面向新工科的液压与气压传动实验教学改革探索

刘锋 黄长征 罗昕 黄晨华

摘  要 基于新工科背景下高校探索新型教育模式的迫切需求，结合液压与气压传动课程实验教学的特点和现存问题，以培养学生解决复杂工程问题能力、提高学生工程素养为目标，对液压与气压传动课程实验教学进行改革探索。借助UG等三维软件增设虚拟拆装实验，借助AMESim等仿真软件设置开放型回路设计实验和综合型工程案例实验，并介绍实验考核、实验平台及资源建设的方法。

关键词 新工科;液压与气压传动;实验教学;工程素养

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）12-0122-03

Exploration on Experimental Teaching Reform of Hydraulic and

Pneumatic Transmission for New Engineering//LIU Feng， HUANG

Changzheng， LUO Xin， HUANG Chenhua

Abstract Based on the urgent need of exploring a new educational model in colleges under the background of new engineering， com-bined with the characteristics and existing problems of experimental teaching of hydraulic and pneumatic transmission courses， the aim is

to train students ability to solve complex engineering problems and improve students engineering literacy， and to reform and explore the experimental teaching of hydraulic and pneumatic transmission courses. With the help of UG and other 3D software to add virtual disassembly experiments， with AMESim and other simulation software to set up open loop design experiments and comprehensive engineering case experiments， the experimental assessment， experi-mental platform and resource construction methods are introduced.

Key words new engineering; hydraulic and pneumatic transmission; experimental teaching; engineering quality

1 引言

高等教育要有硬实力，新工科是高等教育发展的战略支点。教育部于2017年6月发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，积极推进新工科建设，促进各高校积极探索工程教育新模式[1-3]。作为应用型本科院校的机械类专业，如何既面向当前急需，又考虑未来发展，在与产业发展相匹配的同时，促进学校教育与社会教育有机结合，提高学生解决复杂工程问题的能力和工程素养，培养具备新素质的多元化创新型工科人才？高校引领产业需求，探索专业课程新型实验教学模式成为重要手段之一。

“液压与气压传动”是机械类专业的一门应用性很强的专业课程，该技术广泛应用在航空航天、工程机械、矿山机械、加工制造、汽车等各行各业，是一项适应未来发展需要的技术。实验教学是该课程的重要教学环节，如何有效通过“液压与气压传动”课程实验教学，提高學生综合素养？高校的同行们做了各种尝试，例如：西安交通大学在教育部“985”项目等专项经费支持下，引进先进的实验教学设备，构建液压与气动三层次实验教学体系;黑龙江科技大学共开设10学时的“液压与气压传动”基础性实

验;华南农业大学增加了“液压与气压传动”的课程设计环节[4-6]。本文针对新工科对机械类人才提出的新要求，结合“液压与气压传动”课程特点，对课程实验教学进行改革探索。

2 实验教学现状分析

“液压与气压传动”课程一般设置在大三上学期，学生已学过“高等数学”“机械制图”“工程力学”等课程。通过调查统计发现，约60%的学生具有较扎实的相关基础知识，但缺乏工程意识，运用知识解决问题能力有待提高;约30%的学生基础知识较薄弱;约10%的学生相关知识较贫乏。传统的实验教学模式难以提高学生解决复杂工程问题的能力和工程素养，这是目前众多高校普遍存在的问题。下面进行具体分析。

实验设备落后且配套不足  以韶关学院为例，之前拥有KY-2005型液压实验台两套，节流口液压教学实验台一台，但仅机制专业每年学生数基本维持在200人以上，即使分组实验，配套也显得不足，导致学生实际操作时间有限，很多学生是“看”实验，缺少动手实践的机会，更缺少去发现问题、分析问题和解决问题的动机。

传统实验项目内容陈旧，知识、实践与能力的培养缺少深度融合  目前大部分学校开设的实验均为验证性实验，主要包括压力形成原理、液阻特性、节流调速和基本回路演示实验，缺乏开放创新型、综合案例型实验项目。

实验教学方法单一，难以激发学生学习兴趣  验证性实验以教师为主进行讲解，类似一种静态灌输型的教学方法;学生只有很少时间动手操作，对教师的依赖性很强，缺乏主动思考、解决问题的积极性。

实验内容与其他课程融合性低  液压与气压传动技术是一门正在发展的技术，随着计算机技术和制造业的发展，机电液气一体化已成为现今机械设计和发展的趋势，没有与PLC等相关课程进行有机融合，不利于学生机、电、液一体化整体概念的形成，不利于学生综合应用能力和创新能力的培养。

