新工科背景下應用型本科院校液壓傳動課程教學探討

劉成強 李志 何紹華 張磊 劉磊 于萍

摘? 要 對應用型本科院校液壓傳動課程教學如何踐行新工科進行探討，分析新工科對液壓傳動課程教學模式提出的新要求，提出新工科背景下液壓傳動課程的教學對策，促進在新工科背景下液壓傳動課程教學目標的達成。

關鍵詞 新工科;工程教育;液壓傳動課程;教學方法;教育理念

Abstract This paper discusses how to practice new engineering in the teaching of hydraulic transmission course in applied undergra-duate colleges and universities， analyses the new requirements of new engineering for the teaching mode of hydraulic transmission course， and realizes the teaching course of hydraulic transmission under the background of new engineering.Key words new engineering; engineering education; hydraulic trans-mission course; teaching method; educational idea

1 引言

人類的科技進步日新月異，隨著人類的科技進步產(chǎn)生了三次工業(yè)革命，目前德國提出的“工業(yè)4.0”和我國提出的“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等都代表了新的工業(yè)階段和新的科技發(fā)展方向，第四次工業(yè)革命悄然而至，出現(xiàn)大量的新技術。科技的進步和新工業(yè)階段對人才的需求反過來影響和鞭策工程人才的培養(yǎng)和教育。為順應時代要求，教育部提出新工科計劃。新工科，何以為新？李培根院士在相關文獻中論述了新工科的內涵包括新素養(yǎng)、新結構、新方法的觀點，其中新方法側重論述教學的新方法[1-2]。

液壓傳動是利用液體的壓力能進行動力傳動的一種傳動形式，是與機械傳動、電力傳動相并列的傳動形式。液壓傳動具有功率密度比大、布置靈活、控制靈活等優(yōu)點，在各種機械設備中有著廣泛應用。液壓傳動課程是機械專業(yè)的專業(yè)基礎課程，在培養(yǎng)工程應用型人才中有著重要的作用。液壓傳動技術經(jīng)過近百年的發(fā)展，技術相對比較成熟，目前很少有重大的創(chuàng)新和發(fā)展。液壓傳動課程的教學最近幾十年也很少有新的發(fā)展，在目前新工科背景下，對傳統(tǒng)的液壓傳動課程的教學提出新的挑戰(zhàn)，教師需要積極探索新工科背景下液壓傳動課程的教學方法。

2 新工科背景下液壓傳動課程教學需要新理念

教育部高教司發(fā)布的《關于開展新工科研究與實踐的通知》中指出，新工科的第一個新指的是工程教育的新理念，新工科教育需要新的教育理念來指引方向。

新工科背景下，教師需要不斷學習新的教育理念和指導思想，形成自己的教學準則來指導自己的教學活動。新工科要求教師有創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，全面創(chuàng)新工程教育觀，立德樹人，培養(yǎng)具有綜合人文素養(yǎng)和卓越工程能力的現(xiàn)代工程技術人才。教師應樹立創(chuàng)新工程教育理念，注重學生的工程和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、多學科和跨界領導力的培養(yǎng);樹立全面綜合的工程教育理念，改變工科專業(yè)過窄過細的弊端，加強跨學科、多學科知識和能力、人文和管理能力、運用所學知識解決真實世界復雜工程問題的綜合能力的培養(yǎng)。在液壓傳動課程教學過程中要始終貫穿新工科背景下的教學新理念，作為液壓傳動課程教學的指導思想[3]。

3 新工科背景下液壓傳動課程教學需要新工具和新知識

17世紀，帕斯卡提出靜壓傳遞原理，奠定了液壓傳動的理論基礎;1795年，英國的約瑟夫·布拉曼在倫敦用水作為工作介質，以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機，以此為標志，液壓傳動經(jīng)歷了約200年的發(fā)展。

液壓傳動課程作為一門專業(yè)基礎課程，內容上已經(jīng)比較成熟，鮮有新的、重大的突破。在新工科背景下，液壓傳動課程教學需要教師思考如何補充新知識、新工具。新技術的出現(xiàn)需要教師不斷地更新思想觀念和結合新知識來豐富液壓傳動課程的教學。比如3D打印增材制造的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)減材制造的理念，新制造方法的出現(xiàn)使工程師在產(chǎn)品設計時需要考慮采用新的制造方法，設計思路需要徹底改變，在液壓泵、液壓閥的設計上產(chǎn)生顛覆式的改變。

“互聯(lián)網(wǎng)+”和個性化定制化制造對傳統(tǒng)的剛性大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式產(chǎn)生沖擊，人工智能的出現(xiàn)改變了產(chǎn)品的設計思路等，需要教師基于新技術來更新自己的思想。這些新技術如何在液壓傳動教學中進行應用，需要教師進行學習和研究。科技的進步出現(xiàn)許多新的技術和新的工具，而新技術的出現(xiàn)到轉化為液壓傳動課程的教學材料有一段時間的滯后。新工科教育需要教師有前瞻性，把握時效性，需要掌握當前的新技術并能預測液壓傳動技術未來的發(fā)展方向[4-5]。

目前的網(wǎng)絡資源也非常豐富，因此，教師需要充分利用網(wǎng)絡上的視頻和文獻等資源，鼓勵學生自己去尋找液壓傳動相關領域的新資料、新知識、新方法、新工具。隨著科技的進步，液壓傳動領域新的仿真軟件也越來越多，需要教師在液壓傳動課程教學時引入課堂。也可采用虛擬仿真代替實際的產(chǎn)品制造，現(xiàn)代信息與通信技術的發(fā)展正逐漸革新教學的內容和形式，未來VR?AI等將會作為工程教育教學手段的有效工具和載體，進行虛擬仿真實驗教學，可以提高學習效率和實驗教學質量。通過借鑒其他行業(yè)新技術、新工具的出現(xiàn)，教師在液壓傳動教學中可以進行消化和利用，產(chǎn)生液壓傳動課程的新知識、新工具、新方法，帶來液壓傳動課程教學內容的與時俱進。

