應(yīng)用型本科院校《液壓與氣壓傳動》課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

張衛(wèi)忠 張軍

【摘 要】圍繞高水平應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合安徽新華學(xué)院的辦學(xué)特點(diǎn)，明確了本門課程的CDIO教學(xué)模式，提出了在教學(xué)中突出“一個核心、兩個關(guān)鍵和三層實(shí)踐”的教改思路，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估等方面進(jìn)行改革。實(shí)踐表明：實(shí)施教學(xué)改革后《液壓與氣壓傳動》課程提高了教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到了理實(shí)一體化的教學(xué)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型;CDIO;教學(xué)模式;液壓

中圖分類號： G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）07-0176-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.072

【Abstract】To develop Application-oriented talents as the goal， combined with the characteristics of Anhui Xinhua university， this article Clarifies the CDIO teaching mode of this course， put forward the teaching reform idea of “one core， two key and three layers of practice”， and reforms teaching content and teaching evaluation. The practice shows that the quality of teaching of the “Hydraulic and Pneumatic Transmission” course is improved after the implementation of teaching reform， and the integration of teaching is achieved from theory to practice.

【Key words】Application-oriented; CDIO; Teaching mode; Hydraulic

0 引言

液壓技術(shù)是自動化和智能制造生產(chǎn)中的先進(jìn)技術(shù)之一，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有非常重要的地位，由于液壓傳動具有較大的功率-質(zhì)量比和力-質(zhì)量比等優(yōu)點(diǎn)，液壓技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。然而，傳統(tǒng)的液壓教學(xué)中通常采用以教師理論講授為主，先理論后實(shí)踐的教學(xué)方法，存在以下幾個主要問題：理論教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高;實(shí)際動手機(jī)會少，學(xué)生實(shí)踐能力偏弱;學(xué)習(xí)的主動性不夠，學(xué)生的工程能力素養(yǎng)難以提高;課程的教學(xué)效果評價和考核方式較為單一，不能全面評判學(xué)生掌握該門課程的綜合能力，脫離了應(yīng)用型大學(xué)教育的培養(yǎng)本質(zhì)。鑒于以上存在的問題，我們從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估等方面探究液壓與氣壓傳動這門課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。

1 課程教學(xué)改革具體內(nèi)容

1.1 明確了基于CDIO的課程教學(xué)模式理念

CDIO，英文Conceive Design Implement Operate的縮寫，即構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作的涵義，是一種新型的教學(xué)模式理念，其主要目的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的能力，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，不僅如此，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的人際交往溝通能力以及團(tuán)隊合作精神等，為學(xué)生的就業(yè)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

液壓與氣壓傳動課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿足學(xué)校高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)的內(nèi)在需求，借鑒與參考CDIO的理念，重構(gòu)液壓與氣壓傳動課程理論與實(shí)踐有效結(jié)合的教學(xué)模式，在這門課程的理論與實(shí)踐教學(xué)中，著重突出“一個核心、兩個關(guān)鍵和三層實(shí)踐”的觀念，“一個核心”是指提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，“兩個關(guān)鍵”是指重點(diǎn)掌握液壓傳動技術(shù)中壓力和流量這兩個參數(shù)的變化，“三層實(shí)踐”是指實(shí)踐教學(xué)中的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計型實(shí)驗(yàn)和工程項目實(shí)驗(yàn)等三個不同程度的實(shí)踐教學(xué)。在課堂理論教學(xué)中以基礎(chǔ)原理為主，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)和動手能力的培養(yǎng)，把提高學(xué)生的工程素養(yǎng)作為第一要務(wù)。

