中職數控技術應用專業液壓與氣壓傳動教學研究

摘?要：中職數控技術應用專業的學生剛開始會比較輕視液壓與氣壓傳動課程，在開課之前先通過設置數控機床液、氣壓故障讓學生認識到學習這門課程的必要性，最初的幾次課設計實踐教學環節激發學習興趣。采用任務驅動教學法，借鑒技能大賽的出題和評價方式，精心設計每一個教學任務，用FluidSIM仿真軟件進行輔助教學，能取得很好的教學效果。

關鍵詞：中職；數控技術應用；液壓與氣壓傳動；任務驅動

中圖分類號：G4?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.17.080

1?學習液壓與氣壓傳動課程的重要性

液壓與氣壓傳動是中職數控技術應用專業的一門關于數控機床控制技術方面專業課程，該課程主要的教學目標是通過液壓與氣壓知識與技能的學習，能設計并搭建較簡單的控制回路，具備分析數控機床上液壓與氣壓控制回路的能力，能夠進行日常維護，具備常見故障的分析、解決能力。與機電技術應用專業相比較而言，這門課程在數控技術應用專業中制定的教學目標已經很低了，但給數控技術應用專業的學生實施有效的教學并不是多么容易的事情，這主要是因為這些學生會比較輕視這門課程，他們會認為學好機械加工方面的知識與技能就行了。因此，首先要讓學生認識到學習液壓與氣壓傳動的重要性，更為重要的是讓他們產生學習興趣。從學生平時使用的專業設備入手，能夠輕松地讓他們認識到學習這門課程的重要性，教師可以在他們使用的數控機床中設定一個簡單的氣、液壓故障讓數控機床無法正常工作，然后通過分析、解決故障來讓學生認識到學習這門課程對于他們來說是有用的。比如，我們可以把壓力調低讓數控銑床的氣動夾刀無法加緊，還可以松動氣管讓氣壓系統哧哧地漏氣。故障雖小，但卻可以讓機床無法正常工作，類似的故障是我們的學生應該學會解決的，不能因為這樣的故障影響到我們的正常工作，機床的日常維護和簡單故障的處理不正是我們的學生應該掌握的嗎？讓學生對這門課程感興趣應該從實驗課開始，用實驗貫穿整個液壓與氣壓傳動的教學，通過精心設計，努力營造輕松的實驗氛圍，讓學生在搭建一個個回路中體驗液壓與氣壓傳動帶來的樂趣，在樂趣中增長知識與技能。

2?針對課程建立學習興趣

第一次課是培養學生學習興趣的最好時機，要在第一次上讓學生感受到學習這門課的樂趣，同時通過動手實驗讓他們感覺到要學會這門課程是一件很容易的事。為此，第一次課設計的任務是在教師的指導下操作老師提前搭建好的回路，觀察不同回路產生的不同效果，完成幾個簡單的實驗，感受液壓與氣壓傳動帶來的樂趣，激發學生的學習興趣。這次任務實施效果的好壞關鍵是教師課前的準備工作，教師要提前搭建好讓學生操作的回路，這些回路應該包括以下功能：方向控制、速度控制、壓力控制、順序控制、邏輯控制等，同時教師要準備好讓學生動手做實驗的內容、元器件和步驟，內容要盡量簡單、步驟要盡量少，以讓學生感覺到很容易為原則。例如，可以通過控制單作用氣缸的伸出、縮回的實驗來了解單作用氣缸是如何工作的，了解換向閥的通斷功能；通過控制雙作用氣缸的伸出、縮回的實驗來了解雙作用氣缸是如何工作的，了解換向閥的作用，進而了解換向閥可以改變氣缸的運動方向。這兩個實驗在接氣缸之前，都先要讓學生操作換向閥感受換向閥通氣情況的變化，了解之后再去接上氣缸。

有了精心的準備，教師實施起來才能得心應手，學生才能被液壓與氣壓傳動吸引住，產生學習興趣。有了第一次課激發的興趣，學生會在后面的學習中產生很大的學習熱情，教師在教學過程中要利用好學生的這種熱情，通過一個個精心設計的任務來滿足學生的求知欲。雖然在第一次課上，學生已經實現了對氣缸的伸出和返回的控制，但他們還有很多疑惑，例如不知道氣缸內部是什么樣子的，也不知道換向閥內部是什么樣子，為什么有的可以改變氣體流動方向而有的只是起到通斷的作用。如果不及時給他們解惑，他們會很快失去學習的興趣，因此要在后續的課當中給他們解決這些疑惑，第二次課的教學任務可以設計成通過拆裝氣缸，了解氣缸的結構，通過觀看更多種氣缸的實物或圖片了解各種類型的氣缸；第三次課的教學任務可以設計成通過拆裝氣壓換向閥，了解氣壓換向閥的結構，通過教師的講解掌握氣壓換向閥的類型、工作原理、圖形符號代表的含義。在以后的每一次課當中都要有學生動手實踐的環節和內容，只有這樣才能讓學生一直保持學習液壓與氣壓傳動的興趣。

