基于維修能力提升的士官液壓課程改革研究

李曉峰，權建洲，趙 通，周大勇

（空軍預警學院雷達士官學校，湖北 武漢 430345）

引言

由于液壓技術在現代機動雷達天線的舉升、翻轉及調平等功能實現中發揮了重要作用，因而士官液壓傳動課程的教學，不僅要使學員掌握液壓元件、基本回路的結構組成、工作原理等基礎知識，更要掌握典型雷達液壓系統工作原理的分析方法，特別是要能夠熟悉雷達液壓系統的常見故障現象，掌握故障排除的策略、方法與步驟。

然而液壓系統封閉運行，狀態不易觀察、參數不易檢測，特別是液壓故障所具有的隱蔽性、多樣性、不確定性等特征，決定了液壓教學具有如下兩個特點：一是理論性與實踐性均較強，課程不僅包含以流體力學為基礎的液壓技術原理知識，更需要培養學員雷達液壓系統故障排除的實踐性技能；二是對教學資源的開發有較高需求[1-2]，需要模擬訓練系統、動畫資源庫、微課等作為課程教學的支撐。因此從液壓教學的任職需求與特點出發，分析現階段的教學狀況，有針對性地提出教學改革的策略與方法[3-5]，就成為液壓教學急需解決的重點問題。

1 液壓課程教學的現狀與不足

士官液壓傳動課程的教學，應當以培養學員任職能力為核心，圍繞技能講理論，圍繞崗位訓技能，最終提升學員分析、解決崗位液壓問題的能力。經過系統梳理，可以發現當前液壓教學存在的差距與不足。

1.1 教學內容方面

一是崗位指向性不強，雷達液壓維修工作的內容、過程及要求體現得還不充分，故障案例庫的建設相對滯后；二是一定程度存在“重理論、輕實踐”的問題，理論與實踐未能有機融合并實現良性互動，特別是針對雷達液壓系統的實踐教學比重有待提高。

1.2 教學手段方面

雖然已經具備了一定規模的動畫、圖片、視頻來展現結構與原理，配置了用于拆卸安裝的液壓元件和回路搭接的實驗臺，但是缺乏模擬訓練的手段，使得學員對雷達液壓系統結構與原理的理解不深入，對故障排除流程的掌握不牢固。

1.3 教學方法方面

目前的液壓教學還是以傳統的講授式為主，而體現液壓課程教學特點的演示法、試錯法、類比法等教學法運用的廣度和深度還有待加強，學員的思維能力、分析能力以及運用理論知識解決實際問題能力的提升受到一定限制。

1.4 教學能力方面

液壓教員目前雖然能夠熟練開展拆裝、搭接等實踐操作，但是對復雜液壓故障的排除缺少鍛煉，液壓維修的經驗還不夠豐富，而且對現代雷達伺服系統的工作機理、維修保障缺乏深刻理解，機電液一體化的系統思維方法尚未牢固樹立。

2 液壓課程教學改革的策略與方法

為及時化解液壓教學存在的矛盾與問題，有必要以理虛實一體化教學模式改革為總牽引，在教學內容、教學手段、教學方法及教學能力等方面實現突破，從而有效提升士官學員的維修保障能力。

2.1 瞄準原理認知和技能培養，融合教學內容

為滿足雷達液壓系統維修保障人才培養的需求，在教學內容的選取方面，一是要以典型雷達液壓系統的工作原理為牽引，強化與其聯系緊密的液壓元件、基本回路的講解，突出在雷達液壓系統中的技術應用分析；二是以典型雷達液壓系統的崗位工作為牽引，突出典型故障案例、維修策略與方法、維修經驗與技巧的傳授。因此在同時兼顧原理認知與技能培養兩方面要求的基礎上，要以雷達液壓系統的典型工作任務為牽引，構建基于工作過程的課程內容體系。

例如某型雷達天線在架設撤收過程中，發生了因電磁換向閥故障導致液壓缸不動作的問題，因此將該問題列為一項典型工作任務，構建理論與實踐相融合的教學項目，其教學內容的組織可以概述如下：

1）任務引入。通過播放視頻引入真實故障案例，使教學內容反映崗位工作。

2）任務分析。理論講授液壓故障診斷的基本原則和基本方法，使學員掌握液壓故障診斷的基本知識。

3）任務實施。首先利用模擬訓練系統的雷達液壓系統結構和原理演示平臺，動態展示其工作過程，并且引導學員分析舉升回路的原理圖，同時復習舉升回路的關鍵液壓元件和基本回路的相關知識，學習電磁換向閥常見故障與排除等知識點，討論換向閥故障排除的步驟與方法，從而為換向閥故障排除的教學奠定理論基礎；其次在模擬訓練系統和液壓舉升模擬器上，根據故障現象，利用已經掌握的舉升回路結構原理和液壓故障診斷的知識，逐一排查可能的故障元件，并且明確換向閥故障的原因，從而提升學員在模擬環境下的故障排除能力；最后在某型雷達的實裝液壓系統上，查找舉升回路及各液壓元件的安裝位置，辨析液壓油液的流通路徑，完成換向閥的拆卸、解體、維修、安裝等實踐操作，從而提升學員液壓維修的操作技能。

