劉 忠，郭蘭中，浦文禹，胡朝斌

（常熟理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

一、概 述

液壓氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)是現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，與電氣傳動(dòng)相比，由于其具有傳輸力或力矩大、功率密度高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等許多特性，在近現(xiàn)代工業(yè)中，不論是對(duì)于行走機(jī)械，還是對(duì)于固定的工業(yè)設(shè)備，都是很好的實(shí)用技術(shù)。在工程機(jī)械、機(jī)床工業(yè)、汽車(chē)制造、機(jī)器人、冶金礦山、航天航空、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)等工業(yè)領(lǐng)域，獲得了廣泛的應(yīng)用。因此，在機(jī)械工程及其他工科專業(yè)課程設(shè)置中，《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程是學(xué)生必須掌握的一門(mén)專業(yè)技術(shù)課。在實(shí)際教學(xué)中，《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程的理論抽象，涉及內(nèi)容多而雜，傳統(tǒng)的教學(xué)模式無(wú)法讓學(xué)生真正掌握其核心知識(shí)，因而在未來(lái)的工作中不能熟練運(yùn)用其技術(shù)知識(shí)。

根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃要求和我校機(jī)械工程專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和人才培養(yǎng)目標(biāo)，液壓與氣壓傳動(dòng)是機(jī)械類專業(yè)人才必備的專業(yè)技術(shù)知識(shí)之一。在現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際中，許多工程技術(shù)人員對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)知識(shí)掌握不夠扎實(shí)，以致工程實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的許多技術(shù)問(wèn)題無(wú)法及時(shí)解決，造成經(jīng)濟(jì)損失的事例舉不勝舉，這是因?yàn)榻虒W(xué)中過(guò)于側(cè)重理論教學(xué)的傳統(tǒng)授課方法所引起的。針對(duì)這種情況，在課程教學(xué)中，必須改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，以滿足學(xué)生對(duì)未來(lái)實(shí)際工作的需要。液壓與氣壓傳動(dòng)課堂教學(xué)方法的改革是“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的必然需求，采取課堂教學(xué)理論與實(shí)際并重的授課方式，使學(xué)生接受工程環(huán)境的思維教育，是培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型卓越工程師的根本保障，是機(jī)械類專業(yè)高等教育內(nèi)涵建設(shè)的重要任務(wù)［1，2］。

二、教學(xué)內(nèi)容的重組與配置—基于教學(xué)大綱配置教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)充應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)卓越工程師計(jì)劃的要求對(duì)課程進(jìn)行必要的整合和調(diào)整，液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)大綱要求：掌握各液壓元件的結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn)；掌握各種液壓基本回路的功用和組成；掌握分析系統(tǒng)工作原理的方法。理論教學(xué)是教學(xué)的核心，教學(xué)內(nèi)容不僅要有適宜的深度和廣度，還應(yīng)突出知識(shí)重點(diǎn)。為此，我們精簡(jiǎn)了液體靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的理論分析等內(nèi)容，增加流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和液壓元件的工程應(yīng)用及反映新技術(shù)成果的內(nèi)容，將液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓輔助元件部分歸到課程設(shè)計(jì)中，以突出液壓元件、液壓基本回路組成原理和特點(diǎn)的重點(diǎn)理論教學(xué)內(nèi)容。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要掌握液壓缸和液壓馬達(dá)；同時(shí)適當(dāng)增加機(jī)械工程裝備液壓與氣壓系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析，現(xiàn)場(chǎng)液壓與氣壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試與故障診斷的知識(shí)。

圍繞卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)，有必要優(yōu)化調(diào)整理論教學(xué)內(nèi)容，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)模式，構(gòu)建注重工程實(shí)際的教學(xué)課程體系，如圖1所示。

三、教學(xué)方法的改革探索

液壓與氣壓傳動(dòng)課程是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)實(shí)踐性，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在課程的實(shí)踐性、綜合性和應(yīng)用性。因此，其教學(xué)要求是學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，初步具備分析、解決實(shí)際液壓氣動(dòng)系統(tǒng)工程問(wèn)題的能力。因此，我們通過(guò)教學(xué)模式的變革，將新的教學(xué)方法應(yīng)用于液壓與氣壓傳動(dòng)課程實(shí)踐中，能夠?qū)崿F(xiàn)理論知識(shí)同實(shí)際工程應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，有助于培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具備較高專業(yè)綜合素質(zhì)的工程應(yīng)用型人才。具體教學(xué)改革方法如下：

（一）基于知識(shí)滲透、課程集成教學(xué)方法變革

1.機(jī)電液氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)集成。在已學(xué)控制工程技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了機(jī)電液氣集成控制教學(xué)的探索和實(shí)踐，從而培養(yǎng)了學(xué)生綜合、探索地解決問(wèn)題的能力。

2.將三維CAD輔助設(shè)計(jì)與液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)相集成。采用三維軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)并生成了主要元件的三維（3D）實(shí)體造型以表達(dá)液壓與氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)與工作原理。

圖1 液壓與氣壓傳動(dòng)課程體系重構(gòu)圖

（3）仿真軟件和液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)相集成。運(yùn)用流體動(dòng)力分析與仿真軟件（如AMESIM、MATLAB），進(jìn)行液壓氣壓元件和系統(tǒng)的建模與仿真分析，通過(guò)模擬實(shí)際輸出圖形及工作參數(shù)結(jié)果，快速提高學(xué)生的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和綜合驗(yàn)證能力，鍛煉學(xué)生的工程技術(shù)創(chuàng)新能力。

