液壓與氣壓傳動課程實驗教學(xué)的改革與實施

潘 靜

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液壓與氣壓傳動課程實驗教學(xué)的改革與實施

潘 靜

(遼寧工業(yè)大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，遼寧錦州 121001)

為了提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，針對液壓與氣壓傳動這門課的特點，結(jié)合我校具體情況，對本門課的實驗教學(xué)進(jìn)行了改革。改革的內(nèi)容包括實驗?zāi)康呐c要求、實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法與教學(xué)手段、實驗考核方式及成績評定幾個方面，通過改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對理論教學(xué)內(nèi)容的理解，提高了學(xué)生的工程實踐能力。結(jié)果證明改革后的實驗教學(xué)取得了很好的教學(xué)效果。

液壓與氣壓傳動；實驗教學(xué)；改革；實踐能力

液壓與氣壓傳動因其具有顯著的技術(shù)特點而被廣泛應(yīng)用于各種機床、工程機械、冶金機械、包裝機械、汽車、船舶、航空航天等領(lǐng)域，是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段之一，具有實踐性強、與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密的特點[1]。高等學(xué)校機械類專業(yè)的學(xué)生通過本門課的學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握各元件的結(jié)構(gòu)特點及工作原理；具有根據(jù)工程實際要求設(shè)計液壓與氣壓系統(tǒng)，并對設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行全面分析的能力；具有正確安裝、調(diào)試、維護(hù)系統(tǒng)的能力；具有診斷和排出系統(tǒng)常見故障的能力[2]。這些能力的培養(yǎng)需要大量的實踐環(huán)節(jié)，因此改革現(xiàn)有實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力是非常必要的。

一、實驗?zāi)康呐c要求的改革

高校培養(yǎng)人才的理念已經(jīng)由知識型、應(yīng)試型向能力型、應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，因此加強實驗教學(xué)，使理論內(nèi)容與實踐技能有機地結(jié)合，提高學(xué)生的工程實踐能力顯得尤為重要。液壓與氣壓傳動這門課實驗的目的是加深學(xué)生對理論知識的理解、提高學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決工程實際問題的能力。液壓與氣壓傳動的最大缺點是系統(tǒng)出現(xiàn)故障后很難對故障進(jìn)行診斷，而解決這一問題的關(guān)鍵是要求技術(shù)人員具有非常豐富的實踐經(jīng)驗，這就要求在實驗的過程中培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力。例如在液壓元件拆裝實驗中，要求學(xué)生不僅掌握液壓元件的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，還要學(xué)會分析元件在使用過程中會出現(xiàn)哪些問題，出現(xiàn)問題后會產(chǎn)生哪些危害，采取哪些措施可以解決這些問題等。

二、實驗內(nèi)容的改革

現(xiàn)有的實驗內(nèi)容包括壓力形成、液壓泵性能、液壓元件拆裝三個驗證性實驗、一個節(jié)流調(diào)速回路性能綜合性實驗和一個液壓回路設(shè)計性實驗。其中驗證性實驗偏多，而驗證性實驗由于實驗指導(dǎo)書中實驗步驟寫的比較詳細(xì)，學(xué)生只要按照實驗指導(dǎo)書中的實驗步驟進(jìn)行操作就可以完成實驗，學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力都無法得到提高[3]。因此在實驗學(xué)時不變的情況下，將壓力形成和液壓泵性能兩個驗證性實驗改成氣壓回路設(shè)計實驗，該實驗的主要內(nèi)容是學(xué)生根據(jù)設(shè)備的動作要求自己設(shè)計氣壓系統(tǒng)原理圖，選擇氣壓元件及控制元件，到實驗臺上搭接回路，并進(jìn)行調(diào)試完成其功能。可見設(shè)計性實驗對學(xué)生的分析能力、設(shè)計能力、動手操作能力及解決問題的能力都有提高。

三、實驗室建設(shè)

實驗內(nèi)容改革后，新增了氣壓回路設(shè)計實驗，因此學(xué)校購買了3臺TC-QP01型雙面氣動PLC控制綜合教學(xué)實驗臺，該實驗設(shè)備中所有元件均為工程實體件，除了可以進(jìn)行常規(guī)的氣動基本控制回路實驗外，還可以進(jìn)行模擬氣動控制技術(shù)應(yīng)用實驗，氣動技術(shù)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新性項目等。由于實驗臺套數(shù)較多，因此每組人數(shù)可為2~3人，使每名學(xué)生在實驗過程中都能動手操作，提高實踐能力。由于現(xiàn)有的液壓回路設(shè)計實驗臺的臺套數(shù)較少，又購買了兩臺CQYZ-A2型雙面創(chuàng)新設(shè)計實驗臺，這種實驗臺主要由透明液壓元件、快換接頭與透明軟管組成，可以方便地進(jìn)行常用的液壓基本回路的實驗。在實驗過程中，可以直觀了解液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作過程、控制原理及流動狀態(tài)。

