浅析液压与气动技术情境教学

闫嘉琪，沈晓斌

（天津冶金职业技术学院，天津 300400）

液压与气动技术是一门工程实践性很强的机电专业课。如果在教学过程中仅仅注重专业知识的传输，而不注重教学方法的创新，很容易使学生产生枯燥的感觉，从而影响教学效果。如何通过情境教学激发学生学习的兴趣，使学生积极主动地参与学习将是本文研究的重点。

一、情境教学方法初探

（一）改革教学方法，重视情境教学

液压与气动技术具备许多独特的优越性，近几十年以来越来越多的被广泛应用于现代化生产企业。液压与气动技术作为机电一体化技术专业的核心课程，培养学生掌握液压与气动技术理论知识；了解液压与气动元件的识别与选用；回路连接与控制；典型系统的分析与应用等技能，是实现本专业培养能适应生产、建设、管理、服务第一线高技能应用人才重要的培养目标。但过去有些教师在实施教学过程中，仍然在沿用学科型课程体系教学模式，讲课时只注重理论教学，忽视学生的主体感受，讲授方式也索然无味，形成了在黑板上“开机器”，学生不容易理解，而实践教学与理论教学脱节，造成学生对该门课程的厌倦，更别谈起学生对该门课程的学习兴趣了。在现代教学中，老师不仅仅要传播知识，更重要的是增强学生的兴趣与创新能力，提升学生学习的主动性。因此教师要改变以往注重灌输的教育方式，积极采用情境教学法，提高教育教学质量。

所谓情境教学法是指在教学过程中，教师根据教学内容的要求，有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景，使学生如临其境，受到情绪的感染，激发学生对所认识事物的情感，从而帮助学生理解课程内容，并使学生的心理机能得到发展的教学方法。心理学研究表明：一个健康、积极的情感对认知活动有很大的促进作用，反之会起阻碍作用。所以情境教学法实质就是要在教学过程中引起学生积极的、健康的情感，来提高学生对学习的热情，使学习活动成为学生主动的、自觉的活动。事实上证明学生在学习中如果情感高涨，学习知识的效果最理想。

（二）认真研究教学内容，精心创设教学情境

教师在讲授液压与气动技术课程时，要根据教学内容精心创设教学情境，使学生能有身临其境的感知，形成具体鲜明的形象。例如可以通过多媒体技术播放一段视频，为学生营造一个与教学内容密切相关的生产实际场景，使学生通过视频有身临其境的感觉，并对照视频中出现的问题提出解决方案，凭借想象，展开联想，激发学生对知识的求知欲，以获取最大的教学效果；再有教师根据教学内容带领学生到工厂现场进行教学，让学生亲身感悟液压与气动技术在企业机电设备真实应用的情景，使学生对所学专业理论知识在生产实践中的应用有一个明确的认识，学习的目标更加明确；另外教师还可以把教室搬到实训室里进行，通过仿真软件、透明演示模型来增加视觉影响力，通过液压（气动）试验台，验证教学的内容。这样学生通过形象感受、并亲自动手完成实验会增加学习的成就感和求知欲。

应该补充说明的是，情境教学法的本质特征就是激发学生的情感，以此推动学生认知活动的进行。但创设情境不是仅限于把实物、教具展示给学生，或者教师简单地做示范实验，虽然也有直观的作用和效果，但只能使学生对所学内容有一个直观认识和模仿的操作，即使在一个良好情景下，也不能激发学生对学习的求知欲望，所以作为任课教师，一定要充分发挥主导作用，认真地组织教学内容，坚持采用启发式，促使学生独立思考，督促和帮助学生驶向知识的彼岸。

（三）创设情境应注意的几个问题

1.情境要符合教学要求并切合实际

教学过程中创设或引入情境，主要是为了达到调动学生学习的激情和求知愿望的目的，所以创设的情境首先要满足教学目的和要求，并且真实可信切合实际，而且还要与学生已有的经验相接近，否则会达不到预期的效果。

2.情境创设要新颖

教师创设的情境要新颖直观、目的明确，只有新颖直观才能引起学生的注意力和展开联想，达到开拓学生思维的作用；只有目的明确才能更好的实现教学目标并激发学生探索知识的愿望，最终达到情境教学的效果。

3.情境要体现教师本人的真情实感

因为教师就是情境的一个重要组成部分。一般而言，情境的建立除了通过使用各种教学手段（教具模型、多媒体、仿真软件、实验设备）来营造，还有教师的形象语言也是非常重要的，当教师的真情实感首先进入情境中，学生才可能在言语直观和情境感染的双重作用下建立起学习的情境。

二、讲解液压泵内容时情境设计的案例

在讲解这部分内容时，首先通过一个视频让学生了解在日常生活中经常见到的液压传动应用的现实例子，例如生活中人们用液压千斤顶更换汽车轮胎；电力局工人用升降机维修、保养路灯；大型仓储库工人使用装载机进行货物装卸等场景。

这些场景有两个特点，一是同学们可以在日常的生活中经常能看到，有一定的认知经验，二是都是把重物（汽车、人、货物）抬升起来。

在视频中所表现的都是采用液体作为力的传动介质进行力的传动的，那么液体是如何进行力的传递，如果进一步要问液压泵是怎样形成的？其工作原理是什么，教师可通过一个小实验（自制教具）：这是用两个直径不同的两个针管注射器和一段透明的塑料管以及一杯水（为了演示的直观可以在水中加入红色墨水）。另外，这里还要准备一管夹，用于截断塑料管中液体的流动。

