融入傳統教學特點的液壓傳動課程多媒體課件設計

孟利民 王傳禮 張立祥 阮學云 梁 超 李永梅

安徽理工大學機械工程學院 安徽淮南 232001

隨著計算機技術的發展，多媒體以及多媒體教學引入已成為我們生活與學習中的平常事。然而，多媒體教學的效果一直是教育工作者關注的問題。尤其是近年來，隨著我國網絡與手機通訊的快速發展，人們利用網絡的費用越來越低，學生利用網絡與手機越來越方便，使用的頻率與時間也越來越多。在當前新形勢下，高校的課堂教學如何使學生的注意力集中于上課內容、激發學生的學習興趣與熱情、得到良好的教學效果、達到課程教學大綱的教學目的與要求是每一位從事一線教學的教師應重視與研究的問題[1-3]。

液壓傳動是以有壓液體為介質，實現機械傳動、功率傳遞和信息轉換，具有剛度高、響應快、功率大且體積小又易于實現計算機控制等獨特優勢。液壓傳動課程是機械工程專業、車輛工程和化工機械等工科專業的專業技術基礎課；液壓傳動課程教學對學生認知實踐、動手能力及創新設計能力的培養起著重要作用[4]。多媒體的引入使得液壓傳動課程的教學方式變得靈活，提高了課堂時間利用效率，教師可以更加生動形象地講解教學內容。然而，與其他課程的教學一樣，多媒體教學方式的引入改變了以往傳統教學授課模式，增加了課堂內容的信息量，加快了授課進程，如果教師在授課過程中把握不當，使學生對授課內容難以接受，將會影響課堂教學效果[5]。

如何針對液壓傳動課程特點，將傳統教學的特點融入多媒體教學的課件設計中，使得傳統教學與多媒體教學有機地結合，對有效把握課堂教學進程、提高液壓傳動教學質量至關重要。針對目前高校工科的課程體系以及液壓傳動課程特點，基于液壓傳動課程教學大綱的目的與要求，根據課程教學與考核內容，本文考慮傳統教學方式特點介紹液壓傳動課程的多媒體課件設計與制作，并以具體教學內容為實例進行分析，以激發學生學習興趣，達到教學目的與要求，有效提高教學質量。

1 液壓傳動課堂教學方式選擇

1.1 液壓傳動課堂教學的兩種態度

當教學方式從傳統單一的板書教學發展到現在，可以使用基于計算機技術的多媒體教學時，我們往往面對的是如何選擇的問題。堅持板書傳統方式還是完全采用多媒體教學或者是兩者融合？在實際教學中，對于液壓傳動課堂教學方式的選擇有兩種態度。一種是年長一些教師的態度，從職業生涯發展來看，這些教師前輩有著扎實的傳統教學所要求的基本功底，而對多媒體教學需要掌握的計算機基礎及互聯網的知識欠缺。他們較多地堅持傳統教學的優點，幾乎完全排斥多媒體教學。另一種是剛入職的青年教師，基于良好的計算機與互聯網技能，在課堂中更多地依賴于多媒體教學。

1.2 液壓傳動課程特點

在液壓傳動的課堂教學中選用哪種教學方式，選擇傳統教學或是多媒體教學方式，或是將兩者有機結合？選擇依據應該是兩種教學方式各自的優缺點以及液壓傳動課程的自身特點。

對于傳統教學與多媒體教學方式的優缺點已有不少文獻介紹研究，簡單地說，傳統教學有助于教師對課堂進程的把握，有助于教師與學生之間的互動，有助于學生對知識的吸收。而不足之處是課堂的進程較慢，信息量相對較少，課堂時間利用效率不夠理想，知識表達方式單一；對于多媒體教學來說，可以多層次多色彩多方式地將知識傳遞給學生，課堂進程中時間利用效率較高，而不足之處是教師與學生之間的互動容易被忽視，教學講授的知識與學生可以接受與吸收的知識容易脫節。

從液壓傳動的學科特點和教材特點來看，液壓傳動是一門重要的工科學生專業基礎課，實踐性較強，與生產實際聯系緊密。課程內容包括流體力學基礎、液壓元件以及液壓基本回路。課程教學目的是使學生了解與掌握液壓泵、液壓馬達、液壓控制閥及輔助元件的結構、性能、特點和參數計算，明確各元件在液壓回路中的作用，并熟練掌握液壓基本回路的組成與功能。通過液壓傳動課程的學習使學生掌握液壓技術的基礎理論與基本回路知識，具有液壓傳動實驗、參數測量的基本技能，為以后從事機械設計制造及維修方面的工作打下基礎。從本課程的考核內容來看，一方面是考核學生對液壓元件的結構、原理的掌握及在此基礎上對液壓基本回路的分析能力，另一方面是對液壓元件及回路參數的計算考核。

