液壓傳動創意課程體系構建與實踐

楊俊 陳中祥 曾樂

[摘 要] 為了更好地適應社會和企業對工科人才的需求，針對液壓傳動現有課程體系缺乏專門創新能力培養模塊的問題，設計出了一套液壓傳動創意課程體系以訓練學生的創新思維能力。并基于馬克思主義哲學原理和杜威實用主義的教育思想說明了創意課程的科學性和合理性，并通過具體案例說明了課程實現的形式與流程。實踐結果表明該創意課程體系能有效的提高大學生的學習效果，為液壓課程教學改革提供了一種新方法，同時為工科教育改革提供了一種新思路。

[關鍵詞] 液壓傳動;創意課程;創新思維;實用主義

[基金項目] 2018年湖南省教育教改項目“以能力培養為導向的流體傳動與控制課程教學改革研究”（湘教通〔2018〕164號-126）

[作者簡介] 楊 俊（1985—），男，湖南澧縣人，博士，講師，研究方向為機電液系統集成與控制;陳中祥（1984—），男，湖南長沙人，博士，講師，研究方向為智能控制;曾 樂（1991—），女，湖南長沙人，博士生，講師，研究方向為機電液系統集成與控制。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0331-02? ? [收稿日期] 2019-10-25

隨著人工智能時代到來，培養具有創新思維的人才是大學的基本任務。《中國工程教育質量報告》指出我國工程人才培養存在著過分偏重理論傳授，脫離企業進行教學和成果導向不明的問題，如何突破傳統工科教育的瓶頸，以培養大學生的創新思維，提高學生發現問題，解決問題的能力，是目前工科教育的瓶頸問題。具體到液壓傳動課程，現有的課程體系內容比較陳舊，更新速度慢，教學過程不符合人類認知規律，教學內容與工程實際脫節嚴重問題，對大學生創新能力的培養就更少了[1]。而學者們改革的重點在于實踐教學的改革，信息化的改革和部分內容的增減，但是很少學者從創新思維訓練這個方面考慮進行改革[2]。

一、課程的理論基礎

馬克思主義哲學對于人類認知的基本規律進行了深刻的描述。“人的認知過程是在實踐基礎上不斷升華的過程，既表現為實踐基礎上由感性認識到理性認識，再從理性認識到實踐的具體認識過程。又表現為從實踐到認識，再從認識到實踐的循環往復和無限發展的總過程”。該論述本質包含了兩層意思，第一是確定認知的深度上應該是由淺入深，初步實踐得到初步認知，多次深度實踐得到深度認知，在認知廣度上應該是一種由簡到繁，然后由繁到簡的過程，多次實踐和認知相互作用，實現更高層次認知。第二在認知過程上的，認知應該是理論和實踐的交互過程，從實踐到認知，再從認知到實踐的螺旋上升過程。該理論對教育指導意義就是教育應該實踐與理論應該相統一，不能單純的理論講述，也不能單純的實踐。

杜威是實用主義的代表人物之一，其提出的教育即生活，教育即生長，教育即經驗的改造是杜威教育理論的三個核心命題，這三個命題緊密相連，從不同的側面反映了杜威的教育思想[3]。以三個核心命題為依據，他對教育的知與行的關系進行了深刻論述，提出了教育“做中學”的原則。明確提出了從“做中學”比“聽中學”是更好的方法。及從實踐中探索理論比直接理論講述更容易接受[4]。

綜合馬克思主義哲學關于人類認知規律的闡述和杜威的教育思想發現，學習應該理論與實踐相結合，學習不能脫離社會，工科教育不能脫離企業，學習應該以具體的項目為載體，將能實現真正的教學做合一。基于上述理論和方法，將創意課程引入液壓傳動課程，把已經學習或者將要學習的知識和生活、工程聯系起來，以更深層次的了解液壓基本概念，原理和方法，同時培養一種發現問題，解決問題的創新思維能力，對我國大學生素質的提高具有非常重要的意義。

