應用型本科院校液壓與氣壓傳動課程建設與教學方法的研究分析論文
應用型本科院校液壓與氣壓傳動課程建設與教學方法的研究分析論文
由於氣壓傳動具有工作介質取之不盡，用之不完、不會汙染環境、運動速度快、工作環境適應性強、安全可靠等特點，其應用範圍越來越廣泛。為了使學生更好地掌握氣壓傳動知識，遼寧工業大學(以下簡稱我校)將現開設的《流體力學與液壓傳動》課改為《液壓與氣壓傳動》。改後的教學內容增加了，但總學時並沒改變，仍為56學時，因此在學時有限的情況下，構建合理的知識結構，研究有效的教學方法，提高學生的實踐能力，增強學生的創新意識，是應用型本科人才培養體系中非常重要的一項任務。
一、明確課程建設的目標
液壓與氣壓傳動具有實踐性強、與生產實際聯絡緊密的特點。為適應應用型本科人才培養的需要，其課程建設的目標應著眼於基礎紮實、專業面寬、素質型和能力型的人才.把現代技術的學習與創新能力的培養融為一體，使液壓與氣壓傳動課程形成完善的、系統的、綜合性的技術基礎課程，推動專業建設和學科發展。
本課程的教學內容以液壓傳動為主，氣壓傳動為輔。透過本門課的學習，學生應該掌握各元件的結構特點及工作原理，具有根據工程實際要求設計液壓與氣壓系統原理圖，並對設計的系統進行全面分析的能力;具有正確安裝、除錯、維護系統的能力;具有診斷和排出系統常見故障的能力。在教學過程中，注重理論與實際相結合，強化實踐能力和創新意識。
二、重組教學內容，構建合理的知識結構
液壓與氣壓傳動課程內容多、涉及面廣，很多教材在內容上追求理論知識的系統性和完整性，然而對於應用型人才培養目標來說，應淡化理論推導，突出工程應用及分析問題和解決問題的能力。教學內容分為理論教學和實踐教學兩大部分，為了符合應用型本科人才培養目標，理論教學和實踐教學的教學內容及學時分配都要重新制定。
理論教學的總學時仍為48學時，其中液壓傳動部分佔40學時，氣壓傳動部分佔8學時。如何使學生在有限的學時內掌握更多的知識是需要解決的關鍵性問題。
液壓傳動基礎知識這部分內容學時減少了4學時，在講解這部分內容時，捨棄了那些不為應用能力培養所必須的理論和公式推導，將教學重點放在與生活及工程實際密切相關的知識體系中。例如在講解伯努利方程式時，省去了抽象、繁瑣的公式推導，將重點放在伯努利方程的應用上，使學生深刻地體會到這些抽象的理論知識在生活實際中是如何應用的。對比液壓元件的學時數可以看出，動力元件、執行元件和控制元件的學時分別減少了2學時，這部分內容在講解時，將重點放在元件的組成、工作原理、應用場合及在使用過程中應該注意的`問題上，省去了壓力和流量的公式推導。與原有液壓內容相比雖然學時減少了，但卻增加了液壓系統的安裝、使用和故障診斷內容，是因為這部分內容是對前面所學內容的綜合運用，是這門課的重點也是難點。液壓傳動系統的最大缺點是出現故障時不易診斷，而這種能力是一名卓越的工程師必須具備的，它是將所學到的理論知識運用到工程實踐中的一種體現。由於氣壓傳動中很多元件的結構及工作原理與液壓傳動相同，因此在學時安排上少於液壓傳動。實驗教學的學時數沒有增減，但是實驗內容做了調整。為了提高學生的創新能力和實踐能力，實驗內容去掉了液壓泵效能和壓力形成兩個驗證性實驗，增加了氣壓回路設計實驗。該實驗的主要內容是學生根據機床或裝置的動作要求自己設計氣壓系統原理圖，選擇氣壓元件及控制元件，到實驗臺上搭接回路，並進行除錯完成其功能。這種設計性實驗可以培養學生分析問題和解決問題的能力。
三、改革教學方法與教學手段，最佳化教學過程
(一)教學方法的改革
改革教學方法是提高教學質量的重要手段，良好的教學方法可以激發學生的學習興趣，調動學生的學習主動性，使學生的主體作用得到充分展示，提高教學效果。在教學過程中應該根據不同的知識點採用不同的教學方法。
(1)採用圖片、影片和錄影等方式激發學生的學習興趣。如在講解緒論部分內容時，透過播放各種機床、工程機械、娛樂設施、航空裝置等影片材料，展示液壓與氣壓傳動技術在工業技術中的廣泛應用，使學生對這門課產生濃厚的學習興趣，變“要我學”改為“我要學”;在講解泵、馬達、閥的結構和工作原理時，透過多媒體動畫演示把抽象的教學內容直觀化、形象化;在講解速度換接回路和多缸動作順序控制迴路時，透過FLASH動畫演示使學生更好地掌握如何透過形成開關或壓力繼電器發訊號控制電磁換向閥實現整個工作過程的自動控制，將液壓與氣壓傳動與控制系統有機結合起來，實現多學科知識的綜合運用，也為後期的開放性實驗打下堅實的基礎。