1.2 建立基于CDIO的課程內(nèi)容體系

液壓與氣壓傳動是一門綜合性實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，涉及內(nèi)容較為廣泛，尤其近幾年來，其理論和工程應(yīng)用的發(fā)展更是日新月異。為了適應(yīng)學(xué)校培養(yǎng)高水平應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才發(fā)展的內(nèi)在需求，基于CDIO的教育理念，并且結(jié)合液壓與氣壓傳動這門課程的特點(diǎn)和知識體系，按照模塊化設(shè)計重構(gòu)課程教學(xué)大綱。理論課堂教學(xué)中，將基于CDIO理念的機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)工程能力的培養(yǎng)要求應(yīng)用到液壓與氣壓傳動這門課程的教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。根據(jù)CDIO工程教育理念，結(jié)合液壓與氣動課程的內(nèi)容特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計為六大模塊：流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓與氣壓動力裝置、液壓與氣壓執(zhí)行裝置、液壓與氣壓控制裝置、液壓與氣壓控制回路和液壓與氣壓技術(shù)應(yīng)用。

在上述六個模塊的實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，首先按照模塊化的指導(dǎo)思想，并且結(jié)合相關(guān)的實(shí)際工程案例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行課堂講授，這樣可以為后面的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)夯實(shí)理論基礎(chǔ)。其次，各個模塊在學(xué)習(xí)完以后，要求學(xué)生畫出每個模塊的思維導(dǎo)圖，以及梳理所學(xué)到的知識。最后，走進(jìn)液壓實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論與實(shí)踐相結(jié)合，并且根據(jù)理論教學(xué)中的要求操作課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的一體化的教學(xué)。

1.3 加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

將CDIO的理念應(yīng)用到液壓與氣壓傳動課程的實(shí)踐教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，將CDIO理念中的“構(gòu)思-設(shè)計-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作”與學(xué)生認(rèn)知能力培養(yǎng)中的所屬的“基礎(chǔ)—提高—創(chuàng)新”思想進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中，明確構(gòu)建以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計型實(shí)驗(yàn)和工程項目實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的“三個層次”的實(shí)踐，以提高學(xué)生的實(shí)際動手操作能力。同時，在這三個不同層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)中將學(xué)生分為多個團(tuán)隊，讓學(xué)生能夠在團(tuán)隊中通過實(shí)踐環(huán)節(jié)中的合作溝通交流等，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神和交流溝通能力，通過上述三個不同層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠使學(xué)生形成團(tuán)隊工作、創(chuàng)新以及溝通的能力。

1.4 優(yōu)化教學(xué)效果評價體系

為了建立以評促學(xué)的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)以教師的教學(xué)為中心到以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心這種方式的轉(zhuǎn)變，依據(jù)CDIO的培養(yǎng)模式，提出了一種適合的評估方法以評價學(xué)生在各種不同學(xué)習(xí)的環(huán)境中所獲取的成績和成果。針對學(xué)生不同方面的能力用相應(yīng)合適的方式來進(jìn)行考核，該方法不僅能夠科學(xué)、合理地評價學(xué)生學(xué)習(xí)的不同程度效果，而且還能夠起到指引作用，可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。這樣通過在整個教學(xué)的實(shí)際實(shí)施過程中不斷地學(xué)習(xí)反饋與評價，從而對教學(xué)過程不斷地進(jìn)行完善。

根據(jù)液壓與氣壓傳動課程CDIO教學(xué)模式的特征，現(xiàn)將教學(xué)效果具體考核內(nèi)容細(xì)化并且分配不同比例的權(quán)重：平時成績10%、實(shí)驗(yàn)成績20%和實(shí)踐報告20%、綜合試卷50%，然后綜合給出課程的評價成績，這樣，對學(xué)生最終的考核實(shí)現(xiàn)了真正的知識+能力+素質(zhì)的綜合考核，合理地體現(xiàn)了不同學(xué)生對該門課程知識掌握的不同程度。

2 課程教學(xué)實(shí)施案例

結(jié)合CDIO的教學(xué)理念，以進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路模塊為例，建立相關(guān)的課程教學(xué)過程如下：

2.1 理論教學(xué)

