基于項目教學的液壓與氣壓傳動課程綜合改革

倪君輝， 詹白勺, 余偉平

(臺州學院 機械工程學院，浙江 臺州 318000)

基于項目教學的液壓與氣壓傳動課程綜合改革

倪君輝， 詹白勺, 余偉平

(臺州學院 機械工程學院，浙江 臺州 318000)

針對傳統液壓教學存在的問題，以培養學生工程實踐能力為目標，開展了液壓與氣壓傳動課程教學改革與實踐。構建立體化的教學資源，引入FluidSIM仿真系統，推進基于典型液壓元件的現場實踐教學，增加學生動手操作和實踐機會，拉近課堂和現實的距離。實施模塊化液壓項目教學，獨創性地將課程整體分化為典型液壓元件的拆裝測繪及造型、液壓回路的設計仿真講解及調試、液壓系統實例講解仿真及調試、氣動系統實例講解仿真及調試4個項目任務，貫穿課程教學全過程，使學生自覺地充分利用課內外時間參與項目工作。完善液壓項目教學考核評價方法，實行組內評價、組間互評、教師考核“三位一體”的評價方法，激發學生學習興趣，強化學生實踐能力、團隊意識和創新精神。

液壓與氣壓傳動； 教學改革； 現場教學； 項目教學

0 引 言

液壓與氣壓傳動課程是工科機械類專業一門重要的專業基礎課，具有綜合性、應用性及實踐性強的特點[1-5]。傳統的液壓教學通常采用先理論后實驗、以教師講授理論為主的教學方法。該方法主要存在以下問題：①教學直觀性差，學生學習興趣不高。液壓元件和回路大多是在密封的條件下工作，課程內容抽象，直觀性較差，學生理解和掌握起來比較難。而傳統的教學方法、教學過程較為枯燥，缺少與學生互動，導致部分學生失去學習的興趣。②學生動手操作機會少，實踐能力較弱。傳統教學方法理論知識講解要占去大部分(約80%)的課時，學生的動手操作和實踐機會較少，使學生理論與實踐脫節，導致學生動手能力差，缺乏工程實踐能力[6-10]。因此，有必要開展液壓課程教學改革，激發學生學習興趣，。針對上述提高學生動手操作和工程實踐能力問題，課程組開展了基于項目教學的課程綜合改革和實踐，取得較好效果。

1 教學內容改革

(1) 合理簡化理論知識點，突出工程應用。依據我校應用型人才培養特點，課程教學淡化了流體力學理論的推導和論證過程，著重其在工程實際中的案例應用，提高學生運用理論知識解決實際問題的能力。

(2) 增加液壓新技術內容講解。為了緊跟現代液壓技術發展趨勢，課程增添插裝閥、電液伺服閥、電液比例閥等新技術講解，并通過構建立體化、可視化的教學資源(主要內容包括元件及回路的圖片、動畫、視頻以及工程實例)，使學生快速有效掌握新內容。

(3) 增加實踐教學課時。突破傳統先理論后實驗的實踐教學模式，重點實施基于典型裝置的現場實踐教學和項目教學，增加實踐教學課時，使學生“學中做、做中學”，理論和實踐有機統一。

2 教學方法改革

2.1 引入有限元流體仿真技術

在流體力學理論知識講解過程中，引入ANSYS、Fluent有限元流體仿真軟件，建立流體在管道中的流動模型(見圖1)，直觀化講解液壓流體力學知識，激發學生學習興趣。

圖1 有限元流體仿真示例

2.2 構建立體化、可視化的教學資源

現有的液壓多媒體教學資源大多為液壓元件工作原理及液壓基本回路工作過程的簡單動畫演示，不能完全反映液壓元件內部的真實結構及液壓系統復雜的工作過程。基于此，在已有教學資源基礎上，課程組以實物液壓元件為對象，通過拆裝及測繪，利用UG、Solidworks等軟件，建設豐富的液壓教學圖片、動畫、視頻及工程實例(見圖2)，將復雜的液壓元件內部的真實結構、工作原理及工作過程進行動畫仿真和視頻實物講解，增加了元件的立體感和真實感，激發學生的學習興趣和學習熱情。

2.3 引入FluidSIM液壓仿真系統

FluidSIM是一款專門用于液壓與氣壓傳動的教學仿真軟件[11-14]。通過引入FluidSIM液壓仿真系統，學生課堂實時參與液壓回路的構建、調試及運行(見圖3～4)，教學直觀生動，改善教學效果。

