應用型本科院校液壓與氣壓傳動課程建設(shè)與教學方法的研究分析論文
由于氣壓傳動具有工作介質(zhì)取之不盡，用之不完、不會污染環(huán)境、運動速度快、工作環(huán)境適應性強、安全可靠等特點，其應用范圍越來越廣泛。為了使學生更好地掌握氣壓傳動知識，遼寧工業(yè)大學(以下簡稱我校)將現(xiàn)開設(shè)的《流體力學與液壓傳動》課改為《液壓與氣壓傳動》。改后的教學內(nèi)容增加了，但總學時并沒改變，仍為56學時，因此在學時有限的情況下，構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)，研究有效的教學方法，提高學生的實踐能力，增強學生的創(chuàng)新意識，是應用型本科人才培養(yǎng)體系中非常重要的一項任務(wù)。
一、明確課程建設(shè)的目標
液壓與氣壓傳動具有實踐性強、與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密的特點。為適應應用型本科人才培養(yǎng)的需要，其課程建設(shè)的目標應著眼于基礎(chǔ)扎實、專業(yè)面寬、素質(zhì)型和能力型的人才.把現(xiàn)代技術(shù)的學習與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融為一體，使液壓與氣壓傳動課程形成完善的、系統(tǒng)的、綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)課程，推動專業(yè)建設(shè)和學科發(fā)展。
本課程的教學內(nèi)容以液壓傳動為主，氣壓傳動為輔。通過本門課的學習，學生應該掌握各元件的結(jié)構(gòu)特點及工作原理，具有根據(jù)工程實際要求設(shè)計液壓與氣壓系統(tǒng)原理圖，并對設(shè)計的系統(tǒng)進行全面分析的能力;具有正確安裝、調(diào)試、維護系統(tǒng)的能力;具有診斷和排出系統(tǒng)常見故障的能力。在教學過程中，注重理論與實際相結(jié)合，強化實踐能力和創(chuàng)新意識。
二、重組教學內(nèi)容，構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)
液壓與氣壓傳動課程內(nèi)容多、涉及面廣，很多教材在內(nèi)容上追求理論知識的系統(tǒng)性和完整性，然而對于應用型人才培養(yǎng)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(nèi)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(yǎng)目標，理論教學和實踐教學的教學內(nèi)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，其中液壓傳動部分占40學時，氣壓傳動部分占8學時。如何使學生在有限的學時內(nèi)掌握更多的知識是需要解決的關(guān)鍵性問題。
液壓傳動基礎(chǔ)知識這部分內(nèi)容學時減少了4學時，在講解這部分內(nèi)容時，舍棄了那些不為應用能力培養(yǎng)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(guān)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(shù)可以看出，動力元件、執(zhí)行元件和控制元件的學時分別減少了2學時，這部分內(nèi)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(nèi)容相比雖然學時減少了，但卻增加了液壓系統(tǒng)的安裝、使用和故障診斷內(nèi)容，是因為這部分內(nèi)容是對前面所學內(nèi)容的綜合運用，是這門課的重點也是難點。液壓傳動系統(tǒng)的最大缺點是出現(xiàn)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(xiàn)。由于氣壓傳動中很多元件的結(jié)構(gòu)及工作原理與液壓傳動相同，因此在學時安排上少于液壓傳動。實驗教學的學時數(shù)沒有增減，但是實驗內(nèi)容做了調(diào)整。為了提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，實驗內(nèi)容去掉了液壓泵性能和壓力形成兩個驗證性實驗，增加了氣壓回路設(shè)計實驗。該實驗的主要內(nèi)容是學生根據(jù)機床或設(shè)備的動作要求自己設(shè)計氣壓系統(tǒng)原理圖，選擇氣壓元件及控制元件，到實驗臺上搭接回路，并進行調(diào)試完成其功能。這種設(shè)計性實驗可以培養(yǎng)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，優(yōu)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(zhì)量的重要手段，良好的教學方法可以激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)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(jù)不同的知識點采用不同的教學方法。
(1)采用圖片、視頻和錄像等方式激發(fā)學生的學習興趣。如在講解緒論部分內(nèi)容時，通過播放各種機床、工程機械、娛樂設(shè)施、航空裝置等視頻材料，展示液壓與氣壓傳動技術(shù)在工業(yè)技術(shù)中的廣泛應用，使學生對這門課產(chǎn)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(jié)構(gòu)和工作原理時，通過多媒體動畫演示把抽象的教學內(nèi)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回路時，通過FLASH動畫演示使學生更好地掌握如何通過形成開關(guān)或壓力繼電器發(fā)信號控制電磁換向閥實現(xiàn)整個工作過程的自動控制，將液壓與氣壓傳動與控制系統(tǒng)有機結(jié)合起來，實現(xiàn)多學科知識的綜合運用，也為后期的開放性實驗打下堅實的基礎(chǔ)。
