液压与气动技术课程教学改革的研究

刘和平 梁 莉

洛阳理工学院机电工程系 河南洛阳 471023

液压与气动技术课程教学改革的研究

刘和平 梁 莉

洛阳理工学院机电工程系 河南洛阳 471023

从课程设置、教材与教学内容、教学方法和手段、师资水平、课程考核方式等方面对液压与气压传动课程的教学进行研究与改革，取得了一定的效果。

液压与气压传动；流体传动与控制；教学改革

Abstract: To bring up creative talented students with solid theory, broad knowledge, high ability and stuff and skilled manpower with some theory and high operative ability, based on the present situation of with undergraduate and technological education in Luoyang institute of science and technology, this article carried out some teaching research and innovation on course hydraulic and pneumatic drive in the aspects of course designing, teaching content and textbooks, teaching methods and means, teacher’s ability and checking manner.Some effects have gotten.

Key words: hydraulic and pneumatic drive; f uid transmissionand control; teaching reform

作为必修的专业技术基础课,液压与气压传动课程是国内工科院校的机械类专业（包括机械制造工程及自动化、机械电子工程、农业机械自动化、车辆工程和机电一体化类专业和航空工程、船舶设计与建造等）以及材料成型专业（包括模具设计、焊接及自动化、锻压、铸造等）普遍开设的考试或考查课程。液压与气压传动技术以其可靠性高、传递功率大等特点在动力传动与控制技术方面无可替代,广泛应用在工业自动化工程中。如工程机械、冶金机械、船舶设备及建造、航空航天设计与制造、坦克与火炮装备、农林机械、交通运输车辆及制造、建筑工程和自动化生产线等工程领域。

当前随着科学技术和经济的发展,各种研究型人才和应用型人才需求越来越大,对高等教育培养水平和能力的要求也越来越高，针对性越来越强。如何培养具备扎实的理论知识功底和优秀的实践应用能力的人才摆在了高等教育的显著位置。需要对课程设置、课时、课堂与实验、教学手段、教学技巧等多方面进行研究、改革,以培养出理论扎实、知识面宽、能力强、素质高的研究创新型人才以及具备一定理论知识、动手实践能力强的应用型人才。

1 课程设置

根据我院本科、专科兼顾,努力建设教学研究型大学的地位,首先确定课程培养目标为“创新研究型人才、应用实践型人才并举”,同时根据各个专业侧重点的不同分别制定液压与气压传动指导性教学方案。

1.1 机械类本科教学的教学方案

机械类本科毕业生从事液压与气压传动系统的设计、研究和开发工作,液压与气压传动课程是其必修的专业基础课。课程目的是通过液压与气动课程的学习,使学生系统掌握液压与气压传动的基本理论、各种液压气压元器件原理和特点、回路和系统的应用功能和特性、新型元器件和发展应用方向、液压与气压传动研究、设计的基本能力。课程为48学时,其中含实验8学时,为考试课。

1.2 机械类专科教学的教学方案

机械类专科毕业生从事液压与气压传动系统的管理、维护和应用工作,液压与气压传动课程是其必修的专业基础课。课程目的是通过液压与气动课程的学习,使学生基本掌握液压与气压传动的基本理论、各种液压气压元器件原理和特点、回路和系统应用功能和特性、液压与气压传动系统常见故障判断与维护、管理的基本能力。课程为40学时,其中含实验10学时,为考试课。

1.3 材料成型类本科和专科教学的教学方案

材料成型类本科和专科毕业生从事的工作会用到液压与气压传动系统,液压与气压传动课程是其必修的专业基础课。课程目的是通过液压与气动课程的学习,使学生基本掌握液压与气压传动的基本理论、了解基本液压气压元器件原理和特点、熟悉回路和系统应用功能特性。课程学为36时,其中含实验6学时,为考查课。

2 教材与教学内容

液压与气压传动是基本的工业控制技术之一,开设广泛,出版的教材也比较多。通过对20多本教材的分析研究,总结出以下几点：

(1)内容过多,液压传动与气压传动讲授内容多,尤其是气压传动系统内容过多,在规定学时内无法全部讲授。所以应适当减少气压传动的内容,增加讲授指导。

(2)内容单一：适用于本科的教材实践性内容少,对培养学生的实践能力很少关注。专科教材讲授的理论偏少。

(3)学习基础高：所有液压传动与气压传动教材都要求学生具有一定深度的流体力学和机械结构方面的知识。然而很多专业培养方向和目标要求,流体力学和特殊机械结构尚未学习,使得专科和非机械类学生对理论学习产生畏难情绪。教材应该淡化理论公式的推导和论证过程,突出工程应用及分析问题解决问题的能力和方法,有针对性地讲授,以提高教学效果。

