“流體傳動技術(shù)”課程開放性實驗的探索與實踐

王鶴 胡潤華 崔玉波 陳靜

【摘 要】針對流體傳動技術(shù)課程教學(xué)改革以及實驗室開放的迫切需求，通過不斷地與學(xué)生交流以及他們對實踐教學(xué)的反饋，深刻分析了傳統(tǒng)實踐教學(xué)存在的弊端，探討了開放性實驗的重要性以及其自身特點。結(jié)合在該課程教學(xué)過程中的體會以及液壓傳動實驗室的實際情況，從多方面介紹了開放性實驗的教學(xué)實施過程。通過實踐證明：綜合性、設(shè)計性的開放實驗內(nèi)容可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)其工程意識，并可大大提高實踐動手能力。

【關(guān)鍵詞】流體傳動;開放性實驗;教學(xué)改革;綜合性;設(shè)計性

中圖分類號：TH137;TH138? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號： 2095-2457（2019）11-0107-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.049

【Abstract】Aiming at the urgent need of teaching reform of fluid transmission technology and the opening of laboratory， and combined with continuous communication with students and their feedback on practical teaching， the disadvantages of traditional practice teaching are analyzed， the importance of open experiment and its own characteristics are explored. The teaching implementation process of open experiment are introduced from many aspects through the experience in the course of teaching and the actual situation of hydraulic transmission laboratory. Practice has proved that comprehensive and designed open experiment content can fully mobilize students learning initiative， stimulate their creative potential， cultivate their engineering consciousness， and greatly improve their practical ability.

【Key words】Fluid transmission; Open experiment; Teaching reform; Comprehensiveness; Design

0 引言

流體傳動包括液體傳動與氣體傳動，是三大動力傳動方式之一，在機械類、汽車類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中占據(jù)著極其重要的地位，是國內(nèi)各大高校機械設(shè)計制造及其自動化、機電一體化和車輛工程等專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。該課程實踐性非常強，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，利用已學(xué)知識設(shè)計出符合性能要求的液壓或氣壓回路。因此，實踐性教學(xué)的重要性不言而喻，它是學(xué)生將理論與實際聯(lián)系起來的一個重要途徑[2]。但目前，在大多數(shù)高校中，流體傳動技術(shù)課程的實驗通常都是驗證性實驗，學(xué)生只需根據(jù)已有的液壓或氣壓回路原理圖，按照實驗操作步驟，將相關(guān)液壓或氣壓元件搭接在實驗臺上以形成對應(yīng)的回路，來驗證課堂上所學(xué)到的理論知識以及數(shù)據(jù)結(jié)論。因此，部分學(xué)生對實驗課不夠重視，實驗前不做準(zhǔn)備，實驗過程中沒有獨立思考，實驗后實驗數(shù)據(jù)處理不認(rèn)真，甚至實驗報告互相抄襲。這樣的驗證性實驗無法調(diào)動學(xué)生的積極主動性，無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，少有學(xué)生會思考實驗為什么要這樣做，回路為什么是這樣設(shè)計的，學(xué)生幾乎是在完全被動的情況下完成實驗內(nèi)容的[3]。

通過多年流體傳動技術(shù)課程的教學(xué)，課程組授課教師的分析討論，以及與學(xué)生的不斷交流與反饋，充分認(rèn)識到了目前該課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，并針對這些問題，對實踐性教學(xué)進行改革，開放該課程實驗，以期提高該課程實踐教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合我校應(yīng)用型本科教育定位、滿足社會需求的應(yīng)用型人才。

