基于“虚实”结合的“液压与气压传动”课程教学改革探索——以《国际货运代理》课程为例

刘 飞 王小龙

(重庆机电职业技术学院 汽车工程学院，重庆 402760)

引言

液压与气压传动技术，广泛运用于国民经济生产的各个领域，由于优越的性能，其在机电设备中的应用正在日益增加。同时，液压与气压传动课程，也是高等职业教育机械制造及自动化、机电一体化、工业机器人、电气自动化等专业的基础课程，它为学生以后从事机电设备的安装、调试、维护、保养，提供重要的理论支撑。由于传统的教学将理论教学与实践教学相分离，最终导致学生无论是理论还是实践水平，都得不到提高[1-3]。而且，随着全国高职院校招生规模逐年增加，原有的教学实训设备、实训人员、实训时间，都不能满足现有的教学需要。液压零件属于精密元器件，需要学生认真并细致的操作，但学生在实训过程中损坏液压元件的事情屡屡发生，严重的导致液压系统无法正常工作。更有甚者，有的学生因操作不当导致液压油泄漏，对实训场地造成极大的污染。因此寻找一种区别于传统教学模式的新型教学模式，成为当务之急。

重庆机电职业技术学院汽车工程学院《液压与气压传动》教学团队，经过认真分析当前90后高职学生的学习情况，并结合当前我校教师、实训人员以及实训设备等实际情况，对该课程做了一系列的探索。课程教学团队首先明确课程的培养目标，是使学生初步掌握液压与气压传动的基本概念、基本技能，并能够初步设计与搭建简单的液压(气压)回路；能运用所学的液压(气压)传动基础知识，去解决工程实际问题。基于以上培养目标，教学团队从理论教学、实训教学、考核评价体系等方面，进行了改革探索，取得了良好效果。

1 理论教学改革

1.1 引入虚拟软件教学

在传统教学过程中，学生只能看见液压(气压)回路却看不见电气回路，因而很难明白各种执行元件和控制元件动作过程，从而对“液压与气压传动”产生厌学心理[4]。基于此，我们引入FluidSIM——一款由全球著名液压与气压元件制造商Festo公司和Paderborn大学合作开发的、应用于液压与气压传动的教学仿真软件。该软件用户界面可操作性强，拥有类似制图软件AutoCAD的图形操作界面，并可根据需要设置相应的参数，方便学生学习掌握。借助此软件，学生不仅可以同时设计电气-液压(气压)回路，而且可以填补传统教学中，学生只见液压(气压)回路、不见电气回路的缺陷，同时能借助仿真操作练习加深对电气动、电液压的理解，增加学习兴趣。

液压元件结构复杂，为了解其内部构造，往往需要拆卸这些复杂的液压元器件，拆卸过程中还要面对粘稠的液压油，这些问题的存在，使很多90后大学生对该课程失去了兴趣。基于此，我们引入三维设计软件Solidworks，该软件用户界面人性化，而且画面非常逼真，具有易学易用的特点。教师教学过程中调出各大液压元件供应商的三维模型，导入Solidworks后，使用软件的隐藏、透视、剖视、装配以及运动仿真等命令，就可以清晰地认识液压元件的内部构造，让原本复杂的结构变得简单直观，同时避免了实物拆装过程中液压油泄露对实训场地的污染。学生通过操作电脑软件了解液压元件的结构，增强了本门课程对学生的吸引力。

1.2 引入联想-启发式教学

在校学生由于缺乏企业实际工作经验，对液压系统缺乏足够的认识与了解，在进行理论学习时，往往感到非常迷惑与茫然，因此，我们实行启发式教学，尝试在理论教学中引入联想。如，在开篇讲解液压系统的组成时，我们引入初中物理中的串联电路来讲解。通过对图1所示的串联电路与液压系统的原理图进行对比联想，让学生认识到典型液压系统的动力元件(液压泵)、执行元件(液压缸)、控制元件(换向阀、节流阀)、辅助元件(油管)、工作介质(液压油)，分别相当于串联电路的电源(干电池)、电灯泡、开关、导线、电流，这样既将抽象的液压系统变得贴近生活，也使复杂的液压元件功用变得生动形象，易被学生理解掌握。

1-电灯；2-电源；3-开关；4-滑动变阻器；5-油箱；6-液压泵；7节流阀；8-换向阀；9液压缸

再如，在讲解液压辅助元件中的冷却器时，常用的冷却器有风冷式和水冷式两种。通常在教学课件中只有简单的图片，学生理解起来并不直观。针对学生大多为男生的情况，我们引入影视剧里面经常出现的两款重机枪，来给学生阐述这两种不同形式的冷却方式：马克沁重机枪拥有一个硕大的枪筒，枪管包含在枪筒里面，通过装在枪筒里面的水来冷却枪管，这就是水冷式结构；日军的92式重机枪枪管上，重叠着许多像甜甜圈样的散热片，可以有效增加散热面积，从而实现对枪管的冷却，这就是风冷式结构。实践表明，由于男同学普遍对武器拥有浓厚的兴趣，这样的讲解能迅速提高他们的兴趣，取得不错的效果。

