《液压气压传动与控制》课程的实验教学改革与创新

张媛

摘要： 为响应教育部关于积极创建创新型、应用型本科院校的改革要求，通过深入分析《液压气压传动与控制》实验课的教学环节，针对其目前的教学现状以及存在的不足，对现有实验教学模式进行有益改革，并提出改革措施，最后以机械设计制造及其自动化专业的学生为对象进行教学实践，验证改革思路及策略的正确合理性。

Abstract： In response to the reform requirements of the Ministry of education on actively creating innovative and applied undergraduate colleges and universities， through in-depth analysis of the teaching links of the experimental course of hydraulic and pneumatic transmission and control， in view of its current teaching status and existing shortcomings， this paper makes beneficial reform on the existing experimental teaching mode， and puts forward reform measures， Finally， taking the students majoring in mechanical design， manufacturing and automation as the object， the teaching practice is carried out to verify the correctness and rationality of the reform ideas and strategies.

关键词： 液压与气压传动;实验教学;教学改革

Key words： hydraulic and pneumatic transmission;experimental teaching;reform in education

中图分类号：G642.0                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0244-02

0  引言

《液压气压传动与控制》课程是机械制造及近机类工科专业的一门专业基础课，在机械类专业课程体系中起到承上启下的重要作用。通过该课程的学习，使学生掌握各种液压与气动元件的结构特点、工作原理及基本回路的组成、分析方法;使学生能正确选用液压与气动元件，初步具备对液压与气动系统进行分析和调试的能力，从而提高学生分析和解决工程实际问题的能力。在实际教学过程中，液压与气压传动这门课程的教学内容和实际联系紧密，课程内容多且理论知识抽象，为达到教学目标，光有理论教学是远远不够的，必须要有一定数量的实践教学作为支撑，实践教学既能加深学生对基本原理、基本知识的掌握，又能增加他们的学习兴趣，培养他们分析、解决工程实际问题的能力。

1  传统的液压气压传动与控制实验教学模式

随着社会经济的发展，农林机械、工程机械及航空航天等领域不断将液压方面的新技术、新理论充实到课程内容中，但由于各种条件的限制，液压与气压传动的实践教学明显滞后，传统的实验教学模式主要体现在：①实验大多是观摩性的、验证性的，主要是对基本原理进行验证，学生分析问题和独立操作的能力得不到訓练，学生对这样的实验课不感兴趣;②实验大多是以老师为中心，学生在老师的指导下，按照固定的实验步骤搭建液压与气压基本回路，完成重复性的实验，这样的实验教学模式使得学生没有积极性、缺乏主动性，严重影响实验教学效果;③实验教学没有科学合理的考核评价体系，大多数学校只注重学生最终实验报告的成绩，学生在实验过程中的表现难以纳入考核，无法保证考核评价的全面性和客观性;④实验学时较少。由于课内实验教学受实验学时的限制，并且实验教学设备数量较少，通常在实验时将学生5～7人分成一组，因此难免有一些学生没有时间独立完成实验内容，达不到实验教学效果。

2  液压气压传动与控制实验教学模式的改革与创新

为响应教育部关于积极创建创新型、应用型本科院校的改革要求，对《液压气压传动与控制》课程的实验教学模式现状进行分析，针对目前《液压气压传动与控制》课程实验教学过程中存在的问题，对现有实验教学模式进行有益改革，并提出改革措施，新的教学模式如图1所示。

①实验教学创新少，与能力目标契合度低，实验项目绝大多数为观摩性、验证性的。针对这一问题，可改变实验内容，删除部分验证性实验，增加设计性、综合性实验项目，提高学生动手能力、综合运用能力和解决问题的能力。例如可删除雷诺实验等这些简单的观摩性、验证性实验，增加液压元件的拆装实验。在讲授泵、阀的结构和工作原理时，对于从来没见过这些液压元件的学生来说，很难掌握书本上泵、阀的结构和原理图，所以可选择一些具有典型代表的泵、阀，如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、先导式溢流阀以及换向阀等供学生拆装，在拆装过程中，学生不仅对这些液压元件的结构特点、工作原理、连接性能等有了一定的认识，也提高了学生的学习兴趣和动手能力。

