劉 飛 王小龍

(重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，重慶 402760)

引言

液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)，廣泛運(yùn)用于國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，由于優(yōu)越的性能，其在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用正在日益增加。同時(shí)，液壓與氣壓傳動(dòng)課程，也是高等職業(yè)教育機(jī)械制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人、電氣自動(dòng)化等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，它為學(xué)生以后從事機(jī)電設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)，提供重要的理論支撐。由于傳統(tǒng)的教學(xué)將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相分離，最終導(dǎo)致學(xué)生無論是理論還是實(shí)踐水平，都得不到提高[1-3]。而且，隨著全國高職院校招生規(guī)模逐年增加，原有的教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)人員、實(shí)訓(xùn)時(shí)間，都不能滿足現(xiàn)有的教學(xué)需要。液壓零件屬于精密元器件，需要學(xué)生認(rèn)真并細(xì)致的操作，但學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中損壞液壓元件的事情屢屢發(fā)生，嚴(yán)重的導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無法正常工作。更有甚者，有的學(xué)生因操作不當(dāng)導(dǎo)致液壓油泄漏，對(duì)實(shí)訓(xùn)場地造成極大的污染。因此尋找一種區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)模式的新型教學(xué)模式，成為當(dāng)務(wù)之急。

重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院《液壓與氣壓傳動(dòng)》教學(xué)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過認(rèn)真分析當(dāng)前90后高職學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并結(jié)合當(dāng)前我校教師、實(shí)訓(xùn)人員以及實(shí)訓(xùn)設(shè)備等實(shí)際情況，對(duì)該課程做了一系列的探索。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)首先明確課程的培養(yǎng)目標(biāo)，是使學(xué)生初步掌握液壓與氣壓傳動(dòng)的基本概念、基本技能，并能夠初步設(shè)計(jì)與搭建簡單的液壓(氣壓)回路；能運(yùn)用所學(xué)的液壓(氣壓)傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)，去解決工程實(shí)際問題?；谝陨吓囵B(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從理論教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、考核評(píng)價(jià)體系等方面，進(jìn)行了改革探索，取得了良好效果。

1 理論教學(xué)改革

1.1 引入虛擬軟件教學(xué)

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生只能看見液壓(氣壓)回路卻看不見電氣回路，因而很難明白各種執(zhí)行元件和控制元件動(dòng)作過程，從而對(duì)“液壓與氣壓傳動(dòng)”產(chǎn)生厭學(xué)心理[4]?；诖?，我們引入FluidSIM——一款由全球著名液壓與氣壓元件制造商Festo公司和Paderborn大學(xué)合作開發(fā)的、應(yīng)用于液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)仿真軟件。該軟件用戶界面可操作性強(qiáng)，擁有類似制圖軟件AutoCAD的圖形操作界面，并可根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)掌握。借助此軟件，學(xué)生不僅可以同時(shí)設(shè)計(jì)電氣-液壓(氣壓)回路，而且可以填補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生只見液壓(氣壓)回路、不見電氣回路的缺陷，同時(shí)能借助仿真操作練習(xí)加深對(duì)電氣動(dòng)、電液壓的理解，增加學(xué)習(xí)興趣。

液壓元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了解其內(nèi)部構(gòu)造，往往需要拆卸這些復(fù)雜的液壓元器件，拆卸過程中還要面對(duì)粘稠的液壓油，這些問題的存在，使很多90后大學(xué)生對(duì)該課程失去了興趣?；诖耍覀円肴S設(shè)計(jì)軟件Solidworks，該軟件用戶界面人性化，而且畫面非常逼真，具有易學(xué)易用的特點(diǎn)。教師教學(xué)過程中調(diào)出各大液壓元件供應(yīng)商的三維模型，導(dǎo)入Solidworks后，使用軟件的隱藏、透視、剖視、裝配以及運(yùn)動(dòng)仿真等命令，就可以清晰地認(rèn)識(shí)液壓元件的內(nèi)部構(gòu)造，讓原本復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變得簡單直觀，同時(shí)避免了實(shí)物拆裝過程中液壓油泄露對(duì)實(shí)訓(xùn)場地的污染。學(xué)生通過操作電腦軟件了解液壓元件的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了本門課程對(duì)學(xué)生的吸引力。