1 開放性實驗與傳統(tǒng)實驗的不同

正如上面所述，流體傳動技術(shù)課程的傳統(tǒng)實驗往往都是以驗證性實驗為主，這種實踐教學(xué)模式僵化，學(xué)生對實驗的積極參與性差，設(shè)備利用率低，教學(xué)效果當(dāng)然不佳。而在開放式實驗教學(xué)中，增加啟發(fā)式、實際性實驗教學(xué)內(nèi)容。實驗前，實驗老師只需對學(xué)生布置開放實驗題目，實驗回路需達到的性能要求，參與的學(xué)生可根據(jù)自身興趣選取相應(yīng)的實驗項目，查閱相關(guān)資料;根據(jù)題目的難易程度，學(xué)生單獨或自行分組探討研究，擬定實驗方案以及實驗步驟，設(shè)計出回路，經(jīng)實驗指導(dǎo)老師審閱后，方可進入實驗室繼續(xù)后續(xù)工作。在接下來的實驗課上，較為簡單的實驗要求每個學(xué)生單獨完成回路搭接，復(fù)雜的實驗需要組內(nèi)學(xué)生分工合作，在實驗臺上具體實施操作，完成設(shè)備及實驗元件的安裝調(diào)試、記錄并處理數(shù)據(jù)，最后提交實驗報告以及實驗心得與總結(jié)。在這樣的開放性實驗當(dāng)中，學(xué)生必然要經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題這三個過程，即調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，又激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造性，加強了他們的實踐能力，而對于復(fù)雜的實驗題目，需要學(xué)生組隊完成，這同時也培養(yǎng)了學(xué)生分工協(xié)作、團結(jié)合作的精神，學(xué)生的綜合能力在這樣的過程中得到了充分提高。

2 液壓傳動開放實驗設(shè)計

由于我院只建立了液壓傳動實驗室，所以該課程的理論及實踐教學(xué)內(nèi)容主要集中在液壓傳動技術(shù)方面。在原有兩個液壓實驗臺（包含四個實驗面板）的基礎(chǔ)上，我院又采購了一批國內(nèi)較為先進的智能化液壓綜合試驗臺。該試驗臺采用先進的液壓元件，具有獨特的電氣模塊化控制單元;在回路運行前，可利用仿真軟件對回路或系統(tǒng)進行演示，其界面可清楚地展示液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及液壓回路的工作原理;實現(xiàn)了手動控制、電氣控制、PLC軟件編程控制以及傳感器應(yīng)用技術(shù)等多項控制技術(shù);元器件模塊功能獨立，擴展性強，組裝回路操作簡單。實驗設(shè)備的大量增加，使得開放實驗過程中參與學(xué)生人人都能在實驗臺上全程動手搭接液壓回路以及較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

2.1 確定開放實驗對象

液壓傳動開放實驗通常為綜合性、設(shè)計性實驗，因此要求學(xué)生掌握該課程的理論專業(yè)知識以外，還要掌握與之相關(guān)的其他學(xué)科或課程的綜合知識才能順利完成。因此，開放實驗主要是面向機械類和近機類專業(yè)（如車輛工程等）的高年級本科生。

2.2 確定開放實驗形式

開放實驗可以有完全開放和部分開放，課內(nèi)開放和課外開放等多種不同的形式[2]。所謂完全開放實驗室是一種最為理想的開放形式，要求從時間、內(nèi)容和方式等多方面做到完全開放。這種形式的開放實驗具體可以再細化為參與科研型、科技活動型、實踐能力培養(yǎng)型或自選實驗課題型等多種形式來實現(xiàn)，這樣一來，可充分利用實驗室資源，發(fā)揮實驗室的功能優(yōu)勢。結(jié)合我院相關(guān)專業(yè)的教學(xué)特點以及液壓實驗室的實際情況，我們實際采用課外部分開放這個形式來實現(xiàn)液壓傳動的開放型實驗。所謂的課外部分開放形式就是在計劃內(nèi)課時無法完成的綜合性、設(shè)計性甚至帶有一定研究性的實驗課題或?qū)嶒烅椖浚诒緦W(xué)期計劃內(nèi)實驗教學(xué)時間以外另行安排進行的實驗內(nèi)容。在學(xué)期初，由實驗指導(dǎo)教師制定本學(xué)期開放實驗計劃，包括實驗題目、實驗時間、實驗要求等，學(xué)生可根據(jù)自身情況以及本學(xué)期個人課表選擇相應(yīng)的空閑時間報名參加。這種課外開放形式中涉及到的實驗題目相對課內(nèi)計劃實驗內(nèi)容要難一些，因此適合于理論知識基礎(chǔ)較扎實、實驗技能較高的學(xué)生。當(dāng)然，在經(jīng)歷過如此開放實驗項目的完成之后，學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力和實踐能力可得到大大提高。

