融入传统教学特点的液压传动课程多媒体课件设计

孟利民 王传礼 张立祥 阮学云 梁 超 李永梅

安徽理工大学机械工程学院 安徽淮南 232001

随着计算机技术的发展，多媒体以及多媒体教学引入已成为我们生活与学习中的平常事。然而，多媒体教学的效果一直是教育工作者关注的问题。尤其是近年来，随着我国网络与手机通讯的快速发展，人们利用网络的费用越来越低，学生利用网络与手机越来越方便，使用的频率与时间也越来越多。在当前新形势下，高校的课堂教学如何使学生的注意力集中于上课内容、激发学生的学习兴趣与热情、得到良好的教学效果、达到课程教学大纲的教学目的与要求是每一位从事一线教学的教师应重视与研究的问题[1-3]。

液压传动是以有压液体为介质，实现机械传动、功率传递和信息转换，具有刚度高、响应快、功率大且体积小又易于实现计算机控制等独特优势。液压传动课程是机械工程专业、车辆工程和化工机械等工科专业的专业技术基础课；液压传动课程教学对学生认知实践、动手能力及创新设计能力的培养起着重要作用[4]。多媒体的引入使得液压传动课程的教学方式变得灵活，提高了课堂时间利用效率，教师可以更加生动形象地讲解教学内容。然而，与其他课程的教学一样，多媒体教学方式的引入改变了以往传统教学授课模式，增加了课堂内容的信息量，加快了授课进程，如果教师在授课过程中把握不当，使学生对授课内容难以接受，将会影响课堂教学效果[5]。

如何针对液压传动课程特点，将传统教学的特点融入多媒体教学的课件设计中，使得传统教学与多媒体教学有机地结合，对有效把握课堂教学进程、提高液压传动教学质量至关重要。针对目前高校工科的课程体系以及液压传动课程特点，基于液压传动课程教学大纲的目的与要求，根据课程教学与考核内容，本文考虑传统教学方式特点介绍液压传动课程的多媒体课件设计与制作，并以具体教学内容为实例进行分析，以激发学生学习兴趣，达到教学目的与要求，有效提高教学质量。

1 液压传动课堂教学方式选择

1.1 液压传动课堂教学的两种态度

当教学方式从传统单一的板书教学发展到现在，可以使用基于计算机技术的多媒体教学时，我们往往面对的是如何选择的问题。坚持板书传统方式还是完全采用多媒体教学或者是两者融合？在实际教学中，对于液压传动课堂教学方式的选择有两种态度。一种是年长一些教师的态度，从职业生涯发展来看，这些教师前辈有着扎实的传统教学所要求的基本功底，而对多媒体教学需要掌握的计算机基础及互联网的知识欠缺。他们较多地坚持传统教学的优点，几乎完全排斥多媒体教学。另一种是刚入职的青年教师，基于良好的计算机与互联网技能，在课堂中更多地依赖于多媒体教学。

1.2 液压传动课程特点

在液压传动的课堂教学中选用哪种教学方式，选择传统教学或是多媒体教学方式，或是将两者有机结合？选择依据应该是两种教学方式各自的优缺点以及液压传动课程的自身特点。

对于传统教学与多媒体教学方式的优缺点已有不少文献介绍研究，简单地说，传统教学有助于教师对课堂进程的把握，有助于教师与学生之间的互动，有助于学生对知识的吸收。而不足之处是课堂的进程较慢，信息量相对较少，课堂时间利用效率不够理想，知识表达方式单一；对于多媒体教学来说，可以多层次多色彩多方式地将知识传递给学生，课堂进程中时间利用效率较高，而不足之处是教师与学生之间的互动容易被忽视，教学讲授的知识与学生可以接受与吸收的知识容易脱节。

从液压传动的学科特点和教材特点来看，液压传动是一门重要的工科学生专业基础课，实践性较强，与生产实际联系紧密。课程内容包括流体力学基础、液压元件以及液压基本回路。课程教学目的是使学生了解与掌握液压泵、液压马达、液压控制阀及辅助元件的结构、性能、特点和参数计算，明确各元件在液压回路中的作用，并熟练掌握液压基本回路的组成与功能。通过液压传动课程的学习使学生掌握液压技术的基础理论与基本回路知识，具有液压传动实验、参数测量的基本技能，为以后从事机械设计制造及维修方面的工作打下基础。从本课程的考核内容来看，一方面是考核学生对液压元件的结构、原理的掌握及在此基础上对液压基本回路的分析能力，另一方面是对液压元件及回路参数的计算考核。

