跨專業選修課程的教學實踐與體會

劉新強　王崢嶸　閔為　王金林　曹文斌　張繼銘

[摘 要]交叉學科的發展要求學生進行跨專業選修課程學習。紡機液壓與氣壓傳動是紡織工程專業一門十分必要的跨專業選修課程，其講授的有關紡織機械的液壓氣壓傳動知識直接關系到紡織產品質量控制和制造成本以及紡織工業的發展，同時也是培養交叉綜合型紡織工程人才的需要。跨專業選修課面臨學生專業基礎薄弱，重視程度低及興趣不濃，適用教材參考資料少，實踐環節欠缺，考核方式單一等問題。

[關鍵詞]跨專業選修課 液壓與氣壓傳動 紡織工程 教學 實踐與體會

[中圖分類號] G642.3[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）06-0138-03

隨著不同學科之間的相互交叉、融合、滲透而出現了交叉學科，而科學上的新理論、新發明的產生，新的工程技術的出現，經常是在學科的邊緣或交叉點上。因此，作為以人才培養為首要任務的高等院校應重視交叉學科將使學科本身向著更深層次和更高水平發展。交叉學科人才培養要求學生選修與本專業相關的基礎課程即跨專業選修課程，以使學生具備交叉學科及專業發展的必要基礎理論知識。紡織機械是一種集機、電、光、液、氣等于一體的裝備，其本身就要求相關學科交叉與融合。

本文以紡機液壓與氣壓傳動課程為例，分析了學生專業與跨專業選修課的特點，指出開設跨專業選修課程的必要性，重點闡述跨專業選修課程教學中遇到的問題及解決措施，對跨專業選修課程的教學和進一步實踐與探索具有普遍而又重要的意義。

一、學生專業與跨專業課程特點分析

現代科學的發展是在多學科交叉、融合、滲透中不斷發展的，對于人才能力的需求是多元化的、綜合性的。2008年11月11日，在2008諾貝爾獎獲得者北京論壇上，華人圖靈獎得主姚期智指出，多學科交叉融合是信息技術發展的關鍵：當不同的學科、理論相互交叉結合，同時一種新技術達到成熟的時候，往往就會出現理論上的突破和技術上的創新。在高等院校，開設跨專業選修課目的就在于讓學生掌握與自己專業相關的交叉學科的基礎理論知識，為學生進一步全面綜合發展提供后勁。

（一）學生專業特點分析

紡織工程專業培養具備紡織工程方面的知識和能力，能在紡織企業、科研、教學等部門從事紡織品設計開發、紡織工藝設計、服裝設計與工程、紡織生產質量控制、生產技術改造以及具有經營管理初步能力的高級工程技術人才。畢業生可在紡織行業、高等院校、科研院所、商檢等單位從事紡織品生產、紡織品貿易、教學、科研、開發及市場營銷等工作。紡織工程主要課程包括機械設計基礎、電工與電子技術、計算機原理及應用、紡織化學、紡織材料學、紡紗學、織造學、紡織品設計學、企業經營與管理、生物工程在紡織上的應用等。[1]

紡織工程是一個有關紡織產品設計、質量控制、生產技術等的系統工程。紡織機械是一種科技含量高，品種繁多，性能各異，批量中等，連續運轉，集機、電、光、液、氣等于一體的裝備。[2]紡織機械是紡織工業的生產手段和物質基礎，其技術水平、質量和制造成本，直接關系到紡織工業的發展。為提高紡織機械的高效化和自動化，一般紡織機械動力部分普遍采用液壓與氣壓傳動系統。比如DT-4C紡絲機液壓系統、ZTE型漿紗機液壓系統、清棉機氣動系統[3]等。學生在學習本專業的過程中，一個中心環節就是對于紡織機械本身構造與工作原理的了解和掌握，這對于學生后續就業、深造具有重要意義。因此，學生學習紡機液壓與氣壓傳動課程是自身專業屬性所決定的。

（二）跨專業選修課程與學生專業相關性

紡機液壓與氣壓傳動屬機電及機械類（非熱能與動力工程專業流體傳動與控制方向）專業的一門技術選修專業課，主要講解液壓氣壓元件及系統的基本原理、結構及其應用。要求學生在學習本課程之后，能夠掌握液壓及氣壓傳動系統的特點和基本概念;熟悉各種液壓泵、液壓執行元件、液壓閥、液壓輔件和氣源裝置、氣動輔助元件、氣動執行元件、氣動控制元件;了解液壓和氣動基本回路，初步具有閱讀簡單液壓、氣動系統圖的能力。[4]這對于紡織工程專業學生來講，正是從事紡織工程專業產品設計、質量控制、生產技術的要求，尤其是在生產技術、質量控制方面，也是實現自身全面、綜合發展的需要。

