基于卓越计划的液压与气压传动课程教学改革研究

刘 忠，郭兰中，浦文禹，胡朝斌

（常熟理工学院 机械工程学院，江苏 常熟 215500）

一、概 述

液压气压传动与控制技术是现代传动与控制的关键技术之一，与电气传动相比，由于其具有传输力或力矩大、功率密度高、易于实现自动控制等许多特性，在近现代工业中，不论是对于行走机械，还是对于固定的工业设备，都是很好的实用技术。在工程机械、机床工业、汽车制造、机器人、冶金矿山、航天航空、工业自动化技术等工业领域，获得了广泛的应用。因此，在机械工程及其他工科专业课程设置中，《液压与气压传动》课程是学生必须掌握的一门专业技术课。在实际教学中，《液压与气压传动》课程的理论抽象，涉及内容多而杂，传统的教学模式无法让学生真正掌握其核心知识，因而在未来的工作中不能熟练运用其技术知识。

根据卓越工程师培养计划要求和我校机械工程专业发展现状和人才培养目标，液压与气压传动是机械类专业人才必备的专业技术知识之一。在现场工程实际中，许多工程技术人员对液压与气压传动知识掌握不够扎实，以致工程实践中经常出现的许多技术问题无法及时解决，造成经济损失的事例举不胜举，这是因为教学中过于侧重理论教学的传统授课方法所引起的。针对这种情况，在课程教学中，必须改革传统的课堂教学方式，以满足学生对未来实际工作的需要。液压与气压传动课堂教学方法的改革是“卓越工程师教育培养计划”的必然需求，采取课堂教学理论与实际并重的授课方式，使学生接受工程环境的思维教育，是培养具有竞争力的创新型卓越工程师的根本保障，是机械类专业高等教育内涵建设的重要任务［1，2］。

二、教学内容的重组与配置—基于教学大纲配置教学内容，补充应用实例

根据卓越工程师计划的要求对课程进行必要的整合和调整，液压与气压传动教学大纲要求：掌握各液压元件的结构原理和特点；掌握各种液压基本回路的功用和组成；掌握分析系统工作原理的方法。理论教学是教学的核心，教学内容不仅要有适宜的深度和广度，还应突出知识重点。为此，我们精简了液体静力学、动力学的理论分析等内容，增加流体力学基础知识和液压元件的工程应用及反映新技术成果的内容，将液压系统的设计计算和液压辅助元件部分归到课程设计中，以突出液压元件、液压基本回路组成原理和特点的重点理论教学内容。液压系统的执行元件主要掌握液压缸和液压马达；同时适当增加机械工程装备液压与气压系统应用实例分析，现场液压与气压系统安装、调试与故障诊断的知识。

围绕卓越工程师人才培养目标，有必要优化调整理论教学内容，改革实验教学和课程设计模式，构建注重工程实际的教学课程体系，如图1所示。

三、教学方法的改革探索

液压与气压传动课程是一门综合性较强的技术基础课程，具有很强实践性，其特点主要表现在课程的实践性、综合性和应用性。因此，其教学要求是学生通过本课程的学习，初步具备分析、解决实际液压气动系统工程问题的能力。因此，我们通过教学模式的变革，将新的教学方法应用于液压与气压传动课程实践中，能够实现理论知识同实际工程应用的有机结合，有助于培养专业基础知识扎实、实践能力强、具备较高专业综合素质的工程应用型人才。具体教学改革方法如下：

（一）基于知识渗透、课程集成教学方法变革

1.机电液气系统设计与控制技术集成。在已学控制工程技术基础上，进行了机电液气集成控制教学的探索和实践，从而培养了学生综合、探索地解决问题的能力。

2.将三维CAD辅助设计与液压与气压传动技术相集成。采用三维软件系统设计并生成了主要元件的三维（3D）实体造型以表达液压与气动元件的结构与工作原理。

图1 液压与气压传动课程体系重构图

（3）仿真软件和液压与气压传动技术相集成。运用流体动力分析与仿真软件（如AMESIM、MATLAB），进行液压气压元件和系统的建模与仿真分析，通过模拟实际输出图形及工作参数结果，快速提高学生的液压气动系统设计能力和综合验证能力，锻炼学生的工程技术创新能力。