1.3 液压传动课程学时

工科学生在校学习的课程也随着科学技术的发展与社会发展的需要不断地变化与更新，总体说来，课程数量增多，涉及面更广泛，如机械设计与自动化专业，随着计算机技术的发展，此专业的课程体系中增加了如机械CAD/CAM、有限元分析、优化设计以及MATLAB、程序设计C++等课程。在此形势下，每门课程的总学时需要相对压缩，以液压传动课程来说，课程的学时从42学时、每周四节课、共11周的课程减少为目前的32学时8周的课程。在课时较少的情况下，教师应在保证教学效果的前提下，将液压传动知识完整地传授给学生，从而达到课程教学目的与教学大纲的要求。

2 液压传动课程多媒体课件的制作

采用哪一种教学方式，传统教学或是多媒体教学，应以是否适合教学、是否能给学生以启发和引导、是否能提高课堂教学效果为衡量标准。在教学过程中引入多媒体来辅助教学已是一门学科教学发展的必然趋势，而传统教学与多媒体教学各具特点，应在教学中相互融合，优势互补。在液压传动课程学时相对较少的情况下，采用多媒体教学是必然的选择[6,7]。而针对液压传动的学科特点以及教学要求，其中的液压元件参数计算部分又以传统教学为优先选择。因此，液压传动课程多媒体课件尝试融入传统教学特点来设计与制作，在实际应用中收到良好的教学效果。

2.1 液压元件参数计算部分的课件制作

液压传动计算包括两部分内容，一是液压泵、马达以及液压缸的参数概念以及参数之间的计算；二是以节流调整回路为主的液压基本回路中的参数计算，这部分是学生学习的重点、难点内容也是课程重要考核内容。在参数计算部分的教学中首先是在学生掌握了液压元件结构、工作原理或是回路的组成以及回路的作用的基础上学习参数的概念，如液压泵的排量、流量以及压力、效率等概念，然后学习参数间的计算内容。

参数概念以及参数间计算部分的课件制作要融入传统教学方式的特点，循序渐进，层次分明，以达到采用多媒体教学方式得到传统教学效果的目的。方式是将概念与公式一步一步地引入，所用动画是进入擦除的方式，而需要注意的是，将动画的开始方式设定为单击以方便教师根据学生反映把握放映内容；将动画的方向设定为从左至右的方式，播放速度设定为中速，以模拟传统教学中教师的板书书写。课件中文字不要过多，字体可设定为24号字体以上，重点及核心内容可换字体颜色以突出显示，加强学生的视觉刺激。

在课程的计算部分以此方式设计多媒体课件，教师结合多媒体课件的内容讲授，板书内容为相应的授课内容标题以及关键字，并与课件内容相结合再配合必要的解释内容。这种多媒体课件制作方式，既发挥了传统教学在此部分内容讲授上的优势，又以多媒体形式补充传统教学难以达到的效果。同时，避免了在目前两班近80名学生上课的教室中，后排与两侧学生看传统板书内容相对困难的问题。此外，在课时相对较少的情况下，节省了教师背对学生的书写与画图时间，提高了课堂时间利用效率。多媒体课件中字体的大小、颜色以及动画效果带给学生的视觉刺激效果是传统板书式教学难以达到的。

实例：液压泵与马达的参数计算。

泵与马达的参数关系是学生容易混淆的内容，如泵的理论流量、实际流量以及理论转矩、实际转矩等概念，与之相对应的是马达的相关概念。以上述方式制作授课课件逐一讲述液压泵、马达的参数概念以及参数计算，并以图1a至图1c的形式展示分别讲解泵、马达以及泵与马达间的参数关系，形象有效地帮助学生学习与理解。在参数的计算例题讲解中把已知的参数如图1c中画圈标出，结合运用参数间的关键公式学生很容易得到求出未知参数的思路与方法。