二、創意課程體系構建

液壓傳動課程的知識體系一般包括流體傳動基礎理論，液壓回路，液壓元件和液壓綜合應用幾個知識點。由于液壓創意課程體系是在現有教學體系上的擴展，其對現有課程所述理論與實踐教學起支撐和補充作用，所以創意課程知識點與理論課程知識點相匹配。創意課程內容包括流體傳動的基礎概念與理論，主要通過創作創意作品展示蘊含流體力學知識，如伯努利方程、連續性方程。液壓回路部分，主要說明方向、壓力和速度動作回路，并創作包含三種回路的作品模型。液壓元件部分，主要采用3D打印技術制作元件模型，更好地理解元件的結構和原理。液壓綜合應用部分，綜合應用液壓技術和機電與控制技術，進行深層次創作。

三、課程教學的流程

由于課程的目的不僅僅是傳授知識，更重要的是培養學生的創新思維，所以還需要在課程的教學環節上進行創新。基于此原因，提出了創意課程的五步教學法。具體的實施流程是：第一步，情景模擬，其目的在于引導大學生思考作品解決的問題，不是為了做而做，培養其發現問題的能力。第二步，作品創作，需要將知識點融入到項目中去，必須包括但不限于知識點的要求，培養解決問題的能力。這個過程有非常高的創作空間，屬于“低地板，高天花板”的創作。第三步，作品展示，該過程通過作品展示，引導大學生對作品蘊含的理論進行抽象，對實踐過程所得進行升華。第四步，合作與競爭，利用創作的作品進行性能展示，進一步優化作品，更深層次理解知識點，同時培養大學生的團隊協作和競爭意識。第五步，分享與交流，該環節重點培養大學生的抽象思維和語言表達能力，同時也是對整個訓練過程的升華。

四、典型案例設計

為了更加詳細說明創意課程體系和實施流程，以具體教學案例—液壓回路，說明創意課程的設計與實施過程。

1.課程目的與知識點。該案例的目的在于掌握液壓速度、方向控制回路的概念及應用，培養綜合應用機電液等知識的能力。必須應用的知識是流體速度的調節和方向的改變。對于其它機電類知識不進行限制，可以結合學生的特長進行自由設計。

2.課程具體實現方式。①模擬工程需求，項目情景導入。在本例中限定兩個條件，負載非常大，需要執行機構的速度和方向改變，其他無約束，具有很強的開放性，適合大學生發散。②模型構思與創作。包括初步方案的擬定，原理圖，控制圖和結構圖設計;原理圖必須采用符合國家標準的，同時需要畫出結構示意圖，機械結構圖。制作的材料非常多樣，可以是ABS塑料，采用3D打印成形。也可以是木板，或者是廢棄的紙板。③創意展示與優化。當作品完成后，需要學生進行作品展示和說明，此環節重點訓練大學生的知識獲取與語言表達能力，并以此為基礎進行修正和優化，大學生們做出了大量的作品。除了包含指定的知識點，還包含了電動、結構和控制方面的知識，除此還融入了藝術方面的知識和創意。④協同競爭，分享與交流。在完成作品功能的同時，還可以對作品的外形，文化等進行設計。為了更好的評價創作者的創新思維，可以從基本性能、創意級別和知識點等進行綜合評價。

3.實踐效果。通過制作創意模型，大學生能夠更深層次掌握液壓的工作原理，基本液壓回路，同時能更深層次理解機電液專業類知識。課程已經在在湖南師范大學工程與設計學院機械工程系進行了兩年多的實踐，大學生完成了大量的科技創作作品，提高了大學生的發現問題，解決問題能力，大學生反響非常好。

五、結論

本文以培養學生創新能力為目的，構建了液壓傳動課程的創意課程訓練體系，并說明了課程的具體內容實施過程，其結論如下：①基于馬克思主義的認知觀和杜威實用主義的教育思想，從理論層面上說明了創意課程對液壓專業知識學習的重要性和科學性;②初步建立了液壓傳動創意課程體系，提出了五步教學法，并以具體案例說明了課程的實施過程，提高了學生發現問題，解決問題能力。③該方法對其它的課程有一定的參考價值，同時也為工科教育改革提供了一種新思路和方法。

參考文獻

[1]孟慶云.基于企業生產要求的液壓與氣動教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2016（20）：37-38.

[2]劉淑蓮，宋德玉，沈云霞.基于能力培養的液壓傳動課程教學改革探索[J].浙江科技學院學報，2013（6）：467-71.

[3]樊杰，蘭亞果.杜威基于關系與生長視角的興趣與教育理論[J].全球教育展望，2018（5）：47-55.

[4]郭法奇.杜威與現代教育：幾個基本問題的探討[J].教育研究，2014（1）：117-123.