工程认证背景下液压与气压传动课程的改革思考

蔡汉跃

[摘 要]在工程认证的背景下，专业课的教学被赋予了更实际、更确切的要求，但又面临着课时大幅度缩减的现实难题，同时，液压气压类的课程又有着自身很强的系统性特点。如何针对此类课程进行课程改革？教师可以尝试从课程内容整合、课堂教学方式、学生主动学习的促进、设计型实验开展模式等几个方面，探讨专业课程改革思路，找寻一条更高效的教学路径，目标是既使学生掌握具有实际应用价值的工程知识和工程思维，又向工程认证的要求迈进。

[关键词]课程改革；教学方式；主动学习

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）05-0099-03

高校工程认证工作的展开，使工程专业的教学面临更大的挑战，最基本的一点，是需要提高学生分析和处理相关工程问题的能力；挑战还在于近年来这些专业课程的课时大幅度缩减，使教学遇到了瓶颈。以液压和气压传动课程为例，该课程以液压为主体，其特点是理论与实践关系特别密切，系统性很强。要使学生达到对于中等复杂程度液压系统能理解并进行分析计算的目标，基本理论、元件、基本回路和系统构成这四块内容缺一不可，必须融会贯通。在此基础上还要了解气动系统与液压系统的异同及应用特点。课程的课时从以前的48学时压缩至40学时，又压缩至32学时，其中6学时实验不变，课堂教学的时数压缩了38%。以精简紧凑为主要手段的教学改革已经勉为其难[1]，两轮实践的结果是，教的累，学的苦，没有回旋余地，跟不上教学要求的学生人数增加，总体学习成绩也相应下降。部分较好的学生刚达到一定的理解程度并产生学习兴趣，课程已戛然而止。

为扭转这种被动状态，课程的改革必须“脱胎换骨”，摆脱原来的教学模式，创新教学思路。结合应用型试点课程建设，本文拟从课程内容整合、课堂教学方式、学生主动学习的促进、设计型实验开展模式等几个方面论述本课程改革的思路与设想。

一、 教学内容的改革

在过去几十年的教学实践中，液压的基本理论、元件、基本回路和系统构成一直是贯穿于整个教学过程的基本框架，教学过程环环相扣，按部就班。但近年来因课时不断缩减，基本理论这一块已经精减到了“必需”的程度。液压的理论抽象而实践性又很强[1]，教学中，学生的感受是既快又繁，有半数学生在这一阶段就已经跟不上节奏了。元件的部分比较实际，涉及基本理论的应用和机械结构，强调工作原理、功能和性能特点，如果对基本理论没有很好地理解，学生思路也跟不上。这一部分如果多举一些应用实例会有助于学生掌握，但课时不允许。后两块内容都是应用性的，从局部到全部，包含功能和性能以及参数的计算关系，并把之前的内容反复体现。如果前面基础打好了，后两块内容就会觉得容易理解，但课时的局限使教师无法在课堂上帮助学生完成阶段性的总结和巩固。整个状况是内容太饱满，过程太快，学生难以消化吸收。

靠教学内容的精减已经无法解决课时的约束，一些细节在课堂上只能点到为止，重点内容虽然强调，但也不能举一反三，深入剖析。实际状况是教与学“脱节”，课堂上教师竭尽全力，想尽办法，但好的学生学得很累，差的学生完全放弃。此乃“瓶颈”所在，靠“小手术”实难解决问题。

在此提出一个“大手术”的思路——倒置法，将最终的教学目标，即一个中等复杂程度且比较具有典型意义的液压系统提前呈现在学生面前，提出各个要解决的问题，以最终目标引领教学内容的展开，然后用“填空”的手段进行教学。将所有的问题进行统合，每堂课围绕一两个大的问题进行展开，将该系统分析透彻并就某些环节拓展深入。如此，将以前的教学框架完全打破，形成一种新的教学内容体系。该模式的教学经初步分析，有下述利弊：

1.赢得教学空间。每堂课内容紧扣最终目标，“填空”的内容可以从容把握，在限定的课时中获得腾挪的余地，有利于突出重点。

2.直面最终目标，解决按部就班教学模式之下学生难以融会贯通的难题。

3.打破原有的系统性，可避免学生一节课脱节，之后整个环节都跟不上的现象，而脱节的内容因为有课堂明确提示的具有针对性的问题，可让学生课后自习。

4.易吸引学生的注意力，并为学有余力的学生提供深入研究的余地。

5.学生对于基本理论的掌握程度会有所减弱，课程原有的完整性、全面性不再。

6.相关教学内容需要有机穿插，以往的教学经验已不适用，需要探索把握。

课程内容的改革是本项课程建设的核心，如何重组教学内容，提高效率和效果，把握好學生学习的理解思维过程，这是需要进一步深入探索总结的问题。如此大幅度的改革，还面临着教材适用性的问题，以及作为最终目标的液压系统选择问题，必须保证其实践性、典型性、综合性和基本问题的覆盖度等各个方面。