考虑到传统教学的优势，以类似教师书写、板写的形式，采取渐进式的多媒体课件制作，课堂教学中配合教师的讲解，起到了传统教学相同的授课效果。同时，融入了传统教学方式特点的多媒体课件，在课堂教学中节省了教师书写与画图的时间，可以高效地利用有限的授课时间。多媒体课件从字体大小，色彩以及图形质量等给学生的视觉感受是简单的传统教学难以达到的。

图1 融入传统教学的课件制作实例：泵与马达的参数计算

2.2 液压元件结构、原理及液压基本回路的课件制作

液压传动的另一部分内容是液压元件的结构、工作原理以及液压回路的组成与回路功能的介绍。这部分的内容如果仅用传统教学方式，液压元件的结构难以表述清楚，液压阀的工作过程不能形象展示，而液压回路又需要较多的时间画在黑板上。如采用多媒体教学，利用高质量图形、丰富的Flash动画以及鲜艳色彩相结合的多媒体课件，可以使课堂教学起到事半功倍的效果。

此部分内容的课件设计主要以图形为主，图形要精选清晰图片，一张幻灯片上一般只出现1～2图，配合以文字标题与必要的关键词说明。关键词是所讲授内容的重点，需要学生重点关注，加之明亮颜色相配合，给学生以视觉刺激。如在讲解外啮合齿轮泵的典型结构时，多媒体课件展示清晰的CB泵的结构图，教师结合多媒体课件的图形逐一讲解泵的组合，对于有较少工程实践经验的学生来说更容易理解泵的内容。之后，播放制作精良的Flash动画，生动地表达了泵的工作原理；对于液压回路的组成与功能的讲授，课件的内容以液压回路图为主，仍应配以较少文字，只加入标题或关键词即可。课件的设计重点突出回路功能，即回路中液压阀不同工作位置下的进、回油路，从而使学生掌握基本回路在液压系统中的功能。

实例：液压回路的组成与功能。

带有补偿装置的串联液压缸的同步回路是一个较为复杂的同步回路。讲授的重点是两液压缸如何在发生不同步的情况下通过自动补偿装置来实现再一次的两缸同步。课件制作重点是分层次的，即分开液压缸1和2分别出现先运动到底的两种情况；二是要分步骤，即在1缸或2缸先到情况下油路的进、回油的通路，结合教师的分步讲解，使学生理解两缸同步的自动补偿原理。如图2所示，当三位四通换向阀6工作在右位时(①步：方框出现)，两液压缸活塞同时下行(②步：箭头出现，指示油路)。若缸1先运动到底(③步：关键文字出现)，触动行程开关a(④步：底色出现，闪烁显示)使阀5通电，阀5工作在右位(⑤步：方框出现)，这时压力油经阀5及液控单向阀3向缸2的B腔补油，推动活塞继续运动到底，以消除两缸的位置误差。教师配合以上设计的多媒体课件讲授这部分内容，使原本复杂的内容简单化，过程变得清晰，学生容易接受。教师在讲解完第一种情况后提出问题，让学生分析第二种情况，如果缸2先运动到底，液压阀的工作位置以及回路的进、回油的通路情况，从而分析在此情况下两缸的位置误差补偿原理。这种方式给学生自己分析、思考的机会，使学生紧跟教师讲授内容，充分激发学生学习兴趣，调动学生的学习主动性，提升学生自主学习的能力。

图2 融入传统教学的课件制作实例：带有补偿装置的串联液压缸的同步回路

3 结语

传统教学与多媒体教学各具优缺点，在教学中应根据学科特点将两种教学方式有机地结合起来。液压传动是一门重要的工科学生的专业基础课程，对学生认知实践、动手能力及创新设计能力的培养起着重要作用。课程重要掌握以及考核的内容主要包括液压元件结构、工作原理、液压元件参数计算以及基本回路。根据学科特点、教学目的以及教学大纲要求，在课程学时较少情况下融入传统教学方式特点的液压传动课程进行多媒体课件制作，根据课程不同内容设计课件，使课件不仅加入色彩、图形、Flash动画等元素，又以类似传统教学的方式逐一渐进式展示播放。教师结合课件讲授使课堂教学既具有传统教学的特点又吸收了多媒体教学的优势，使生动形象的课程内容易于学生接受，从而激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性，达到良好的教学效果。