1.3 液壓傳動課程學時

工科學生在校學習的課程也隨著科學技術的發展與社會發展的需要不斷地變化與更新，總體說來，課程數量增多，涉及面更廣泛，如機械設計與自動化專業，隨著計算機技術的發展，此專業的課程體系中增加了如機械CAD/CAM、有限元分析、優化設計以及MATLAB、程序設計C++等課程。在此形勢下，每門課程的總學時需要相對壓縮，以液壓傳動課程來說，課程的學時從42學時、每周四節課、共11周的課程減少為目前的32學時8周的課程。在課時較少的情況下，教師應在保證教學效果的前提下，將液壓傳動知識完整地傳授給學生，從而達到課程教學目的與教學大綱的要求。

2 液壓傳動課程多媒體課件的制作

采用哪一種教學方式，傳統教學或是多媒體教學，應以是否適合教學、是否能給學生以啟發和引導、是否能提高課堂教學效果為衡量標準。在教學過程中引入多媒體來輔助教學已是一門學科教學發展的必然趨勢，而傳統教學與多媒體教學各具特點，應在教學中相互融合，優勢互補。在液壓傳動課程學時相對較少的情況下，采用多媒體教學是必然的選擇[6,7]。而針對液壓傳動的學科特點以及教學要求，其中的液壓元件參數計算部分又以傳統教學為優先選擇。因此，液壓傳動課程多媒體課件嘗試融入傳統教學特點來設計與制作，在實際應用中收到良好的教學效果。

2.1 液壓元件參數計算部分的課件制作

液壓傳動計算包括兩部分內容，一是液壓泵、馬達以及液壓缸的參數概念以及參數之間的計算；二是以節流調整回路為主的液壓基本回路中的參數計算，這部分是學生學習的重點、難點內容也是課程重要考核內容。在參數計算部分的教學中首先是在學生掌握了液壓元件結構、工作原理或是回路的組成以及回路的作用的基礎上學習參數的概念，如液壓泵的排量、流量以及壓力、效率等概念，然后學習參數間的計算內容。

參數概念以及參數間計算部分的課件制作要融入傳統教學方式的特點，循序漸進，層次分明，以達到采用多媒體教學方式得到傳統教學效果的目的。方式是將概念與公式一步一步地引入，所用動畫是進入擦除的方式，而需要注意的是，將動畫的開始方式設定為單擊以方便教師根據學生反映把握放映內容；將動畫的方向設定為從左至右的方式，播放速度設定為中速，以模擬傳統教學中教師的板書書寫。課件中文字不要過多，字體可設定為24號字體以上，重點及核心內容可換字體顏色以突出顯示，加強學生的視覺刺激。

在課程的計算部分以此方式設計多媒體課件，教師結合多媒體課件的內容講授，板書內容為相應的授課內容標題以及關鍵字，并與課件內容相結合再配合必要的解釋內容。這種多媒體課件制作方式，既發揮了傳統教學在此部分內容講授上的優勢，又以多媒體形式補充傳統教學難以達到的效果。同時，避免了在目前兩班近80名學生上課的教室中，后排與兩側學生看傳統板書內容相對困難的問題。此外，在課時相對較少的情況下，節省了教師背對學生的書寫與畫圖時間，提高了課堂時間利用效率。多媒體課件中字體的大小、顏色以及動畫效果帶給學生的視覺刺激效果是傳統板書式教學難以達到的。

實例：液壓泵與馬達的參數計算。

泵與馬達的參數關系是學生容易混淆的內容，如泵的理論流量、實際流量以及理論轉矩、實際轉矩等概念，與之相對應的是馬達的相關概念。以上述方式制作授課課件逐一講述液壓泵、馬達的參數概念以及參數計算，并以圖1a至圖1c的形式展示分別講解泵、馬達以及泵與馬達間的參數關系，形象有效地幫助學生學習與理解。在參數的計算例題講解中把已知的參數如圖1c中畫圈標出，結合運用參數間的關鍵公式學生很容易得到求出未知參數的思路與方法。

