液壓與氣壓傳動技術項目制課堂教學的探索

陳仙明 葉發平 胡航坤 方貴盛

[摘 要] 針對高校機械類專業基礎課液壓與氣壓傳動課程教學中普遍存在的理論教學為主、教學效果不佳的現狀，結合浙江水利水電學院液壓教學中的實驗條件，對現有的教學方式進行改革。改革內容包括教學內容的整合、教學資源的優化、教學實踐的變革、評價體系的調整。教學反饋表明，課堂教學改革取得了較好的教學效果，學生第二課堂也在此基礎上取得了不錯的成績。

[關 鍵 詞] 液壓與氣壓傳動技術；課堂教學改革；項目制；課堂考核

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）19-0094-02

在“中國制造2025”和“工業4.0”大背景下，浙江省提出大力推動工業轉型升級，加快實現從工業大省向工業強省轉變的戰略決策。針對高素質工程技術人才培養的需要，如何建構應用型工程師培養模式，是近年來應用型本科院校開始探索的重要課題。機械設計制造及自動化專業作為浙江水利水電學院SWH-CDIO-E試點建設專業，液壓與氣壓傳動技術是該專業一門集機械原理、機械設計、流體力學、電工學和自動化控制等知識于一體的綜合型課程，旨在培養學生具有讀懂機床和工程機械液壓原理圖及設計中等復雜程度液壓系統的能力。

一、傳統教學方式存在的問題分析

液壓與氣壓傳動技術是一門實踐性很強的專業基礎課，目前教學過程通常采用圖片來講解液壓元件、回路原理、結構和特點。以理論教學為主、實踐教學為輔，易造成學生因缺乏系統性認知，而無進一步深入學習這門技術的動力。此外，由于學生缺乏工程背景及生產現場知識，即使運用多媒體技術等現代化的手段進行教學，有動畫、圖片和錄像之類的素材協助理解，還是很難達到理想的教學效果。

二、基于項目制改革的實施

鑒于液壓與氣壓傳動技術課程的重要性和當前教學過程中存在的共性問題，項目組提出了融入職業核心能力培養的項目制教學改革，對教學內容、創新實踐條件、教學方法和手段、考核方式等方面進行探索性改革。注重引導和鼓勵學生獨立思考，有效地調動學生的學習積極性。在實踐性教學環節中加強對學生綜合能力、創新能力和工程應用能力的培養，全面提高學生的實際動手能力和發現問題與解決問題的能力，為把學生培養成為符合社會發展需求的應用型一線工程師奠定堅實的基礎。具體改革內容如下。

（一）基于項目制的課程內容整合

根據本課程教學大綱的要求，在項目實施過程中構建由簡單到復雜的課程體系，運用項目導向的教學方法，逐步提高學生獨立“獲取與利用信息、決策與計劃、實施、檢查與評價”的普適性能力，以適應職業生涯發展的需要。按項目制教學要求，在液壓與氣壓傳動相關技術與后續課程銜接及企業應用方面進行調查分析的基礎上，對液壓與氣壓傳動技術課程的內容進行梳理與整合，經論證初步確定將課程內容整合為機床動力滑臺（方向控制回路模塊）、船用壓縮打包機（壓力控制回路）、液壓工程挖掘機（流量控制回路）和自動分揀生產線（氣動模塊）等四大模塊，各模塊根據教學流程進一步分解為若干教學子項目。

（二）基于項目制的教學資源優化

根據項目制教學的要求，緊密結合項目任務，對理論資源和實踐條件進行有效整合優化，最終確定符合要求的教學資料和實踐條件。本項目實施過程中主要對包括對參考書、產品手冊、網絡資源和科研資料進行整合，確定各子項目的任務書和指導書用于課堂教學。同時對現有的透明液壓實驗臺、工程機械實驗臺、元器件拆裝臺和氣動生產線實驗臺進行有機整合，對實踐教學環節提供強有力的支持。此外，學生個人電腦的補充和校外實習基地的支持，更加有效地為項目實施提供了條件保障。

1.教學資料的整合

根據液壓與氣壓傳動技術的課程標準，對教學內容進行整合。如流體力學基礎部分的連續性方程、伯努利方程和動量方程整合到各項目中，對復雜公式推導簡化處理，借助計算機對液壓與氣動系統進行設計和計算，強化液壓元件的認識、拆裝、使用和維護，結合仿真軟件進行液壓回路設計、性能分析，強化系統調試及故障分析的技能訓練。在教學內容的整體編排上，采用項目引導、任務驅動，將所學知識和技能分成若干模塊，用實訓任務演繹理論知識。