二、跨專業選修課教學過程中的問題及解決措施

在從事跨專業選修課程紡機液壓與氣壓傳動教學中，筆者遇到學生專業基礎薄弱、重視程度低及興趣不濃、適用教材參考資料少、實踐環節欠缺、考核方式選擇等普遍而又實際問題，現逐一分析并提出探索性的解決措施。

（一）學生專業基礎薄弱

紡機液壓與氣壓傳動是一門主講液壓氣壓元件及系統的專業技術課，它除要求學生具備機械設計基礎、電工電子技術等基礎知識外，更重要的是要求學生具備流體力學基礎知識。流體力學是理解和掌握好液壓氣壓元件及系統的核心專業基礎知識。而紡織工程專業學生沒有先修流體力學相關課程，這給學生理解相關問題比如液動力、氣穴現象等造成先天不足和困難。

因此，在進行液壓氣壓元件及其系統教學之前，對學生進行流體力學基礎部分的補充教學十分必要。在本課程中主要講解流體靜力學、流體運動學及動力學基礎知識，讓學生了解液壓與氣壓傳動中工作介質——液壓油和空氣的基本屬性比如黏性等，連續性方程、動量方程及伯努利方程等基本定律，雷諾數及流態等流體流動規律。這對于學生后續學習和掌握液壓氣壓元件基本工作原理及性能分析提供有力保證，也使得教學過程更加順暢、高效。

（二）學生重視程度低及興趣不濃

選修課在學生看來，一般認為是不重要的、與自身專業關系不大的課程。尤其在學分制下，學生的主要目的在于拿學分。因此，在學習過程中，學生重視程度及興趣遠不如必修課程和專業課程，他們通常有這樣的表現形式——不專心聽講。這對選修課程的教與學造成一定的不良影響。

“興趣是最好的老師”，只有學生對課程產生濃厚的興趣，才能激發他們的學習熱情與主動性。在紡機液壓與氣壓傳動教學中筆者始終貫穿紡織機械與液壓氣壓傳動相結合的思想，使液壓氣壓傳動扎根于紡織機械土壤中，讓液壓氣壓傳動烙上紡織工程的專業特色。在一開始的緒論教學中，除了介紹液壓氣壓傳動在國防、工業生產及生活中的應用，更重要的是介紹其在紡織機械中的廣泛應用，比如簡介液壓式壓輥加壓系統、GA331漿紗機液壓無極變速器控制牽引輥傳動系統等，激發學生的學習興趣和熱情。在平時教學中，比如講解液壓泵、液壓閥及液壓執行元件時，有意識地介紹其在相關紡織機械中的應用及舉例，播放紡機液壓氣壓系統實際工作過程錄像。另外，結合時事新聞講解相關知識，比如在講液壓換向閥及液壓基本回路及系統時，結合最近（2014年10月17日）為紀念中法建交50周年，法國設計制造的巨型機械神獸“龍馬”和“蜘蛛”在北京奧林匹克公園蘇醒，進行巡游表演的新聞，其中巨型機械神獸“龍馬”和“蜘蛛”使用最先進的自動化控制系統和電子設備控制，它可以行走、騰躍，[5]其動力及執行部分就是液壓系統，從相關新聞報道圖片中可以直接看到液壓多路換向閥及液壓缸。這對于激發學生對紡機液壓與氣壓傳動課程的學習十分有利，可以極大地促使他們產生興趣，進行主動學習，也有力地促進課堂教學的順利開展。

（三）適用教學參考資料少

目前，熱能與動力工程專業流體傳動與控制方向專業（即液壓專業）對于液壓氣壓傳動有一個系統的學習體系，主要課程包括流體力學、自動控制原理、液壓元件、液壓傳動系統、氣壓傳動系統、液壓控制系統、液壓技術進展等專業課程，其知識模塊之間具有一定的內在邏輯關系，使用的教學參考書籍比較模塊化、專業化。這對于紡織工程學生來講，在有限的學時內學習，有較大的困難。而且，目前還沒發現一本既有機結合相關課程核心知識“流體力學——液壓元件——液壓氣壓傳動系統——液壓控制系統”又結合紡織機械專業背景的適用教學參考書目。

