《液壓與氣壓傳動》課程教學探索

張興國　張磊

摘 要：《液壓與氣壓傳動》是一門工科院校機械類專業學生必修的專業基礎課，本文主要就筆者教學實踐介紹了對《液壓與氣壓傳動》課程的教學體會，并闡述了一些行之有效的教學方法和教學手段，在教學中取得良好效果。

關鍵詞：液壓與氣壓傳動 教學方法 教學手段 考核方式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0189-02

Abstract：Fluid driving is a specialized basic course which must be studied for the students of mechanical engineering major in colleges and universities of engineering. The authors experiences in the practical teaching of fluid driving are introduced in this paper. Some effective teaching methods and measures provided excellent effects are also expatiated.

Key Words：Hydraulic and Pneumatic Transmission；Teaching Method；Teaching Measure；Examination

《液壓與氣壓傳動》是一門工科院校機械類專業學生必修的專業基礎課。這門課程的主要任務是使學生掌握各種液壓元件和基本回路的結構組成和工作原理，進而能正確地把這些知識應用到液壓系統的設計與維修中去。在教學過程中，要大量地涉及到元件結構、部件運動、油液流動等內容，由于液壓與氣壓傳動過程是在高度密封的條件下發生的，使得上述教學內容均難以觀察到，令教學顯得抽象而枯燥。改進教學方法，改善教學手段必然會取得較好的教學效果，筆者就自己在《液壓與氣壓傳動》課程教學實踐中的嘗試談談體會。

1 注重教學方法研究，靈活加以運用

1.1 直觀法

在《液壓與氣壓傳動》教學過程中，如果學生能清晰地觀察到元件的結構及工作原理、回路中油液的流動過程等，增加感性認識，則對于整門課程的學習和技術的掌握具有很大的促進作用。選擇典型的液壓元件、氣動元件，銑削開元件本體的一部分，盡可能使元件內部結構及油路、氣路通道露出，去毛刺后重新組裝起來，保持元件原有整體結構及運動性能的靈活性，制作成便于觀察的實物教具，在講授過程中通過元件的結構原理圖結合實物教具演示、操作，可以使學生對液壓與氣壓傳動元件的內、外部結構有清楚的了解。例如：電磁換向閥，學生能直接觀察到閥芯相對于閥體在不同工作位置時的油路通斷情況；而對于外形相似性強的溢流閥、減壓閥、順序閥，只有解剖開才能看清其結構上的差異，分析其功能的不同。同樣，選擇典型的液壓、氣動回路，制作（或購買）透明的液壓、氣動回路教具進行演示，可以幫助學生按系統工作過程順序分析工作狀態，并實踐性地驗證分析結果，建立起系統的概念。通過直觀教學，不僅把道理講清楚，而且能使學生產生形象具體、穩定可靠的把握知識的實感，達到舉一反三、運用自如的程度。

1.2 類比法

《液壓與氣壓傳動》中的許多概念比較抽象，加上學生對各種機械較陌生，感性知識缺乏，使得學生在學習時常常會感到困難。為了幫助學生準確理解液壓與氣壓傳動的理論，在課堂教學中采用類比法，取得良好教學效果。如壓力、流量、液阻、液感和液容是液壓系統中主要的幾個物理參數，與電氣系統中對應的物理參數有完全類似的物理含義，對系統的穩定性也起著類似的作用，可以進行如下類比：液—電；進油管—火線；回油管—地線；流量q—電流I；壓力p—電勢E；壓差△p—電壓U；液阻Ry—電阻R；q=△pψ/Ry—I=U/R；動力元件—電源；執行元件—電阻元件；油路方向—電流方向；液壓元件—電子元件；回路、系統—電路；功率P=pq—功率P=IU等等。經過這樣的類比，學生們對液壓系統理解快，記憶牢固。

