以工程機(jī)械為載體的《液壓傳動(dòng)》課程教學(xué)改革探究

施夏

【摘要】液壓系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要組成部分，掌握液壓傳動(dòng)技術(shù)知識(shí)至關(guān)重要。文章針對(duì)《液壓傳動(dòng)》課程教學(xué)過(guò)程中存在的不足，梳理《液壓傳動(dòng)》的知識(shí)體系，將《液壓傳動(dòng)》課程的知識(shí)點(diǎn)與工程機(jī)械挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，并提出以挖掘機(jī)為載體的理論實(shí)際一體化教學(xué)改革思路。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械；《液壓傳動(dòng)》；教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】桂林航天工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目“依托區(qū)域行業(yè)發(fā)展的應(yīng)用型本科汽車服務(wù)工程專業(yè)課程體系的改革與實(shí)踐（2013JA04）”；桂林航天工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目“應(yīng)用型汽車人才培養(yǎng)的校政企合作協(xié)同育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)建設(shè)研究（2016JA03）”。

一、液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械中的重要性

工程機(jī)械是裝備工業(yè)的重要組成部分，它主要用于國(guó)防建設(shè)工程、交通運(yùn)輸建設(shè)、能源工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、礦山等原材料工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、農(nóng)林水利建設(shè)、工業(yè)與民用建筑、城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、西部大開(kāi)發(fā)、振興東北、中部崛起和建設(shè)新疆等國(guó)家戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，為工程機(jī)械行業(yè)創(chuàng)造了良好的宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境。液壓系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要組成部分，液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用逐漸由工程機(jī)械工作裝置擴(kuò)展到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)，全液壓挖掘機(jī)和全液壓叉車等工程機(jī)械隨之誕生。由于工程機(jī)械長(zhǎng)期在野外工作，工作環(huán)境惡劣，塵埃、振動(dòng)、高溫、雨雪等因素易導(dǎo)致液壓元件故障，因此檢修工程機(jī)械的液壓元件需要具備液壓傳動(dòng)原理的基礎(chǔ)知識(shí)。

二、目前《液壓傳動(dòng)》主要教學(xué)過(guò)程中的不足

目前《液壓傳動(dòng)》教材基本按照液壓傳動(dòng)系統(tǒng)五大元件，即傳動(dòng)介質(zhì)、動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等章節(jié)展開(kāi)，每章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容分為元件工作原理、性能參數(shù)、元件分類及結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)等部分，特定類型的結(jié)構(gòu)介紹較為詳細(xì)，學(xué)生可以結(jié)合教材的圖片和內(nèi)容，順利完成課后習(xí)題。但這種傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，授課教師往往側(cè)重理論知識(shí)方面的教學(xué)，缺乏對(duì)理論知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法有效結(jié)合理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)，更談不上培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型人才。

第二，教材的實(shí)例和習(xí)題雖然貼合本章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，但是每章節(jié)的實(shí)例與實(shí)例之間的關(guān)聯(lián)性缺失，學(xué)生無(wú)法構(gòu)建清晰的知識(shí)聯(lián)系框架。

第三，液壓傳動(dòng)僅作為一種傳動(dòng)類型來(lái)學(xué)習(xí)其工作原理，無(wú)法將其擴(kuò)展到一個(gè)學(xué)習(xí)其他課程的工具來(lái)進(jìn)行使用。

第四，液壓傳動(dòng)課程教學(xué)過(guò)程中，一般都設(shè)置有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件有限，該課程設(shè)置的相關(guān)實(shí)驗(yàn)基本是以驗(yàn)證性和演示性為主，缺乏有效將液壓和機(jī)械有效融合的綜合性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生面向工程實(shí)踐的專業(yè)技術(shù)能力。

第五，以往的考核方式大多趨向于試卷考核，同樣是重理論，輕實(shí)踐。

三、《液壓傳動(dòng)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

過(guò)去由于學(xué)院的教學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限，該課程的教學(xué)主要采用理論性的教學(xué)方式，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課時(shí)比重僅占1/9。近幾年高校教學(xué)經(jīng)費(fèi)增加，雖然教學(xué)條件得以改善，但教學(xué)方式并未改進(jìn)，理論性的教學(xué)仍占據(jù)絕大部分學(xué)時(shí)。學(xué)生普遍反映該課程中單個(gè)章節(jié)知識(shí)在生活中并未觸及，通過(guò)想象梳理的章節(jié)知識(shí)更談不上思路清晰、明確，導(dǎo)致興趣不高，只是被動(dòng)地完成教材習(xí)題任務(wù)，沒(méi)有主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)。

