江本赤 王建彬 王海

摘 要 工程教育OBE理念正受到日益廣泛的關(guān)注，針對(duì)當(dāng)前“液壓傳動(dòng)與控制”課程教學(xué)模式中的不足，對(duì)照OBE理念要求，對(duì)該課程的教學(xué)模式改革進(jìn)行探討。從分析問(wèn)題能力、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力及解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力三方面入手，結(jié)合工程應(yīng)用改革教學(xué)模式，旨在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)液壓工程問(wèn)題的理解，同時(shí)為其他工程類課程改革提供參考。

關(guān)鍵詞 工程教育；OBE理念；液壓傳動(dòng)；課程改革

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）04-0099-02

Abstract The concept of OBE engineering education is paid more and more attention. Aiming at the shortcomings of the current tea-ching mode， in accordance with the idea of OBE， the reform of the teaching mode of the course is discussed. By starting from the three aspects of cultivating the ability to analyze problems， design and development ability and the ability to solve complex engineering problems， reform the teaching mode combined with the engineering application of curriculum. The purpose is to strengthen the under-standing of hydraulic engineering， and to provide reference for other curriculum reform of engineering.

Key words engineering education； OBE； hydraulic transmission； curriculum reform

1 引言

作為高等教育的一個(gè)重要分支，高等工程教育的質(zhì)量越來(lái)越受到人們的重視。美國(guó)基于產(chǎn)出導(dǎo)向的教育模式（Outcome-based Education，OBE）被認(rèn)為是一種教育范式的革新。在OBE的基礎(chǔ)之上，美國(guó)構(gòu)建了符合自己國(guó)家教育發(fā)展水平的工程教育質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，該體系的影響力正在世界范圍內(nèi)擴(kuò)大，對(duì)我國(guó)亦產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[1]。

為了適應(yīng)教育的國(guó)際化需要，促進(jìn)中國(guó)工程教育的國(guó)際互認(rèn)，我國(guó)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)開(kāi)設(shè)了工程類專業(yè)實(shí)施認(rèn)證。該認(rèn)證體系強(qiáng)調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到行業(yè)提出的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種合格性評(píng)價(jià)[2-3]。專業(yè)認(rèn)證核心理念是產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)，是一種先進(jìn)的教育理念，代表了工程教育改革的方向[4]。

液壓傳動(dòng)與控制是機(jī)械制造類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，研究液壓元件工作原理、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用?；贠BE工程教育認(rèn)證的畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，液壓傳動(dòng)與控制課程需培養(yǎng)的能力主要有三項(xiàng)：1）分析問(wèn)題的能力，指能利用數(shù)學(xué)、物理和機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)，正確分析主要液壓元件的工作原理和液壓傳動(dòng)原理；2）基本的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，指能設(shè)計(jì)滿足特定需求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，并能在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)；3）研究能力，指能基于液壓傳動(dòng)原理對(duì)液壓系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究并制訂設(shè)計(jì)方案。

本文基于OBE工程教育理念，針對(duì)液壓傳動(dòng)與控制課程能力的上述三條要求，結(jié)合近年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述安徽工程大學(xué)液壓傳動(dòng)與控制課程改革模式，以期為其他工程類課程改革提供參考。

2 培養(yǎng)分析問(wèn)題的能力

液壓傳動(dòng)與控制課程的主要內(nèi)容包括三部分：一是主要液壓元件的結(jié)構(gòu)與工作原理，包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件和控制元件；二是液壓基本回路，主要包括壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路；三是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)主機(jī)工況，設(shè)計(jì)符號(hào)要求的液壓系統(tǒng)。課程內(nèi)容從分析到綜合，由淺入深，理論上體現(xiàn)了工程教育理念的能力要求。然而當(dāng)前的教學(xué)模式難以實(shí)現(xiàn)OBE所要求的液壓系統(tǒng)工程應(yīng)用的能力培養(yǎng)，更談不上復(fù)雜工程問(wèn)題的解決，因此，課程教學(xué)模式改革的意義重大而深遠(yuǎn)。

培養(yǎng)學(xué)生分析工程問(wèn)題的能力，就是通過(guò)一定的教學(xué)手段和方法，最終使學(xué)生在修完相應(yīng)課程后能達(dá)到對(duì)應(yīng)的分析問(wèn)題的能力要求。在OBE理念下，強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)效果。為了培養(yǎng)學(xué)生分析液壓系統(tǒng)工程問(wèn)題的能力，要在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)注重激發(fā)和解放學(xué)生的思維。

對(duì)于主要液壓元件的分析，可以挑選一個(gè)常用的典型元件（如外嚙合齒輪泵、先導(dǎo)式溢流閥、單作用液壓缸）重點(diǎn)分析，并在課件制作時(shí)輔以動(dòng)畫示意圖。通過(guò)課堂穿插提問(wèn)和小組討論增強(qiáng)學(xué)生的參與度，舉一反三，讓學(xué)生深刻理解各元件的工作原理，這對(duì)于后續(xù)液壓基本回路的分析和理解非常有幫助。對(duì)于液壓回路工作過(guò)程的分析，鼓勵(lì)學(xué)生從多個(gè)角度評(píng)價(jià)和剖析液壓系統(tǒng)的性能，如系統(tǒng)的工作壓力損失和回路效率等。

