輪機工程專業“液壓傳動與控制”課程教學改革

高小瑞

摘 要：結合輪機工程專業《液壓傳動與控制》課程設置特點，分析了在實際教學過程中遇到的一些問題，從優化和完善教學內容、改進教學方法和引入計算機建模及仿真教學手段、完善試題庫和優化考核評價機制等方面進行了相應改革，不但拓展了學生的知識面、活躍了課堂氣氛，而且有效的激發了學生的學習熱情和積極性。所做工作取得了良好的教學效果。

關鍵詞：液壓傳動 教學現狀 教學改革

中圖分類號：TH13 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（c）-0144-03

Abstract： Combined with the characteristics of the Hydraulic Transmission and Control course in Marine engineering， ？the problems encountered during the process of teaching are analyzed. Then， the corresponding reform are carried out from the optimization and improvement？of the teaching content，the improvement of the teaching method，the introduction of the computer modeling and simulation teaching means，the improvement of the item bank and the optimization of the evaluation mechanism？and so on. These ？not only expanded the students knowledge and actived the classroom atmosphere， but also effectively stimulated the students' enthusiasm. These work has achieved good teaching results.

key Words： Hydraulic Transmission； Teaching status； Teaching reform

隨著科學技術的飛速發展，現代工業機電液一體化程度越來越高，液壓傳動技術被廣泛的應用到工農業機械、機床、醫療器械、交通運輸、飛機、航海等等領域中[1]。《液壓傳動與控制》是一門與機械、電子、控制理論等緊密結合的課程，幾乎所有的工科機械類專業院校都開設了該門課程，旨在通過學習該門課程增強學生的液壓方面的知識，熟悉液壓元件的工作原理和液壓回路的基本設計要求，能讀懂液壓系統圖，并在將來的工作中能很好將理論知識應用于實踐過程。在船舶上有許多的液壓設備，如液壓起重機、液壓舵機、液壓錨絞機、艙蓋板啟閉裝置、液壓減搖鰭裝置、各種液壓泵、液壓管道等等[2]，這些都要求從業人員不僅要熟悉這些設備的操作，更應該儲備較多的液壓知識，能較好的分析解決在實際工作中遇到的問題。輪機工程專業在學生的培養目標中要求學生掌握相關的液壓基礎知識以及船舶上相關液壓設備的工作原理和維護要求，旨在培養學生良好的工程實際應用能力。該門課程以“元件—回路—系統”為主線較為系統的介紹了液壓傳動控制技術，能很好擴展學生的液壓技術知識面。筆者結合自己實際教學經歷，分析了液壓傳動控制課程教學過程中遇到的問題，并從教學內容、教學方法、教學手段、考勤考核機制進行了相應的改革探討。

1 教學過程中遇到的問題

筆者所在學院液壓傳動課程主要面向輪機工程專業本科生，課程性質定位為專業選修課，開課時間是在大三學年的上半學期。由于該門課程與輪機工程專業知識聯系緊密，應用性較強，上課人數眾多，達到120～180人左右，屬于大班上課。首先，大班上課模式下學生的考勤是一個比較困難的事情，任課老師為了督促學生上課不得不考慮采取行之有效的考勤方式，但又不能因為考勤占據很多的上課時間。所以人數眾多模式下，調動學生的學習主動性，如何建立有效的考勤考核機制，以便督促學生，是任課教師經常思考的問題。其次，傳統的填鴨式的教學模式、課程內容不能與時俱進、教學手段方法不足以引起學生的學習熱情，勢必導致課堂氣氛沉悶，知識的傳授無法到達，甚至于導致學生的嚴重缺勤，失去的學習本門課程的意義。另外，課時的縮減以及人數過多，現場教學難以進行，須有采用有效手段來解決這一困難。最后，課程復習題庫有待進一步完善，以利于學生復習和進行計算機測評。總之，大班上課模式下如何很好的導入課程，激發學生學習興趣和學習積極性，以便學生通過學習本門課程加深對液壓技術的認識，擴展液壓知識面，成了每位任課教師亟待研究和解決的問題。

2 教學改革嘗試

2.1 積極備課，完善教學內容

液壓傳動與控制的內容主要由液壓油和液壓流體力學、液壓元件、液壓基本回路、液壓系統這幾部分組成。在授課過程中，如采取按部就班的模式一步一步的完成內容的講解，難免讓人覺得枯燥，讓學生失去了學習本門課程的興趣。為了上好每一堂課，積極有效的備課環節是必不可少。吃透教材，把握重點難點，課堂授課舉例也應貼近生活工作實際應用，容易為學生理解，不要過于抽象化、理論化，這樣才能很好地實現課堂內容的傳授。液壓系統的血液是流動在各個回路中的工作介質，所以針對液壓油和液壓流體力學這方面的內容需要增強液壓油的性質以及流體在管路以及元件系統中的流動特性，而對于理論公式的推導部分適當減少甚至不推導，增設液壓元件如液壓閥、泵等元件內部流體過流特性分析；針對液壓元件部分的介紹，重點在于介紹主要元件的工作原理機其應用。但是在以往的授課過程中發現僅僅依靠課本中的工作原理圖的介紹，學生很難在大腦中建立空間模型，難以理解，甚至混淆。如在講解葉片泵時學生對于配油盤部分由于原理圖中僅用虛線指出了配油窗口的位置，而實際配油盤的結構沒有顯示，在講解時很難被學生理解。輪機工程學院動力設備拆裝中心在學生大三學年第二學期都組織學生進行設備的拆裝訓練，但都滯后于液壓傳動和船舶輔機課程，所以在上課時普遍采用將一些元件的實物帶進課堂加強認知或者播放錄制的拆裝視頻來增強學生的認識。液壓基本回路的講解上重視基本回路實現性能的講解，雖然學校液壓實驗中心具備完成液壓元件回路性能的搭建和測試，但限于課時人數過多的限制，采取將往年所帶畢業生完成的相關內容引入課堂進行介紹，取得了一定的成效。液壓系統部分主要是船舶典型實例的介紹，如結合液壓實驗中重點講解液壓舵機系統、液壓起重機系統、液壓錨絞機系統的介紹，貼合應用實際，重點讓學生掌握液壓系統的分析方法，能夠讀懂液壓系統圖。endprint