2.3 安排開放實驗時間

由于液壓傳動開放實驗是面向多個專業(yè)本科生以課外部分開放的形式展開的，所以要避開學(xué)生集中上課時間以及該課程計劃內(nèi)實驗時間，因此，通常安排開放實驗在周三下午或晚上學(xué)生無課的時間進行，或者周末進行。

2.4 設(shè)計開放實驗內(nèi)容與教學(xué)方式方法

開性放實驗是給學(xué)生在課余空閑時間提供一個即要動腦又要動手，同時接觸新技術(shù)新設(shè)備的機會，為學(xué)生提供一個提高創(chuàng)新意識和能力的自由空間。所以，液壓傳動開放實驗要從綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容方向進行選題，達到開闊學(xué)生視野，拓寬學(xué)生思路，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。因此，一旦實驗指導(dǎo)教師發(fā)布下次實驗題目，相關(guān)資料的查閱、設(shè)計方案的選用、液壓設(shè)備及元件的安裝與調(diào)試，到最后實驗項目的完成和實驗數(shù)據(jù)的處理分析都是要由學(xué)生獨立完成的。在開放性實驗中，學(xué)生是主體，而實驗指導(dǎo)教師只是重點把握設(shè)計方案的可行性，適時對學(xué)生加以啟發(fā)，輔助他們修改設(shè)計方案的缺陷。當(dāng)學(xué)生提出他們認(rèn)為有多種可行方案時，即使實驗指導(dǎo)教師認(rèn)為某個或某些設(shè)計方案并不可行，在不違背實驗室規(guī)范要求以及安全的前提條件下，也盡量讓他們進行實際操作，通過實踐讓他們對多種方案進行反復(fù)分析與比較，使他們從失敗中吸取經(jīng)驗，磨煉意志，從驗證和探討中得出最終結(jié)論，從中獲得科學(xué)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與鍛煉。采用“交互式”教學(xué)模式，加強師生之間、同學(xué)之間的交流、談?wù)撆c切磋，同時要適時組織口頭形式的報告交流，培養(yǎng)學(xué)生的綜合總結(jié)歸納能力和表達能力。因此對于學(xué)生來說，開放性實驗給予了他們最大限度的自主性和靈活性，給予了學(xué)生足夠的自由發(fā)揮空間。

3 總結(jié)

液壓傳動開放性實驗的開展體現(xiàn)了發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)方式和主體精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造精神和實踐動手能力，有利于提高學(xué)生對科學(xué)研究、科技活動的參與度，有利于最大化實驗室資源的利用率。通過實踐證明，液壓傳動開放性實驗對于實踐教學(xué)的改革、培養(yǎng)出符合學(xué)校定位和社會需求的綜合素質(zhì)人才等方面的成效是顯著的。

【參考文獻】

[1]陳云富.液壓傳動實驗教學(xué)模式的研究與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24（10）：137-138.

[2]吳曉蓮.液壓與氣壓傳動實驗教學(xué)探索[J].實驗室科學(xué)， 2011，14（2）：18-20.

[3]王鶴.應(yīng)用型本科《流體傳動技術(shù)》實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革探討[J].科技視界，2017，7（22）：17-18.

※基金項目：河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目（2017SJGLX482）。

作者簡介：王鶴（1981—），河南工程學(xué)院講師，碩士，主要從事流體傳動技術(shù)教學(xué)方面的研究。