工程教育与新工科建设背景下液压与气压传动课程教学改革研究——项目驱动教学方法探索

虞启辉，谭 心，蒙建国，尚 飞，刘 娟

(1.内蒙古科技大学 机械工程学院，内蒙古 包头 014010；2.流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310027)

工程教育作为我国高等教育中的重要组成部分,在国家工业化进程以及工业体系的形成与发展中扮演着不可替代的角色。自2016年6月我国成为《华盛顿协议》的正式会员之日起，标志着由中国工程教育专业认证协会(CEEAA)认证的中国工程专业本科学位得到了协议所有正式成员的认可。中国工程教育事业的最终目标并不是是相互承认学位，真正的目的是利用工程教育认证的体系为我国培养工程专业的技术人才，服务于中国特色社会主义建设[1]。针对新一轮的科技革命与产业变革、支持服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，提出了新工科建设的举措，全力探索能够领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设[2]。

从多个方面来认证学生的能力是工程教育认证的精髓，包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习等方面。注重学生对理论知识的应用，对实际工程进行分析、解决项目中的问题与团队协作等综合实践能力[3-4]。在地方高校进行新工科建设的过程中，强调产教融合、校企合作、协同育人，增强学生的就业创业能力，培养大批具有较强的行业背景知识、工程实践能力的人才，使他们能够胜任行业发展的需求[5]。工程教育认证和新工科建设的核心都在于提高学生的工程实践、团队协作以及终生学习的能力，满足当前新一轮科技革命与产业变革对人才的需求。

液压与气压传动技术是实现工业自动化的重要手段之一，它利用液体或气体的压力传递运动和力。据统计，国外的工业生产中，液压与气动技术应用广泛，例如95%的工程机械、90%的数控中心、95%的自动化生产线，其水平的高低已成为衡量一个国家工业发展水平的指标[6]。通过学习《液压与气压传动》，使学生能够具有较强的设计能力和较高的综合素质。在工程教育认证和新工科建设的背景下，深化教学改革、优化人才培养过程，以项目为依附，探讨《液压与气压传动》课程的教学方法和教学内容的改革具有重要的意义。

1 基于项目教学法的《液压与气压传动》课程实施原则

项目教学法是指在教学过程中师生共同参与到项目中的一种方法，该方法最早在德国出现，目前许多国家的职业教育学校采用这种教学方法。当前教育工作者对项目教学法的实践和研究越来越重视，不同的学者针对项目教学法的本质特征、教学目标、组织形式以及实施流程给出不同的概念[7-9]。国内对项目教学法的研究主要集中在中、高职院校，由于地方高校的生源的特殊性和服务地方经济的属性，在新工科建设和工程教育认证的背景下，其开展项目教学法的研究也很有必要。根据《液压与气压传动》课程的特点以及教学过程中的经验，该课程开展项目教学法原则如下：

调动学生的主动性。学生按照个人的兴趣爱好选择项目，积极主动的参与到项目中，目的是激发学生的学习兴趣和主动性。

项目的真实性、典型性。选取的项目应针对企业的具体需求，具有挑战性、真实性、典型性等特点，能够解决传统教学中存在的理论与实践相脱节的问题，学生能达到学以致用的要求，提高综合实践能力。

理论与实践一体化。由于课程本身具有应用性、实践性等特点，因此将理论与实践相结合用于教学，要求学生自己设计、搭建液压基本回路，锻炼实际应用能力，为未来的工作做准备。