4）任務拓展。介紹換向閥戰場搶修和緊急排故等內容。

5）任務總結。回顧教學重點與難點，并對學員學習情況進行實時評價。

2.2 銜接模擬訓練和實裝訓練，完善教學手段

綜合運用虛擬仿真、硬件模擬與實裝訓練等教學手段，實現虛實融合、循序漸進、優勢互補，打牢裝備與技術基礎，培養維修保障實踐技能。一是發揮虛擬仿真的直觀形象作用，生動展示雷達液壓系統的故障現象、故障元件定位、故障原因查找以及故障排除流程；二是發揮硬件模擬的過渡鋪墊作用，通過雷達液壓舉升模擬器的工作原理及工作過程演示，在“虛擬”的原理認知到“真實”的排故訓練之間架起溝通的橋梁；三是發揮實裝訓練的技能培養作用，通過在雷達實裝上開展排故、保養訓練，直接提升學員的維修保障能力。

針對課程教學缺乏模擬訓練手段的缺陷，設計并開發了雷達裝備液壓維修模擬訓練系統，系統結構圖如圖1 所示，該系統的教學、訓練、考核三個模塊的功能可以簡述如下。

圖1 液壓模擬訓練系統組成框圖

2.2.1 教學模塊

1）液壓元件子模塊，構建了軸向柱塞泵、先導式溢流閥等20 余種液壓元件的立體模型，可以進行三維結構及三維液流動畫的演示，有效克服了學員空間想象能力偏弱的缺陷。

2）基本回路子模塊，搭建了調壓、卸荷、平衡、調速、鎖緊等回路的三維模型，不僅生動展現了基本回路的工作原理，而且加深了學員對于元件作用的理解。

3）液壓系統子模塊，針對多種型號雷達的液壓系統，展現天線舉升、翻轉、調平等分系統的三維液流動畫，通過與職能符號原理圖的對照，學員對液壓系統工作原理的理解得到加強。

2.2.2 訓練模塊

1）基礎訓練子模塊。通過采用與實際元件拆裝相一致的工藝、方法和工具，學員可以開展雷達典型液壓元件的虛擬拆裝訓練；通過對液壓實驗臺回路搭接實驗的模擬，學員可以開展雷達典型液壓基本回路的虛擬搭接訓練。

2）維修訓練子模塊。針對雷達液壓系統的天線舉升、撤收、翻轉及支腿展開等四類工作過程，總結了十余種典型液壓故障，在進行排故訓練時，首先需要學員根據原理圖，在三維液壓模型中找出對應分系統的所有液壓元件；其次從故障現象出發，根據液壓元件的功能和故障后可能造成的后果，準確定位故障元件；最后排查所有可能的故障原因，并模擬實際故障排除的流程及操作，完成液壓元件的更換或調整工作。

2.2.3 考核模塊

針對液壓技術的重要知識點，通過設計選擇題、判斷題來開展理論考核，針對拆裝、搭接、排故、維保等模擬訓練，設計評價指標體系和評分標準，開展虛擬操作的考核。

2.3 遵循心理認知和技能培養，精選教學方法

以項目式教學法為基礎，深化理虛實一體化教學模式的運用，靈活運用演示法、試錯法、類比法、案例法、研討法、啟發法、分析法、比喻法等教學方法，運用演示法對課件、動畫、視頻進行虛擬演示，對液壓元件、模型、實驗臺進行實物演示；運用試錯法開展故障排除的實驗教學；運用類比法對相似的液壓元件、回路、系統進行對比分析。

1）演示法。傳統的以二維剖視圖展示液壓元件的結構、以職能符號圖展示液壓回路及系統的原理，已經不能適應學員的學習基礎。因而應當在開發三維模型的基礎上，展示液壓元件、回路、系統的三維立體結構和三維液流動畫，并結合實物、實裝進行對比分析，從而極大地提高學員的理解接受程度和學習興趣。例如在講解雷達液壓系統的工作原理時，傳統的職能符號圖不能反映液壓元件的安裝位置和實際液流路徑，只有與三維立體液壓模型、三維液流動畫和實裝液壓系統進行聯合演示，才能加深學員對工作原理的理解，實現原理與實裝的有效對接。

