《液壓與氣動技術》課程崗課融合路徑探索

李建松 黎少輝 孫金海 燕 碩

（徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221140）

隨著人工智能等新技術的興起和產教融合的不斷深入，國家和社會對高職教育人才培養模式和質量方面提出了越來越高的要求，明確強調要增強職業教育適應性，也就是崗位適應能力。國家職業教育有關的法律和政策多次提及培養知識型、技能型、創新型職業人才[1]。

《液壓與氣動技術》課程是機械類專業的核心課程之一，融匯了機械設計、機械制造、自動化等多個學科的知識。學生通過本課程的學習，掌握液壓（含氣壓）傳動中典型液壓元件的原理與結構、液壓系統的基本構成、基本原理、典型基本回路和系統的分析方法等，最終旨在為培養技術人才提供必備的理論知識和專業技能。同時，該課程又是一門實踐性非常強的課程，與生產的聯系非常緊密[2]。因此，本課程在培養學生崗位適應能力方面具有重要地位。同時，筆者在多年的企業實踐和教學過程中發現，該課程存在一些問題。第一，教材中有部分內容陳舊、與實際脫節較大、與實際工程應用偏離嚴重，甚至還停留在20 世紀。第二，作為一門實踐性非常強的課程，教學方法卻以講授為主，且很多內容沒有和工程應用聯系起來，或應用背景較為單一，造成學生不知道“學了這些知識有什么用”，更不利于鍛煉學生的拓展性思維。這給學生崗位適應能力的提升造成了很大的障礙。第三，對學生的評價以考試成績為主，不能體現學生實踐能力，更不能全方位的評價學生的操行。

王勇剛等[3]針對“3+4”（中等職業教育3 年與普通本科教育4年）分段培養合作項目，提出《液壓與氣動控制》課程綜合改革方案，采取了包括教學內容、教學方法和考核評價等多方面的改革措施，提高了學生的工程實踐能力、創新能力和跨學科知識整合能力。張良等[4]針對新工科背景下的本科《液壓與氣壓傳動》課程，提出了將工程案例引入教學的思路，提高了學生的職業能力。李瑞鋒等[5]針對高職擴招背景下的有關問題，探索了線上線下融合教學模式。沈偉等[6-8]研究了將工程案例引入《流體力學與液壓氣動技術》課程的教學中，在提高課程思政效果的同時，又激發了學生的創新精神。常曉宇[9]從產教融合的視角提出了高職院校創新創業教育教學改革的路徑，為提高高職院校學生創新能力提出了多個具體建議。劉凱磊[10]和金博雅等[11]分別就氣動課程的理論和實踐教學開展了“理實一體化”項目教學法改革，提高了教學目標達成度。

然而，以上研究并未針對高職院校在液壓與氣動相關課程方面的教學改革提出具體建議與對策，特別是如何結合地方支柱或特色產業方面。

為適應地方產業崗位需求，提升學生崗位適應能力，體現職教特色，筆者結合《液壓與氣動技術》課程的特點，提出了工程應用與教學內容相結合的崗課融合理念，以工程應用案例為基礎，從教學內容、實施方法、評價體系等方面進行此理念的教學改革探索與實踐，將工程應用融入到課程知識點的教學過程中，旨在切實提高學生的崗位適應能力。

一、教學內容改革設計

在高職教育人才培養模式不斷發展的背景下，要求高校在傳授學生課程現有專業知識的同時，還要提升學生崗位適應能力。為實現這一綜合目標，有必要在課程內容中融入當前先進裝備制造業中的工程實踐案例，創設將來工作崗位的場景，使教材知識點與工程實踐緊密聯系。理論與工程實踐相互融合的教學內容結構，使課程講授生動且形象，讓學生更容易接受和理解，易于激發學生的學習熱情，同時又能培養和提升學生的崗位適應能力。