②转化老师与学生的位置，实验教学以学生为主。老师提出实验项目题目，学生自己查阅资料设计实验方案;老师起一个引导、监督作用。实验过程中，学生通过自己动手搭接简单的液压回路，增加感性认识、观察读取实验数据提高理性认识。打破传统的以老师为中心的教学模式，真正的实现以学生为中心，做到理论联系实际，使学生完成从被动接受到主动学习的态度转变。

③建立科学合理的实验课程考核评价体系，采用多元化考核方式。针对传统考核方式存在的弊端，为了使学生更加重视平时知识的积累，实验课程采用过程化考核方式，实验成绩组成：实验预习（25%）+实验操作（25%）+实验结果（30%）+课堂纪律（10%）+实验报告（10%）。采用过程性考核方式，可有效改善学生逃课及实验报告相互抄袭等不良现象，保证了考核评价的全面性和客观性，可有效改善教学效果，提高教学质量，使学生养成良好的学习习惯。

④针对传统实验课受实验学时、实验设备限制这一问题，可开设开放性液压与气压传动实验课程。开放性实验是在“内容、时间、仪器”等方面开放的教学方式，使得学生能在任何时间到实验室做实验或通过预约的办法做实验，这样不仅解决了大型仪器数量少和学生实验需求量大之间的矛盾，而且充分提高了实验场地和实验仪器设备的利用率，使得大型仪器设备资源最大限度地发挥效益。还提高了学生的学习兴趣，加强了学生的实践能力，培养了学生创新意识和探索精神。

3  液压气压传动与控制实验教学实例

为了完善液压与气压传动实验教学，培养学生的实践能力，提高实验教学质量，学校购买了8台液压实训装置（4台透明液压与气动实训装置和4台液压PLC控制综合实训装置工业性）。为此次液压与气压传动实验教学内容的改革与创新提供了实践基础。以机械设计制造及其自动化专业的学生为对象进行教学实践，验证改革思路及策略的正确合理性。

学习完液压系统基本回路这部分内容后，老师给学生布置实验任务，提出实验目的、要求，学生三人分为一小组，利用课余时间在图书管或利用网络自己查阅资料设计实验方案。例如老师给出的实验任务如下：利用所学知识，设计一液压系统，要求其可实现“快进—工进—快退—停止”的工作循环。

首先，学生根据实验任务可画出液压系统的工作循环图，如图2所示。

其次，学生查阅相关资料，选择合适的液压元件（液压泵、液压缸、溢流阀、调速阀、单向阀、节流阀以及换向阀等）设计液压系统基本回路。现以2组学生设计的液压系统回路为例进行介绍，如图3所示。

图3中的两种液压系统回路均能实现“快进—工进—快退—停止”的工作循环。其电磁阀动作顺序表如表1所示。

设计完液压系统回路后，学生可利用Festo软件对所设计的回路进行仿真，验证设计方案的正确性。然后，学生按照设计方案在液压综合实训台搭接液压回路，搭接完通过老师检查确认无误后，学生方可启动电源运行液压系统，然后调节各液压元件、控制相关电磁铁动作，观察并记录各部分数据，最后按照要求完成实验报告（實验目的、实验仪器、实验原理、实验内容及基本操作步骤、数据处理、问题讨论、实验总结）。

最后，老师采用过程化考核方案（实验预习（25%）+实验操作（25%）+实验结果（30%）+课堂纪律（10%）+实验报告（10%）），给出学生实验成绩。

4  结论

通过对液压气压传动与控制实验教学模式的改革与创新：①激发了学生学习的主动性和实验兴趣，培养了学生的实践动手能力;②为学生从事基础科研、完成毕业论文、或参加“挑战杯”、“创业设计大赛”之类的教学科研比赛打下基础;③提高了实验室仪器设备的利用率，更加有效地发挥了实验室现有资源效益，实现资源共享，使实验室得到可持续发展;④促进教师自身业务水平的提高，提升教学课堂质量。

参考文献：

[1]王小红.《液压传动》课程实验教学的改革[J].装备制造技术，2012（04）：199-200.

[2]江洁.液压传动开放性实验教学模式的研究与实践[J].装备制造技术，2008（12）：196-197.

[3]郭文静，李晶，尹昱东.液压与气压传动开放实验研究[J].实验室科学，2018，21（01）：21-23，27.