1.3 討論法、歸納法

針對“液壓與氣壓傳動的特點及其應用場合”主題開展課堂討論，讓學生們對液壓與氣壓傳動的特點進行總結、歸納。通過討論，歸納出液壓傳動的優點：（1）操作簡單，調整控制方便，易于實現自動化，特別是和機、電聯合使用時，能方便地實現復雜的自動工作循環；（2）可輸出大的推力或大轉矩，可實現低速大噸位運動，這是其他傳動方式所不具有的突出優點；（3）能很方便地實現無級調速，調速范圍大，且可在系統運行過程中進行；（4）能使執行元件的運動十分均勻穩定，運動部件換向時無換向沖擊，能實現頻繁換向；（5）便于實現過載保護，使用安全可靠；（6）在相同功率條件下，液壓與氣壓傳動裝置體積小、重量輕、結構緊湊、安裝方便，可構成其他傳動方式難以組成的復雜系統。液壓傳動的缺點：（1）油的泄漏會造成工作環境污染；（2）泄露、液體的可壓縮性影響執行元件運動的準確性，無法保證嚴格的傳動比；（3）能量損失較大，傳動效率較低，也不適宜作遠距離傳動；（4）對油溫的變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度條件下工作。

氣壓傳動具有優點：（1）以空氣作為工作介質，能源足，不污染環境；（2）空氣的粘度很小，流動時壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送；（3）空氣的特性受溫度影響小，不會發生燃燒和爆炸；（4）氣動控制動作迅速，反應快，維護簡單，不存在介質變質和更換等問題；（5）工作環境適應性好，易燃、易爆、多塵埃、輻射、強磁、振動、沖擊等惡劣的環境氣壓傳動均能可靠工作；（6）氣動元件適于標準化、系列化和通用化。氣壓傳動缺點：（1）由于介質為壓縮空氣，工作速度穩定性差，對位置控制和速度控制精度影響較大；（2）氣壓傳動系統的工作壓力不高（一般小于0.8 MPa），總的輸出力不太大（小于40 kN）；（3）系統中一般需要采取措施進行給油潤滑；（4）氣動裝置中的信號傳動速度比光、電控制方式的速度慢，不宜用于信號傳遞速度要求十分高的場合；（5）噪聲較大，尤其在超聲速排氣時，需要加裝消聲器。endprint

經過這樣的討論、歸納，學生們對液壓與氣壓傳動的適用范圍和使用時的注意事項有了更深刻的印象。

1.4 答辯法

對于部分內容繁雜、計算較多且結構原理圖有一定的難度的教學內容，采用答辯式教學法即采取“學生預先準備講授提綱，教師抽簽定人上臺講課，以答辯的方式展開討論”的方法來講授這一部分內容：把這部分內容分為幾個講授單元，要求學生寫好每個單元的講授提綱，并告知學生，對每個講授單元屆時教師都將按抽簽定人的辦法請一位同學上臺主講，另一位同學上臺補充，教師當場根據其講授與補充的情況，進行提問，然后針對答辯情況再作細致說明，指出不當之處，給出正確結論。采取這種教學方法，既使學生在積極的思考中掌握所學的知識，又強化了學生的自學能力，鍛煉了學生的表達能力，培養了學生的邏輯歸納能力。

2 加強教學手段革新，激活學習氛圍

2.1 電化教學

電化教學是指運用幻燈、投影、廣播、錄音、電影、電視等聲像媒介開展教學活動的一種先進教學方法。它具有化理性為感性、化抽象為具體的作用，可以大大加深學生對所學內容的理解。筆者在教學過程中主要采用投影，除了把教材上所附的圖表做成膠片之外，還從課外教材上精選了各類液壓元件立體結構圖、立體剖視圖、工作原理圖和各種液壓機械的液壓系統圖，制作成膠片。針對課程內容采用這些膠片進行講解時，學生表現出極大的興趣，課堂氣氛活躍，大大提高了學習效率。

