應(yīng)用型本科院校液壓與氣壓傳動(dòng)課程建設(shè)與教學(xué)方法的研究分析論文
由于氣壓傳動(dòng)具有工作介質(zhì)取之不盡，用之不完、不會(huì)污染環(huán)境、運(yùn)動(dòng)速度快、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。為了使學(xué)生更好地掌握氣壓傳動(dòng)知識(shí)，遼寧工業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱我校)將現(xiàn)開(kāi)設(shè)的《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》課改為《液壓與氣壓傳動(dòng)》。改后的教學(xué)內(nèi)容增加了，但總學(xué)時(shí)并沒(méi)改變，仍為56學(xué)時(shí)，因此在學(xué)時(shí)有限的情況下，構(gòu)建合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，研究有效的教學(xué)方法，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)體系中非常重要的一項(xiàng)任務(wù)。
一、明確課程建設(shè)的目標(biāo)
液壓與氣壓傳動(dòng)具有實(shí)踐性強(qiáng)、與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密的特點(diǎn)。為適應(yīng)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需要，其課程建設(shè)的目標(biāo)應(yīng)著眼于基礎(chǔ)扎實(shí)、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(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融為一體，使液壓與氣壓傳動(dòng)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(dòng)專業(yè)建設(shè)和學(xué)科發(fā)展。
本課程的教學(xué)內(nèi)容以液壓傳動(dòng)為主，氣壓傳動(dòng)為輔。通過(guò)本門(mén)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握各元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理，具有根據(jù)工程實(shí)際要求設(shè)計(jì)液壓與氣壓系統(tǒng)原理圖，并對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行全面分析的能力;具有正確安裝、調(diào)試、維護(hù)系統(tǒng)的能力;具有診斷和排出系統(tǒng)常見(jiàn)故障的能力。在教學(xué)過(guò)程中，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。
二、重組教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)
液壓與氣壓傳動(dòng)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(shí)的系統(tǒng)性和完整性，然而對(duì)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，應(yīng)淡化理論推導(dǎo)，突出工程應(yīng)用及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。教學(xué)內(nèi)容分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大部分，為了符合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配都要重新制定。
理論教學(xué)的總學(xué)時(shí)仍為48學(xué)時(shí)，其中液壓傳動(dòng)部分占40學(xué)時(shí)，氣壓傳動(dòng)部分占8學(xué)時(shí)。如何使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握更多的知識(shí)是需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。
液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)這部分內(nèi)容學(xué)時(shí)減少了4學(xué)時(shí)，在講解這部分內(nèi)容時(shí)，舍棄了那些不為應(yīng)用能力培養(yǎng)所必須的理論和公式推導(dǎo)，將教學(xué)重點(diǎn)放在與生活及工程實(shí)際密切相關(guān)的知識(shí)體系中。例如在講解伯努利方程式時(shí)，省去了抽象、繁瑣的公式推導(dǎo)，將重點(diǎn)放在伯努利方程的應(yīng)用上，使學(xué)生深刻地體會(huì)到這些抽象的理論知識(shí)在生活實(shí)際中是如何應(yīng)用的。對(duì)比液壓元件的學(xué)時(shí)數(shù)可以看出，動(dòng)力元件、執(zhí)行元件和控制元件的學(xué)時(shí)分別減少了2學(xué)時(shí)，這部分內(nèi)容在講解時(shí)，將重點(diǎn)放在元件的組成、工作原理、應(yīng)用場(chǎng)合及在使用過(guò)程中應(yīng)該注意的`問(wèn)題上，省去了壓力和流量的公式推導(dǎo)。與原有液壓內(nèi)容相比雖然學(xué)時(shí)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?yàn)檫@部分內(nèi)容是對(duì)前面所學(xué)內(nèi)容的綜合運(yùn)用，是這門(mén)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)是出現(xiàn)故障時(shí)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(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到工程實(shí)踐中的一種體現(xiàn)。由于氣壓傳動(dòng)中很多元件的結(jié)構(gòu)及工作原理與液壓傳動(dòng)相同，因此在學(xué)時(shí)安排上少于液壓傳動(dòng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)沒(méi)有增減，但是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做了調(diào)整。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容去掉了液壓泵性能和壓力形成兩個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加了氣壓回路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是學(xué)生根據(jù)機(jī)床或設(shè)備的動(dòng)作要求自己設(shè)計(jì)氣壓系統(tǒng)原理圖，選擇氣壓元件及控制元件，到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭接回路，并進(jìn)行調(diào)試完成其功能。這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
三、改革教學(xué)方法與教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程
(一)教學(xué)方法的改革
改革教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，良好的教學(xué)方法可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使學(xué)生的主體作用得到充分展示，提高教學(xué)效果。在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)不同的知識(shí)點(diǎn)采用不同的教學(xué)方法。
(1)采用圖片、視頻和錄像等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在講解緒論部分內(nèi)容時(shí)，通過(guò)播放各種機(jī)床、工程機(jī)械、娛樂(lè)設(shè)施、航空裝置等視頻材料，展示液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)在工業(yè)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)這門(mén)課產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，變“要我學(xué)”改為“我要學(xué)”;在講解泵、馬達(dá)、閥的結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)，通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)演示把抽象的教學(xué)內(nèi)容直觀化、形象化;在講解速度換接回路和多缸動(dòng)作順序控制回路時(shí)，通過(guò)FLASH動(dòng)畫(huà)演示使學(xué)生更好地掌握如何通過(guò)形成開(kāi)關(guān)或壓力繼電器發(fā)信號(hào)控制電磁換向閥實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作過(guò)程的自動(dòng)控制，將液壓與氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，也為后期的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(2)引導(dǎo)式、提問(wèn)式教學(xué)