二、 课堂教学方式

在液压课程教学中，课堂讨论一直是比较行之有效的方法。这一点不但不能缩减，还应该进一步扩展。因为有课程内容改革的前提而使之存在可能，每堂课都以一个大问题分解出若干个小问题，针对问题展开教学内容，引导学生去思考、理解，去寻找解决问题的途径。“面面俱到”的教学模式必须被摒弃，相当多的细节在课堂上不再展开，而是以问题形式提出后便让学生自己去寻找答案。这样的教学方式，结果可能是这样一种状况：对于最终目标学生都能分析理解，但对于诸多的细节问题和理解的深度，以及能否举一反三，分析理解各种液压系统，却因所钻研深度不同而差异很大。相当一部分学生对这种教学模式可能一时难以适应，但这却是大学的学习所必需，所以，需要提出“功夫在课外”的理念，并以各种手段来支撑。

1.加强课外辅导强化答疑机制，鼓励学生答疑，也可成立部分学生的兴趣小组。

2.过程化考核包括课堂练习和课外大型作业、专题讨论等，注重过程和阶段性实效。

3.充分利用网络手段，在课内外都要充分利用网络展开教学，这是提高教学效率的一个重要手段。例如在液压元件的教学中，选择重点元件的动态图讲解原理，其他元件以职能符号讲解，动态图则在网络上提供给学生自习；大型作业和专题讨论要求学生用网络提交，课外辅导也包括网络辅导，用微信群作为全体学生学习和讨论交流的平台。

4.选择重点深入讨论针对液压系统中的一些有价值的局部问题，进行拓展深入的课内外讨论，此过程需要通过课外搜集相关资料并归纳整理得出见解。除了引导学生拓展视野，以达到思考和理解的深度外，还应注入工程思维和能力的培养训练。

为了与课外学习相配合，课程的设置应为每周2学时或3学时，这较每周4学时有利，后者课程在8周内完成，节奏太快，没有回旋余地。

三、 学生主动学习的促进

学生应是学习的主人，大学教师应以导为主，以教为辅[2]。如何引导工科学生以现代工程所需为目标，进入一种主动的学习状态，是专业课教师的一项重要工作，需要教师大力去推动，要有刚性的措施去促进。改进的教学模式是：课堂上教学内容大面积简单覆盖，重点问题课前先提出给学生预习，课堂上深入讨论分析；其他问题由学生课外检索资料，寻找解决途径，以具有连续性的大型作业贯穿教学过程，并作为一种督促和检验的手段。

基于液压和气压传动技术的特点，在教学上施行这种模式具有可行性，在某一问题上的深入必定牵连到诸多基本概念和理论，而深入的程度则取决于学生的能力和所花费的功夫。优秀的学生会在此过程中凸显其能力，而对于习惯敷衍的学生，需要采取相应的督促机制，在课程的前期安排一些课堂提问和讨论、课堂练习等，及时提醒或告诫。同时规定，课外的大型作业和专题讨论报告如发现雷同的，一律取消相应的成绩，以杜绝抄袭敷衍现象。

四、 设计型实验的开展模式

在本课程中，实验是培养学生的实践能力，也是检验和提高学生对专业技术掌握程度的重要环节。课程安排有3次共6个学时实验，第一次为认识型，从一台液压模型的运行和接触，了解液压系统的工作原理和特点，以及拆解液压元件，了解其基本构造。后两次均为设计型，包括液压系统和气动系统各一次，设计型实验是重点，突出“设计”的特点。液压实验推荐但不限定的实验内容是“速度—负载特性”，即测试当负载改变时，带节流调速的液压缸速度变化的规律。在实验室条件下，主工作缸为节流调速系统，用另一液压缸作为阻力负载，负载大小可调，只允许用一个泵源。以此要求学生设计实验系统，并在液压实验台上搭建、进行调试和测试参数。

液压与气动的设计型实验在近几年的教学实践中已经展开了数届，有成功的经验，也存在不足之处。学生在纸面上构思的液压系统经教师审阅整改后，由学生在实验台上完成搭建调试和运行工作。除推荐的实验项目外，还有多项液压实验已经由师生共同完成开发，如模拟重力型负载下的“叩头”现象、使用不同液压元件的保压特性、液压振荡回路等，鼓励学生构思创新的实验系统，丰富实验项目，力求各实验小组的实验内容不重复。在这样的实验过程中，学生对液压系统中可采用的多种手段及其应用效果使其增加了认识，直观地看到了自己设计的成果[2]，也提高了对这项技术的兴趣。