筆者在現有的液壓教材中找到兩本比較適合的書籍：《紡織機械液壓與氣動技術》（魏俊民主編），《液壓氣壓傳動與控制》（冀宏主編）。前者特點是在講液壓與氣壓系統時很好地結合紡織機械中的液壓與氣壓傳動系統進行分析和講解;后者則從最基礎的流體力學基礎——液壓元件——液壓系統——氣壓元件——氣壓系統，全面系統地介紹了液壓氣壓傳動的基本原理。[6]在講授過程中，筆者結合兩本書，一方面補充學生欠缺的流體力學基礎，另一方面結合學生的紡織機械專業知識，講解液壓氣壓元件及系統的基礎理論及應用，收到了較好的教學效果。

（四）實踐環節欠缺

紡機液壓與氣壓傳動作為一門講解液壓氣壓元件及系統的專業技術課，本身具有實踐性強的特點。但在跨專業選修課中教學大綱并沒有安排相應的實踐教學環節，學生缺乏對于液壓元件及系統的直觀認識和感受，這也可導致學生學習興趣低、熱情不夠，實踐動手能力不足。

在課堂教學中對重要液壓元件比如液壓泵、液壓閥等進行實物拆裝，讓學生直觀認識元件結構，這對于其理解相關工作原理有很大好處。另外，可選擇性進行實驗演示，如液壓泵性能實驗、液壓閥性能實驗、液壓氣壓回路及系統性能實驗等。對學有余力或者感興趣的學生開放實驗，讓他們自己動手操作，這對于學生的專業認知和理解會更加深刻到位。

（五）考核方式的選擇

在紡機液壓與氣壓傳動的教學大綱中規定考核方式為綜合測評。一般的選修課大多采用“出勤成績+答辯（或大作業）”的形式進行綜合測評。但我們認為，作為一門技術型的專業選修課程不應該是技術概論型的課程，要實實在在地在學生的腦海中留下一些印象，就要對學生的后續學習、就業、深造等提供一些支撐。而答辯或大作業往往只側重于某一塊知識的考查，對于學生的整個液壓氣壓傳動知識體系的構建意義不大，同時也對教師掌握教學效果以及后續教學改進提供不了太多的有效信息。

參考必修課程和專業課程的考核方式，提出并采用“出勤成績×30%+‘測試1×40%+‘測試2×30%”的考核方式。其中將測試部分分為測試1和測試2（均為閉卷考試），測試1側重于液壓氣壓元件基本原理、符號識別的考查，測試2側重于液壓氣壓基本回路及系統的識別與分析。通過批閱試卷，發現學生對于液壓氣壓傳動基本原理及元件符號識別掌握得不錯，但是對于液壓氣壓基本回路及系統的分析能力欠缺，因此，教師可以根據這些信息，在結課時，再次重點講解相關知識，可以有力填補學生的知識漏洞，同時也為后續教學活動的進一步改善提供有力信息，比如教學中加強和提升學生液壓基本回路及系統的分析能力。

三、總結

紡機液壓與氣壓傳動是紡織工程專業一門十分必要的跨專業選修課程，其講授的有關紡織機械的液壓氣壓傳動知識直接關系到紡織產品質量控制和制造成本以及紡織工業的發展，同時也是培養交叉綜合型紡織工程人才的需要。作者以跨專業選修課程紡機液壓與氣壓傳動的教學為例，重點闡述跨專業選修課程教學中遇到的學生專業基礎薄弱、重視程度低及興趣不濃，適用教材參考資料少，實踐環節欠缺，考核方式的單一等大多數跨專業選修課程所面臨的普遍而實際的問題，并逐一進行分析，提出探索性的解決措施。這對跨專業選修課程的教學和進一步實踐與探索具有普遍而又重要的意義。

[ 注 釋 ]

[1] 蘭州理工大學紡織工程專業培養計劃[M].蘭州：蘭州理工大學，2010.

[2] 陳革，楊建成.紡織機械概論[M].北京：中國紡織出版社出版，2011.5.

[3] 魏俊民.紡織機械液壓與氣動技術[M].北京：紡織工業出版社，1986.

[4] 蘭州理工大學液壓氣壓傳動課程教學大綱[M].蘭州：蘭州理工大學，2013.

[5] 中國網，法國巨型機械“神獸”將在京演繹“龍馬精神”（高清組圖），2014.10.10.

[6] 冀宏主編.液壓氣壓傳動與控制[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

[責任編輯：鐘 嵐]

[收稿時間]2014-12-22

[作者簡介]劉新強（1987-），男，陜西陳倉人，碩士，助教，研究方向：現代液壓元件基礎理論及數字電液技術。