考核方式有待优化  传统实验考核方式侧重于看学生实验报告，而不是实验过程，导致学生不重视实践过程，难以提高学生的实践能力。

3 实验教学目标改革

液压与气压传动课程实验教学目标不应仅是帮助学生理解概念、基本原理方法，掌握元件的工作原理、性能。该课程是一门实践性、逻辑性均很强的专业课，元件种类繁多、结构复杂，系统工作原理抽象，各部分知识的前后联系紧密，且与其他相关学科的联系性也较强。有效的实验教学目标还应当能帮助学生养成注重事物发展的内在联系的好习惯，让学生学会发现问题、分析问题、解决问题，提高学生分析、设计、维护液压与气压传动系统的能力的同时，激发学生学习兴趣，培养学生解决复杂工程问题的能力和工程素养。

4 实验内容与考核方法的改革

借助UG或Pro/E等三维建模软件增设虚拟实验一项，实验名称为“元件虚拟拆装实验”，如表1中序号1所示。传统拆装实验成本大、周期长，很难实现每个学生都动手操作。增设虚拟拆装实验可以让每个学生都动手操作，在让学生深入理解液压元件的结构，培养工程意识的同时，锻炼三维建模能力，实现学科内多课程融合。

借助AMESim或FESTO等仿真软件，将节流调速实验和基本回路演示实验改成开放型实验，实验名称为“回路设计实验”，如表1中序号2所示;增设综合型实验一项，实验名称为“工程案例设计实验”，如表1中序号3所示，着力突出学生主体地位和作用，有助于学生发现问题、探究事物的本质、形成创造性思维，培养学生解决复杂工程问题的能力和工程素养。

依据上述实验内容及考核标准，总结分析以实验报告的形式体现。在考核过程中降低实验报告所占比重，约为10%;更注重学生平时实验预习情况、实践参与情况、课堂实验表现、实验态度、主观能动性、创新意识、团队协作能力等方面的考核，具体比重可根据实验要求合理分配，尽量使实验评分公正，激发学生实验兴趣，调动学生积极参与。

由于本专业CAD/CAM课程及三维建模软件课程需要，本专业设有充足的计算机资源。AMESim、FESTO、FluidSim是三款比较成熟的仿真软件，均可实现液压系统、气压系统、电气控制系统的设计仿真，实验过程直观、形象、生动。可基于此条件建立液压虚拟仿真实验室，解决学校实验资源和实训基地不足的问题，增加学生动手实践的机会，提高计算机资源利用率。增购智能型液压传动综合测控系统、挖掘机液压传动实验装置多台，分别用于回路设计实验和工程案例实验，结合虚拟仿真技术，实现“设计分析→系统仿真→油路搭建”的实践过程，搭建一个综合面广，能开展设计创新型实验和工程案例型实验的新工科实验教学平台。

建设微课资源库，包含回路设计实验、工程案例设计实验及相关实验装置操作方法的微课。通过微课资源，实验前给学生布置实验任务，讲解实验要求。微课内容应能起到引导学生预习、激发学生主动思考的作用，让学生成为实验课的主体，带着问题来做实验。同时，重视企业、行业在人才培养中的作用，结合科研需要，主动对接地方企业技术创新要求，把握行业人才需求方向，充分利用企业资源建立工程案例资源库，为学生提供实验素材。

5 结语

机械专业学生大多思维敏捷、活跃，男生居多，乐于表达自己的认识;但受高中教育模式影響，学习依赖心理严重，大有“被动学习”的局面。高校应主动适应新工科背景下国家对新型战略人才的需求，改革实验内容，完善实验室建设，在实验教学环节着力突出学生主体地位，激发学生主动学习，引导学生发现问题、解决问题，培育出适应新需求和新变化的高素质工程科技优秀人才来支撑产业转型与升级[7]。

参考文献

[1]教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知（教高司函〔2017〕6号）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/

s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2]徐晓飞，丁效华.面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索[J].中国大学教学，2017（6）：6-10.

[3]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[4]潘静.液压与气压传动课程实验教学的改革与实施[J].辽宁工业大学学报：社会科学版，2017（4）：130-132.

[5]李晶，王保建，李小虎，等.液压与气动技术实验教学改革与实践[J].实验室科学，2016（1）：92-95.

[6]吕明珠.虚拟仿真技术在液压与气动实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2015（4）：144-146.

[7]任光辉，付威，吴金栋，等.面向新工科的高校实验平台建设模式研究[J].实验技术与管理，2018（11）：194-197.