气压传动的设计型实验与此类似，要求实现双气缸顺序动作的单循环或连续循环，为突出气动的特点，可采用全气控系统。

设计型实验的开展，使学生在实验过程中不再是被动地参与、按程式完成，而是主导一项实验的过程，这需要付出更多的努力，包括实验之前的设计、正确的搭建、调试中遇到问题的处理、实验参数的获取、实验后的总结分析等。实验对指导教师的要求很高，要求其引导学生一起寻找问题原因和解决问题。之前的设计型实验开设总体上很成功，效果很好，这类实验要坚持并加以完善。实践中还存在一些不足，表现为：

1.部分学生的准备工作不到位，实验系统未认真设计，也因此导致实验时间拖长、实验效果大打折扣。

2.因设备台数不足，实验小组以5～6人为一组，其中有些学生“袖手旁观”，细化分组因条件所限难以实现。

3.因实验需要学生掌握较为完整的课程知识，设计型实验几乎都安排在课程的末尾，实验完后学生忙于应付考试，对实验内容没有充分的总结和交流。

对此，有必要采取下述措施：

1.硬件上增加实验设备的台套数，可实现分组的细化，以液压每组三位成员、气动每组两位成员最合适，组内成员协同完成但又有分工，培养学生的团队协作能力。

2.提前布置实验要求，在实验之前完成系统的设计和审阅。所设计的实验系统在网络平台上提交，规定各个组设计的实验系统不得与先行提交的系统相同。

3.增设交流和点评环节，各组准备PPT，以自愿、抽查和选优结合的方式，安排三分之一左右的实验小组进行交流，教师加以点评。

五、企业元素的注入

校企联合教学目前开展得很热烈，也取得了非常好的效果。对于液压和气压传动这类实践性很强的课程，更多注入企业元素有利于学生获得实际的知识，但少课时的课程要实施企业教师授课却存在很大困难。退而求其次，课堂上也可以直接增设来自企业的视频和工程案例，部分内容在课堂上播放并讲解，其他的可以通过网络提供给学生。也可以请企业工程师在企业现场讲课，拍摄视频后在课堂上播放。通过精选内容，并与课堂教学内容进行合理穿插，追求直观而高效率的课堂效果。

六、评分方式的改进

评分方法实际是对学生的学习进行导向的一种评价体系，以公平的尺度来鼓励和鞭策学生。为促进学生主动学习，就必须认可学生在课外学习中所取得的成绩。这些可表现在课堂练习、课堂互动、大型作业、专题讨论、实验等环节中。以往的过程化考核由任课教师各自制订了一些考核标准，积累了一定的经验，也存在着一些问题，各门課程试行的方法各不相同、各有利弊。在“百花齐放”之后，应该进行相应的分析总结和专题研讨，逐渐实现规范化。结合近年实施过程化考核的经验，期末考试与其他环节的占比以五五开为佳。期末考试占比过高，难以鼓励和突显学生的主动学习、深入钻研的成果；过低则可能把关不严，容易让学生产生蒙混过关的想法。在此基础上，还可施行“亮点”附加分制度，对于在大型作业、实验等环节有创新或创意的，进行网络平台公示并给予5分左右的额外奖励。反之，大型作业和实验报告发现大段论述雷同的，则扣除该部分的成绩。

七、结语

上述课程改革的设想，仅属于一种粗略的整体设计，各环节都有许多细节需要充实，具体实施起来对教和学两方面都会有很大的压力和挑战，必须在实践中不断摸索总结、提高和完善。实施得好，学生既掌握了课程的知识，又改变了学习方式，提高了学习能力；实施得不好，则不能调动学生的学习积极性、不能配合课堂教学投入课外学习，可能导致课程改革的失败。面对要求高、课时少的教学现状，不改革，注定失败；改革，任重而道远。

[ 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+60.

[2] 王琨，李硕，孙立鹏，等.机械专业应用型人才培养模式的探索与思考[J].机械管理开发，2009（4）：134+136.

[3] 陈云霞，余雨萍. 近代国外大学课程改革对我国高等教育的启示[J].中国地质教育，2009（1）：54-56.

[4] 朱泓，李志义，刘志军. 高等工程教育改革与卓越工程师培养的探索与实践[J].高等工程教育研究，2013（6）：68-71.

[5] 蒋胜永，杨慧英，刘世荣.地方院校应用型人才培养方案构建的实践探索——以绍兴文理学院为例[J].中国大学教学，2010（10）：30-32.

[责任编辑：刘凤华]