液压与气压传动技术项目制课堂教学的探索

陈仙明 叶发平 胡航坤 方贵盛

[摘 要] 针对高校机械类专业基础课液压与气压传动课程教学中普遍存在的理论教学为主、教学效果不佳的现状，结合浙江水利水电学院液压教学中的实验条件，对现有的教学方式进行改革。改革内容包括教学内容的整合、教学资源的优化、教学实践的变革、评价体系的调整。教学反馈表明，课堂教学改革取得了较好的教学效果，学生第二课堂也在此基础上取得了不错的成绩。

[关 键 词] 液压与气压传动技术；课堂教学改革；项目制；课堂考核

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）19-0094-02

在“中国制造2025”和“工业4.0”大背景下，浙江省提出大力推动工业转型升级，加快实现从工业大省向工业强省转变的战略决策。针对高素质工程技术人才培养的需要，如何建构应用型工程师培养模式，是近年来应用型本科院校开始探索的重要课题。机械设计制造及自动化专业作为浙江水利水电学院SWH-CDIO-E试点建设专业，液压与气压传动技术是该专业一门集机械原理、机械设计、流体力学、电工学和自动化控制等知识于一体的综合型课程，旨在培养学生具有读懂机床和工程机械液压原理图及设计中等复杂程度液压系统的能力。

一、传统教学方式存在的问题分析

液压与气压传动技术是一门实践性很强的专业基础课，目前教学过程通常采用图片来讲解液压元件、回路原理、结构和特点。以理论教学为主、实践教学为辅，易造成学生因缺乏系统性认知，而无进一步深入学习这门技术的动力。此外，由于学生缺乏工程背景及生产现场知识，即使运用多媒体技术等现代化的手段进行教学，有动画、图片和录像之类的素材协助理解，还是很难达到理想的教学效果。

二、基于项目制改革的实施

鉴于液压与气压传动技术课程的重要性和当前教学过程中存在的共性问题，项目组提出了融入职业核心能力培养的项目制教学改革，对教学内容、创新实践条件、教学方法和手段、考核方式等方面进行探索性改革。注重引导和鼓励学生独立思考，有效地调动学生的学习积极性。在实践性教学环节中加强对学生综合能力、创新能力和工程应用能力的培养，全面提高学生的实际动手能力和发现问题与解决问题的能力，为把学生培养成为符合社会发展需求的应用型一线工程师奠定坚实的基础。具体改革内容如下。

（一）基于项目制的课程内容整合

根据本课程教学大纲的要求，在项目实施过程中构建由简单到复杂的课程体系，运用项目导向的教学方法，逐步提高学生独立“获取与利用信息、决策与计划、实施、检查与评价”的普适性能力，以适应职业生涯发展的需要。按项目制教学要求，在液压与气压传动相关技术与后续课程衔接及企业应用方面进行调查分析的基础上，对液压与气压传动技术课程的内容进行梳理与整合，经论证初步确定将课程内容整合为机床动力滑台（方向控制回路模块）、船用压缩打包机（压力控制回路）、液压工程挖掘机（流量控制回路）和自动分拣生产线（气动模块）等四大模块，各模块根据教学流程进一步分解为若干教学子项目。

（二）基于项目制的教学资源优化

根据项目制教学的要求，紧密结合项目任务，对理论资源和实践条件进行有效整合优化，最终确定符合要求的教学资料和实践条件。本项目实施过程中主要对包括对参考书、产品手册、网络资源和科研资料进行整合，确定各子项目的任务书和指导书用于课堂教学。同时对现有的透明液压实验台、工程机械实验台、元器件拆装台和气动生产线实验台进行有机整合，对实践教学环节提供强有力的支持。此外，学生个人电脑的补充和校外实习基地的支持，更加有效地为项目实施提供了条件保障。

1.教学资料的整合

根据液压与气压传动技术的课程标准，对教学内容进行整合。如流体力学基础部分的连续性方程、伯努利方程和动量方程整合到各项目中，对复杂公式推导简化处理，借助计算机对液压与气动系统进行设计和计算，强化液压元件的认识、拆装、使用和维护，结合仿真软件进行液压回路设计、性能分析，强化系统调试及故障分析的技能训练。在教学内容的整体编排上，采用项目引导、任务驱动，将所学知识和技能分成若干模块，用实训任务演绎理论知识。

