壓傳動系統的五大部件有初步的認識。其次，回歸到傳統教學中，借助PPT、動畫和微視頻等手段輔助課堂教學，幫助該階段學生掌握液壓各大元件的結構特征、工作原理以及性能參數。再次，在學生掌握理論基礎知識的前提下，教師在實訓室進行各大液壓元件拆裝示范，并布置相應任務，讓學生分小組輪流動手拆裝，保證實踐環節訓練到位。綜上所述，整個教學過程始終貫徹以學生實踐為主、教師講授為輔的教學理念。

（三）《液壓傳動》課程考核方案的改革

為反映各小組間實踐環節動手能力的差異和組內各成員理論知識獲取能力的差異，本文以提高課程教學有效性為目的，秉承公平公開、嚴謹細致的原則，設計了一套符合理論實際一體化課程特點的考核方案，調動學生學習的積極性，確保教師教學井然有序。

該考核方案包括階段性考核項目和終結性考核項目。階段性考核項目延續傳統考核的內容，如出勤情況、課堂表現、作業評價，且依次占總成績的10%、10%、10%。終結性考核項目可分為理論考試和實訓考試，各項成績分別占總成績的35%。實訓考試前將班級學生分成5個小組，每組6～8人，每小組配有一套實訓臺架。實訓考試分為三個環節：首先，同時給5個小組觀看不同液壓系統結構組成視頻材料，視頻時長約10分鐘；其次，各成員對應所在組觀看的視頻材料，在規定的20分鐘內，運用職能式液壓圖形符號在紙上做出正確的液壓回路系統工作原理簡圖；再次，在規定的30分鐘內，以設計好的工作原理簡圖為參考，從事先準備好的執行元件、控制元件、輔助元件中挑選合適的元件，結合附有動力元件的實訓臺架，對選好的元件進行連接，組合，裝配，制作出完整的液壓系統回路。整個過程要求每位小組成員必須嚴格遵守工程機械維修手冊。教師在階段性考核和終結性考核的兩個過程中，主要從學生主動學習的興趣、學習態度、操作規范、經歷、方法、能力、卷面成績等方面對學生的學習效果進行最終評價。

四、結束語

本文對《液壓傳動》課程的改革主要體現在為彌補多媒體教室教學的不足，教學地點采用實訓教室與多媒體教室不同時間節點的合理配合，以工程機械挖掘機為實物進行“看-演-練”一體化教學，實現學生前期觀察實物、后期實操實踐為主，教師理論講解、演示為輔的教學。通過該課程的初步改革，學生的學習興趣得到了增強，考試成績有了明顯提高，實踐能力也有了進一步提升，得到廣大學生的好評。

【參考文獻】

[1]王積偉.液壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]張鳳山.日立挖掘機維修手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3]徐志英.中職“液壓與氣壓傳動”課程教學有效性的探索與實踐[J].機電技術，2016（03）：152-153.