問題式教學法在液壓系統故障診斷課程中的應用

摘 要 本文提出了以問題式教學方法為指導，以“液壓系統故障診斷”課程為對象，針對典型案例“設計問題”，調動學生的學習主動性，提高教學質量。為地方高校實踐教學改革提供了參考。

關鍵詞 問題式教學法 液壓系統故障診斷 典型案例

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 前言

問題式教學法首先是由美國著名心理學家、教育學家杰羅姆·布魯納提出的?，F如今問題式教學法已經成為培養和訓練學生綜合能力的重要教學手段，問題式教學法是通過教師引領、啟發學生發現問題、分析問題最終解決問題，在這個過程中學習理論知識并且訓練解決實際問題的能力，該模式的最大特點是符合學生對事物的認知過程，通過問題式教學模式訓練的學生，不僅基礎理論功底扎實，而且實踐能力得到了很大提升，處理復雜問題的能力很強。

1 液壓系統故障診斷課程存在的問題

液壓系統故障診斷是機械設計制造及其自動化專業流體傳動與控制方向的一門專業課程，其特點是內容多，涉及的知識點廣泛，實踐性非常強，在有限的課時內要達到預期的教學效果難度較大。如何利用液壓系統故障診斷這門課程將學生掌握的孤立的知識點有機串聯起來，相互融合最終將理論知識應用于工程實際成為授課的難點。

2 問題式教學法在液壓系統故障診斷課程中的應用

2.1 案例的合理選擇

典型案例的選擇是問題式教學法有效實施的關鍵之一，在典型案例確定后針對案例所能涉及到的知識點開發設計相關問題。典型案例包括組合機床動力滑臺液壓系統（自動化生產設備）、鋼包滑動水口液壓系統（冶金機械設備）、汽車起重機支腿收放液壓系統（工程機械設備）、注塑機液壓系統（輕工機械設備）以及壓力加工機液壓系統（重型機械設備）等五個案例，為分屬于不同機械行業的典型液壓設備。典型案例涉及到的液壓系統其工作環境、主機的工作性能要求各不相同，可以涵蓋大部分已學相關課程的知識點。其中，鋼包滑動水口液壓系統為課程組橫向課題項目內容，在授課過程中可以結合工程實際介紹各知識點。

2.2 問題設計方法

問題式教學方法實施成功的關鍵還在于“問題設計”上，教師應將與典型案例相關的教材上的知識結構轉化為問題結構，這個轉化過程是對教師綜合知識能力的考驗。液壓系統故障診斷課程“問題設計”應針對典型案例中的元件問題、設計問題、安裝問題等等，將其他相關課程的知識點穿插進去。例如，當液壓系統因吸空出現爬行時，可以練習流體力學的知識，還可以分析爬行出現的原因，聯系公差測量課程的知識，機械制造工藝以及設備安裝等課程的知識。再比如，當分析因回路設計問題出現系統故障時，可引導學生聯系液氣傳動中液壓系統設計部分的相關點。通過問題設計可以將相關的基礎課程及專業基礎課程的知識點串起來，有機融合到一起，使學生能將理論知識真正應用到工程實際中去。

2.3 實施案例

以典型案例組合機床動力滑臺液壓系統為例介紹“問題設計方法”。

針對組合機床動力滑臺液壓系統設計如下問題：（1） 為什么選用變量泵？可以用雙聯葉片泵嗎？有何優缺點？（2） 從哪些角度考慮動力元件的選擇？（3） 調速方式如何選擇才能滿足系統快進的技術要求？（4） 系統速度由快進到一工進換接需要考慮哪些因素？（5） 系統速度由一工進到二工進的換接能用電磁換向閥嗎？（6） 系統中壓力控制元件的作用？（7） 壓力繼電器的安裝對于不同的調速方式有何不同？（8） 液壓系統換向閥分類有幾種？如何合理選擇液壓系統的換向閥？（9） 如何根據系統的需要合理選擇換向閥中位機能？（10） 元件安裝、管道布置對油溫有何影響？（11） 油溫對液壓系統有何影響？（12） 油溫對床身的精度有何影響？（13） 系統的油箱有幾種類型？有何優缺點？（14） 液壓系統出現爬行的原因有哪些？如何避免？（15） 液壓系統溫升過高的原因有哪些？如何避免？（16） 如何實現死擋鐵停留？（17） 若調速閥堵塞液壓系統會出現哪些故障現象？（18） 液壓系統的卸荷方式有幾種？（19） 若選用雙泵供油，如何實現兩種工進壓力的控制？（20） 遠程調壓支路中，換向閥與直動式溢流閥的連接方式對液壓系統有何影響？（21） ……

問題構思方法：因為機床液壓系統的動作要求有快進、一工進、二工進、死擋鐵停留及快退。由于動作速度比較大，因此在選擇動力元件時要考慮流量足夠大，而且工進過程中需要的切削力很大，因此在選擇動力元件時要考慮泵的額定壓力要滿足動作要求，動力元件的選擇方案至少有三種可以滿足以上要求，但是不同的方案優缺點不同，因此設計問題時要考慮到動力元件的選擇方式。這部分問題可以考察學生對液壓系統動力元件的結構、原理、性能及應用的理解。

由于組合機床液壓系統速度換接的要求，另外還要考慮加工精度及系統運行的平穩性，因此設計問題時要考查學生對速度換接回路設計的相關內容的掌握程度，有速度換接方式的選擇，另外還要考查學生對換向閥類元件相關知識點的掌握情況。對于不同的速度控制回路，壓力控制元件的安裝位置不同，因此專門設置相關問題考查學生對相關問題的掌握程度。對于組合機床來講，油箱不同于其他類液壓系統，是整體式油箱，因此專門設計問題考查學生對相關內容的掌握。該案例問題涉及到液壓動力元件、液壓控制元件、液壓輔助元件的相關內容。具有典型性和針對性。

3 結束語

問題式教學方法在液壓系統故障診斷課程教學應用過程中，首先要選好典型案例，典型案例應盡量涵蓋多個行業，案例確定以后關鍵在于針對典型案例的“問題設計”，在案例問題的安排上，要注意由易到難不斷遞進，將相關知識點穿插到問題當中，提綱挈領地將與課程相關的知識有機融合，符合學生的認知規律。問題式教學法使枯燥無味的說教式的傳統教學方法轉變成問題驅動課堂進程，學生在思考問題-分析問題-解決問題的過程中獲得新的知識，并且完成舊知識的回顧和鞏固，這個過程使學生增強了繼續探索問題的信心，激發了學生的求知欲望，解決了傳統教學方法的問題，培養了學生思考、分析、解決問題的方法，課堂教學效果可以得到有效提高。

參考文獻

[1] 高曉雁.問題式教學模式的創新與實施.中國高等教育，2008（24）.

[2] 王杰等.基于CDIO理念的《液壓設備故障診斷》課程教學改革.教育教學論壇，2013（9）.