2.實踐條件優化

“理論實踐一體化”教學的內涵就是要求場地、設備、教師、學生高度融合，并且具備多媒體教學、實物展示、演練實訓、實驗、強化訓練等多種功能，要想順利開展理實一體化教學，組建“理論實踐一體化”教室、理想的理實一體化教室。通過理論講解（含模擬仿真）和實踐操作的交替方式進行課堂教學。實踐教學部分按照回路仿真、工程仿真、元器件拆裝等模塊進行劃分，結合個人電腦和校外基地進行補充。

（三）基于項目制的教學過程實施

在具備相應的教學資源后，課堂教學的實施是決定整個項目能否成功的關鍵。針對各項目教學內容，首先安排一次理論課講解，完成任務的布置和整體教學流程的安排，再由學生進行自學、設計、實驗調試及答辯。將傳統教學、多媒體、軟硬件仿真等手段相結合，在虛擬的環境下完成對液壓和氣動元件的內部結構、工作原理展示以及基本回路的動作演示，使知識內容由抽象變直觀，詳見下圖教學過程流程示意圖。

1.理論部分教學

通過項目整合后分解出具體細化的任務書，上課前將任務書分發給學生。分配任務的同時推薦學生相關的參考資料，比如，教材、參考書、網上精品課程和專業網絡論壇等資源，要求學生提前完成初步的預習，為后續的課堂和實踐教學做好充分準備。理論教學部分采用板書、PPT教案、視頻、動畫等常規教學手段相互結合，主要針對任務的講解和注意事項解讀。靜力學、動力學、壓降運算等流體力學知識，器件選型中的參數確定與校驗等過程也采用課堂講解方式為主，體現常規理論講解的優勢。

2.軟件仿真教學

仿真教學屬于純理論教學和純實踐教學的中間過渡環節，在液壓系統回路設計完成后，借助計算機而進行的一項重要教學活動。對部分復雜而無法用器件搭建的回路，采用此方法能夠更加方便學生對回路的理解。仿真教學主要由FluidSIM純液壓氣動仿真和MCGS硬軟件聯合仿真兩部分組成。通過回路仿真能夠使學生清晰地看到液壓元件和回路的工作過程，減輕日后液壓元件的故障排除和維修等教學內容的工作量，極大地提高課堂效率。

3.實踐部分教學

采用“理實一體化”的教學模式開展教學活動，主要包括液壓器件拆裝實驗、回路的動作教學、工程機械教學、課外創新教學和企業認知教學。實驗與實踐教學是樹立實踐觀念，培養分析問題、解決問題的能力，提高學生綜合素質的重要環節，是高等工程教育的重要組成部分，是本次課程改革的重點。

實踐環節的教學處處融入職業核心能力的培養，引入基于自主創新的啟發性和設計性實驗。此過程中進一步融合了團隊合作、自主創新和分析問題、解決問題的能力，在實驗器件選型和回路搭接過程中能夠初步培養一線工程師的職業素養和安全意識。而校外的參觀實習，使學生能夠切實感受優秀企業的工作氛圍，進一步深化對企業一線員工應具備的職業素養的認知和理解。

4.基于項目制的課程考核改革

按照項目制教學對課程考核的要求，液壓與氣壓傳動技術課程考核方式要充分體現知識+技能+態度的原則，尤其要側重過程考核。知識主要通過平時作業（報告）、期中和期末測試評估等方式進行體現。技能主要通過軟件仿真、回路搭建調試和工程機械調試、課外創新作品等實踐操作體現，實踐環節評價不僅體現實踐操作技能，同時關注表達能力、團隊合作能力等職業核心能力。態度主要通過學生課堂表現（含遲到早退曠課等）、平時與教師的交流、與同學的合作等進行體現。

課程的總評成績是以上成績的綜合，最終成績的主體部分擬由理論成績的40%、實際操作50%和態度成績10%構成，理論成績通過作業（報告）、試卷等批改方式取得，實踐成績主要通過自評、互評、教師對項目制完成情況以及學生遞交的實驗報告等評價的方式取得，態度主要通過平時觀測及時記錄分數獲得。這種考核方式對學生綜合職業能力和素質提高具有較好的引導作用。

三、結語

如何培養具有創新精神和實踐能力的人才是專業教師在學校轉型過程中面對的重要課題。合理整合實驗室資源，最大限度地發揮實驗教學在培養學生創新能力方面的作用。通過課內理實一體教學的開展及評價體系的實施，能夠更好地培養和發現學生的優點。針對學習積極性高且具有潛質的優秀學生，通過課余實驗室開放，及時對其深入指導，使學生盡快融入第二課堂繼續深入學習，逐步實現與機械設計大賽、大學生創新創業、“新苗人才計劃”、挑戰杯等賽事銜接，并優先進入導師制學生團隊進一步深入學習，經液壓與氣壓傳動技術課程知識的學習和課外第二課堂的深入，使液壓氣動類課題成為機自本科專業畢業設計課題的來源之一。

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