工程認證背景下液壓與氣壓傳動課程的改革思考

蔡漢躍

[摘 要]在工程認證的背景下，專業課的教學被賦予了更實際、更確切的要求，但又面臨著課時大幅度縮減的現實難題，同時，液壓氣壓類的課程又有著自身很強的系統性特點。如何針對此類課程進行課程改革？教師可以嘗試從課程內容整合、課堂教學方式、學生主動學習的促進、設計型實驗開展模式等幾個方面，探討專業課程改革思路，找尋一條更高效的教學路徑，目標是既使學生掌握具有實際應用價值的工程知識和工程思維，又向工程認證的要求邁進。

[關鍵詞]課程改革；教學方式；主動學習

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）05-0099-03

高校工程認證工作的展開，使工程專業的教學面臨更大的挑戰，最基本的一點，是需要提高學生分析和處理相關工程問題的能力；挑戰還在于近年來這些專業課程的課時大幅度縮減，使教學遇到了瓶頸。以液壓和氣壓傳動課程為例，該課程以液壓為主體，其特點是理論與實踐關系特別密切，系統性很強。要使學生達到對于中等復雜程度液壓系統能理解并進行分析計算的目標，基本理論、元件、基本回路和系統構成這四塊內容缺一不可，必須融會貫通。在此基礎上還要了解氣動系統與液壓系統的異同及應用特點。課程的課時從以前的48學時壓縮至40學時，又壓縮至32學時，其中6學時實驗不變，課堂教學的時數壓縮了38%。以精簡緊湊為主要手段的教學改革已經勉為其難[1]，兩輪實踐的結果是，教的累，學的苦，沒有回旋余地，跟不上教學要求的學生人數增加，總體學習成績也相應下降。部分較好的學生剛達到一定的理解程度并產生學習興趣，課程已戛然而止。

為扭轉這種被動狀態，課程的改革必須“脫胎換骨”，擺脫原來的教學模式，創新教學思路。結合應用型試點課程建設，本文擬從課程內容整合、課堂教學方式、學生主動學習的促進、設計型實驗開展模式等幾個方面論述本課程改革的思路與設想。

一、 教學內容的改革

在過去幾十年的教學實踐中，液壓的基本理論、元件、基本回路和系統構成一直是貫穿于整個教學過程的基本框架，教學過程環環相扣，按部就班。但近年來因課時不斷縮減，基本理論這一塊已經精減到了“必需”的程度。液壓的理論抽象而實踐性又很強[1]，教學中，學生的感受是既快又繁，有半數學生在這一階段就已經跟不上節奏了。元件的部分比較實際，涉及基本理論的應用和機械結構，強調工作原理、功能和性能特點，如果對基本理論沒有很好地理解，學生思路也跟不上。這一部分如果多舉一些應用實例會有助于學生掌握，但課時不允許。后兩塊內容都是應用性的，從局部到全部，包含功能和性能以及參數的計算關系，并把之前的內容反復體現。如果前面基礎打好了，后兩塊內容就會覺得容易理解，但課時的局限使教師無法在課堂上幫助學生完成階段性的總結和鞏固。整個狀況是內容太飽滿，過程太快，學生難以消化吸收。

靠教學內容的精減已經無法解決課時的約束，一些細節在課堂上只能點到為止，重點內容雖然強調，但也不能舉一反三，深入剖析。實際狀況是教與學“脫節”，課堂上教師竭盡全力，想盡辦法，但好的學生學得很累，差的學生完全放棄。此乃“瓶頸”所在，靠“小手術”實難解決問題。

在此提出一個“大手術”的思路——倒置法，將最終的教學目標，即一個中等復雜程度且比較具有典型意義的液壓系統提前呈現在學生面前，提出各個要解決的問題，以最終目標引領教學內容的展開，然后用“填空”的手段進行教學。將所有的問題進行統合，每堂課圍繞一兩個大的問題進行展開，將該系統分析透徹并就某些環節拓展深入。如此，將以前的教學框架完全打破，形成一種新的教學內容體系。該模式的教學經初步分析，有下述利弊：

1.贏得教學空間。每堂課內容緊扣最終目標，“填空”的內容可以從容把握，在限定的課時中獲得騰挪的余地，有利于突出重點。

2.直面最終目標，解決按部就班教學模式之下學生難以融會貫通的難題。

3.打破原有的系統性，可避免學生一節課脫節，之后整個環節都跟不上的現象，而脫節的內容因為有課堂明確提示的具有針對性的問題，可讓學生課后自習。

4.易吸引學生的注意力，并為學有余力的學生提供深入研究的余地。

5.學生對于基本理論的掌握程度會有所減弱，課程原有的完整性、全面性不再。

6.相關教學內容需要有機穿插，以往的教學經驗已不適用，需要探索把握。

課程內容的改革是本項課程建設的核心，如何重組教學內容，提高效率和效果，把握好學生學習的理解思維過程，這是需要進一步深入探索總結的問題。如此大幅度的改革，還面臨著教材適用性的問題，以及作為最終目標的液壓系統選擇問題，必須保證其實踐性、典型性、綜合性和基本問題的覆蓋度等各個方面。