(2)引導式、提問式教學
傳統的教學方法是填鴨式教學，整節課都是老師講，學生聽，這種教學方法就會導致學生聽課時不去動腦思考問題和分析問題，只是機械地記憶，對知識的理解不夠深刻，時間久了就會忘記。為了改變這種狀態，採用引導式和提問式教學方法，加深學生對問題的理解，同時也調動學生的學習積極性。例如在講解節流調速回路時，強調這種調速回路必須由定量泵、流量控制閥、執行元件和溢流閥四大元件組成，如果缺少任何一個元件都不是節流調速回路。在講解完進口節流調速回路的工作原理後，問學生如果將溢流閥去掉，能否調節執行元件的運動速度;如果將執行元件去掉，還是調速回路嗎?此時節流閥和溢流閥的作用是否發生變化?問題提出後學生就會動腦思考，並且相互討論，使課堂的學習氛圍變得活躍，學生得到的結論也各不相同。不管結論是對還是錯，都是學生自己經過認真討論和思考得出的，印象都特別深刻，對知識的掌握也會更牢固。
(3)類比、對比式教學
事物只有透過比較才能發現他們之間有哪些共同點和不同點，才能更清楚地看到事物的本質。在教學過程中同樣也可以透過類比和對比的方法來加深學生對知識的理解和掌握。例如為了讓學生理解原理和公式的來龍去脈以及各引數的含義，同時避免複雜的理論推導，採用類比推導的方法，能夠起到事半功倍的效果;例如在介紹理想液體伯努利方程式時，是根據靜力學基本方程式的物理意義及能量守恆定律得到的。靜力學基本方程式的物理意義是靜止液體內任何一點具有壓力能和位能，兩種能量之和為定值，兩種能量可以相互轉換。是機械能守恆定律在流體力學中的應用。而運動的液體除了具有這兩種能量還應該有動能。由於液體是有粘性的，液體運動過程中各點的速度不同，需要對其進行修正，因此引入動能修正係數。這種方法學生很容易理解和接受，在省去大量公式推導的同時也節省了學時。由於液壓與氣壓傳動在工作原理、系統組成、元件結構等方面具有相似性，採用對比式教學方法可以加深學生對問題的理解，起到舉一反三的效果。
(4)案例式教學
採用案例式教學方法將液壓與氣壓傳動課程的理論教學與工程實際相結合提高教學質量，鍛鍊學生分析與解決工程實際問題的能力。
(二)教學手段的改革
(1)採用多媒體與黑板加粉筆相結合的教學模式
傳統的教學手段就是採用黑板加粉筆的教學模式，教學過程中涉及到的圖和表格由老師將其畫到黑板上，浪費大量時間，而且其工作過程也不直觀和形象。採用多媒體與黑板加粉筆相結合的教學模式可以解決這些問題。多媒體課件的內容包括圖片、表格、動畫，可以更加直觀、形象、生動地展示課程的工程性、實踐性內容，調動學生學習積極性，激發學生學習興趣。
(2)採用網路輔助教學
教師將教學課件、電了教案、習題、實驗內容上傳到網路教學平臺，學生可以利用閒暇時間登入網路教學平臺，查閱資料。這樣可以有利於將學生在課堂上沒有記錄下來的內容或者沒有聽懂的內容在課下自學;也可以使師生藉助網路教學平臺進行答疑與討論。這種做法更加靈活、有效，可彌補課堂上由於時間約束、發言人數限制等討論的不足，使更多同學有機會參與討論，也有助於部分同學對問題的深入研究。
四、加強實踐環節，提高學生的創新能力和實踐能力
液壓與氣壓傳動是一門實踐性很強的課程，只通過理論教學難以達到教學目標的要求，因此必須加強實踐環節的培養。為了給學生提供更好的實踐條件，實驗室引進液壓傳動、氣壓傳動綜合實驗臺，並完全對學生開放。學生除了完成實驗內容，還可以根據機械設計大賽、創新性實驗專案，畢業設計等內容自己設計液壓與氣壓傳動系統，編寫程式，到實驗臺上選擇合適的元件搭接系統，對設計的系統進行驗證，出現問題後可以分析產生問題的原因，並提出解決問題的方案，重新實驗，直到系統實現最終的功能為止。整個過程都是由學生自己動手完成的，可以提高學生的創新能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力，真正做到理論與實踐有機結合。
五、結束語
為了滿足應用型本科人才培養的需要，課題組成員透過到兄弟院校調研，並結合我校辦學特點，對液壓與氣壓傳動這門課的教學目標、教學方法、教學手段、實踐教學等方面進行了不斷地研討，形成了一套符合應用型人才培養目標的課程體系和教學方法，提高了教學質量。