2.2 實驗教學

實驗法是學生在教師指導下使用一定的設備和材料，經過控制條件的操作過程，引起實驗對象的變化，通過觀察這些變化過程獲取新知識或驗證所學知識的一種教學方法。實驗教學可解決理論課教學的難點，幫助理論的理解消化，啟發學生思維，培養實踐能力，加強工程意識。針對液壓課理論教學的特點和難點，在實驗教學中采取了如下建議：（1）加強課程教學的直觀性和時效性，加強液壓與氣壓傳動基礎知識元件結構原理的學習，將起到事半功倍的效果；（2）油路的學習和系統設計結合起來，利用快速插接元件和軟管，在實驗室學生自接油路，組成學生設計的油路，既開拓思路又鍛煉了綜合能力，使理論與實踐更好地結合；（3）隨著科學技術的發展及應用，液壓新技術、新元件、新設備不斷被應用到生產實踐中，如伺服閥、數字閥、比例閥等已被廣泛應用，實驗教學中應突出這些內容，實驗室應增加新型設備，以適應社會對人才的要求，使學生畢業后能盡快地熟悉新型設備。

2.3 計算機輔助教學

計算機輔助教學（CAI）是把教育現代化引入學校課堂的重要內容，CAI的開展可以不斷地把最新的科技信息和成果應用于教學。它不僅可以通過終端向學生傳授知識，并且具有較強的應變能力，可以根據學生的反應選擇適當難度的教學內容和最佳教學方式使學生介入學習過程。由于CAI改變了在固定的時間、地點以班為單位集體授課的傳統教學模式和教學環境，因此，具有交互性、個別性、靈活性等特點，加大了知識傳授量，實現了因材施教的教學原則，最能適應以學生為中心的“開放式”教學。筆者嘗試開發了《液壓與氣壓傳動》網絡CAI課件，根據液壓與氣壓傳動的教學特點，利用計算機多媒體技術，將靜態的教學內容和平面式的教學方式轉化成文字、圖形、聲音、動畫、影像等相結合的多媒體動態形式和立體式教學，這將是傳統教學手段無法比擬的，勢必起到事半功倍的效果。

3 深化考核方式改革，綜合反映能力

課程的考核結果應能較準確地反映教學情況，同時也必須能綜合反映出學生個體的能力情況，只采用一般簡單方式考核不一定能起到其應有的作用。為此，要深化考核方式的改革，尋求能真正公正公平綜合反映學生能力的途徑：（1）在命題方面，建立課程試題褲，使其能反映大綱要求，覆蓋課程的全部內容，深淺適度，份量適中，注重“三基”要求；（2）在題型上，發展到包括填空、選擇、問答、計算、改錯、實驗數據分析、綜合系統分析等多種形式；（3）針對抄作業現象，適當進行平時的不定形式考核；（4）采用綜合考核方式，具體方法是將考核成績劃分為試卷分（A，占70%）、實驗分（B，占15%）、作業分（C，占10%）和表現分（D，占5%）四個部分，總成績= 0.7A+0.15B+0.1C+0.05D，根據教改實踐經驗，將原來的單純筆試定成績改為綜合考核方法，比較合理、比較科學。

4 結語

在《液壓與氣壓傳動》課程教學中，筆者結合上述教學方法、教學手段，取得良好教學效果，得到同學們的肯定與好評。對同學們的工程實踐應用起到拋磚引玉的作用。

參考文獻

[1] 章宏甲，黃誼.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2] 丁樹模.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，1998.

[3] 李蒼葉.液壓與氣壓傳動課程綜合考核方式的探索[J].機械職業教育，2000（2）：22-23.

[4] 桂流啟.液壓與氣壓傳動教法綜述[J].機械職業教育，1998（11）：24.

[5] 周川.簡明高等教育學[M].南京：河海大學出版社，2002.

[6] 張興國，龔建偉，徐海黎，等.基于Web的《液壓與氣壓傳動與控制》多媒體CAI課件開發[J].南通大學學報：自然科學版，2005，4（3）：75-78.endprint