（二）运用联想启发式教学方法，激发学生的主动思维能力

工程实际问题的处理和解决需要工程师的独立思考，在实际教学中，以提高学生主动思维能力和创新能力为目的，调动学习的积极性，课堂教学中，运用启发式教学，通过设计一些教学环节，如适当的设问，诱导思维方向，以达到鼓励学生积极思考，形成发现问题、提出问题、积极回答和解决问题的课堂氛围。

通过具体的液压气压系统实际案例，采用启发式教学方法，极大地激发了学生积极主动思维的自觉性，实践证明，通过这种教学方法的变革，学生的逻辑推理能力、分析判断能力、解决问题能力、想象力、总结归纳力，都得到了锻炼和提高。由于思维能力的提高，无形中对基础知识、基础理论的学习也起到推动作用，这些为学生创新思维的形成奠定了坚实的基础［3］。

（三）采用互动式、讨论式的教学方法，培养学生的工程创新意识

在实际教学中，重点进行教学过程设计的实施，对于培养学生的学习兴趣、主动性、参与性及创造性极为重要。大到整门课程、小到每一节甚至每个知识点的教学过程，都必须精心设计，以达到激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识的目的。

四、更新实践教学理念，在教与学中实施实验课程，体现教中学的特色

实践教学与理论教学并重，设置先进性、综合性、开放性和创新性的实验实践项目，形成适应学科特点及自身要求的系统、科学、完整的实践教学体系，培养学生的科学精神、实践能力以及分析问题、发现和解决问题的能力。

在实践教学的实施中，充分利用学校先进的信息平台，构建课程体系的专业性网站。使学生可以在网上自己检测学习效果，增强了学生主动学习的积极性；建立网上交流平台，可以提供网上答疑，随时解答学生的疑惑。网上交流平台为学生之间、学生和老师之间提供了现代化交流手段。

课堂教学中坚持以学生为中心，教师为主导的方针，任课教师根据教学内容，灵活地将启发式、互动式、讨论式等教学方法运用于教学中。根据课程需要和现有条件，将课堂教学与现场教学相结合，培养学生理论联系实际的能力和工程意识［4］。

五、构建开放的现代流体驱动与控制实验平台

根据卓越工程师计划的人才培养要求，我们构建了一个学科特点鲜明、综合实验功能强、实践教学内容层次丰富，利于学生工程技术能力培养和具备产学研基础的综合实验平台。以加强产学研实践平台建设，改革传统实验教学内容、实验技术和方法，开发综合性、设计性和创新性实验模块。

实验平台新开发的项目有：液压气动系统基础集成实验训练、典型液压系统及元件性能研究及控制实验、工业级电液伺服比例综合实验、工程机械系统机构仿真设计、控制教学及创新实践、、高压大流量液压驱动及多自由度工程机械臂实验等项目。

该实验平台可完成的实验实训教学专业覆盖面广、可扩展实验课程多，也可任意搭建综合性实验系统来适应课程设计、机械创新设计或者毕业设计。涉及课程有：液压与气压传动、电气控制与PLC、机构创新设计、机械控制工程基础、机电控制、机械工程测试技术、机电液系统课程设计等课程。

通过新型实验平台的建设应用，大大提高了学生的学习兴趣，为学生提供了一个开放型、探究型和工程型的学习氛围，同时也提高了青年教师的工程实际教学能力，将理论与工程实践紧密地结合在一起。

六、结 语

通过液压与气压传动课程教学改革与实践，解决了理论知识教学与实际应用技术实践相脱节的矛盾，整合优化教学内容，改革教学方法，坚持理论联系实际的教学理念，把理论基础和实验课程融合于一体，解决了“课堂老师教学生，课后学生还老师”的传统教学方式的弊端。

［1］张建勋，陈国铁.“卓越计划”背景下的工程类高校人才培养模式探讨［J］.2010，5（9-10）：4-7

［2］孙健.论“卓越计划”实施背景下高等工程教育课程体系设计［J］.高等理科教育，2012，1：41-45

［3］孟爽，晏祖根，杨绮云，等.液压与气压传动课程案例式教学方法的研究［J］.科技创新导报，2012，9：154-156

［4］张日红，施俊侠.液压与气压传动课程教学方法探索［J］.化学工程与装备，2008，8：128-129.