(2)引導式、提問式教學
傳統(tǒng)的教學方法是填鴨式教學，整節(jié)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(tài)，采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(diào)動學生的學習積極性。例如在講解節(jié)流調(diào)速回路時，強調(diào)這種調(diào)速回路必須由定量泵、流量控制閥、執(zhí)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(jié)流調(diào)速回路。在講解完進口節(jié)流調(diào)速回路的工作原理后，問學生如果將溢流閥去掉，能否調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度;如果將執(zhí)行元件去掉，還是調(diào)速回路嗎?此時節(jié)流閥和溢流閥的作用是否發(fā)生變化?問題提出后學生就會動腦思考，并且相互討論，使課堂的學習氛圍變得活躍，學生得到的結(jié)論也各不相同。不管結(jié)論是對還是錯，都是學生自己經(jīng)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
事物只有通過比較才能發(fā)現(xiàn)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(zhì)。在教學過程中同樣也可以通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參數(shù)的含義，同時避免復雜的理論推導，采用類比推導的方法，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(jù)靜力學基本方程式的物理意義及能量守恒定律得到的。靜力學基本方程式的物理意義是靜止液體內(nèi)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(zhuǎn)換。是機械能守恒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。由于液體是有粘性的，液體運動過程中各點的速度不同，需要對其進行修正，因此引入動能修正系數(shù)。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(jié)省了學時。由于液壓與氣壓傳動在工作原理、系統(tǒng)組成、元件結(jié)構(gòu)等方面具有相似性，采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
采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(jié)合提高教學質(zhì)量，鍛煉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)采用多媒體與黑板加粉筆相結(jié)合的教學模式
傳統(tǒng)的教學手段就是采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。采用多媒體與黑板加粉筆相結(jié)合的教學模式可以解決這些問題。多媒體課件的內(nèi)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(nèi)容，調(diào)動學生學習積極性，激發(fā)學生學習興趣。
(2)采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學
教師將教學課件、電了教案、習題、實驗內(nèi)容上傳到網(wǎng)絡(luò)教學平臺，學生可以利用閑暇時間登入網(wǎng)絡(luò)教學平臺，查閱資料。這樣可以有利于將學生在課堂上沒有記錄下來的內(nèi)容或者沒有聽懂的內(nèi)容在課下自學;也可以使師生借助網(wǎng)絡(luò)教學平臺進行答疑與討論。這種做法更加靈活、有效，可彌補課堂上由于時間約束、發(fā)言人數(shù)限制等討論的不足，使更多同學有機會參與討論，也有助于部分同學對問題的深入研究。
四、加強實踐環(huán)節(jié)，提高學生的創(chuàng)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(huán)節(jié)的培養(yǎng)。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，并完全對學生開放。學生除了完成實驗內(nèi)容，還可以根據(jù)機械設(shè)計大賽、創(chuàng)新性實驗項目，畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容自己設(shè)計液壓與氣壓傳動系統(tǒng)，編寫程序，到實驗臺上選擇合適的元件搭接系統(tǒng)，對設(shè)計的系統(tǒng)進行驗證，出現(xiàn)問題后可以分析產(chǎn)生問題的原因，并提出解決問題的方案，重新實驗，直到系統(tǒng)實現(xiàn)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(chuàng)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(jié)合。
五、結(jié)束語
為了滿足應用型本科人才培養(yǎng)的需要，課題組成員通過到兄弟院校調(diào)研，并結(jié)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(yǎng)目標的課程體系和教學方法，提高了教學質(zhì)量。
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