《液壓氣壓傳動與控制》課程的實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

張媛

摘要： 為響應(yīng)教育部關(guān)于積極創(chuàng)建創(chuàng)新型、應(yīng)用型本科院校的改革要求，通過深入分析《液壓氣壓傳動與控制》實驗課的教學(xué)環(huán)節(jié)，針對其目前的教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的不足，對現(xiàn)有實驗教學(xué)模式進行有益改革，并提出改革措施，最后以機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生為對象進行教學(xué)實踐，驗證改革思路及策略的正確合理性。

Abstract： In response to the reform requirements of the Ministry of education on actively creating innovative and applied undergraduate colleges and universities， through in-depth analysis of the teaching links of the experimental course of hydraulic and pneumatic transmission and control， in view of its current teaching status and existing shortcomings， this paper makes beneficial reform on the existing experimental teaching mode， and puts forward reform measures， Finally， taking the students majoring in mechanical design， manufacturing and automation as the object， the teaching practice is carried out to verify the correctness and rationality of the reform ideas and strategies.

關(guān)鍵詞： 液壓與氣壓傳動;實驗教學(xué);教學(xué)改革

Key words： hydraulic and pneumatic transmission;experimental teaching;reform in education

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0244-02

0? 引言

《液壓氣壓傳動與控制》課程是機械制造及近機類工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在機械類專業(yè)課程體系中起到承上啟下的重要作用。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種液壓與氣動元件的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及基本回路的組成、分析方法;使學(xué)生能正確選用液壓與氣動元件，初步具備對液壓與氣動系統(tǒng)進行分析和調(diào)試的能力，從而提高學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力。在實際教學(xué)過程中，液壓與氣壓傳動這門課程的教學(xué)內(nèi)容和實際聯(lián)系緊密，課程內(nèi)容多且理論知識抽象，為達到教學(xué)目標(biāo)，光有理論教學(xué)是遠遠不夠的，必須要有一定數(shù)量的實踐教學(xué)作為支撐，實踐教學(xué)既能加深學(xué)生對基本原理、基本知識的掌握，又能增加他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們分析、解決工程實際問題的能力。

1? 傳統(tǒng)的液壓氣壓傳動與控制實驗教學(xué)模式

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)林機械、工程機械及航空航天等領(lǐng)域不斷將液壓方面的新技術(shù)、新理論充實到課程內(nèi)容中，但由于各種條件的限制，液壓與氣壓傳動的實踐教學(xué)明顯滯后，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式主要體現(xiàn)在：①實驗大多是觀摩性的、驗證性的，主要是對基本原理進行驗證，學(xué)生分析問題和獨立操作的能力得不到訓(xùn)練，學(xué)生對這樣的實驗課不感興趣;②實驗大多是以老師為中心，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，按照固定的實驗步驟搭建液壓與氣壓基本回路，完成重復(fù)性的實驗，這樣的實驗教學(xué)模式使得學(xué)生沒有積極性、缺乏主動性，嚴(yán)重影響實驗教學(xué)效果;③實驗教學(xué)沒有科學(xué)合理的考核評價體系，大多數(shù)學(xué)校只注重學(xué)生最終實驗報告的成績，學(xué)生在實驗過程中的表現(xiàn)難以納入考核，無法保證考核評價的全面性和客觀性;④實驗學(xué)時較少。由于課內(nèi)實驗教學(xué)受實驗學(xué)時的限制，并且實驗教學(xué)設(shè)備數(shù)量較少，通常在實驗時將學(xué)生5～7人分成一組，因此難免有一些學(xué)生沒有時間獨立完成實驗內(nèi)容，達不到實驗教學(xué)效果。

2? 液壓氣壓傳動與控制實驗教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新

為響應(yīng)教育部關(guān)于積極創(chuàng)建創(chuàng)新型、應(yīng)用型本科院校的改革要求，對《液壓氣壓傳動與控制》課程的實驗教學(xué)模式現(xiàn)狀進行分析，針對目前《液壓氣壓傳動與控制》課程實驗教學(xué)過程中存在的問題，對現(xiàn)有實驗教學(xué)模式進行有益改革，并提出改革措施，新的教學(xué)模式如圖1所示。

①實驗教學(xué)創(chuàng)新少，與能力目標(biāo)契合度低，實驗項目絕大多數(shù)為觀摩性、驗證性的。針對這一問題，可改變實驗內(nèi)容，刪除部分驗證性實驗，增加設(shè)計性、綜合性實驗項目，提高學(xué)生動手能力、綜合運用能力和解決問題的能力。例如可刪除雷諾實驗等這些簡單的觀摩性、驗證性實驗，增加液壓元件的拆裝實驗。在講授泵、閥的結(jié)構(gòu)和工作原理時，對于從來沒見過這些液壓元件的學(xué)生來說，很難掌握書本上泵、閥的結(jié)構(gòu)和原理圖，所以可選擇一些具有典型代表的泵、閥，如齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、先導(dǎo)式溢流閥以及換向閥等供學(xué)生拆裝，在拆裝過程中，學(xué)生不僅對這些液壓元件的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、連接性能等有了一定的認(rèn)識，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。