（二）運(yùn)用聯(lián)想啟發(fā)式教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思維能力

工程實(shí)際問(wèn)題的處理和解決需要工程師的獨(dú)立思考，在實(shí)際教學(xué)中，以提高學(xué)生主動(dòng)思維能力和創(chuàng)新能力為目的，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，課堂教學(xué)中，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，通過(guò)設(shè)計(jì)一些教學(xué)環(huán)節(jié)，如適當(dāng)?shù)脑O(shè)問(wèn)，誘導(dǎo)思維方向，以達(dá)到鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，形成發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、積極回答和解決問(wèn)題的課堂氛圍。

通過(guò)具體的液壓氣壓系統(tǒng)實(shí)際案例，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，極大地激發(fā)了學(xué)生積極主動(dòng)思維的自覺(jué)性，實(shí)踐證明，通過(guò)這種教學(xué)方法的變革，學(xué)生的邏輯推理能力、分析判斷能力、解決問(wèn)題能力、想象力、總結(jié)歸納力，都得到了鍛煉和提高。由于思維能力的提高，無(wú)形中對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)也起到推動(dòng)作用，這些為學(xué)生創(chuàng)新思維的形成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［3］。

（三）采用互動(dòng)式、討論式的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新意識(shí)

在實(shí)際教學(xué)中，重點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)的實(shí)施，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)性、參與性及創(chuàng)造性極為重要。大到整門(mén)課程、小到每一節(jié)甚至每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程，都必須精心設(shè)計(jì)，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)的目的。

四、更新實(shí)踐教學(xué)理念，在教與學(xué)中實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程，體現(xiàn)教中學(xué)的特色

實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)并重，設(shè)置先進(jìn)性、綜合性、開(kāi)放性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目，形成適應(yīng)學(xué)科特點(diǎn)及自身要求的系統(tǒng)、科學(xué)、完整的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、實(shí)踐能力以及分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力。

在實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施中，充分利用學(xué)校先進(jìn)的信息平臺(tái)，構(gòu)建課程體系的專業(yè)性網(wǎng)站。使學(xué)生可以在網(wǎng)上自己檢測(cè)學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性；建立網(wǎng)上交流平臺(tái)，可以提供網(wǎng)上答疑，隨時(shí)解答學(xué)生的疑惑。網(wǎng)上交流平臺(tái)為學(xué)生之間、學(xué)生和老師之間提供了現(xiàn)代化交流手段。

課堂教學(xué)中堅(jiān)持以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的方針，任課教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，靈活地將啟發(fā)式、互動(dòng)式、討論式等教學(xué)方法運(yùn)用于教學(xué)中。根據(jù)課程需要和現(xiàn)有條件，將課堂教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和工程意識(shí)［4］。

五、構(gòu)建開(kāi)放的現(xiàn)代流體驅(qū)動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

根據(jù)卓越工程師計(jì)劃的人才培養(yǎng)要求，我們構(gòu)建了一個(gè)學(xué)科特點(diǎn)鮮明、綜合實(shí)驗(yàn)功能強(qiáng)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容層次豐富，利于學(xué)生工程技術(shù)能力培養(yǎng)和具備產(chǎn)學(xué)研基礎(chǔ)的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，開(kāi)發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)新開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目有：液壓氣動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)集成實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、典型液壓系統(tǒng)及元件性能研究及控制實(shí)驗(yàn)、工業(yè)級(jí)電液伺服比例綜合實(shí)驗(yàn)、工程機(jī)械系統(tǒng)機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)、控制教學(xué)及創(chuàng)新實(shí)踐、、高壓大流量液壓驅(qū)動(dòng)及多自由度工程機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目。

該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可完成的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)專業(yè)覆蓋面廣、可擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)課程多，也可任意搭建綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)或者畢業(yè)設(shè)計(jì)。涉及課程有：液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣控制與PLC、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械控制工程基礎(chǔ)、機(jī)電控制、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)、機(jī)電液系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)等課程。

通過(guò)新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)用，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生提供了一個(gè)開(kāi)放型、探究型和工程型的學(xué)習(xí)氛圍，同時(shí)也提高了青年教師的工程實(shí)際教學(xué)能力，將理論與工程實(shí)踐緊密地結(jié)合在一起。

六、結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)改革與實(shí)踐，解決了理論知識(shí)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐相脫節(jié)的矛盾，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)理念，把理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)課程融合于一體，解決了“課堂老師教學(xué)生，課后學(xué)生還老師”的傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端。

［1］張建勛，陳國(guó)鐵.“卓越計(jì)劃”背景下的工程類高校人才培養(yǎng)模式探討［J］.2010，5（9-10）：4-7

［2］孫健.論“卓越計(jì)劃”實(shí)施背景下高等工程教育課程體系設(shè)計(jì)［J］.高等理科教育，2012，1：41-45

［3］孟爽，晏祖根，楊綺云，等.液壓與氣壓傳動(dòng)課程案例式教學(xué)方法的研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，9：154-156

［4］張日紅，施俊俠.液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)方法探索［J］.化學(xué)工程與裝備，2008，8：128-129.