4 新工科背景下液壓傳動課程教學需要新策略

新工科要求教師有新的教學策略，正如亞倫·薩姆斯所言：“作為一名教師，將課本中的內容傳授給學生，這并不難，但要將課本中的內容概括出好的問題給學生，讓學生來思考，這就不容易了。”新工科背景下要求未來的工程師具有分析新問題、解決新問題的能力。提出怎樣的問題和設計怎樣的任務，讓學生動起來，訓練學生查找新資料、分析新問題和解決新問題、創(chuàng)造新方法的能力，是達成學生高階能力培養(yǎng)的關鍵，是實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標的關鍵。

新工科背景下設計的問題或任務要體現(xiàn)前沿性、開放性，這樣的問題和任務才適合高等工程教育的特色。知識的更新速度日新月異，新技術層出不窮，需要培養(yǎng)工科大學生的前沿眼光，才能面對未來的工作。新工科背景要求教師給學生設計液壓傳動領域的真問題、實際問題、面向未來發(fā)展前沿的探索性問題，只有真實的問題和實際的問題才能激發(fā)和維持學生的學習熱情，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和解決實際問題的能力。來自企業(yè)實際的問題有助于提高大學生解決問題的興趣，實現(xiàn)學生解決問題的高階思維能力的培養(yǎng)，符合工科院校工程師人才培養(yǎng)要求。

液壓傳動作為一門專業(yè)課程，在教學過程中存在一定的難度，概念比較抽象，公式推導比較枯燥，以及液壓元件眾多、液壓回路和液壓系統(tǒng)各異，學生學習起來很吃力，主動性難以發(fā)揮出來。因此，在新工科背景下，液壓傳動課程需要教師提出新的教學策略，可以通過提出企業(yè)實際面臨的問題，結合當前新技術引導學生主動學習，主動查找資料，提出解決方案[3-5]。

5 新工科背景下液壓傳動課程教學需要新反思

沒有反思就沒有進步。著名學者波斯納設計了“經(jīng)驗+反思=成長”的教師成長公式，這表明自我反思對教師的成長具有重要意義。同時也是需要教師進行的教學反思：新工科教育理念有沒有達成閉環(huán)控制？新工科背景下液壓傳動課程教學有沒有實現(xiàn)學生的主動學習[6]？

在文獻[1]中，李培根院士提到新工科的“去中心化”，是指的去掉以教師為中心的教學方法，新教學方法提倡的“以學生為中心”“以學為中心”“少教多學”“讓學生動起來”等理念，都是關注學生的“學”是否發(fā)生了。北京大學原副校長王義遒指出，教學的最根本的任務是要使學生學會自主地“學”。在科技日新月異的當下，學生應能自主地學，對未來社會出現(xiàn)什么新東西都能理解掌握，什么困難都能克服。為了能夠“學”，學生需要有好的學習態(tài)度，有從“未知”過渡到“已知”的渴望，能夠虛懷若谷地尊重“知”。

新工科背景下液壓傳動課程的教學要以學生為中心，讓學習的學習行為發(fā)生，變“讓我學”為“我要學”，讓學生養(yǎng)成一種主動學習的習慣，培養(yǎng)主動分析問題、解決問題的能力，隨時隨地都能思考。新工科背景下液壓傳動課程教學中有沒有實現(xiàn)學生主動學習、主動思考、主動參與教學，這需要教師在進行教學反思時重點關注。

在文獻[1]中，李培根院士用重筆墨講到新工科要求未來的工程人才具有“新素養(yǎng)”。工程人才的“新素養(yǎng)”的養(yǎng)成需要通過對學生的人文關懷來實現(xiàn)，未來的工程師從事的活動就是“人為、為人”，教育必須培養(yǎng)具有人文情懷的工程師。因此，新工科背景下的液壓傳動課程教學需要教師反思有沒有實現(xiàn)對學生的人文關懷，需要教師在課堂中關注每一個學生，關注每一個學生是否積極地參與了深入學習，參與了問題的解決，是否讓每個學生都得到了被關注、被關心，學生不再是大規(guī)模流水線上的一個零件，而是教師心目中的獨一無二的藝術品。要對學生因材施教，促進學生的個性發(fā)展，與學生深入交流，讓學生自由地表達思想。因此，新工科下的教學反思需要考慮如何實現(xiàn)學生的人文關懷。

6 結語

習近平總書記致“國際教育信息化大會”的賀信中提到：“推動教育變革和創(chuàng)新，構建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，建設‘人人皆學、處處能學、時時可學的學習型社會。”隨著科技的進步，新工科要求培養(yǎng)的工程型人才具有終身學習和不斷進步的習慣。在新工科背景下，教師需終身學習，不斷探索和踐行適應新工科背景下液壓傳動教學的新方法。

參考文獻

[1]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017（4）：1-4，15.

[2]楊瀟.“新工科”背景下應用型大學《微機原理與接口技術》課程教學探索[J].教育教學論壇，2019（22）：210-211.

[3]趙繼，謝寅波.新工科建設與工程教育創(chuàng)新[J].高等工程教育研究，2017（5）：13-17，41.

[4]顧佩華.新工科與新范式：概念、框架和實施路徑[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

[5]王義遒.新工科建設的文化視角[J].高等工程教育研究，2018（1）：16-23.

[6]吳石英，俞小和.教學反饋、教學反思與高校新任教師教學能力提升[J].華北理工大學學報：社會科學版，2019，19（4）：105-109.