首先，在課堂上采用播放視頻、動畫以及軟件仿真等各種方式來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過播放各種液壓設(shè)備視頻和動畫直觀形象的演示節(jié)流調(diào)速過程，展示節(jié)流調(diào)速在工業(yè)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，使學(xué)生對這次課產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，同時也為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。

其次，采用提問式、引導(dǎo)式和討論式等各種形式教學(xué)方法，比如，在講解進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的工作原理時，提問學(xué)生回路中的溢流閥作用是什么？僅僅只是起到安全保護(hù)作用嗎？如果去掉溢流閥，是否仍然能夠調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動速度？針對這些提出的問題，學(xué)生經(jīng)過認(rèn)真思考，并且互相討論，課堂的學(xué)習(xí)氣氛自然變得活躍，不同的學(xué)生由于認(rèn)識不相同，其觀點(diǎn)也會各異。結(jié)論是否正確都不是關(guān)鍵問題，事實(shí)上經(jīng)過學(xué)生本身地認(rèn)真討論和思考所得出的結(jié)論，印象肯定都非常深刻，達(dá)到了事半功倍的學(xué)習(xí)效果，從而實(shí)現(xiàn)了對理論知識的扎實(shí)掌握。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

首先，根據(jù)理論教學(xué)知識模塊結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)大綱要求，建立進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路等典型的實(shí)驗(yàn)項目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示與驗(yàn)證，介紹該回路的液壓元件組成、工作原理以及如何達(dá)到節(jié)流調(diào)速的效果，并且讓學(xué)生思考：為了實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速，溢流閥的調(diào)定壓力必須滿足的條件是什么。借助實(shí)驗(yàn)室的液壓綜合測試實(shí)驗(yàn)臺，搭建進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，進(jìn)行節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速時，溢流閥的進(jìn)口壓力必須不小于溢流閥的調(diào)定壓力時，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速的目的，而且，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的節(jié)流口大小就可以調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)行速度，與學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容完全相符合。

其次，根據(jù)液進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的特點(diǎn)，并結(jié)合理論教學(xué)中學(xué)生所繪制的思維導(dǎo)圖，要求學(xué)生分別設(shè)計壓力控制回路、流量控制回路、多缸工作控制回路和其他典型回路等四種液壓基本回路。設(shè)定3-5個學(xué)生為一小組，一起討論構(gòu)思所設(shè)計回路能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，根據(jù)功能要求設(shè)計液壓相應(yīng)的液壓基本回路，提交實(shí)驗(yàn)教師審核，確定學(xué)生所設(shè)計的回路方案是否合理。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)中所用的液壓元件，在液壓綜合測試實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行組裝，經(jīng)檢查回路無誤后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)運(yùn)作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

最后，為了全面并且有效地衡量學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作效果，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核和評估，制定出合理的實(shí)驗(yàn)評價標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容具體包括：出勤率、學(xué)習(xí)態(tài)度、設(shè)計過程、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報告等5個方面，實(shí)驗(yàn)考核結(jié)果是本課程最終成績的重要組成部分。

3 結(jié)論

在當(dāng)前最新形勢下，為了滿足學(xué)校高水平應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需求，課題組得到了安徽新華學(xué)院2018年質(zhì)量工程項目“液壓與氣壓傳動技術(shù)”（項目編號：2018jpkcx23）的支持，其成員近年來對課程的建設(shè)和教學(xué)改革進(jìn)行了大量的研究和探索實(shí)踐，明確了本門課程的CDIO教學(xué)模式，提出了在教學(xué)中突出“一個核心、兩個關(guān)鍵和三層實(shí)踐”的教改思路，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估等方面進(jìn)行了改革，并在學(xué)校2015級和2016級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了實(shí)施，實(shí)施教學(xué)改革后《液壓與氣壓傳動》課程提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的動手實(shí)踐能力得到了很大提高，實(shí)現(xiàn)了理實(shí)一體化的教學(xué)目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

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