②轉(zhuǎn)化老師與學(xué)生的位置，實驗教學(xué)以學(xué)生為主。老師提出實驗項目題目，學(xué)生自己查閱資料設(shè)計實驗方案;老師起一個引導(dǎo)、監(jiān)督作用。實驗過程中，學(xué)生通過自己動手搭接簡單的液壓回路，增加感性認(rèn)識、觀察讀取實驗數(shù)據(jù)提高理性認(rèn)識。打破傳統(tǒng)的以老師為中心的教學(xué)模式，真正的實現(xiàn)以學(xué)生為中心，做到理論聯(lián)系實際，使學(xué)生完成從被動接受到主動學(xué)習(xí)的態(tài)度轉(zhuǎn)變。

③建立科學(xué)合理的實驗課程考核評價體系，采用多元化考核方式。針對傳統(tǒng)考核方式存在的弊端，為了使學(xué)生更加重視平時知識的積累，實驗課程采用過程化考核方式，實驗成績組成：實驗預(yù)習(xí)（25%）+實驗操作（25%）+實驗結(jié)果（30%）+課堂紀(jì)律（10%）+實驗報告（10%）。采用過程性考核方式，可有效改善學(xué)生逃課及實驗報告相互抄襲等不良現(xiàn)象，保證了考核評價的全面性和客觀性，可有效改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

④針對傳統(tǒng)實驗課受實驗學(xué)時、實驗設(shè)備限制這一問題，可開設(shè)開放性液壓與氣壓傳動實驗課程。開放性實驗是在“內(nèi)容、時間、儀器”等方面開放的教學(xué)方式，使得學(xué)生能在任何時間到實驗室做實驗或通過預(yù)約的辦法做實驗，這樣不僅解決了大型儀器數(shù)量少和學(xué)生實驗需求量大之間的矛盾，而且充分提高了實驗場地和實驗儀器設(shè)備的利用率，使得大型儀器設(shè)備資源最大限度地發(fā)揮效益。還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強了學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識和探索精神。

3? 液壓氣壓傳動與控制實驗教學(xué)實例

為了完善液壓與氣壓傳動實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校購買了8臺液壓實訓(xùn)裝置（4臺透明液壓與氣動實訓(xùn)裝置和4臺液壓PLC控制綜合實訓(xùn)裝置工業(yè)性）。為此次液壓與氣壓傳動實驗教學(xué)內(nèi)容的改革與創(chuàng)新提供了實踐基礎(chǔ)。以機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生為對象進行教學(xué)實踐，驗證改革思路及策略的正確合理性。

學(xué)習(xí)完液壓系統(tǒng)基本回路這部分內(nèi)容后，老師給學(xué)生布置實驗任務(wù)，提出實驗?zāi)康?、要求，學(xué)生三人分為一小組，利用課余時間在圖書管或利用網(wǎng)絡(luò)自己查閱資料設(shè)計實驗方案。例如老師給出的實驗任務(wù)如下：利用所學(xué)知識，設(shè)計一液壓系統(tǒng)，要求其可實現(xiàn)“快進—工進—快退—停止”的工作循環(huán)。

首先，學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)可畫出液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)圖，如圖2所示。

其次，學(xué)生查閱相關(guān)資料，選擇合適的液壓元件（液壓泵、液壓缸、溢流閥、調(diào)速閥、單向閥、節(jié)流閥以及換向閥等）設(shè)計液壓系統(tǒng)基本回路。現(xiàn)以2組學(xué)生設(shè)計的液壓系統(tǒng)回路為例進行介紹，如圖3所示。

圖3中的兩種液壓系統(tǒng)回路均能實現(xiàn)“快進—工進—快退—停止”的工作循環(huán)。其電磁閥動作順序表如表1所示。

設(shè)計完液壓系統(tǒng)回路后，學(xué)生可利用Festo軟件對所設(shè)計的回路進行仿真，驗證設(shè)計方案的正確性。然后，學(xué)生按照設(shè)計方案在液壓綜合實訓(xùn)臺搭接液壓回路，搭接完通過老師檢查確認(rèn)無誤后，學(xué)生方可啟動電源運行液壓系統(tǒng)，然后調(diào)節(jié)各液壓元件、控制相關(guān)電磁鐵動作，觀察并記錄各部分?jǐn)?shù)據(jù)，最后按照要求完成實驗報告（實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理、實驗內(nèi)容及基本操作步驟、數(shù)據(jù)處理、問題討論、實驗總結(jié)）。

最后，老師采用過程化考核方案（實驗預(yù)習(xí)（25%）+實驗操作（25%）+實驗結(jié)果（30%）+課堂紀(jì)律（10%）+實驗報告（10%）），給出學(xué)生實驗成績。

4? 結(jié)論

通過對液壓氣壓傳動與控制實驗教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新：①激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和實驗興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力;②為學(xué)生從事基礎(chǔ)科研、完成畢業(yè)論文、或參加“挑戰(zhàn)杯”、“創(chuàng)業(yè)設(shè)計大賽”之類的教學(xué)科研比賽打下基礎(chǔ);③提高了實驗室儀器設(shè)備的利用率，更加有效地發(fā)揮了實驗室現(xiàn)有資源效益，實現(xiàn)資源共享，使實驗室得到可持續(xù)發(fā)展;④促進教師自身業(yè)務(wù)水平的提高，提升教學(xué)課堂質(zhì)量。

參考文獻：

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