现在要作一个支架架，把直径较大的针管固定在支架上，针管的柱塞头部固定一个重物，针管的针头部分塑料管与直径小的针管连接在一起，在塑料管中间装上一个可以进行调节的管夹，请同学们试试看，如果用小直径针管不断的通过塑料管向大直径的针管挤入液体会出现什么结果？

通过实验，学生发现，只要不断用小直径针管向大直径的针管挤入液体，大直径的针管中柱塞会连同重物一起提升，而且小直径针管向大直径的针管挤入的液体越多重物提升得也越高。

通过这样一个实验情境设计，学生首先建立一个印象，小直径针管成为这个实验（将重物提升）的动力源，它所起的作用实质就是液压泵的作用，它的理论依据就是巴斯卡液体静压原理。

有了这个印象，教师要及时提出小直径针管是如何吸入液体，又是如何排出的，是在什么条件下可以实现，在什么情况不可以实现，学生会很快说出小直径针管的柱塞伸缩是实现液体吸入和排出，而且柱塞在针管筒有很好的密封。由此得出形成液压泵的必备条件，泵内一定得有密闭的空间，而且密闭的空间还可以变化，即当密封的空间变大吸入（或称为压入）液体，密封的空间变小排出（挤出）液体。

那么怎样理解压入或挤出液体呢，当密封液体变大时，密封容积变大形成真空，在大气压的作用下将液体压入泵的密封容积内，完成吸油过程；这和我们在日常用吸管喝汽水时，只要把吸管中空气吸走，瓶中的汽水在大气压的作用下，就能通过吸管压入你的嘴中的道理是一样的；同样，如果密封容积变小，油液就会通过密封容积的出口被强行挤出，这是因为在一般情况下，液体被视为不可压缩的。这就是液压泵的工作原理。

理论上讲，不管是什么样式的机构，只要满足上述两个条件，就都能成为液压泵。那么生产实际中常见的液压泵有几种形式，它们各自有什么特点呢？带着这些问题，给学生播放多媒体课件和展示几种生产实际常见的齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的原型。让学生带着问题去看、去想、去思考，并且亲自动手拆装这些液压泵，分析这些液压泵的是如何满足形成液压泵条件的，进而了解这些泵的结构组成和工作原理。这种通过视频、课件营造生产情景、通过真实实物零距离接触，加上教师真情实感的语言启发，让学生在观察、动手、分析，归纳中得出正确结论的教学模式一定会达到理想的教学效果。

三、通过各种实验，营造情境教学氛围

教师在让学生做实验时，不仅要坚持先易后难的原则，而且要注重引导与启发，只有循序渐进地教学，才能不断地增强学生探索的兴趣。下面以液压元件拆装实验增强学生学习的注意力。

在做实验时，教师首先要提问题，让学生带着问题做实验，这样才能达到理想的教学效果。例如教师在拆装叶片泵时可以问学生：“是单作用叶片泵还是双作用叶片泵？叶片根部通油方式是怎么样的？有径向不平衡力吗？原动机是怎样把机械能输入液压泵转化为液压能的？拆装溢流阀、减压阀、顺序阀时问：如何判断是哪种阀？控制方式是内控还是外控？内部泄露油是如何排回油箱的等等。”

通过实验让学生了解到单作用叶片泵主要由定子2、转子1、叶片3、配油盘4、泵体5及两侧端盖组成，定子具有圆柱形内表面，定子和转子间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子逆时针方向回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作区间。在定子中心的右侧，叶片逐渐伸出，相邻叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这就是吸油腔；在定子中心的左侧，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐减小，将油液从压油口压出，这就是压油腔，在吸油腔和压油腔间有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开。转子不停的旋转，泵就不停的吸、压油，图1为其工作原理图。双作用叶片泵也是由定子1、转子2、叶片3和配油盘等组成，但与单作用叶片泵的区别是，转子和定子中心重合，定子内表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线所组成，其工作原理如图2所示，当转子顺时针方向转动时，叶片在离心力和根部压力油的作用下，在转子槽内向外移动而压向定子内表面，由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间。当密封空间从小圆弧上经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中，叶片外伸，密封空间的容积增大，从油箱中吸入油液；当密封空间从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定子内壁逐渐压过槽内，密封空间容积变小，将油液从压油口压出。转子不停的旋转，泵就不停的吸、压油。

图1 单作用叶片泵工作原理图

图2 双作用叶片泵工作原理

科学源于探索，教育重在创新。液压与气动技术对于学生来说是很难掌握的学科，但是如果教师注重教学方式的创新，重视情境教学法，通过各种实验，运用多媒体技术，就能为学生创造不同的学习情境，激发学生学习的热情与创造性，促进教学目标的实现。

［1］侯守峰，邬宝寅.“液压与气动技术”实验教学探讨［J］.中国电力教育，2011，（11）.

［2］芮宏斌，周春国，高峰.以“卓越工程师教育培养计划”促进“液压与气压传动”［J］.液压与气动，2012，（06）.