二、 課堂教學方式

在液壓課程教學中，課堂討論一直是比較行之有效的方法。這一點不但不能縮減，還應該進一步擴展。因為有課程內容改革的前提而使之存在可能，每堂課都以一個大問題分解出若干個小問題，針對問題展開教學內容，引導學生去思考、理解，去尋找解決問題的途徑。“面面俱到”的教學模式必須被摒棄，相當多的細節在課堂上不再展開，而是以問題形式提出后便讓學生自己去尋找答案。這樣的教學方式，結果可能是這樣一種狀況：對于最終目標學生都能分析理解，但對于諸多的細節問題和理解的深度，以及能否舉一反三，分析理解各種液壓系統，卻因所鉆研深度不同而差異很大。相當一部分學生對這種教學模式可能一時難以適應，但這卻是大學的學習所必需，所以，需要提出“功夫在課外”的理念，并以各種手段來支撐。

1.加強課外輔導強化答疑機制，鼓勵學生答疑，也可成立部分學生的興趣小組。

2.過程化考核包括課堂練習和課外大型作業、專題討論等，注重過程和階段性實效。

3.充分利用網絡手段，在課內外都要充分利用網絡展開教學，這是提高教學效率的一個重要手段。例如在液壓元件的教學中，選擇重點元件的動態圖講解原理，其他元件以職能符號講解，動態圖則在網絡上提供給學生自習；大型作業和專題討論要求學生用網絡提交，課外輔導也包括網絡輔導，用微信群作為全體學生學習和討論交流的平臺。

4.選擇重點深入討論針對液壓系統中的一些有價值的局部問題，進行拓展深入的課內外討論，此過程需要通過課外搜集相關資料并歸納整理得出見解。除了引導學生拓展視野，以達到思考和理解的深度外，還應注入工程思維和能力的培養訓練。

為了與課外學習相配合，課程的設置應為每周2學時或3學時，這較每周4學時有利，后者課程在8周內完成，節奏太快，沒有回旋余地。

三、 學生主動學習的促進

學生應是學習的主人，大學教師應以導為主，以教為輔[2]。如何引導工科學生以現代工程所需為目標，進入一種主動的學習狀態，是專業課教師的一項重要工作，需要教師大力去推動，要有剛性的措施去促進。改進的教學模式是：課堂上教學內容大面積簡單覆蓋，重點問題課前先提出給學生預習，課堂上深入討論分析；其他問題由學生課外檢索資料，尋找解決途徑，以具有連續性的大型作業貫穿教學過程，并作為一種督促和檢驗的手段。

基于液壓和氣壓傳動技術的特點，在教學上施行這種模式具有可行性，在某一問題上的深入必定牽連到諸多基本概念和理論，而深入的程度則取決于學生的能力和所花費的功夫。優秀的學生會在此過程中凸顯其能力，而對于習慣敷衍的學生，需要采取相應的督促機制，在課程的前期安排一些課堂提問和討論、課堂練習等，及時提醒或告誡。同時規定，課外的大型作業和專題討論報告如發現雷同的，一律取消相應的成績，以杜絕抄襲敷衍現象。

四、 設計型實驗的開展模式

在本課程中，實驗是培養學生的實踐能力，也是檢驗和提高學生對專業技術掌握程度的重要環節。課程安排有3次共6個學時實驗，第一次為認識型，從一臺液壓模型的運行和接觸，了解液壓系統的工作原理和特點，以及拆解液壓元件，了解其基本構造。后兩次均為設計型，包括液壓系統和氣動系統各一次，設計型實驗是重點，突出“設計”的特點。液壓實驗推薦但不限定的實驗內容是“速度—負載特性”，即測試當負載改變時，帶節流調速的液壓缸速度變化的規律。在實驗室條件下，主工作缸為節流調速系統，用另一液壓缸作為阻力負載，負載大小可調，只允許用一個泵源。以此要求學生設計實驗系統，并在液壓實驗臺上搭建、進行調試和測試參數。

液壓與氣動的設計型實驗在近幾年的教學實踐中已經展開了數屆，有成功的經驗，也存在不足之處。學生在紙面上構思的液壓系統經教師審閱整改后，由學生在實驗臺上完成搭建調試和運行工作。除推薦的實驗項目外，還有多項液壓實驗已經由師生共同完成開發，如模擬重力型負載下的“叩頭”現象、使用不同液壓元件的保壓特性、液壓振蕩回路等，鼓勵學生構思創新的實驗系統，豐富實驗項目，力求各實驗小組的實驗內容不重復。在這樣的實驗過程中，學生對液壓系統中可采用的多種手段及其應用效果使其增加了認識，直觀地看到了自己設計的成果[2]，也提高了對這項技術的興趣。

