跨专业选修课程的教学实践与体会

刘新强　王峥嵘　闵为　王金林　曹文斌　张继铭

[摘 要]交叉学科的发展要求学生进行跨专业选修课程学习。纺机液压与气压传动是纺织工程专业一门十分必要的跨专业选修课程，其讲授的有关纺织机械的液压气压传动知识直接关系到纺织产品质量控制和制造成本以及纺织工业的发展，同时也是培养交叉综合型纺织工程人才的需要。跨专业选修课面临学生专业基础薄弱，重视程度低及兴趣不浓，适用教材参考资料少，实践环节欠缺，考核方式单一等问题。

[关键词]跨专业选修课 液压与气压传动 纺织工程 教学 实践与体会

[中图分类号] G642.3[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）06-0138-03

随着不同学科之间的相互交叉、融合、渗透而出现了交叉学科，而科学上的新理论、新发明的产生，新的工程技术的出现，经常是在学科的边缘或交叉点上。因此，作为以人才培养为首要任务的高等院校应重视交叉学科将使学科本身向着更深层次和更高水平发展。交叉学科人才培养要求学生选修与本专业相关的基础课程即跨专业选修课程，以使学生具备交叉学科及专业发展的必要基础理论知识。纺织机械是一种集机、电、光、液、气等于一体的装备，其本身就要求相关学科交叉与融合。

本文以纺机液压与气压传动课程为例，分析了学生专业与跨专业选修课的特点，指出开设跨专业选修课程的必要性，重点阐述跨专业选修课程教学中遇到的问题及解决措施，对跨专业选修课程的教学和进一步实践与探索具有普遍而又重要的意义。

一、学生专业与跨专业课程特点分析

现代科学的发展是在多学科交叉、融合、渗透中不断发展的，对于人才能力的需求是多元化的、综合性的。2008年11月11日，在2008诺贝尔奖获得者北京论坛上，华人图灵奖得主姚期智指出，多学科交叉融合是信息技术发展的关键：当不同的学科、理论相互交叉结合，同时一种新技术达到成熟的时候，往往就会出现理论上的突破和技术上的创新。在高等院校，开设跨专业选修课目的就在于让学生掌握与自己专业相关的交叉学科的基础理论知识，为学生进一步全面综合发展提供后劲。

（一）学生专业特点分析

纺织工程专业培养具备纺织工程方面的知识和能力，能在纺织企业、科研、教学等部门从事纺织品设计开发、纺织工艺设计、服装设计与工程、纺织生产质量控制、生产技术改造以及具有经营管理初步能力的高级工程技术人才。毕业生可在纺织行业、高等院校、科研院所、商检等单位从事纺织品生产、纺织品贸易、教学、科研、开发及市场营销等工作。纺织工程主要课程包括机械设计基础、电工与电子技术、计算机原理及应用、纺织化学、纺织材料学、纺纱学、织造学、纺织品设计学、企业经营与管理、生物工程在纺织上的应用等。[1]

纺织工程是一个有关纺织产品设计、质量控制、生产技术等的系统工程。纺织机械是一种科技含量高，品种繁多，性能各异，批量中等，连续运转，集机、电、光、液、气等于一体的装备。[2]纺织机械是纺织工业的生产手段和物质基础，其技术水平、质量和制造成本，直接关系到纺织工业的发展。为提高纺织机械的高效化和自动化，一般纺织机械动力部分普遍采用液压与气压传动系统。比如DT-4C纺丝机液压系统、ZTE型浆纱机液压系统、清棉机气动系统[3]等。学生在学习本专业的过程中，一个中心环节就是对于纺织机械本身构造与工作原理的了解和掌握，这对于学生后续就业、深造具有重要意义。因此，学生学习纺机液压与气压传动课程是自身专业属性所决定的。

（二）跨专业选修课程与学生专业相关性

纺机液压与气压传动属机电及机械类（非热能与动力工程专业流体传动与控制方向）专业的一门技术选修专业课，主要讲解液压气压元件及系统的基本原理、结构及其应用。要求学生在学习本课程之后，能够掌握液压及气压传动系统的特点和基本概念;熟悉各种液压泵、液压执行元件、液压阀、液压辅件和气源装置、气动辅助元件、气动执行元件、气动控制元件;了解液压和气动基本回路，初步具有阅读简单液压、气动系统图的能力。[4]这对于纺织工程专业学生来讲，正是从事纺织工程专业产品设计、质量控制、生产技术的要求，尤其是在生产技术、质量控制方面，也是实现自身全面、综合发展的需要。