2.实践条件优化

“理論实践一体化”教学的内涵就是要求场地、设备、教师、学生高度融合，并且具备多媒体教学、实物展示、演练实训、实验、强化训练等多种功能，要想顺利开展理实一体化教学，组建“理论实践一体化”教室、理想的理实一体化教室。通过理论讲解（含模拟仿真）和实践操作的交替方式进行课堂教学。实践教学部分按照回路仿真、工程仿真、元器件拆装等模块进行划分，结合个人电脑和校外基地进行补充。

（三）基于项目制的教学过程实施

在具备相应的教学资源后，课堂教学的实施是决定整个项目能否成功的关键。针对各项目教学内容，首先安排一次理论课讲解，完成任务的布置和整体教学流程的安排，再由学生进行自学、设计、实验调试及答辩。将传统教学、多媒体、软硬件仿真等手段相结合，在虚拟的环境下完成对液压和气动元件的内部结构、工作原理展示以及基本回路的动作演示，使知识内容由抽象变直观，详见下图教学过程流程示意图。

1.理论部分教学

通过项目整合后分解出具体细化的任务书，上课前将任务书分发给学生。分配任务的同时推荐学生相关的参考资料，比如，教材、参考书、网上精品课程和专业网络论坛等资源，要求学生提前完成初步的预习，为后续的课堂和实践教学做好充分准备。理论教学部分采用板书、PPT教案、视频、动画等常规教学手段相互结合，主要针对任务的讲解和注意事项解读。静力学、动力学、压降运算等流体力学知识，器件选型中的参数确定与校验等过程也采用课堂讲解方式为主，体现常规理论讲解的优势。

2.软件仿真教学

仿真教学属于纯理论教学和纯实践教学的中间过渡环节，在液压系统回路设计完成后，借助计算机而进行的一项重要教学活动。对部分复杂而无法用器件搭建的回路，采用此方法能够更加方便学生对回路的理解。仿真教学主要由FluidSIM纯液压气动仿真和MCGS硬软件联合仿真两部分组成。通过回路仿真能够使学生清晰地看到液压元件和回路的工作过程，减轻日后液压元件的故障排除和维修等教学内容的工作量，极大地提高课堂效率。

3.实践部分教学

采用“理实一体化”的教学模式开展教学活动，主要包括液压器件拆装实验、回路的动作教学、工程机械教学、课外创新教学和企业认知教学。实验与实践教学是树立实践观念，培养分析问题、解决问题的能力，提高学生综合素质的重要环节，是高等工程教育的重要组成部分，是本次课程改革的重点。

实践环节的教学处处融入职业核心能力的培养，引入基于自主创新的启发性和设计性实验。此过程中进一步融合了团队合作、自主创新和分析问题、解决问题的能力，在实验器件选型和回路搭接过程中能够初步培养一线工程师的职业素养和安全意识。而校外的参观实习，使学生能够切实感受优秀企业的工作氛围，进一步深化对企业一线员工应具备的职业素养的认知和理解。

4.基于项目制的课程考核改革

按照项目制教学对课程考核的要求，液压与气压传动技术课程考核方式要充分体现知识+技能+态度的原则，尤其要侧重过程考核。知识主要通过平时作业（报告）、期中和期末测试评估等方式进行体现。技能主要通过软件仿真、回路搭建调试和工程机械调试、课外创新作品等实践操作体现，实践环节评价不仅体现实践操作技能，同时关注表达能力、团队合作能力等职业核心能力。态度主要通过学生课堂表现（含迟到早退旷课等）、平时与教师的交流、与同学的合作等进行体现。

课程的总评成绩是以上成绩的综合，最终成绩的主体部分拟由理论成绩的40%、实际操作50%和态度成绩10%构成，理论成绩通过作业（报告）、试卷等批改方式取得，实践成绩主要通过自评、互评、教师对项目制完成情况以及学生递交的实验报告等评价的方式取得，态度主要通过平时观测及时记录分数获得。这种考核方式对学生综合职业能力和素质提高具有较好的引导作用。

三、结语

如何培养具有创新精神和实践能力的人才是专业教师在学校转型过程中面对的重要课题。合理整合实验室资源，最大限度地发挥实验教学在培养学生创新能力方面的作用。通过课内理实一体教学的开展及评价体系的实施，能够更好地培养和发现学生的优点。针对学习积极性高且具有潜质的优秀学生，通过课余实验室开放，及时对其深入指导，使学生尽快融入第二课堂继续深入学习，逐步实现与机械设计大赛、大学生创新创业、“新苗人才计划”、挑战杯等赛事衔接，并优先进入导师制学生团队进一步深入学习，经液压与气压传动技术课程知识的学习和课外第二课堂的深入，使液壓气动类课题成为机自本科专业毕业设计课题的来源之一。

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