四、實驗教學(xué)方法和手段的改革

好的教學(xué)方法和教學(xué)手段對教學(xué)質(zhì)量的提高是非常重要的，它不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，而且可以使學(xué)生的主體作用得到充分展示，從而提高教學(xué)效果。對于實驗教學(xué)更應(yīng)該針對不同的實驗內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法和教學(xué)手段。

（一）驗證性實驗

實驗內(nèi)容改革后只有液壓元件拆裝實驗為驗證性實驗，因此以該實驗為例介紹教學(xué)方法和教學(xué)手段是如何改革的。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先由指導(dǎo)教師講解實驗?zāi)康摹嶒炓蟆嶒瀮?nèi)容，然后由學(xué)生動手進(jìn)行拆裝。這種教學(xué)方法導(dǎo)致一部分學(xué)生在實驗過程中態(tài)度不認(rèn)真，只是機械地拆裝，了解一下元件的結(jié)構(gòu)組成，根本沒有認(rèn)真思考元件中各個零部件的結(jié)構(gòu)特點及作用、零件間的配合關(guān)系、元件的安裝形式、元件在使用過程中會出現(xiàn)哪些問題、如何解決這些問題等。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，我們對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行了改革。實驗開始由教師簡單介紹實驗的目的和實驗過程中應(yīng)該注意的問題，并提出一些問題，要求學(xué)生帶著問題進(jìn)行拆裝，然后由學(xué)生動手拆元件，在元件進(jìn)行裝配之前，教師會對每一名學(xué)生隨機提出兩個問題，例如雙作用葉片泵與單作用葉片泵在結(jié)構(gòu)上有什么不同，雙作用葉片泵配油盤上有四個配油窗口，其中有兩個配油窗口帶有三角溝槽，三角溝槽的作用是什么，在使用時應(yīng)與吸油口相通還是與壓油口相通等。根據(jù)學(xué)生回答情況現(xiàn)場給出成績，該成績占這個實驗成績的60%，如果問題回答得不好，會使這個實驗的成績很低，因此學(xué)生在實驗過程中都能認(rèn)真對待，而且對于回答不正確的問題，還能當(dāng)場解決，加深對問題的理解，真正做到理論與實踐緊密結(jié)合。

（二）綜合性實驗

節(jié)流調(diào)速回路性能實驗為綜合性實驗。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先由指導(dǎo)教師講解實驗?zāi)康摹嶒瀮?nèi)容、實驗原理，并在實驗臺上演示實驗步驟，然后學(xué)生就開始實驗，實驗過程中同一組學(xué)生分工明確，有讀實驗步驟的、有進(jìn)行操作的、有讀數(shù)的、有記錄的，實驗很快就完成了【4】。這種教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生就是實驗設(shè)備的操作者和記錄員，對實驗內(nèi)容根本沒理解，導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析時出現(xiàn)問題，不會解決。為了加深學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解，提高學(xué)生動手能力、分析問題和解決問題的能力，將過去完全由教師講解改為教師提問學(xué)生回答的方式，這樣不但可以檢驗學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，還可以使學(xué)生積極思考，加深對問題的理解。例如在介紹工作原理時，提出進(jìn)口、出口和旁口節(jié)流調(diào)速回路中溢流閥所起到的作用是否相同，三種回路的優(yōu)缺點及應(yīng)用場合等問題。實驗過程中，也要提出一些問題，如在啟動液壓泵前為什么要將溢流閥和節(jié)流閥的閥口完全打開、閥口完全打開后，壓力表上的讀數(shù)為什么不為零、空載時出口節(jié)流調(diào)速回路有桿腔的壓力為什么會比無桿腔的壓力高等問題，提高學(xué)生解決工程實際問題的能力。