結合筆者多年工程機械行業工作經驗，以課程中的液壓部分內容為例，將典型液壓元件和系統在工程機械行業中的實踐應用案例融入到課程教學過程中，對應關系如表1所示。

表1 部分工程案例與知識點的對應關系

二、實施方法

合適的教學方法是保證教學效果的重要手段。為此，設計了以下具體實施方法：引入企業技術人員作為指導教師，最大限度地幫助學生構建知識的工程應用背景，幫助學生了解未來的工作崗位需求；利用虛擬現實平臺，避免了實操設備可能存在的危險，完成基本實驗的同時還可以自行設計實驗和模擬操作；引入翻轉課堂，讓學生在教學和自我學習的過程中掌握知識，學習專業技能；使用仿真軟件，根據要求設計液壓回路，加深了對知識的理解和運用；運用液壓實驗臺的實踐操作以及創新實驗室，將所學理論進行驗證，也包括新想法的驗證，以實現對知識的鞏固和拓展。

此處，選取挖掘機動臂液壓系統為工程實例，示例性地講解本教改的具體實施方法。該案例的結構簡圖如圖1（a）所示。對應課程中的方向控制回路進行講解，簡化后的液壓原理如圖1（b）所示。系統主要由發動機、液壓泵、溢流閥、主換向閥和動臂液壓缸等組成。此工程案例對應課程中方向控制回路的知識點，是在學生已經通過課程前面的內容學習了液壓動力元件、控制元件、執行元件和輔助元件等基礎知識的前提下對知識的綜合運用和學習。

圖1 挖掘機動臂液壓系統

（一）引入企業技術人員講授部分內容

徐工集團是國內工程機械龍頭企業，而工程機械基本都是使用液壓傳動技術來完成相關動作和功能的，因此徐工集團在液壓技術的應用方面有很強的技術優勢。企業技術人員具有豐富的實踐經驗和專業知識，而且還對企業崗位要求有最清晰的認知。這些對提高學生的崗位適應能力是極為重要的。通過聘請企業的技術人員作為學生的指導教師，合理引入部分工程案例作為教學內容，及時將最新的專業技術發展和企業崗位用人要求等信息注入課堂，提高學生學習興趣和對就業的認知。

（二）虛擬現實平臺的使用

挖掘機是非常好的教學用工程案例，但是對沒有經過專業培訓的高職學生和教師來說，實操挖掘機有難度大、危險性高的缺點。對學校而言，購買和使用真實的挖掘機也具有成本高、能源消耗大的缺點。因而，在教學中，學生對深入理解和掌握挖掘機結構、液壓系統等相關知識存在不小的障礙，此工程案例相關教學實驗的開展成為教學的難題[12]。針對此問題，在教學中引入了虛擬現實平臺。利用計算機虛擬仿真技術輔助教學，彌補實際操作挖掘機存在的缺點，實現教學所需的實驗內容和實驗功能。相關的計算機操作界面簡單易學，可以增強學生的學習興趣，調動學生參與實踐的積極性和主動性。該平臺功能多種多樣，在掌握專業知識的同時還可以讓學生自主設計相關實驗和操作[13]，增強學生崗位適應能力的同時，也提升了其創新能力。

（三）翻轉課堂的引入

引入“翻轉課堂”教學行為模式實踐，促進學生成為教學主體，完成相關內容的學習與講授，實現“學得會、講得出”教學要求。將班級學生分成若干小組，實施研討式教學，提高表達能力，培養團隊合作意識，經過講解、質詢、討論，實現知識共享與基于激勵的共進提高，促成“做得好、講得出”教學要求。

（四）仿真軟件的使用

隨著計算機技術的發展，仿真技術已經深入到了各個技術細分領域。仿真不僅可以加快產品研發設計的速度，還可以幫助學生更好地理解和掌握技術[14]。本課程中選擇了AMESim 軟件，建立一系列的仿真模型，以幫助同學們更好地理解授課內容。AMESim 軟件擁有一套標準的應用庫，數量多達10 余個，例如液壓庫、液壓元件設計庫、各種機械庫等。指導教師可以在備課時搭建好需要的液壓回路，在教學中根據學情適當調整模型以完成相關的內容講解和分析。圖2為使用該軟件機械庫和液壓庫建立的挖掘機動臂系統仿真模型，圖3為機械庫生成的挖掘機動臂三維模擬動畫圖。