（一）《液壓傳動(dòng)》課程具體知識(shí)點(diǎn)與工程機(jī)械載體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)應(yīng)用型為主的高等院校課程標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)教材，本文梳理了《液壓傳動(dòng)》的基本知識(shí)體系。該知識(shí)體系由動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、傳動(dòng)介質(zhì)這五大元件根據(jù)各自在液壓系統(tǒng)回路中的功用不同而有序構(gòu)成。作為動(dòng)力元件的液壓泵，將油箱里的油液進(jìn)行加壓，泵送出的高壓油其物理和運(yùn)動(dòng)特性會(huì)隨著工作環(huán)境的變化而變化。高壓油通過(guò)各管路輸送至控制元件，即各類液壓控制閥，液壓控制閥在既定條件下改變高壓油液的壓力、流速和方向，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件在高壓油液壓差作用下準(zhǔn)確地、有序地運(yùn)動(dòng)。

如圖1所示，全液壓挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)程詮釋液壓系統(tǒng)回路如何實(shí)現(xiàn)能量由機(jī)械能到液體的壓力能再到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出帶動(dòng)主泵旋轉(zhuǎn)，主泵對(duì)油箱中的工作介質(zhì)油液加壓并輸出高壓油，駕駛員合理選擇駕駛室對(duì)應(yīng)挖掘機(jī)上部機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下部行走機(jī)構(gòu)的各操縱桿，經(jīng)各類閥體有序配合實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件，即柱塞式液壓缸、斜軸式柱塞泵的既定運(yùn)動(dòng)。某些執(zhí)行元件是間歇?jiǎng)幼鳎l(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，儲(chǔ)壓器根據(jù)實(shí)際環(huán)境發(fā)揮輔助動(dòng)力源、緊急動(dòng)力源、保持恒壓等作用以結(jié)束工程機(jī)械的整個(gè)作業(yè)過(guò)程。

經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，絕大部分的液壓傳動(dòng)知識(shí)點(diǎn)都在工程機(jī)械中有所體現(xiàn)，因此本文以工程機(jī)械中的挖掘機(jī)作為該課程的載體。液壓系統(tǒng)五大元件的液壓工作邏輯關(guān)系可通過(guò)全液壓挖掘機(jī)的各組成部件運(yùn)動(dòng)配合表示，有利于學(xué)生前期學(xué)習(xí)該課程，從整體上對(duì)液壓系統(tǒng)回路有宏觀認(rèn)識(shí)，以便后續(xù)教學(xué)的順利展開(kāi)。

此外對(duì)于一些與其他工程機(jī)械代理合作的學(xué)校，也可以根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)室的條件，選擇對(duì)應(yīng)的使用液壓原理的工程機(jī)械。因此，提出該課程教學(xué)改革的核心：教學(xué)過(guò)程中借助工程機(jī)械實(shí)體，引導(dǎo)學(xué)生建立扎實(shí)的、清晰的液壓基礎(chǔ)知識(shí)體系，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)以及學(xué)習(xí)該課程的目的，將工程機(jī)械實(shí)體中具體液壓元件的結(jié)構(gòu)、原理、相互之間的邏輯關(guān)系引入教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與工程實(shí)際工作的無(wú)縫對(duì)接，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）《液壓傳動(dòng)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)思想的提出