1.2 引入聯(lián)想-啟發(fā)式教學(xué)

在校學(xué)生由于缺乏企業(yè)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)液壓系統(tǒng)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)與了解，在進(jìn)行理論學(xué)習(xí)時(shí)，往往感到非常迷惑與茫然，因此，我們實(shí)行啟發(fā)式教學(xué)，嘗試在理論教學(xué)中引入聯(lián)想。如，在開篇講解液壓系統(tǒng)的組成時(shí)，我們引入初中物理中的串聯(lián)電路來講解。通過對(duì)圖1所示的串聯(lián)電路與液壓系統(tǒng)的原理圖進(jìn)行對(duì)比聯(lián)想，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到典型液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件(液壓泵)、執(zhí)行元件(液壓缸)、控制元件(換向閥、節(jié)流閥)、輔助元件(油管)、工作介質(zhì)(液壓油)，分別相當(dāng)于串聯(lián)電路的電源(干電池)、電燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線、電流，這樣既將抽象的液壓系統(tǒng)變得貼近生活，也使復(fù)雜的液壓元件功用變得生動(dòng)形象，易被學(xué)生理解掌握。

1-電燈；2-電源；3-開關(guān)；4-滑動(dòng)變阻器；5-油箱；6-液壓泵；7節(jié)流閥；8-換向閥；9液壓缸

再如，在講解液壓輔助元件中的冷卻器時(shí)，常用的冷卻器有風(fēng)冷式和水冷式兩種。通常在教學(xué)課件中只有簡單的圖片，學(xué)生理解起來并不直觀。針對(duì)學(xué)生大多為男生的情況，我們引入影視劇里面經(jīng)常出現(xiàn)的兩款重機(jī)槍，來給學(xué)生闡述這兩種不同形式的冷卻方式：馬克沁重機(jī)槍擁有一個(gè)碩大的槍筒，槍管包含在槍筒里面，通過裝在槍筒里面的水來冷卻槍管，這就是水冷式結(jié)構(gòu)；日軍的92式重機(jī)槍槍管上，重疊著許多像甜甜圈樣的散熱片，可以有效增加散熱面積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)槍管的冷卻，這就是風(fēng)冷式結(jié)構(gòu)。實(shí)踐表明，由于男同學(xué)普遍對(duì)武器擁有濃厚的興趣，這樣的講解能迅速提高他們的興趣，取得不錯(cuò)的效果。

1.3 引入工程實(shí)例教學(xué)

高職學(xué)生通常數(shù)學(xué)和物理知識(shí)相對(duì)薄弱，普遍對(duì)復(fù)雜的流體力學(xué)公式及其計(jì)算不感興趣。而傳統(tǒng)教材開篇就闡述伯努利方程和連續(xù)性方程，使學(xué)生一開始就對(duì)這門課程產(chǎn)生厭學(xué)情緒。再加上液壓與氣壓傳動(dòng)課程各節(jié)知識(shí)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立分散，使最后液壓回路的學(xué)習(xí)變得更加困難，而傳統(tǒng)教學(xué)，又大多以教師分析各種液壓元件符號(hào)與液壓回路的功能與作用為主，教學(xué)過程抽象枯燥，缺乏直觀性，自然調(diào)動(dòng)不起學(xué)生興趣。

基于以上情況，我們大膽地在課程中引入工程實(shí)例教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了液壓與氣壓傳動(dòng)理論教學(xué)與工程實(shí)例的有機(jī)結(jié)合。我們利用團(tuán)隊(duì)教師具有企業(yè)從業(yè)經(jīng)歷的優(yōu)勢(shì)，在選擇工程案例教學(xué)時(shí)，力求讓案例具有代表性，能將液壓氣動(dòng)與傳感器、電氣控制與PLC、機(jī)械傳動(dòng)等知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來。這樣的工程實(shí)例教學(xué)，不僅對(duì)液壓與氣壓理論知識(shí)進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)，同時(shí)也強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生足不出校就能接觸到未來工作可能接觸的工程實(shí)例[5]。