圖2 挖掘機動臂系統仿真模型

圖3 挖掘機動臂三維模擬動畫圖

（五）液壓實驗臺的使用

建立了液壓實驗室，為學生提供訓練和學習的平臺。實驗臺采用模塊化設計以及標準液壓元件，構成方便拆裝的液壓回路實驗系統。學生可按照自己的思路進行創新設計，自選式搭建液壓回路進行實驗。通過實驗，使學生理解液壓系統的組成和工作原理，進而提高學生的動手能力和設計水平，增強學生的實際操作經驗和綜合運用的能力。

（六）創新實驗室的使用

利用教師的實驗室，發揮創新實驗室的作用。學校很多教師有用于科研的實驗室，往往和本專業領域密切相關，這為學生的參觀學習提供了便利。適當地讓學生到實驗室學習，既能更加深入的理解本專業知識的用途，也可以讓他們了解一些本專業領域相關的前沿技術，有的同學甚至提出了自己的新思路。通過為學生講解《液壓與氣動技術》課程相關的創新案例，在擴展了學生視野的同時，也可以激發學生的創新意識。

三、評價體系的改進

傳統課程對學生的評價采取以“一考定成績”的考核方法，過程考核占比小，沒能達到實施考核目的。學生參與少，必然導致考核方式單一。

為保障上述教學行為順利實施，構建實施“多元化的過程評價體系”，筆者利用之前提出的“5I智慧課堂”[15]，將考核融于整個教、學過程中，從學、講、做、辯、寫多個角度、多元化考核，促進學生注重全過程的學習。同時，對評價體系做了改革，改進前后的評價體系對比如圖4所示。

圖4 改進前后的評價體系對比圖

在傳統的課程考核方式中，期末考試的比重最大，達50%，其次是平時成績約20%，實驗成績10%，課后作業成績約20%。期末考試采用試卷考核的方式，內容以基礎知識為主，試題形式以客觀題為主，而實驗全是驗證性實驗。學生為了分數而學習，考前突擊記憶，而課后作業、實驗報告時有抄襲現象發生。改進后，建立多元化的考核體系。期末考試的成績占比下降至40%，且減少客觀題的比重，增加知識綜合運用的分析題的分值，比如系統回路分析、故障診斷及排查等內容。對在線資源的利用情況、學生參與翻轉課堂的講解及課后作業納入平時成績的統計，從課前預習、課中參與（含平時成績）和課后作業三個方面評價學生的平時成績，分別占到10%、30%和10%。實驗成績保持10%比例不變。為了鼓勵學生積極參與創新，實行了分數置換制度，即對參加創新比賽、職業技能大賽等賽項的學生，由指導教師根據學生具體表現評定成績，直接作為課程成績。對于有申請專利、發表論文的學生，可以在成績里增加10-20分的創新分。

四、結語

為了提升學生的崗位適應能力，提出了工程案例與教學內容相結合的崗課融合教學理念，以工程應用案例為基礎，從教學內容、實施方法、評價體系等方面研究與實踐此教學理念。教學內容方面，大量引入工程案例，創設未來的工作崗位場景，使知識點與工程案例緊密結合。實施方法方面，從引入企業技術人員和虛擬仿真平臺來幫助學生構建工程應用背景開始，到翻轉課堂使學生主動參與課堂，再到講授中運用仿真軟件讓學生加深對知識的理解，最后是通過實操鞏固知識，形成了從淺到深的具體路徑。評價體系的改進，讓學生更注重學習全過程的參與，也更能全面評價學生的操行表現。這一系列的改變，是相互促進和相互結合的有機整體，改善了教學效果，最終提高了學生的崗位適應能力。該項目的實施對工科專業培養具有一定實踐能力的工程應用型學生有很大的促進作用，同時為《液壓與氣動技術》課程及類似課程的教學改革提供了一種借鑒和參考。