二、跨专业选修课教学过程中的问题及解决措施

在从事跨专业选修课程纺机液压与气压传动教学中，笔者遇到学生专业基础薄弱、重视程度低及兴趣不浓、适用教材参考资料少、实践环节欠缺、考核方式选择等普遍而又实际问题，现逐一分析并提出探索性的解决措施。

（一）学生专业基础薄弱

纺机液压与气压传动是一门主讲液压气压元件及系统的专业技术课，它除要求学生具备机械设计基础、电工电子技术等基础知识外，更重要的是要求学生具备流体力学基础知识。流体力学是理解和掌握好液压气压元件及系统的核心专业基础知识。而纺织工程专业学生没有先修流体力学相关课程，这给学生理解相关问题比如液动力、气穴现象等造成先天不足和困难。

因此，在进行液压气压元件及其系统教学之前，对学生进行流体力学基础部分的补充教学十分必要。在本课程中主要讲解流体静力学、流体运动学及动力学基础知识，让学生了解液压与气压传动中工作介质——液压油和空气的基本属性比如黏性等，连续性方程、动量方程及伯努利方程等基本定律，雷诺数及流态等流体流动规律。这对于学生后续学习和掌握液压气压元件基本工作原理及性能分析提供有力保证，也使得教学过程更加顺畅、高效。

（二）学生重视程度低及兴趣不浓

选修课在学生看来，一般认为是不重要的、与自身专业关系不大的课程。尤其在学分制下，学生的主要目的在于拿学分。因此，在学习过程中，学生重视程度及兴趣远不如必修课程和专业课程，他们通常有这样的表现形式——不专心听讲。这对选修课程的教与学造成一定的不良影响。

“兴趣是最好的老师”，只有学生对课程产生浓厚的兴趣，才能激发他们的学习热情与主动性。在纺机液压与气压传动教学中笔者始终贯穿纺织机械与液压气压传动相结合的思想，使液压气压传动扎根于纺织机械土壤中，让液压气压传动烙上纺织工程的专业特色。在一开始的绪论教学中，除了介绍液压气压传动在国防、工业生产及生活中的应用，更重要的是介绍其在纺织机械中的广泛应用，比如简介液压式压辊加压系统、GA331浆纱机液压无极变速器控制牵引辊传动系统等，激发学生的学习兴趣和热情。在平时教学中，比如讲解液压泵、液压阀及液压执行元件时，有意识地介绍其在相关纺织机械中的应用及举例，播放纺机液压气压系统实际工作过程录像。另外，结合时事新闻讲解相关知识，比如在讲液压换向阀及液压基本回路及系统时，结合最近（2014年10月17日）为纪念中法建交50周年，法国设计制造的巨型机械神兽“龙马”和“蜘蛛”在北京奥林匹克公园苏醒，进行巡游表演的新闻，其中巨型机械神兽“龙马”和“蜘蛛”使用最先进的自动化控制系统和电子设备控制，它可以行走、腾跃，[5]其动力及执行部分就是液压系统，从相关新闻报道图片中可以直接看到液压多路换向阀及液压缸。这对于激发学生对纺机液压与气压传动课程的学习十分有利，可以极大地促使他们产生兴趣，进行主动学习，也有力地促进课堂教学的顺利开展。

（三）适用教学参考资料少

目前，热能与动力工程专业流体传动与控制方向专业（即液压专业）对于液压气压传动有一个系统的学习体系，主要课程包括流体力学、自动控制原理、液压元件、液压传动系统、气压传动系统、液压控制系统、液压技术进展等专业课程，其知识模块之间具有一定的内在逻辑关系，使用的教学参考书籍比较模块化、专业化。这对于纺织工程学生来讲，在有限的学时内学习，有较大的困难。而且，目前还没发现一本既有机结合相关课程核心知识“流体力学——液压元件——液压气压传动系统——液压控制系统”又结合纺织机械专业背景的适用教学参考书目。

