应用型本科院校液压与气压传动课程建设与教学方法的研究分析论文

　　由于气压传动具有工作介质取之不尽，用之不完、不会污染环境、运动速度快、工作环境适应性强、安全可靠等特点，其应用范围越来越广泛。为了使学生更好地掌握气压传动知识，辽宁工业大学（以下简称我校）将现开设的《流体力学与液压传动》课改为《液压与气压传动》。改后的教学内容增加了，但总学时并没改变，仍为56学时，因此在学时有限的情况下，构建合理的知识结构，研究有效的教学方法，提高学生的实践能力，增强学生的创新意识，是应用型本科人才培养体系中非常重要的一项任务。
　　一、明确课程建设的目标
　　液压与气压传动具有实践性强、与生产实际联系紧密的特点。为适应应用型本科人才培养的需要，其课程建设的目标应着眼于基础扎实、专业面宽、素质型和能力型的人才。把现代技术的学习与创新能力的培养融为一体，使液压与气压传动课程形成完善的、系统的、综合性的技术基础课程，推动专业建设和学科发展。
　　本课程的教学内容以液压传动为主，气压传动为辅。通过本门课的学习，学生应该掌握各元件的结构特点及工作原理，具有根据工程实际要求设计液压与气压系统原理图，并对设计的系统进行全面分析的能力；具有正确安装、调试、维护系统的能力；具有诊断和排出系统常见故障的能力。在教学过程中，注重理论与实际相结合，强化实践能力和创新意识。
　　二、重组教学内容，构建合理的知识结构
　　液压与气压传动课程内容多、涉及面广，很多教材在内容上追求理论知识的系统性和完整性，然而对于应用型人才培养目标来说，应淡化理论推导，突出工程应用及分析问题和解决问题的能力。教学内容分为理论教学和实践教学两大部分，为了符合应用型本科人才培养目标，理论教学和实践教学的教学内容及学时分配都要重新制定。
　　理论教学的总学时仍为48学时，其中液压传动部分占40学时，气压传动部分占8学时。如何使学生在有限的学时内掌握更多的知识是需要解决的关键性问题。
　　液压传动基础知识这部分内容学时减少了4学时，在讲解这部分内容时，舍弃了那些不为应用能力培养所必须的理论和公式推导，将教学重点放在与生活及工程实际密切相关的知识体系中。例如在讲解伯努利方程式时，省去了抽象、繁琐的公式推导，将重点放在伯努利方程的应用上，使学生深刻地体会到这些抽象的理论知识在生活实际中是如何应用的。对比液压元件的学时数可以看出，动力元件、执行元件和控制元件的学时分别减少了2学时，这部分内容在讲解时，将重点放在元件的组成、工作原理、应用场合及在使用过程中应该注意的问题上，省去了压力和流量的公式推导。与原有液压内容相比虽然学时减少了，但却增加了液压系统的安装、使用和故障诊断内容，是因为这部分内容是对前面所学内容的综合运用，是这门课的重点也是难点。液压传动系统的最大缺点是出现故障时不易诊断，而这种能力是一名卓越的工程师必须具备的，它是将所学到的理论知识运用到工程实践中的一种体现。由于气压传动中很多元件的结构及工作原理与液压传动相同，因此在学时安排上少于液压传动。实验教学的学时数没有增减，但是实验内容做了调整。为了提高学生的创新能力和实践能力，实验内容去掉了液压泵性能和压力形成两个验证性实验，增加了气压回路设计实验。该实验的主要内容是学生根据机床或设备的动作要求自己设计气压系统原理图，选择气压元件及控制元件，到实验台上搭接回路，并进行调试完成其功能。这种设计性实验可以培养学生分析问题和解决问题的能力。
　　三、改革教学方法与教学手段，优化教学过程
　　（一）教学方法的改革
　　改革教学方法是提高教学质量的重要手段，良好的教学方法可以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习主动性，使学生的主体作用得到充分展示，提高教学效果。在教学过程中应该根据不同的知识点采用不同的教学方法。
　　（1）采用图片、视频和录像等方式激发学生的学习兴趣。如在讲解绪论部分内容时，通过播放各种机床、工程机械、娱乐设施、航空装置等视频材料，展示液压与气压传动技术在工业技术中的广泛应用，使学生对这门课产生浓厚的学习兴趣，变要我学改为我要学；在讲解泵、马达、阀的结构和工作原理时，通过多媒体动画演示把抽象的教学内容直观化、形象化；在讲解速度换接回路和多缸动作顺序控制回路时，通过FLASH动画演示使学生更好地掌握如何通过形成开关或压力继电器发信号控制电磁换向阀实现整个工作过程的自动控制，将液压与气压传动与控制系统有机结合起来，实现多学科知识的综合运用，也为后期的开放性实验打下坚实的基础。
