應(yīng)用型本科院校《液壓與氣壓傳動(dòng)》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(mén)課程的CDIO教學(xué)模式，提出了在教學(xué)中突出“一個(gè)核心、兩個(gè)關(guān)鍵和三層實(shí)踐”的教改思路，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)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(dòng)》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(lèi)號(hào)： G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 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(dòng)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(dòng)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(lái)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(gè)主要問(wèn)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(dòng)手機(jī)會(huì)少，學(xué)生實(shí)踐能力偏弱;學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(píng)價(jià)和考核方式較為單一，不能全面評(píng)判學(xué)生掌握該門(mén)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(wèn)題，我們從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)估等方面探究液壓與氣壓傳動(dòng)這門(mén)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(xiě)，即構(gòu)思、設(shè)計(jì)、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(dòng)性，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問(wèn)題的能力，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)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(duì)合作精神等，為學(xué)生的就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

液壓與氣壓傳動(dòng)課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿(mǎn)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(dòng)課程理論與實(shí)踐有效結(jié)合的教學(xué)模式，在這門(mén)課程的理論與實(shí)踐教學(xué)中，著重突出“一個(gè)核心、兩個(gè)關(guān)鍵和三層實(shí)踐”的觀念，“一個(gè)核心”是指提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，“兩個(gè)關(guān)鍵”是指重點(diǎn)掌握液壓傳動(dòng)技術(shù)中壓力和流量這兩個(gè)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(jì)型實(shí)驗(yàn)和工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)等三個(gè)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(dòng)手能力的培養(yǎng)，把提高學(xué)生的工程素養(yǎng)作為第一要?jiǎng)?wù)。

1.2 建立基于CDIO的課程內(nèi)容體系

液壓與氣壓傳動(dòng)是一門(mén)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(lái)，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(dòng)這門(mén)課程的特點(diǎn)和知識(shí)體系，按照模塊化設(shè)計(jì)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(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工程能力的培養(yǎng)要求應(yīng)用到液壓與氣壓傳動(dòng)這門(mén)課程的教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)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(dòng)課程的內(nèi)容特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)為六大模塊：流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓與氣壓動(dòng)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(gè)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(lái)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(gè)模塊在學(xué)習(xí)完以后，要求學(xué)生畫(huà)出每個(gè)模塊的思維導(dǎo)圖，以及梳理所學(xué)到的知識(shí)。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(dòng)課程的實(shí)踐教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，將CDIO理念中的“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-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—?jiǎng)?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(jì)型實(shí)驗(yàn)和工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的“三個(gè)層次”的實(shí)踐，以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。同時(shí)，在這三個(gè)不同層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)中將學(xué)生分為多個(gè)團(tuán)隊(duì)，讓學(xué)生能夠在團(tuán)隊(duì)中通過(guò)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(duì)協(xié)作精神和交流溝通能力，通過(guò)上述三個(gè)不同層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠使學(xué)生形成團(tuán)隊(duì)工作、創(chuàng)新以及溝通的能力。

1.4 優(yōu)化教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系

為了建立以評(píng)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(píng)估方法以評(píng)價(jià)學(xué)生在各種不同學(xué)習(xí)的環(huán)境中所獲取的成績(jī)和成果。針對(duì)學(xué)生不同方面的能力用相應(yīng)合適的方式來(lái)進(jìn)行考核，該方法不僅能夠科學(xué)、合理地評(píng)價(jià)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(dòng)性和積極性。這樣通過(guò)在整個(gè)教學(xué)的實(shí)際實(shí)施過(guò)程中不斷地學(xué)習(xí)反饋與評(píng)價(jià)，從而對(duì)教學(xué)過(guò)程不斷地進(jìn)行完善。

根據(jù)液壓與氣壓傳動(dòng)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(shí)成績(jī)10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%和實(shí)踐報(bào)告20%、綜合試卷50%，然后綜合給出課程的評(píng)價(jià)成績(jī)，這樣，對(duì)學(xué)生最終的考核實(shí)現(xiàn)了真正的知識(shí)+能力+素質(zhì)的綜合考核，合理地體現(xiàn)了不同學(xué)生對(duì)該門(mén)課程知識(shí)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(guò)程如下：

2.1 理論教學(xué)

首先，在課堂上采用播放視頻、動(dòng)畫(huà)以及軟件仿真等各種方式來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)播放各種液壓設(shè)備視頻和動(dòng)畫(huà)直觀形象的演示節(jié)流調(diào)速過(guò)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(duì)這次課產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

其次，采用提問(wèn)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(shí)，提問(wèn)學(xué)生回路中的溢流閥作用是什么？?jī)H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(dòng)速度？針對(duì)這些提出的問(wèn)題，學(xué)生經(jīng)過(guò)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(shí)不相同，其觀點(diǎn)也會(huì)各異。結(jié)論是否正確都不是關(guān)鍵問(wèn)題，事實(shí)上經(jīng)過(guò)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(duì)理論知識(shí)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(shí)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(xiàng)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(mǎn)足的條件是什么。借助實(shí)驗(yàn)室的液壓綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，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(shí)，溢流閥的進(jìn)口壓力必須不小于溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速的目的，而且，通過(guò)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(jì)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(gè)學(xué)生為一小組，一起討論構(gòu)思所設(shè)計(jì)回路能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)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(jì)的回路方案是否合理。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)中所用的液壓元件，在液壓綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行組裝，經(jīng)檢查回路無(wú)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(píng)估，制定出合理的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)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(jì)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等5個(gè)方面，實(shí)驗(yàn)考核結(jié)果是本課程最終成績(jī)的重要組成部分。

3 結(jié)論

在當(dāng)前最新形勢(shì)下，為了滿(mǎn)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(xiàng)目“液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”（項(xiàng)目編號(hào)：2018jpkcx23）的支持，其成員近年來(lái)對(duì)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(mén)課程的CDIO教學(xué)模式，提出了在教學(xué)中突出“一個(gè)核心、兩個(gè)關(guān)鍵和三層實(shí)踐”的教改思路，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)估等方面進(jìn)行了改革，并在學(xué)校2015級(jí)和2016級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)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(dòng)》課程提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的動(dòng)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)。

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