考慮到傳統教學的優勢，以類似教師書寫、板寫的形式，采取漸進式的多媒體課件制作，課堂教學中配合教師的講解，起到了傳統教學相同的授課效果。同時，融入了傳統教學方式特點的多媒體課件，在課堂教學中節省了教師書寫與畫圖的時間，可以高效地利用有限的授課時間。多媒體課件從字體大小，色彩以及圖形質量等給學生的視覺感受是簡單的傳統教學難以達到的。

圖1 融入傳統教學的課件制作實例：泵與馬達的參數計算

2.2 液壓元件結構、原理及液壓基本回路的課件制作

液壓傳動的另一部分內容是液壓元件的結構、工作原理以及液壓回路的組成與回路功能的介紹。這部分的內容如果僅用傳統教學方式，液壓元件的結構難以表述清楚，液壓閥的工作過程不能形象展示，而液壓回路又需要較多的時間畫在黑板上。如采用多媒體教學，利用高質量圖形、豐富的Flash動畫以及鮮艷色彩相結合的多媒體課件，可以使課堂教學起到事半功倍的效果。

此部分內容的課件設計主要以圖形為主，圖形要精選清晰圖片，一張幻燈片上一般只出現1～2圖，配合以文字標題與必要的關鍵詞說明。關鍵詞是所講授內容的重點，需要學生重點關注，加之明亮顏色相配合，給學生以視覺刺激。如在講解外嚙合齒輪泵的典型結構時，多媒體課件展示清晰的CB泵的結構圖，教師結合多媒體課件的圖形逐一講解泵的組合，對于有較少工程實踐經驗的學生來說更容易理解泵的內容。之后，播放制作精良的Flash動畫，生動地表達了泵的工作原理；對于液壓回路的組成與功能的講授，課件的內容以液壓回路圖為主，仍應配以較少文字，只加入標題或關鍵詞即可。課件的設計重點突出回路功能，即回路中液壓閥不同工作位置下的進、回油路，從而使學生掌握基本回路在液壓系統中的功能。

實例：液壓回路的組成與功能。

帶有補償裝置的串聯液壓缸的同步回路是一個較為復雜的同步回路。講授的重點是兩液壓缸如何在發生不同步的情況下通過自動補償裝置來實現再一次的兩缸同步。課件制作重點是分層次的，即分開液壓缸1和2分別出現先運動到底的兩種情況；二是要分步驟，即在1缸或2缸先到情況下油路的進、回油的通路，結合教師的分步講解，使學生理解兩缸同步的自動補償原理。如圖2所示，當三位四通換向閥6工作在右位時(①步：方框出現)，兩液壓缸活塞同時下行(②步：箭頭出現，指示油路)。若缸1先運動到底(③步：關鍵文字出現)，觸動行程開關a(④步：底色出現，閃爍顯示)使閥5通電，閥5工作在右位(⑤步：方框出現)，這時壓力油經閥5及液控單向閥3向缸2的B腔補油，推動活塞繼續運動到底，以消除兩缸的位置誤差。教師配合以上設計的多媒體課件講授這部分內容，使原本復雜的內容簡單化，過程變得清晰，學生容易接受。教師在講解完第一種情況后提出問題，讓學生分析第二種情況，如果缸2先運動到底，液壓閥的工作位置以及回路的進、回油的通路情況，從而分析在此情況下兩缸的位置誤差補償原理。這種方式給學生自己分析、思考的機會，使學生緊跟教師講授內容，充分激發學生學習興趣，調動學生的學習主動性，提升學生自主學習的能力。

圖2 融入傳統教學的課件制作實例：帶有補償裝置的串聯液壓缸的同步回路

3 結語

傳統教學與多媒體教學各具優缺點，在教學中應根據學科特點將兩種教學方式有機地結合起來。液壓傳動是一門重要的工科學生的專業基礎課程，對學生認知實踐、動手能力及創新設計能力的培養起著重要作用。課程重要掌握以及考核的內容主要包括液壓元件結構、工作原理、液壓元件參數計算以及基本回路。根據學科特點、教學目的以及教學大綱要求，在課程學時較少情況下融入傳統教學方式特點的液壓傳動課程進行多媒體課件制作，根據課程不同內容設計課件，使課件不僅加入色彩、圖形、Flash動畫等元素，又以類似傳統教學的方式逐一漸進式展示播放。教師結合課件講授使課堂教學既具有傳統教學的特點又吸收了多媒體教學的優勢，使生動形象的課程內容易于學生接受，從而激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性，達到良好的教學效果。