2 實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

2.1 開展液壓元件實(shí)物拆裝

各種液壓泵、液壓缸以及控制閥，是本門課程進(jìn)行教學(xué)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，然而液壓元器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)起來較為困難。雖然借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體技術(shù)，在一定程度上緩解了上述問題，但是對(duì)于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)，學(xué)生依然無能為力。基于此，我們?cè)趯?shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，設(shè)置了液壓泵、液壓缸、液壓控制閥等復(fù)雜液壓元件的拆裝實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)際的動(dòng)手操作，來系統(tǒng)、直觀地認(rèn)識(shí)液壓元件的內(nèi)部構(gòu)造與工作過程[6]。經(jīng)過幾年的實(shí)踐探索，我們已經(jīng)摸索出一套行之有效的拆裝實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程：首先，將學(xué)生以班級(jí)為單位，按照7-10人組成一個(gè)小組，并選出小組長；其次，在拆裝前由教師對(duì)本次拆裝過程進(jìn)行技術(shù)交底；最后，學(xué)生在小組長的帶領(lǐng)下完成液壓元器件的拆卸、清洗、分析、裝配。整個(gè)過程嚴(yán)格按照6S管理，即整理(seiri)、整頓(seiton)、清掃(seiso)、清潔(seiketsu)、素養(yǎng)(shitsuke)、安全(security)規(guī)定，各小組根據(jù)拆裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，并由小組長收集整理問題及解決方法，與全班同學(xué)交流分享。實(shí)訓(xùn)過程中，所有學(xué)生都要認(rèn)真記錄實(shí)訓(xùn)拆卸步驟、所需工具、思想領(lǐng)悟等方面的內(nèi)容；實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，整理、提交《液壓與氣壓傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告》。

通過這種項(xiàng)目式實(shí)訓(xùn)，學(xué)生不但可以清楚地認(rèn)識(shí)液壓元器件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與工作過程，而且可以直觀感知液壓元件的外形輪廓尺寸、安裝位置，這樣使得學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析解決問題的能力，得到很大提升[7]。

2.2 去校企合作企業(yè)參觀實(shí)訓(xùn)

液壓與氣壓傳動(dòng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，我校在保障學(xué)生安全的前提下，由教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入校企合作的汽車整車制造廠，進(jìn)行短期的參觀實(shí)訓(xùn)。在參觀過程中，學(xué)生既可以直接觀察液壓(氣壓)元件在汽車制造過程中的工作情況，同時(shí)能夠親身感受汽車制造企業(yè)的管理理念與企業(yè)文化，為其在校努力學(xué)習(xí)及向職業(yè)人轉(zhuǎn)變，奠定了思想基礎(chǔ)。

3 考核評(píng)價(jià)體系改革

合理的評(píng)價(jià)體系，不僅可以評(píng)價(jià)出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而且還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。液壓與氣壓傳動(dòng)課程，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，非常注重對(duì)學(xué)生理論知識(shí)掌握情況的考查，而忽視對(duì)其動(dòng)手能力的考查。這樣的評(píng)價(jià)體系，不僅不能準(zhǔn)確反映學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，還會(huì)導(dǎo)致高分低能情況的發(fā)生。基于上述情況，我校教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的實(shí)踐探索，形成了“5311”的課程評(píng)價(jià)方案[8]，即本課程成績 = 理論考試成績 (50%) + 綜合實(shí)訓(xùn)操作成績(30%) + 在實(shí)訓(xùn)小組中的表現(xiàn) (10%) + 平時(shí)考勤與作業(yè) (10%)。其中，綜合實(shí)訓(xùn)操作，主要考察學(xué)生拆裝齒輪泵、葉片泵、軸向柱塞泵、活塞式液壓缸、伸縮式液壓缸、換向閥、溢流閥、減壓閥、節(jié)流閥，以及初步簡單設(shè)計(jì)與搭建簡單的液壓(氣壓)回路的能力。

4 結(jié)論

“液壓與氣壓傳動(dòng)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)，通過引入虛擬軟件、實(shí)行聯(lián)想-啟發(fā)式教學(xué)、引入工程案例、開展實(shí)物拆裝、去校企合作企業(yè)參觀實(shí)訓(xùn)、改革考核評(píng)價(jià)體系等多種手段，對(duì)“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程進(jìn)行了系統(tǒng)改革，這樣的改革不僅充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且還激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)了其發(fā)現(xiàn)問題與分析、解決問題的能力，取得了滿意的改革效果。

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