CBL 教學法在液壓系統故障診斷教學中的應用

焦盼德，權建洲，李曉峰

空軍預警學院雷達士官學校，湖北 武漢 430345

液壓傳動課程是我校軍士職業技術教育機械制造工藝專業開設的一門理論與實踐相結合的任職崗位課程。課程總體定位是面向部隊需求，服務核心課程，支撐專業建設。在整個課程體系中其連接著大學物理、機械基礎、機械制圖等基礎課和裝備機電液技術及應用等專業課程，有著承上啟下的作用。通過課程的學習，學員能夠系統掌握液壓傳動系統的基礎理論知識，熟悉常用液壓元件的結構組成及工作原理，掌握常見基本回路的工作原理及特性，掌握典型雷達裝備液壓系統工作原理，能夠診斷及排除雷達裝備的典型液壓系統故障，同時培養學生熱愛雷達部隊裝備維修保障工作的優良品質及敢打必勝的專業自信。

液壓傳動課程以流體力學為理論基礎，具有內容雜、難點多、融合度高、實戰性強等特點[1]。課程內容原理抽象有較深的理論性，同時它又和裝備緊密結合在一起，具有較強的實踐性[2]。因為液壓傳動的各類元件及液壓油均在密閉的系統內工作，難以直接觀察及檢測，再加上液壓系統故障有較強的隱蔽性和不確定性，導致學員學習液壓系統故障診斷時非常困難。

1 液壓系統故障診斷教學中存在的主要問題

1.1 內容雜，學時少

使學員能夠了解及掌握雷達液壓系統并能夠分析、診斷并排除典型液壓系統故障是液壓傳動課程的最終教學目標。要達到這一教學目標就必須對液壓傳動概述、常用液壓元件、基本液壓回路、雷達液壓系統等幾個方面進行精講。這些內容有很強的邏輯關聯性，在教學過程中需通盤考慮，逐一講授，缺一不可。

現階段我校液壓傳動課程共計60 學時，其中理論課程36 學時，實踐課程24 學時。考慮到軍士學員基礎較為薄弱等客觀因素，大量課時被用來講授基礎內容，而用到液壓系統故障診斷教學的課時只有8 學時，目前教學現狀無法實現學員診斷及排除雷達裝備典型液壓系統故障這一教學目標。

1.2 教學方法手段單一

在傳統的液壓系統故障診斷教學中常采用啟發式、講授式等教學方法。首先分析液壓系統工作原理，然后將系統中所涉及元器件的所有故障點、故障現象及解決方案逐一羅列，并通過啟發、引導、講授相應的診斷及排除方法。這種教學方法課堂組織以教員講授為主，學員更多的是被動參與，不利于激發學員的學習興趣；又由于授課內容雜而多，缺乏針對性，學員在有限的課堂時間內無法理解消化所學知識，課后也難以取得良好的自學或復習效果。根據學員反饋，對課堂上教員的講解都能夠聽懂，但卻很難完全記住，到實際應用時則無從下手。如何使學員在有限的時間內，有針對性地學習雷達液壓系統故障診斷及排除的實際應用方法，提升實戰化教學能力，是擺在教員面前亟待解決的問題。

1.3 學員課堂參與度不高

傳統的液壓系統故障診斷教學中，雖然教員積極地通過啟發、引導等方式來發散學員的思維、提高其課堂參與度，但因為軍士學員理論知識基礎相對較弱，分析、解決問題能力有所欠缺，往往無法及時回應教員所提出的引導問題，致使教學互動欠佳，教學效果較差。如何改變教學現狀，做到教為主導、學為主體，有效提升學員學習積極性及課堂參與度，亦是教員需要解決的重要問題之一。

2 基于知識導圖的CBL 教學法

CBL 教學法（Case-based Learning） 是以案例為基礎的學習方法，它是一種可以開發學生思維能力，提高學生自學能力、決策能力、綜合分析能力、解決問題能力等的新型教學方法，其具備較強的啟發性和實踐性[3]。CBL 教學法其實一直都存在，但直至近代才被哈佛大學法學院院長Langdell 正式提出，之后則在各大高校風靡一時，尤其是在醫學類課程中廣為應用[4]。其具體描述是由教員精心設計案例及問題，在課堂教學中則以設計的案例為牽引，以問題為基礎，由教員啟發引導學員通過思考、分析、討論及交流主動解決問題，最終提高學員的自學能力與綜合分析能力。

知識導圖是以若干層次的樹狀圖來表示知識和知識之間的聯系，由若干知識點及微知識構成[5]。若干知識點構成一個知識樹，知識樹具有樹形結構，每個知識點可以有下級若干子知識點；每個子知識點可以鏈接一個微知識，這個微知識就是學員需要學習的最終知識[6]。知識導圖的核心思想就是將知識點繪制成樹狀圖，幫助人們將所需了解及掌握的內容直觀清晰地呈現出來。因為軍士學員理論知識基礎薄弱，所以在教學過程中先將相關知識點通過知識導圖的形式展示出來，再由學員對照知識導圖，通過討論交流的方式掌握知識點、學會應用方法，進而有效解決學員課堂參與度不高的問題。