對(duì)于復(fù)雜液壓系統(tǒng)的分析，在明確主機(jī)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的要求之后，逐步瀏覽整個(gè)液壓系統(tǒng)，了解系統(tǒng)由哪些元件組成，再以各個(gè)執(zhí)行元件為中心，將液壓系統(tǒng)分為若干子系統(tǒng)；根據(jù)主機(jī)的工作循環(huán)過(guò)程對(duì)執(zhí)行元件的動(dòng)作要求，參照電磁鐵動(dòng)作表，逐步分析各子系統(tǒng)的基本回路；然后根據(jù)液壓系統(tǒng)中各元件間互鎖、同步、順序動(dòng)作和防干涉等要求，分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系；最后分析總結(jié)整個(gè)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，以加深對(duì)液壓系統(tǒng)的理解。

上述教學(xué)方法的特點(diǎn)在于，不是對(duì)規(guī)律的死記硬背，而是分析理解內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，這也是OBE理念下工程畢業(yè)生個(gè)人能力培養(yǎng)的要求。

3 培養(yǎng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力

傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式大多以教師為中心，并強(qiáng)調(diào)對(duì)書本知識(shí)的灌輸，而對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力方面涉及較少?，F(xiàn)有的液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)方法是先給定已知條件，然后要求學(xué)生嚴(yán)格按照書本上的步驟進(jìn)行，盡管這樣可幫助學(xué)生按部就班地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，但難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣，對(duì)工程基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用缺乏深刻理解，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力難以得到鍛煉和提高。在工程教育的OBE理念下，要求以學(xué)生設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力作為畢業(yè)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，因而需要改進(jìn)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)施方案。

對(duì)照工程教育工程類專業(yè)學(xué)生畢業(yè)能力的要求，希望學(xué)生在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。液壓傳動(dòng)與控制課程中液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，在滿足主機(jī)工作要求的前提下，應(yīng)在常規(guī)設(shè)計(jì)的各步驟中增加靈活性。需要明確設(shè)計(jì)依據(jù)，主要包括主機(jī)的用途和總體布局，對(duì)所設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)裝置在位置和空間尺寸上的要求，工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)形式與范圍，對(duì)液壓系統(tǒng)自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及換向精度的要求等；對(duì)工作機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，以便了解其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和負(fù)載特性；分析完主機(jī)工況之后，要初步計(jì)算液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，包括系統(tǒng)的工作壓力和液壓缸尺寸；擬定液壓系統(tǒng)原理圖，包括選擇基本回路、調(diào)速方式和油路的循環(huán)方式；選擇液壓元件，估算液壓系統(tǒng)的性能參數(shù)，最后進(jìn)行液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)文件編寫。

為激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，可在上述擬定液壓系統(tǒng)原理圖環(huán)節(jié)，讓學(xué)生不拘一格大膽構(gòu)思，要求每個(gè)學(xué)生都提出盡可能多的方案，特別是基本回路的構(gòu)建、調(diào)速方式的選擇和油路的循環(huán)方式，理論上都存在多種可能性，完全有可能得到意想不到的效果。

4 培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力

在我國(guó)的工程教育認(rèn)證中，畢業(yè)要求中明確了學(xué)生應(yīng)能“應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論”[5]。

傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)方案為教師所制訂，分析方法和步驟也嚴(yán)格按照教材上的實(shí)例進(jìn)行，學(xué)生甚至不需要深入了解內(nèi)在規(guī)律就可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)，這樣壓縮了學(xué)生自我發(fā)揮的空間，在解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)上自然也收不到理想效果。

改革后的液壓傳動(dòng)與控制課程教學(xué)模式，為幫助培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)可安排學(xué)生到企業(yè)（液壓沖床、工程機(jī)械等企業(yè)）參觀液壓系統(tǒng)的典型應(yīng)用，重點(diǎn)學(xué)習(xí)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試過(guò)程；可以鼓勵(lì)學(xué)生在課余借助仿真軟件（如MATLAB/Simulink）進(jìn)行液壓系統(tǒng)數(shù)字仿真，以對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)有深刻認(rèn)識(shí)；還可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)裝配分析，舉一反三，及時(shí)分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有利于培養(yǎng)較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和故障診斷能力。

5 改進(jìn)考核方式

如何對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)出的情況進(jìn)行評(píng)估，是OBE教育模式中又一個(gè)重要環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)方法猶如一根指揮棒，將引導(dǎo)教師和學(xué)生的努力方向，影響課程教學(xué)工作的全過(guò)程。如何合理地對(duì)學(xué)生的各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，對(duì)課程改革的可持續(xù)性有非常重要的影響。與該課程所需培養(yǎng)的能力相對(duì)應(yīng)，液壓傳動(dòng)與控制課程考試成績(jī)分為三部分：試卷中的分析題成績(jī)、課程設(shè)計(jì)（液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)）成績(jī)及大作業(yè)（液壓系統(tǒng)仿真及故障診斷）成績(jī)。各部分的分值比例根據(jù)具體教學(xué)過(guò)程的實(shí)施情況確定，并在一定范圍內(nèi)調(diào)整。

6 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)的探索實(shí)踐表明，按照OBE理念進(jìn)行的液壓傳動(dòng)與控制課程教學(xué)改革，為培養(yǎng)學(xué)生工程基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力、分析解決較復(fù)雜液壓系統(tǒng)問(wèn)題能力提供了一個(gè)較好的平臺(tái)，總體來(lái)看，取得初步成效，但仍需持續(xù)和深化。筆者認(rèn)為，對(duì)照工程教育改革的核心理念，要堅(jiān)持做好三點(diǎn)：首先，以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程；其次，以成果產(chǎn)出為教學(xué)工作成敗的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；最后，以生產(chǎn)一線工程實(shí)踐的新要求作為持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)。與時(shí)俱進(jìn)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的畢業(yè)能力，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師這一教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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