1.3 引入工程实例教学

高职学生通常数学和物理知识相对薄弱，普遍对复杂的流体力学公式及其计算不感兴趣。而传统教材开篇就阐述伯努利方程和连续性方程，使学生一开始就对这门课程产生厌学情绪。再加上液压与气压传动课程各节知识点相对独立分散，使最后液压回路的学习变得更加困难，而传统教学，又大多以教师分析各种液压元件符号与液压回路的功能与作用为主，教学过程抽象枯燥，缺乏直观性，自然调动不起学生兴趣。

基于以上情况，我们大胆地在课程中引入工程实例教学，实现了液压与气压传动理论教学与工程实例的有机结合。我们利用团队教师具有企业从业经历的优势，在选择工程案例教学时，力求让案例具有代表性，能将液压气动与传感器、电气控制与PLC、机械传动等知识有机结合起来。这样的工程实例教学，不仅对液压与气压理论知识进行了一次复习，同时也强化了学生的动手能力，让学生足不出校就能接触到未来工作可能接触的工程实例[5]。

2 实训教学改革

2.1 开展液压元件实物拆装

各种液压泵、液压缸以及控制阀，是本门课程进行教学的重点环节，然而液压元器件结构复杂，学生学习起来较为困难。虽然借助虚拟现实技术以及多媒体技术，在一定程度上缓解了上述问题，但是对于一些复杂结构，学生依然无能为力。基于此，我们在实训教学过程中，设置了液压泵、液压缸、液压控制阀等复杂液压元件的拆装实验，让学生通过实际的动手操作，来系统、直观地认识液压元件的内部构造与工作过程[6]。经过几年的实践探索，我们已经摸索出一套行之有效的拆装实验操作规程：首先，将学生以班级为单位，按照7-10人组成一个小组，并选出小组长；其次，在拆装前由教师对本次拆装过程进行技术交底；最后，学生在小组长的带领下完成液压元器件的拆卸、清洗、分析、装配。整个过程严格按照6S管理，即整理(seiri)、整顿(seiton)、清扫(seiso)、清洁(seiketsu)、素养(shitsuke)、安全(security)规定，各小组根据拆装过程中发现的问题进行讨论，并由小组长收集整理问题及解决方法，与全班同学交流分享。实训过程中，所有学生都要认真记录实训拆卸步骤、所需工具、思想领悟等方面的内容；实训结束后，整理、提交《液压与气压传动实训报告》。

通过这种项目式实训，学生不但可以清楚地认识液压元器件的复杂结构与工作过程，而且可以直观感知液压元件的外形轮廓尺寸、安装位置，这样使得学生的动手能力以及分析解决问题的能力，得到很大提升[7]。

2.2 去校企合作企业参观实训

液压与气压传动是一门实践性很强的课程，我校在保障学生安全的前提下，由教师带领学生进入校企合作的汽车整车制造厂，进行短期的参观实训。在参观过程中，学生既可以直接观察液压(气压)元件在汽车制造过程中的工作情况，同时能够亲身感受汽车制造企业的管理理念与企业文化，为其在校努力学习及向职业人转变，奠定了思想基础。

3 考核评价体系改革

合理的评价体系，不仅可以评价出学生的学习效果，而且还能激发学生学习的积极性。液压与气压传动课程，是一门理论性和实践性都很强的专业课程，传统的评价体系，非常注重对学生理论知识掌握情况的考查，而忽视对其动手能力的考查。这样的评价体系，不仅不能准确反映学生运用理论知识解决实际问题的能力，还会导致高分低能情况的发生。基于上述情况，我校教学团队经过多年的实践探索，形成了“5311”的课程评价方案[8]，即本课程成绩 = 理论考试成绩 (50%) + 综合实训操作成绩(30%) + 在实训小组中的表现 (10%) + 平时考勤与作业 (10%)。其中，综合实训操作，主要考察学生拆装齿轮泵、叶片泵、轴向柱塞泵、活塞式液压缸、伸缩式液压缸、换向阀、溢流阀、减压阀、节流阀，以及初步简单设计与搭建简单的液压(气压)回路的能力。

4 结论

“液压与气压传动”教学团队，通过引入虚拟软件、实行联想-启发式教学、引入工程案例、开展实物拆装、去校企合作企业参观实训、改革考核评价体系等多种手段，对“液压与气压传动”课程进行了系统改革，这样的改革不仅充分调动起学生的学习积极性，而且还激发了学生的创新精神，培养了其发现问题与分析、解决问题的能力，取得了满意的改革效果。

参考文献：

[1]陈树海.《液压传动》教学改革的探索与实践[J]．液压与气动，2008(5)：57-58．

[2]刘晓琴,杨晋,陈德道.液压与气压传动实践教学探索[J]．中国现代教育装备，2009 (1) ：79-80．

[3]孟庆云.液压与气动实验教学改革与实践[J]．液压与气动，2011(3) ：17-19．

[4]李湘伟.FluidSIM在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用[J]．装备制造技术，2007(3)：108-110．

[5]李秀玲，岳丽.敏亚德客气动综合实训设备功能研究[J]．装备制造技术，2016(01) ：208-210．

[6]孙淑梅.应用型本科液压实践教学与学生能力培养的探索[J]．科学时代，2012(20)：1-2．

[7]龙玲.提高液压元件拆装实验教学质量的措施[J]．实验室科学，2004 (03) ：1-2．

[8]石岩，李国芹.液压与气压传动课程教学思考与实践[J]．河北工程技术高等专科学校学报，2016 (02)：74-76．