氣壓傳動的設計型實驗與此類似，要求實現雙氣缸順序動作的單循環或連續循環，為突出氣動的特點，可采用全氣控系統。

設計型實驗的開展，使學生在實驗過程中不再是被動地參與、按程式完成，而是主導一項實驗的過程，這需要付出更多的努力，包括實驗之前的設計、正確的搭建、調試中遇到問題的處理、實驗參數的獲取、實驗后的總結分析等。實驗對指導教師的要求很高，要求其引導學生一起尋找問題原因和解決問題。之前的設計型實驗開設總體上很成功，效果很好，這類實驗要堅持并加以完善。實踐中還存在一些不足，表現為：

1.部分學生的準備工作不到位，實驗系統未認真設計，也因此導致實驗時間拖長、實驗效果大打折扣。

2.因設備臺數不足，實驗小組以5～6人為一組，其中有些學生“袖手旁觀”，細化分組因條件所限難以實現。

3.因實驗需要學生掌握較為完整的課程知識，設計型實驗幾乎都安排在課程的末尾，實驗完后學生忙于應付考試，對實驗內容沒有充分的總結和交流。

對此，有必要采取下述措施：

1.硬件上增加實驗設備的臺套數，可實現分組的細化，以液壓每組三位成員、氣動每組兩位成員最合適，組內成員協同完成但又有分工，培養學生的團隊協作能力。

2.提前布置實驗要求，在實驗之前完成系統的設計和審閱。所設計的實驗系統在網絡平臺上提交，規定各個組設計的實驗系統不得與先行提交的系統相同。

3.增設交流和點評環節，各組準備PPT，以自愿、抽查和選優結合的方式，安排三分之一左右的實驗小組進行交流，教師加以點評。

五、企業元素的注入

校企聯合教學目前開展得很熱烈，也取得了非常好的效果。對于液壓和氣壓傳動這類實踐性很強的課程，更多注入企業元素有利于學生獲得實際的知識，但少課時的課程要實施企業教師授課卻存在很大困難。退而求其次，課堂上也可以直接增設來自企業的視頻和工程案例，部分內容在課堂上播放并講解，其他的可以通過網絡提供給學生。也可以請企業工程師在企業現場講課，拍攝視頻后在課堂上播放。通過精選內容，并與課堂教學內容進行合理穿插，追求直觀而高效率的課堂效果。

六、評分方式的改進

評分方法實際是對學生的學習進行導向的一種評價體系，以公平的尺度來鼓勵和鞭策學生。為促進學生主動學習，就必須認可學生在課外學習中所取得的成績。這些可表現在課堂練習、課堂互動、大型作業、專題討論、實驗等環節中。以往的過程化考核由任課教師各自制訂了一些考核標準，積累了一定的經驗，也存在著一些問題，各門課程試行的方法各不相同、各有利弊。在“百花齊放”之后，應該進行相應的分析總結和專題研討，逐漸實現規范化。結合近年實施過程化考核的經驗，期末考試與其他環節的占比以五五開為佳。期末考試占比過高，難以鼓勵和突顯學生的主動學習、深入鉆研的成果；過低則可能把關不嚴，容易讓學生產生蒙混過關的想法。在此基礎上，還可施行“亮點”附加分制度，對于在大型作業、實驗等環節有創新或創意的，進行網絡平臺公示并給予5分左右的額外獎勵。反之，大型作業和實驗報告發現大段論述雷同的，則扣除該部分的成績。

七、結語

上述課程改革的設想，僅屬于一種粗略的整體設計，各環節都有許多細節需要充實，具體實施起來對教和學兩方面都會有很大的壓力和挑戰，必須在實踐中不斷摸索總結、提高和完善。實施得好，學生既掌握了課程的知識，又改變了學習方式，提高了學習能力；實施得不好，則不能調動學生的學習積極性、不能配合課堂教學投入課外學習，可能導致課程改革的失敗。面對要求高、課時少的教學現狀，不改革，注定失敗；改革，任重而道遠。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳樹海.《液壓傳動》教學改革的探索與實踐[J].液壓與氣動，2008（5）：57-58+60.

[2] 王琨，李碩，孫立鵬，等.機械專業應用型人才培養模式的探索與思考[J].機械管理開發，2009（4）：134+136.

[3] 陳云霞，余雨萍. 近代國外大學課程改革對我國高等教育的啟示[J].中國地質教育，2009（1）：54-56.

[4] 朱泓，李志義，劉志軍. 高等工程教育改革與卓越工程師培養的探索與實踐[J].高等工程教育研究，2013（6）：68-71.

[5] 蔣勝永，楊慧英，劉世榮.地方院校應用型人才培養方案構建的實踐探索——以紹興文理學院為例[J].中國大學教學，2010（10）：30-32.

[責任編輯：劉鳳華]