就业导向性。充分考虑学生在未来可能从事的工作，使学生在走入工作岗位后能够快速适应工作。

综合评价。采取教师评价、学生自评和学生互评相结合的综合性考评方式，对项目的完成情况以及学生在项目中的表现给予客观、真实、全面的评价。

2 液压与气压传动就业岗位分析

在对本地区液压与气压传动应用型人才需求岗位进行调查，并广泛听取包钢集团、一机集团、北方重汽等大型企业对人才需要的汇报的基础上，归纳、整理出液压与气压传动应用型人才岗位及就业所需能力，如图1所示。就业岗位主要有：设备维护工程师，要求学生具备电工基础知识，能够维修液压、气动系统，并对系统进行日常维护、保养及管理，降低油耗，解决现场出现的系统故障；设计工程师，要求对液压元件、液压系统应用技术、匹配技术进行研发设计，同时能够设计实验对产品性能进行验证；销售工程师，要求熟知液压系统相关技术，具有较强的学习、沟通能力。总之，要求学生毕业后要具备“懂-管-用-设-学”的能力。

图1 液压与气压传动专业就业岗位及所需能力分析图

3 设计教学案例——以侧置式液压电梯液压传动系统为案例

选取液压电梯为实例，将具体的教学过程分为计划制定、计划实施及教学成效分析三部分[10-11]，实施过程如下。

3.1 计划制定

选取的项目不仅要符合教学大纲的要求，又要以就业岗位的需求为导向，还要熟悉应用场景。项目的难度适中， 能引起学生的学习兴趣，提高学生分析解决实际问题的能力，使学生易于接受。因此选取侧置式液压电梯为实例，其由液压泵站、液压缸、轿厢、柱塞、滑轮、曳引钢绳组成。该电梯的具体要求为：

(1)要求电梯起、制动加速度一般在0.8～1.0m/s2以内，加速度变化率低于1.2 m/s3，满足乘客对舒适度的要求。

(2)平层稳定度控制在±10mm以内。

(3)机房噪声小于等于80dB(A), 自动门噪声不大于65dB(A), 轿厢内噪声不大于55dB(A)。

根据项目的工作量，在项目实施过程中，每组分配5名学生，每组选一名项目负责人，带领成员完成任务。

3.2 实施过程

实施过程中，以学生、项目为中心，激发学生主观能动性、强调师生互动性。根据上述教学思想和设计思路，以侧置式液压电梯项目为教学任务，对《液压与气压传动》课程进行教学方案设计，液压电梯设计基本步骤如图2所示。

图2 液压电梯设计基本步骤

根据基本步骤及任务，项目详细的任务如表1所示。

表1 项目内容培养能力分析表

首先由指导教师简要介绍项目及任务，其次学生自由分组并确定组长，最后组长带领成员完成项目。以团队协同工作、小组成员相互探讨、研究为主要形式，按照项目介绍→学生分组→自主学习→项目开展→阶段小结→展示汇报→成果评价的流程，完成整体项目的设计工作。培养学生的合作精神，提高学生的实践能力。

对学生掌握的理论和技能分别进行考核。将学生的学习过程作为课程成绩考核中的一部分，首先对每个学生的项目单独考核，然后整体考核。构建以能力为核心、以技能为重点、理论与知识相兼顾的考核评价体系。技能评价表如表2所示。

表2 液压电梯的技能评价表

表2(续)

4 项目教学成效分析

项目完成后，总结项目的教学成效。

教师方面：通过项目驱动式教学，培养教师对项目的解读能力、教学内容的加工和创新能力、教学情境与学生特点的分析判断能力等。

对学生而言，培养学生分析、解决复杂问题的能力，从实际项目中提升对专业知识的理解能力，同时培养学生团队合作及沟通交流的能力。真正实现卓越工程师培养目标以及"新工科"建设目标。

5 结束语

本文以侧置式液压电梯为实例，探讨项目驱动式教学方法在《液压与气压传动》课程教学过程的应用，使学生将所学理论知识与具体项目紧密结合，能够主动探索知识点，在设计过程中不断提出问题、分析问题、解决问题，使学生能够尽早转变角色，培养学生的职业素养和团队协作能力，最后通过多视角评价体系给出公平、合理的结果。通过分析可以看出项目驱动教学方法适合当前的卓越工程师培养要求，与当前"新工科"建设紧密贴合，对人才培养具有较高的推广价值。