2）試錯法。在液壓實驗教學中，可以鼓勵學員采用多種實驗路徑進行試錯練習，同時強化師生、生生互動，則會提高學員的參與、體驗意識，達到啟迪思維、開闊思路的作用。例如在舉升故障排除的教學中，可能的故障原因有溢流閥調壓失靈、節流閥堵塞、換向閥閥芯卡死或電磁鐵故障、平衡閥中的單向閥或順序閥故障、液壓缸故障等，這時需要學員排查所有可能的故障原因，通過不斷地試錯、嘗試、摸索，并在教員的啟發引導下，最終實現故障原因的準確定位。

3）類比法。液壓課程中存在著大量相似的液壓元件、回路、系統，如果抓住其中的有機聯系開展教學，不僅會降低教學工作量，學員也會因為辨明了邏輯關系而加深了理解，從而達到事半功倍的教學效果。例如某型雷達的液壓系統由蛙腿、調平腿、天線折疊、天線舉升等分系統組成，除調平腿分系統外，其余三個分系統在結構組成上相類似，因而在講解分系統工作原理時，可以只針對典型的舉升分系統進行詳細介紹，類似分系統則重點闡述在組成、功能、特性等方面的局部差異，學員就會容易抓住重點并實現融會貫通。

2.4 夯實理論基礎和維修經驗，提升教學能力

液壓教員主要來自于地方學歷教育院校，從教育理念到實踐性教學能力等方面與士官職業技術教育的要求還存在一定差距，因此應當從打牢液壓技術基礎、強化液壓技術運用、拓展液壓教學能力三個方面提高教學能力與水平。

1）打牢液壓技術基礎。由于雷達液壓系統包含的液壓元件、基本回路類型眾多、結構復雜、功能各異，特別是雷達液壓系統由各個廠家專門研制，在結構、原理、功能等方面存在較大差異，因而液壓教員必須打牢液壓技術基礎，一是在液壓元件方面，液壓教員在理論上要掌握雷達液壓系統常用的液壓泵、馬達、液壓缸、控制閥及附件的構造特征、液流原理，在實踐上要掌握液壓元件常見故障的排除方法及維修方法；二是在基本回路方面，要掌握雷達液壓系統常用壓力回路、速度回路、方向回路及其他回路的結構組成、工作原理，要能夠通過基本回路的虛擬仿真和實物搭接深入理解其功能特性，從而為掌握其在雷達液壓系統中的作用奠定良好基礎。

2）強化液壓技術運用。液壓教員要積極拓展專業視野，主動實現液壓技術與雷達液壓系統維修保障工作的有機結合，同時將固有的理論演繹型思維方法轉換為解決雷達液壓系統排故修理、操作維護等實踐問題的工程思維方法，因而液壓教員必須強化液壓技術運用，一是在熟練掌握液壓元件、基本回路技術原理的基礎上，深刻理解各型新體制雷達液壓系統的功能作用、安裝結構、工作原理；二是要深入雷達部隊和雷達制造、維修廠家，不僅要向液壓維修人員學習故障排除的知識和經驗、進行排故策略與方法的訓練、掌握應急維修的技術和技巧，更要親身體驗雷達液壓系統的維修工作，掌握工作的內容、方法、流程和標準要求等事項，逐步培養操作技能并積累實踐經驗。

3）拓展液壓教學能力。現代雷達的伺服系統，不僅僅局限于液壓技術的運用，而是涵蓋了液壓、機械、傳感器、自動控制、信息處理和電氣工程等多門專業技術，特別是雷達液壓故障往往與電氣故障、機械故障相互交織、相互影響，因而液壓教員必須拓展液壓教學能力，一是要樹立機電液一體化的系統思維方法，從雷達伺服系統的技術原理出發，主動補齊在電氣控制、機械傳動兩個專業技術領域的知識、技能短板，不僅能夠掌握雷達伺服系統的結構組成、工作原理，也能夠對伺服系統開展維修保障工作；二是要加強雷達新伺服系統、新液壓技術和新維修工藝、方法的學習，在深刻領悟發展特點與趨勢的基礎上，開拓出科學研究的新方向。

3 結語

士官液壓傳動課程的教學改革，要突出提升士官學員的維修保障能力這個主要目標，并以學員是否滿足部隊液壓維修工作的任職需求為衡量標準。通過教學改革，學員不僅掌握了雷達液壓系統工作原理的分析方法，更通過模擬與實裝的反復訓練，提升了故障分析和排除能力，同時學員的學習興趣和對教員的教學滿意度均得到提高。