　　（2）引导式、提问式教学
　　传统的教学方法是填鸭式教学，整节课都是老师讲，学生听，这种教学方法就会导致学生听课时不去动脑思考问题和分析问题，只是机械地记忆，对知识的理解不够深刻，时间久了就会忘记。为了改变这种状态，采用引导式和提问式教学方法，加深学生对问题的理解，同时也调动学生的学习积极性。例如在讲解节流调速回路时，强调这种调速回路必须由定量泵、流量控制阀、执行元件和溢流阀四大元件组成，如果缺少任何一个元件都不是节流调速回路。在讲解完进口节流调速回路的工作原理后，问学生如果将溢流阀去掉，能否调节执行元件的运动速度；如果将执行元件去掉，还是调速回路吗？此时节流阀和溢流阀的作用是否发生变化？问题提出后学生就会动脑思考，并且相互讨论，使课堂的学习氛围变得活跃，学生得到的结论也各不相同。不管结论是对还是错，都是学生自己经过认真讨论和思考得出的，印象都特别深刻，对知识的掌握也会更牢固。
　　（3）类比、对比式教学
　　事物只有通过比较才能发现他们之间有哪些共同点和不同点，才能更清楚地看到事物的本质。在教学过程中同样也可以通过类比和对比的方法来加深学生对知识的理解和掌握。例如为了让学生理解原理和公式的来龙去脉以及各参数的含义，同时避免复杂的理论推导，采用类比推导的方法，能够起到事半功倍的效果；例如在介绍理想液体伯努利方程式时，是根据静力学基本方程式的物理意义及能量守恒定律得到的。静力学基本方程式的物理意义是静止液体内任何一点具有压力能和位能，两种能量之和为定值，两种能量可以相互转换。是机械能守恒定律在流体力学中的应用。而运动的液体除了具有这两种能量还应该有动能。由于液体是有粘性的，液体运动过程中各点的速度不同，需要对其进行修正，因此引入动能修正系数。这种方法学生很容易理解和接受，在省去大量公式推导的同时也节省了学时。由于液压与气压传动在工作原理、系统组成、元件结构等方面具有相似性，采用对比式教学方法可以加深学生对问题的理解，起到举一反三的效果。
　　（4）案例式教学
　　采用案例式教学方法将液压与气压传动课程的理论教学与工程实际相结合提高教学质量，锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。
　　（二）教学手段的改革
　　（1）采用多媒体与黑板加粉笔相结合的教学模式
　　传统的教学手段就是采用黑板加粉笔的教学模式，教学过程中涉及到的图和表格由老师将其画到黑板上，浪费大量时间，而且其工作过程也不直观和形象。采用多媒体与黑板加粉笔相结合的教学模式可以解决这些问题。多媒体课件的内容包括图片、表格、动画，可以更加直观、形象、生动地展示课程的工程性、实践性内容，调动学生学习积极性，激发学生学习兴趣。
　　（2）采用网络辅助教学
　　教师将教学课件、电了教案、习题、实验内容上传到网络教学平台，学生可以利用闲暇时间登入网络教学平台，查阅资料。这样可以有利于将学生在课堂上没有记录下来的内容或者没有听懂的内容在课下自学；也可以使师生借助网络教学平台进行答疑与讨论。这种做法更加灵活、有效，可弥补课堂上由于时间约束、发言人数限制等讨论的不足，使更多同学有机会参与讨论，也有助于部分同学对问题的深入研究。
　　四、加强实践环节，提高学生的创新能力和实践能力
　　液压与气压传动是一门实践性很强的课程，只通过理论教学难以达到教学目标的要求，因此必须加强实践环节的培养。为了给学生提供更好的实践条件，实验室引进液压传动、气压传动综合实验台，并完全对学生开放。学生除了完成实验内容，还可以根据机械设计大赛、创新性实验项目，毕业设计等内容自己设计液压与气压传动系统，编写程序，到实验台上选择合适的元件搭接系统，对设计的系统进行验证，出现问题后可以分析产生问题的原因，并提出解决问题的方案，重新实验，直到系统实现最终的功能为止。整个过程都是由学生自己动手完成的，可以提高学生的创新能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力，真正做到理论与实践有机结合。
　　五、结束语
　　为了满足应用型本科人才培养的需要，课题组成员通过到兄弟院校调研，并结合我校办学特点，对液压与气压传动这门课的教学目标、教学方法、教学手段、实践教学等方面进行了不断地研讨，形成了一套符合应用型人才培养目标的课程体系和教学方法，提高了教学质量。