在液壓系統故障教學中，基于知識導圖的CBL 教學法就是在課前由教員通過調研收集設計典型的液壓系統故障案例，然后將案例相關故障點、故障原因及診斷方法制作成知識導圖清晰地展示出來。在課堂教學中則以實際故障診斷和排除的過程為基礎，推進案例的復現，引導學員通過知識導圖選擇診斷方法，并逐步地排除故障點及故障原因，最終確定故障點及故障原因并進行故障的排除。

3 教學實例

3.1 案例設計

在課前進行教員準備時，教員需要通過到雷達部隊調研收集典型的雷達液壓系統故障并結合人才培養方案進行案例設計，并根據案例整理自學資料及任務；學員則根據資料進行自主學習，通過小組討論完成任務并提交。例如，根據到一線雷達部隊及雷達修理廠調研，高機動雷達液壓系統故障70%以上都是因為液壓油污染或其他原因造成的電磁換向閥卡滯造成的相關故障。教員可以根據電磁換向閥卡滯故障精心設計某型高機動雷達天線舉升液壓系統故障案例并整理相關資料。設計案例時需要注意，案例的故障點及故障原因必須具有針對性，可以根據故障現象及故障原因選擇診斷方法，并設計元器件狀態、液壓系統參數等引導教學所需的現象及數值。

3.2 知識導圖的制作

知識導圖是CBL 教學法的基礎，也是該教學法的關鍵點。某型高機動雷達天線舉升液壓系統故障教學中，需根據雷達天線舉升液壓系統原理圖制作故障點及故障原因知識導圖來牽引課堂教學，還需制作故障診斷方法知識導圖來幫助學員進行故障診斷。圖1 所示為某型高機動雷達舉升液壓系統故障點及故障原因知識導圖，圖2 所示為液壓系統故障直觀檢查法知識導圖。

圖2 液壓系統故障直觀檢查法知識導圖

3.3 課堂討論的設計

CBL 教學法的教學過程也是一種討論式的學習過程，教學過程中以問題為基礎，以學員討論為主體。在進行課堂設計時，除了要精心設計典型液壓系統故障案例，還需要根據案例設計啟發引導及討論問題來串聯課堂。在某型雷達舉升液壓系統故障案例中，可以根據設計的診斷流程在各診斷節點處設計啟發引導或討論問題。

引導問題：高機動雷達執行任務時一般在野外，缺乏專業的診斷儀器及設備，如何快速診斷液壓系統故障？在液壓回路中，最直觀能看到的是什么參數？摸管路時感受到震動說明了什么？換向閥閥芯卡滯故障如何排除？

討論問題：舉升液壓系統中的哪些元件故障可能造成天線無法舉升？如果你是雷達技師，遇到這種問題你會如何處理？根據主系統/舉升系統的壓力值，分別能夠分析排除哪些故障原因？確定故障點為電磁換向閥之后，如何進一步的確定故障原因？

3.4 課堂組織實施

在課堂上首先以播放高機動雷達野外執行任務時的故障案例視頻作為課堂引入：在某次實裝演練中，某型高機動雷達按照預定計劃迅速進入陣地進行展開架設工作，操作人員逐步完成系統檢查、啟動電源、啟動液壓泵站、蛙腿展開、調平等操作，雷達天線車動作一切正常，但在進行天線陣面舉升時出現陣面無法舉升現象，經雷達技師初步排查發現是液壓系統出現了故障。通過播放實裝演練視頻，可以有效激發學員的學習積極性，提升實戰化氛圍。

引入故障案例之后，則通過分析雷達液壓原理圖及學員課前提交的自學任務引出某型高機動雷達舉升液壓系統故障點及故障原因，并將知識導圖展示于第一塊電子屏幕上。之后通過提問“高機動雷達執行任務時一般在野外，缺乏專業的診斷儀器及設備，如何快速診斷液壓系統故障”引出液壓系統故障建議診斷方法——直觀檢查法，并啟發引導學員回顧相關方法的實際應用情況，并將其知識導圖展示于第二塊電子屏幕。

知識導圖準備結束后，則可根據課前設計的故障診斷流程及引導和討論問題，逐步引導學員通過討論交流選取直觀檢查診斷方法，排除相關故障點及故障原因。在學員排除故障點及故障原因后，教員須及時將知識導圖中的相關內容刪除，這樣學員在討論交流中會獲得較強的成就感，可以有效提升課堂討論交流氛圍，激發學員潛力。直至故障點及故障原因知識導圖中剩余一個故障點及其對應的一個故障原因，則故障診斷結束。

確定故障點及故障原因之后，則需要針對性地進行故障排除。可以通過實物拆裝的方式引導學員理清造成故障的原因及排除故障的常規方法，同時還應根據經驗為學員講授戰場搶修方法，以提高其實戰化能力。

本文通過分析液壓系統故障診斷教學中存在的主要問題，提出基于知識導圖的CBL 教學法，并以某型高機動雷達舉升液壓系統故障為例進行教學設計。通過對本校軍士職業技術教育機械制造工藝專業學員的實際應用，驗證了該教學方法教學內容針對性強且知識點直觀形象，能夠提升學員學習主動性及課堂參與度，有效提高學員對理論知識的掌握及實際問題的分析解決能力。