笔者在现有的液压教材中找到两本比较适合的书籍：《纺织机械液压与气动技术》（魏俊民主编），《液压气压传动与控制》（冀宏主编）。前者特点是在讲液压与气压系统时很好地结合纺织机械中的液压与气压传动系统进行分析和讲解;后者则从最基础的流体力学基础——液压元件——液压系统——气压元件——气压系统，全面系统地介绍了液压气压传动的基本原理。[6]在讲授过程中，笔者结合两本书，一方面补充学生欠缺的流体力学基础，另一方面结合学生的纺织机械专业知识，讲解液压气压元件及系统的基础理论及应用，收到了较好的教学效果。

（四）实践环节欠缺

纺机液压与气压传动作为一门讲解液压气压元件及系统的专业技术课，本身具有实践性强的特点。但在跨专业选修课中教学大纲并没有安排相应的实践教学环节，学生缺乏对于液压元件及系统的直观认识和感受，这也可导致学生学习兴趣低、热情不够，实践动手能力不足。

在课堂教学中对重要液压元件比如液压泵、液压阀等进行实物拆装，让学生直观认识元件结构，这对于其理解相关工作原理有很大好处。另外，可选择性进行实验演示，如液压泵性能实验、液压阀性能实验、液压气压回路及系统性能实验等。对学有余力或者感兴趣的学生开放实验，让他们自己动手操作，这对于学生的专业认知和理解会更加深刻到位。

（五）考核方式的选择

在纺机液压与气压传动的教学大纲中规定考核方式为综合测评。一般的选修课大多采用“出勤成绩+答辩（或大作业）”的形式进行综合测评。但我们认为，作为一门技术型的专业选修课程不应该是技术概论型的课程，要实实在在地在学生的脑海中留下一些印象，就要对学生的后续学习、就业、深造等提供一些支撑。而答辩或大作业往往只侧重于某一块知识的考查，对于学生的整个液压气压传动知识体系的构建意义不大，同时也对教师掌握教学效果以及后续教学改进提供不了太多的有效信息。

参考必修课程和专业课程的考核方式，提出并采用“出勤成绩×30%+‘测试1×40%+‘测试2×30%”的考核方式。其中将测试部分分为测试1和测试2（均为闭卷考试），测试1侧重于液压气压元件基本原理、符号识别的考查，测试2侧重于液压气压基本回路及系统的识别与分析。通过批阅试卷，发现学生对于液压气压传动基本原理及元件符号识别掌握得不错，但是对于液压气压基本回路及系统的分析能力欠缺，因此，教师可以根据这些信息，在结课时，再次重点讲解相关知识，可以有力填补学生的知识漏洞，同时也为后续教学活动的进一步改善提供有力信息，比如教学中加强和提升学生液压基本回路及系统的分析能力。

三、总结

纺机液压与气压传动是纺织工程专业一门十分必要的跨专业选修课程，其讲授的有关纺织机械的液压气压传动知识直接关系到纺织产品质量控制和制造成本以及纺织工业的发展，同时也是培养交叉综合型纺织工程人才的需要。作者以跨专业选修课程纺机液压与气压传动的教学为例，重点阐述跨专业选修课程教学中遇到的学生专业基础薄弱、重视程度低及兴趣不浓，适用教材参考资料少，实践环节欠缺，考核方式的单一等大多数跨专业选修课程所面临的普遍而实际的问题，并逐一进行分析，提出探索性的解决措施。这对跨专业选修课程的教学和进一步实践与探索具有普遍而又重要的意义。

[ 注 释 ]

[1] 兰州理工大学纺织工程专业培养计划[M].兰州：兰州理工大学，2010.

[2] 陈革，杨建成.纺织机械概论[M].北京：中国纺织出版社出版，2011.5.

[3] 魏俊民.纺织机械液压与气动技术[M].北京：纺织工业出版社，1986.

[4] 兰州理工大学液压气压传动课程教学大纲[M].兰州：兰州理工大学，2013.

[5] 中国网，法国巨型机械“神兽”将在京演绎“龙马精神”（高清组图），2014.10.10.

[6] 冀宏主编.液压气压传动与控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.

[责任编辑：钟 岚]

[收稿时间]2014-12-22

[作者简介]刘新强（1987-），男，陕西陈仓人，硕士，助教，研究方向：现代液压元件基础理论及数字电液技术。