2.2 計算機建模或仿真技術的積極引入，彌補現場教學困難的難題

現場教學基本上安排在理論知識學習之后，這樣做有利于直觀的認知和消化所學的理論知識，但是在有限課時條件下人數眾多的大班上課模式給開設現場課教學帶來了很大的難題，即使安排課內現場教學授課也難以達到預期的效果，所以任課教師必須采取有效措施應對這一困境，以增強學生的理解感性認知。隨著計算機技術的發展，應用一些建模或仿真軟件能實現三維樣機建模、系統搭建、數值仿真，有效完成諸如液壓元件、液壓回路、液壓系統的建立和性能可視化分析，其計算結果用以完善教學課件，即彌補課內現場教學的困難，又有利于激發學生學習興趣[3]。如為了增強學生對液壓元件的結構和工作原理的認識，將典型液壓泵、油馬達或液壓閥件等制作成三維動畫，向學生展示，達到了較好的教學效果。為了幫助學生更好的理解液壓閥內部流體的流動特性，可以應用Pro/e 、UG等三維建模軟件完成閥內部流道建模，給學生引入建模過程中化實為虛、化虛為實的概念；然后介紹應用網格劃分軟件Gambit或ICEM完成網格劃分，最后應用流體動力學仿真軟件Fluent根據需要的邊界條件進行仿真計算。在課堂教學中就可以很好的再現流線軌跡、流道中壓力、速度、漩渦分布，理解閥芯受力情況。通過應用AMESim軟件可以對液壓元件或者液壓系統進行參數化調整和性能分析。總之，積極引入計算機輔助建模和仿真成果既克服了課內現場教學困難的不足，又豐富了多媒體課件，增強了學生的認知，不但擴展了學生知識面，而且有利于激發調動學生的學習熱情。

2.3 改進教學方法，注重拓展知識面，以激發學生熱情

工科專業的課程理論性強，任課老師應注重自身知識的積累的拓展，不斷改進教學方法，避免填鴨式教學，營造良好的課堂氣氛，達到知識的有效傳輸，以避免課堂枯燥沉悶。液壓傳動課程中筆者采用了打比方、對比法、任務驅動，問題教學等方式，達到了較好的效果。為了讓學生較好理解往復泵的作用數，應用生活中的例子如打氣筒、醫用打針筒進行講解，增強學生想象且貼近生活；講解液壓回路是將液壓回路比作學生較為熟悉的電路，不但吸引了學生的注意力，而且充分調動學生的學習熱情。 對比法教學中如將減壓閥、溢流閥、順序閥三種閥的結構原理圖進行詳細講解后，采用列表方式比較了三者的特點、性能、應用，避免了概念混淆。大班上課任務教學中將學生分組完成對應內容方式，課堂檢查提問或提交小報告方式，采用對于督促學生的學習主動性又較好的效果。良好的教學方法的應用，有助于教師駕馭課堂和調動學生的學習熱情。另外，作為知識的傳授者，教師也要不斷拓展自身的知識面，為學生講解液壓技術的發展趨勢以及先進的研究成果，尤其是液壓技術在航海領域的應用，增強學生的視野。

2.4 不斷完善題庫、建立良好的考核評價機制

液壓傳動與控制課程采取3+7模式進行考核，即平時成績30%，期末成績70%。在平時成績的把握上主要包括出勤、課堂參與、課后作業報告的完成。大班上課課堂出勤挨個點名很困難，為了節約時間，采用報學號形式和課堂回答相結合進行出勤考核。課堂參與主要采取了任務分配方式加隨機提問：提前安排給相應學號的學生下節課的上課內容讓其提前認真準備，有效督促了學生的學習積極性；同時隨機提問其他學生，掌握了學生掌握情況。課后作業采取課后作業+小組報告形式進行：筆者所在學院液壓實驗室和拆裝實驗室較早實現了開放實驗室，課后可以安排學生自主到實驗室完成泵類結構認知、多功能液壓回路上完成回路的搭建、以及舵機、液壓起重機等液壓系統的了解，當然該環節的進行可以在課后小組開展，不用占用課堂時間，很好的彌補了課內現場教學難以實現的不足。目前期末考試主要采取閉卷考試方式進行，主要考查學生的知識掌握情況。復習題庫需要不斷的完善更新，不但能給學生提供比較好的復習資料，也有利于計算機網絡課堂的開展。

3 結語

輪機工程專業是一個應用性很強的專業，液壓技術在船舶上應用很廣泛。認真充分的備課、注重知識的積累更新，啟發學生思維，不斷的研討調整更新教學內容，認真的改進教學方法的教學手段，建立良好的考核機制，才能達到良好的教學效果，調動學生的學習熱情和興趣。

參考文獻

[1] 賈銘新.液壓傳動與控制[M].北京：國防工業出版社，2014.2.

[2] 郭軍武.從輪機工程角度認識液壓技術[J].機電設備，2012（1）：78-80.

[3] 周洪峰，池華方，劉永生.輪機工程專業液壓系統實驗教學改革初探[J].航海教育研究，2006（1）：46-48.endprint