（三）設(shè)計性實驗

設(shè)計性實驗與驗證性實驗和綜合性實驗的區(qū)別在于整個實驗完全由學(xué)生自己完成，教師只起到輔助作用，例如做好實驗前的準(zhǔn)備工作，保證設(shè)備及元件的正常運行，在實驗過程中根據(jù)實驗情況提出一些問題，來檢查學(xué)生對實驗的理解及掌握情況【5】。現(xiàn)以一設(shè)計題目為例來說明設(shè)計性實驗的實驗內(nèi)容。要求利用兩位兩通電磁換向閥和節(jié)流閥來設(shè)計一回路，實現(xiàn)“快進(jìn)--—慢進(jìn)—快退—停止并卸荷”動作循環(huán)，快進(jìn)和慢進(jìn)的切換通過行程開關(guān)實現(xiàn)，泵卸荷方式采用閥的中位機能來實現(xiàn)。學(xué)生得到題目后，首先要對題目要求進(jìn)行認(rèn)真的分析，通過查閱資料確定合理的設(shè)計方案，再繪制出原理圖及電磁動作順序表，擬定出實驗步驟。為了充分利用實驗資源，提高實驗效率，這部分內(nèi)容由學(xué)生利用課下時間完成。回路設(shè)計好后，到實驗室選出元件，在實驗臺上進(jìn)行回路搭接，并進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試過程中，會出現(xiàn)各種問題，有的是設(shè)計的回路有問題，有的是調(diào)試過程中操作有問題。例如泵啟動后，液壓缸不動，導(dǎo)致液壓缸不動的原因可能是在設(shè)計回路時忘了在泵的出口安裝溢流閥，也可能是雖然安裝了溢流閥，但并沒有調(diào)定溢流閥的最大開啟壓力值，兩種情況都會出現(xiàn)回路壓力低，不能使液壓缸驅(qū)動外負(fù)載動作，因此需要在調(diào)試過程中將問題解決，最終實現(xiàn)回路的功能。回路調(diào)試成功后要記錄實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)對設(shè)計的回路進(jìn)行分析并得出結(jié)論。通過這個例子可以看出，設(shè)計性實驗可以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力、綜合分析問題的能力、繪制原理圖的能力、動手操作的能力、故障分析及調(diào)試能力，使學(xué)生將所學(xué)到的理論知識真正應(yīng)用到工程實踐當(dāng)中。

五、考核方法及成績評定改革

傳統(tǒng)的實驗成績評定是根據(jù)最終上交的實驗報告情況給出成績，這種成績評定辦法不合理，因為每個實驗都是按小組進(jìn)行的，一組同學(xué)的實驗報告基本一致，沒有辦法進(jìn)行成績分檔，如果非要分出成績的高低，只能通過實驗報告的書寫情況給出不同的成績，這種做法導(dǎo)致實驗過程中態(tài)度不認(rèn)真的同學(xué)因為報告字跡工整，格式規(guī)范獲得高分，使成績評定不合理。為了制定科學(xué)合理的實驗考核辦法，可以公正客觀、真實有效地評價學(xué)生的實驗成績，本門課的實驗在實驗成績評定中兼顧了實驗課教學(xué)內(nèi)容的各個方面。我們把實驗課的成績分為課上的考查與課下實驗報告結(jié)合起來的方法，課上考核的內(nèi)容包括考勤、預(yù)習(xí)、技能、實驗安全、提問時回答問題情況、實驗過程中表現(xiàn)情況[6]。實驗報告的評定內(nèi)容包括報告書寫層次、數(shù)據(jù)分析、處理辦法、結(jié)論是否正確。由于實驗類型不同，每個實驗考核的內(nèi)容及考核重點也不相同。因此每個實驗都有一張考核表，考核表里面有對本次實驗進(jìn)行考核的內(nèi)容，每一項內(nèi)容都有對應(yīng)的評分標(biāo)準(zhǔn)，而且課上考核部分現(xiàn)場給出成績，做到讓學(xué)生認(rèn)可。每個實驗采用百分制的形式，最后取四個實驗的平均值，占本課程的百分之15%，計入期末考試成績當(dāng)中[6]。

表1為節(jié)流調(diào)速回路性能實驗的實驗評分標(biāo)準(zhǔn)考核表。

表1 實驗平分標(biāo)準(zhǔn)考核表

注：此表每節(jié)課每人一張，當(dāng)場扣分，評分透明，客觀公正，便于學(xué)生自我監(jiān)督和老師指導(dǎo)。

六、結(jié)束語

為了提高遼寧工業(yè)大學(xué)《液壓與氣壓傳動》這門課的實驗教學(xué)水平，培養(yǎng)出具有一定工程實踐能力的應(yīng)用型人才，我們對實驗教學(xué)進(jìn)行了改革，實踐證明：通過改革調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對這門課的理解，提高了學(xué)生的實踐能力，取得了很好的教學(xué)效果。

[1] 左健民．液壓與氣壓傳動(第4版)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2012:1.

[2] 潘靜，楊紅義，王曉磊，等．應(yīng)用型本科院校液壓與氣壓傳動課程建設(shè)與教學(xué)方法的研究[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2015，17(1)：108-110.

[3] 吳海榮.“液壓與氣壓傳動”課程設(shè)計性實驗的探索與實踐[J]. 實驗室研究與探索，2014，33(11): 201-204.

[4] 吳曉蓮．液壓與氣壓傳動實驗教學(xué)探索[J]．實驗室科學(xué)，2011,（4）：18-20.

[5] 郭聯(lián)金，王國勝. 液壓與氣動技術(shù)課程實踐教學(xué)改革與實施[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014，31(4): 131-133.

[6] 潘靜，張波，胡小男．《流體力學(xué)與液壓傳動》實驗教學(xué)方法改革[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2010，12(5)：141-142.

(責(zé)任編校：付春玲)

10.15916/j.issn1674-327x.2017.04.040

G642.2

B

1674-327X (2017)04-0130-03

2016-03-25

潘靜(1975-)，女，遼寧盤錦人，副教授。