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是填鴨式教學(xué)，整節(jié)課都是老師講，學(xué)生聽(tīng)，這種教學(xué)方法就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生聽(tīng)課時(shí)不去動(dòng)腦思考問(wèn)題和分析問(wèn)題，只是機(jī)械地記憶，對(duì)知識(shí)的理解不夠深刻，時(shí)間久了就會(huì)忘記。為了改變這種狀態(tài)，采用引導(dǎo)式和提問(wèn)式教學(xué)方法，加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，同時(shí)也調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如在講解節(jié)流調(diào)速回路時(shí)，強(qiáng)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(gè)元件都不是節(jié)流調(diào)速回路。在講解完進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的工作原理后，問(wèn)學(xué)生如果將溢流閥去掉，能否調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度;如果將執(zhí)行元件去掉，還是調(diào)速回路嗎?此時(shí)節(jié)流閥和溢流閥的作用是否發(fā)生變化?問(wèn)題提出后學(xué)生就會(huì)動(dòng)腦思考，并且相互討論，使課堂的學(xué)習(xí)氛圍變得活躍，學(xué)生得到的結(jié)論也各不相同。不管結(jié)論是對(duì)還是錯(cuò)，都是學(xué)生自己經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論和思考得出的，印象都特別深刻，對(duì)知識(shí)的掌握也會(huì)更牢固。
(3)類比、對(duì)比式教學(xué)
事物只有通過(guò)比較才能發(fā)現(xiàn)他們之間有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，才能更清楚地看到事物的本質(zhì)。在教學(xué)過(guò)程中同樣也可以通過(guò)類比和對(duì)比的方法來(lái)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。例如為了讓學(xué)生理解原理和公式的來(lái)龍去脈以及各參數(shù)的含義，同時(shí)避免復(fù)雜的理論推導(dǎo)，采用類比推導(dǎo)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(shí)，是根據(jù)靜力學(xué)基本方程式的物理意義及能量守恒定律得到的。靜力學(xué)基本方程式的物理意義是靜止液體內(nèi)任何一點(diǎn)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(jī)械能守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用。而運(yùn)動(dòng)的液體除了具有這兩種能量還應(yīng)該有動(dòng)能。由于液體是有粘性的，液體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)的速度不同，需要對(duì)其進(jìn)行修正，因此引入動(dòng)能修正系數(shù)。這種方法學(xué)生很容易理解和接受，在省去大量公式推導(dǎo)的同時(shí)也節(jié)省了學(xué)時(shí)。由于液壓與氣壓傳動(dòng)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(duì)比式教學(xué)方法可以加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，起到舉一反三的效果。
(4)案例式教學(xué)
采用案例式教學(xué)方法將液壓與氣壓傳動(dòng)課程的理論教學(xué)與工程實(shí)際相結(jié)合提高教學(xué)質(zhì)量，鍛煉學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
(二)教學(xué)手段的改革
(1)采用多媒體與黑板加粉筆相結(jié)合的教學(xué)模式
傳統(tǒng)的教學(xué)手段就是采用黑板加粉筆的教學(xué)模式，教學(xué)過(guò)程中涉及到的圖和表格由老師將其畫(huà)到黑板上，浪費(fèi)大量時(shí)間，而且其工作過(guò)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(xué)模式可以解決這些問(wèn)題。多媒體課件的內(nèi)容包括圖片、表格、動(dòng)畫(huà)，可以更加直觀、形象、生動(dòng)地展示課程的工程性、實(shí)踐性內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
(2)采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)
教師將教學(xué)課件、電了教案、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以利用閑暇時(shí)間登入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，查閱資料。這樣可以有利于將學(xué)生在課堂上沒(méi)有記錄下來(lái)的內(nèi)容或者沒(méi)有聽(tīng)懂的內(nèi)容在課下自學(xué);也可以使師生借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行答疑與討論。這種做法更加靈活、有效，可彌補(bǔ)課堂上由于時(shí)間約束、發(fā)言人數(shù)限制等討論的不足，使更多同學(xué)有機(jī)會(huì)參與討論，也有助于部分同學(xué)對(duì)問(wèn)題的深入研究。
四、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力
液壓與氣壓傳動(dòng)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只通過(guò)理論教學(xué)難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求，因此必須加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。為了給學(xué)生提供更好的實(shí)踐條件，實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并完全對(duì)學(xué)生開(kāi)放。學(xué)生除了完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容自己設(shè)計(jì)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，編寫(xiě)程序，到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上選擇合適的元件搭接系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，出現(xiàn)問(wèn)題后可以分析產(chǎn)生問(wèn)題的原因，并提出解決問(wèn)題的方案，重新實(shí)驗(yàn)，直到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最終的功能為止。整個(gè)過(guò)程都是由學(xué)生自己動(dòng)手完成的，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，真正做到理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。
五、結(jié)束語(yǔ)
為了滿足應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需要，課題組成員通過(guò)到兄弟院校調(diào)研，并結(jié)合我校辦學(xué)特點(diǎn)，對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)這門(mén)課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了不斷地研討，形成了一套符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的課程體系和教學(xué)方法，提高了教學(xué)質(zhì)量。
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