圖3 學生課堂參與FluidSIM仿真

圖4 FluidSIM液壓仿真回路示例

2.4 實施典型液壓元件的現場實踐教學

其實施基本思路如下：教師根據教學內容選取齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、液壓缸、溢流閥等典型液壓元件或液壓回路進行現場講解，讓學生以項目小組為單位對這些元件或回路進行拆裝或操作[15]。由此學生課堂參與液壓元件的拆裝或回路的搭建，增加學生動手操作和實踐機會，拉近課堂和現實的距離，解決學生動手操作機會少、實踐能力弱問題。如圖5～6所示。

圖5 學生柱塞泵拆裝示例

圖6 學生現場搭建及調試液壓回路

2.5 實施液壓項目教學，提高學生課堂參與度

學生以項目小組為單位，項目任務采用模塊化及開放式課題為主，將課程整體分解為典型液壓元件的拆裝測繪及造型項目、液壓回路的設計仿真講解及調試項目、液壓系統實例講解仿真及調試項目、氣動系統實例講解仿真及調試項目等4個項目任務，各項目具體內涵如圖7所示。由于項目貫穿課程教學全過程，學生課內課外全身心地投入到液壓回路和系統的設計中，自主實現回路仿真及試驗臺上液壓和氣動系統的實物搭建及調試，以練代學，培養學生團隊合作和創新精神，提高學生分析問題、解決問題的能力。圖8為學生做項目匯報的示例。

圖7 液壓項目任務內涵

3 考核方式改革

為有效評價項目任務完成情況，教學考核方式也進行了改革，提高項目教學考核比例(見圖9)，實行組內評價、組間互評、教師考核“三位一體”的評價方法(見圖10～12)，注重學習的過程性評價，有效避免組內個人及項目小組“打醬油”現象，充分發揮學生主觀能動性，鼓勵學生創新意識和團隊合作精神。

圖8 學生作挖掘機液壓系統項目匯報

圖9 改革前、后液壓教學考核比例

圖10 項目任務“三位一體”評價方法

圖11 組內評分表示例1

圖12 組間評分表示例2

4 結 語

液壓項目教學改革的推行，受到了學生的廣泛好評，培養了學生團隊精神和創新意識，提高了學生動手操作和工程實踐能力，主要概述如下：

(1) 實施基于典型元件的現場實踐教學，學生課堂參與液壓元件的拆裝或回路的搭建，增加學生動手操作和實踐機會，拉近課堂和現實的距離。

(2) 實施模塊化液壓項目教學，獨創性地將課程整體分化為4個項目子任務，貫穿課程教學全過程，學生課內課外參與項目工作，培養學生團隊合作意識和創新精神，提高學生分析問題、解決問題的能力。

(3) 液壓項目教學考核方法推行組內評價、組間互評、教師考核“三位一體”的評價方法，注重學習的過程性評價，有效避免了組內個人及項目小組“打醬油”現象，充分發揮學生的主觀能動性，鼓勵學生創新及團隊合作。

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TeachingInnovationofHydraulicandPneumaticTransmissionCourseBasedonProject-basedTeaching

NIJunhui,ZHANBaishao,YUWeiping

(School of Mechanical Engineering, Taizhou University, Taizhou 318000, Zhejiang, China)

In terms of the problems in traditional teaching situation of hydraulic and pneumatic transmission course, the project-based teaching innovation is carried out in this paper. Several new teaching methods are developed, including the construction of dimensional teaching resources, introduction of FluidSIM simulation system, implementation of typical-components-based scene practical teaching and modular project-based teaching methods. Moreover, the course evaluation system is modified for the project-based teaching method, itincludes in-group evaluation, inter-group evaluation, and teacher evaluation. In general, the course innovation stimulates the students’ study interest and strengths the students’ practice ability, team awareness, and innovative spirit.

hydraulic and pneumatic transmission； teaching reformation; scene practice teaching; project-based teaching

TH 137；G 642.0

A

1006-7167(2017)11-0182-04

2016-10-20

浙江省高等教育課堂教學改革項目(kg2015429)

倪君輝(1982-),男,浙江臺州人,博士,副教授,主要研究方向為液壓教學與科研。

Tel.:15867083056;E-mail:jn2275@sina.com