整個(gè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的思想始終貫穿該課程教學(xué)的改革核心，逐項(xiàng)彌補(bǔ)當(dāng)前該課程教學(xué)內(nèi)容的不足。開(kāi)課前期，教師備課階段除接觸工程機(jī)械實(shí)體外，應(yīng)參加工程機(jī)械代理商的相關(guān)基礎(chǔ)工程機(jī)械培訓(xùn)課。授課期間，首先，由教師帶領(lǐng)學(xué)生來(lái)到實(shí)訓(xùn)室，引導(dǎo)學(xué)生觀看實(shí)體工程機(jī)械（如挖掘機(jī)）結(jié)構(gòu)并解說(shuō)各部分元件之間的協(xié)作關(guān)系，使學(xué)生對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的五大部件有初步的認(rèn)識(shí)。其次，回歸到傳統(tǒng)教學(xué)中，借助PPT、動(dòng)畫和微視頻等手段輔助課堂教學(xué)，幫助該階段學(xué)生掌握液壓各大元件的結(jié)構(gòu)特征、工作原理以及性能參數(shù)。再次，在學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，教師在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行各大液壓元件拆裝示范，并布置相應(yīng)任務(wù)，讓學(xué)生分小組輪流動(dòng)手拆裝，保證實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練到位。綜上所述，整個(gè)教學(xué)過(guò)程始終貫徹以學(xué)生實(shí)踐為主、教師講授為輔的教學(xué)理念。

（三）《液壓傳動(dòng)》課程考核方案的改革

為反映各小組間實(shí)踐環(huán)節(jié)動(dòng)手能力的差異和組內(nèi)各成員理論知識(shí)獲取能力的差異，本文以提高課程教學(xué)有效性為目的，秉承公平公開(kāi)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的原則，設(shè)計(jì)了一套符合理論實(shí)際一體化課程特點(diǎn)的考核方案，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，確保教師教學(xué)井然有序。

該考核方案包括階段性考核項(xiàng)目和終結(jié)性考核項(xiàng)目。階段性考核項(xiàng)目延續(xù)傳統(tǒng)考核的內(nèi)容，如出勤情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)評(píng)價(jià)，且依次占總成績(jī)的10%、10%、10%。終結(jié)性考核項(xiàng)目可分為理論考試和實(shí)訓(xùn)考試，各項(xiàng)成績(jī)分別占總成績(jī)的35%。實(shí)訓(xùn)考試前將班級(jí)學(xué)生分成5個(gè)小組，每組6～8人，每小組配有一套實(shí)訓(xùn)臺(tái)架。實(shí)訓(xùn)考試分為三個(gè)環(huán)節(jié)：首先，同時(shí)給5個(gè)小組觀看不同液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成視頻材料，視頻時(shí)長(zhǎng)約10分鐘；其次，各成員對(duì)應(yīng)所在組觀看的視頻材料，在規(guī)定的20分鐘內(nèi)，運(yùn)用職能式液壓圖形符號(hào)在紙上做出正確的液壓回路系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)圖；再次，在規(guī)定的30分鐘內(nèi)，以設(shè)計(jì)好的工作原理簡(jiǎn)圖為參考，從事先準(zhǔn)備好的執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件中挑選合適的元件，結(jié)合附有動(dòng)力元件的實(shí)訓(xùn)臺(tái)架，對(duì)選好的元件進(jìn)行連接，組合，裝配，制作出完整的液壓系統(tǒng)回路。整個(gè)過(guò)程要求每位小組成員必須嚴(yán)格遵守工程機(jī)械維修手冊(cè)。教師在階段性考核和終結(jié)性考核的兩個(gè)過(guò)程中，主要從學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣、學(xué)習(xí)態(tài)度、操作規(guī)范、經(jīng)歷、方法、能力、卷面成績(jī)等方面對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行最終評(píng)價(jià)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)《液壓傳動(dòng)》課程的改革主要體現(xiàn)在為彌補(bǔ)多媒體教室教學(xué)的不足，教學(xué)地點(diǎn)采用實(shí)訓(xùn)教室與多媒體教室不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的合理配合，以工程機(jī)械挖掘機(jī)為實(shí)物進(jìn)行“看-演-練”一體化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生前期觀察實(shí)物、后期實(shí)操實(shí)踐為主，教師理論講解、演示為輔的教學(xué)。通過(guò)該課程的初步改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了增強(qiáng)，考試成績(jī)有了明顯提高，實(shí)踐能力也有了進(jìn)一步提升，得到廣大學(xué)生的好評(píng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王積偉.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]張鳳山.日立挖掘機(jī)維修手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]徐志英.中職“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程教學(xué)有效性的探索與實(shí)踐[J].機(jī)電技術(shù)，2016（03）：152-153.