3?任務驅動教學實踐

液壓與氣壓傳動同樣是一門實踐性很強的課程，采用任務驅動教學法能取得很好的教學效果。全國職業院校技能大賽中職組液壓與氣動系統裝調與維護賽項自2013年開始舉辦，已經經歷了兩次設備升級，該賽項的賽題是以若干個相互關聯又相對獨立的任務呈現的，每個任務都有相應的技能操作及考核點，易于考核及評價。在設計教學活動時可以借鑒職業院校技能大賽的出題方式及評價標準，將熟練操作和安全規范設計成教學目標，進行理實一體化教學，依據評價標準進行打分，并根據實際情況進行客觀點評。

例如，在學習利用先導式溢流閥實現二級調壓內容時，可以在學生掌握其理論原理之后設計這樣的實踐任務：（1）由技能過硬的同學擔任安全員對操作人員進行考核；（2）增加一個直動式溢流閥構成二級調壓，將圖補充完整；（3）根據調壓回路完成回路搭建；（4）調試壓力，調試出一級壓力5.5MPa，調試出二級壓力3.5MPa。

此任務的設計在突出實踐的原則上注重了理論的考核，同時將團隊意識、崗位職責等素養融入任務中。在評價標準的制定上，除了有補畫元件圖和兩個調試壓力的分值，還要有安全、規范等體現職業素養的分值。本任務的評分標準如下：（1）溢流閥補畫位置或符號不對，扣1分；（2）油管安裝后未檢查是否可靠安裝，扣0.5分；（3）帶電插拔導線，每次扣0.5分；（4）未經安全員檢查直接開機，扣1分；（5）一級壓力調定5.5?MPa不扣分，誤差±0.5MPa扣1分，超出范圍扣2分；（6）二級壓力調定3.5?MPa不扣分，誤差±0.5MPa扣1分，超出范圍扣2分；（7）壓力調定后，鎖緊螺母未鎖緊，每處扣0.5分；（8）實驗完畢，未拆卸元件放回原處，扣1分。

在任務實施的過程中，不僅可以鍛煉學生的動手能力，還可以提升學生的職業素養；有了詳細的量化標準，學生的操作會比較規范，能有效避免因違規操作產生的安全隱患。

4?用比較法的教學實踐

目前，多數的液壓與氣壓傳動教材都是液壓部分與氣壓部分分開，這樣的好處是保持了各自知識體系的完整性，但是沒有對相同知識點進行比較，不利于學生建立知識的內在聯系，不利于學生培養學生的學習能力。因此，在知識傳授過程中，應該將相近的知識點進行對比、穿插教學。比如，在學習動力元件時，液壓泵和空氣壓縮機進行對比；學習換向閥時將氣壓換向閥和液壓換向閥穿插對比；學習節流調速回路時，將氣壓、液壓進行對比。

5?用多媒體技術的教學實踐

學會使用液壓與氣壓元件不難，難就難在對各種元器件的工作原理的理解上，如果只采用書本加黑板的傳統教學模式，普通二維靜態的結構圖、原理圖學生很難理解，學生的學習興趣會降低，進而影響到學習效果。借助多媒體技術可以很好地解決問題，利用Flash動畫可以動態地演示各種元件的基本結構、工作原理，讓學生一看就能夠明白，既可以提高學習效率，又可以提升學生自信心。液壓與氣壓傳動這門課程的Flash動畫并不需要老師自己去做，互聯網上有很多很好的資源，老師只需利用好這些資源就可以了。教師在教授回路分析時，可以使用FluidSIM軟件進行仿真教學，該仿真軟件可以繪制液壓、氣壓回路圖，設定元件的參數，實現所繪回路的功能并能準確模擬系統動作，大大降低了液壓、氣壓回路分析、設計的難度，從而促進教學任務的順利完成。舉個氣壓雙缸順序動作的例子來說明一下使用FluidSIM軟件教學的優越性，雙缸動作要求如下：按下啟動按鈕，氣缸A活塞桿伸出，當活塞桿完全伸出時，氣缸B活塞桿伸出，當氣缸B活塞桿完全伸出時，氣缸A活塞桿縮回，當氣缸A活塞桿完全縮回時，氣缸B活塞桿縮回，當氣缸B活塞桿完全縮回時，表示一次順序動作完成。學生如果只是在紙上畫出設計圖來，學生就不能確保其設計正確，如果能夠通過FluidSIM軟件來設計，設計完成后學生可以進行仿真，雙缸順序動作對不對一看便知，哪里不正確去修改也方便。

6?現場教學的實踐

通過利用學校現有的液壓與氣壓設備進行現場教學，開展回路圖識讀、功能調試、故障分析等教學活動，能提高學生分析液壓與氣壓回路、解決實際問題的能力，能有效保持持續的學習熱情和興趣。比如，在學習氣壓換向回路時，在學生已經掌握了換向回路的基本知識的情況下，讓學生觀察數控加工中心的換刀過程，分析在換刀過程中哪些地方用到了換向回路用到了哪些元件，畫出回路圖。在學習液壓系統分析時，結合液壓磨床、液壓搖臂鉆等設備進行現場分析，分析由哪些回路組成，有哪些特點。再比如，在用壓力夾緊的設備上，事先將壓力調低，使設備無法正常夾緊，讓學生去分析、解決；還可以將已經壞掉的元件換掉設備上正常的元件，讓學生去分析故障原因、查找故障位置，最后解決故障。

參考文獻

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