(4)习题太少：例题讲解和课后练习题过少,尤其是对学生课后学习有重要影响的原理思考题和问答题、概念判断选择和填空题没有或太少。

(5)系统分析雷同老化：多本教材的液压传动系统分析举例雷同,没有结合社会上广泛应用的新型设备比如挖掘机系统进行原理分析和讲解。

(6)教学和学习缺乏指导：应在每章附上教学指导和学习指导,方便教师选择讲授内容和学生掌握重点。

针对上述现有教材的分析研究和总结,结合各专业和本专科学生教学目标,开展了新型液压与气压传动教材的编写工作。特色如下：

(1)同时兼顾本科和专科教学,内容丰富全面,适当减少气压传动内容。力求物理概念准确、简练、清晰,既有理论推导又有使用维护总结,内容有广度也有深度,有重点有比较。

(2)突出液压元件的原理、功能、特点、性能计算和应用,回路和系统的结构、性能、特点层次清楚。

(3)充分利用实物外貌和剖视图,以及简捷、形象的原理图,直观的对各种液压和气动元件、回路和系统的结构、原理、特点进行介绍,增强感性认识、加深知识的理解和掌握。

(4)每章增加讲授指导和学习指导,增加大量的例题讲解和计算题、问答题、填空题、选择题、判断题。既方便教师的内容选择、作业布置和测试出题,又给学生准确了解和掌握结构、原理和各种概念提供了便利。例如建议授课教师对机械类本科生讲授液压系统的设计一章,对液压元器件的使用维护内容则不予讲解,而机械类专科和材料成型本、专科学生不建议讲授设计内容,机械类专科则建议讲授元器件和系统的使用维护内容。

(5)增加工程挖掘机液压控制系统的讲解,适应社会需求。

(6)教材配套多媒体电子课件以辅助教学,以直观形象、内容丰富的动画生动讲解各种原理和结构。

3 教学方法和手段

根据本、专科各专业的培养方向、目标要求和课时结构,结合长期的工程实践、科研项目、生产经验和教学实践,依托快速发展的多媒体技术,对液压与气压传动教学方法和手段改革如下：

(1)采用多媒体教学。充分利用多媒体内容丰富,信息量大,形象、直观、生动地展示课程内容的优势,可以更好地加深学生对基本概念、基本原理的体验、理解和掌握,而教师在课堂上可以从大量的重复性板书中解放出来,将讲授重点放在对教学内容进行引导、分析、归纳与综合上、突出重点、突破难点,促进学生积极参与学习过程,从而达到改进教学技巧、增强教学效果,提高教学效率的目的。

(2)针对液压与气压传动课程工程性强,液压元件的原理图、结构图和系统回路图比较多的特点,大量采用动画仿真。液压元件的原理图全部采用动画仿真模拟。回路和系统图采用加入流动过程和阀门切换的演示图,既形象地讲解了各种原理和结构,也节约了大量的画图时间,教师和学生都非常满意。

(3)课堂上引入丰富有趣的视频资料,讲解各种案例,大大激发了学生的学习兴趣,提高了注意力。比如讲授液压换向阀时利用我国澳星发射时火箭紧急关机的视频说明液压阀可靠性的重要性。讲授密封件时,利用美国挑战者号航天飞机密封圈失效造成爆炸的视频说明密封圈的重要性。

(4)重点引入流体压力测试实验、液压泵拆装实验、液压泵原理实验、液压缸及控制阀性能实验、系统回路实验,编辑实验指导用书,对实验目的、原理结构、实验方法、实验整理进行说明,便于学生完成试验并掌握相关内容。

4 师资水平

授课教师的业务水平要包括基本教学能力、课程专业素质以及工程背景知识3方面。教师的业务水平在教学过程中是影响教学质量的一个重要因素。

授课教师应该掌握基本的宣讲能力和授课技巧,应重视讲课艺术、提高教学能力。决不能对着书本和屏幕,更不能照本宣科。优秀的教师要善于利用各种方式来吸引学生听课的注意力,调动学生的学习兴趣。尤其重视首课的内容,要通过各种工程实例重点讲清楚液压与气压传动课程在大学专业学习和以后就业中的重要性,要让学生愿意听,愿意学,形成主动学习的氛围。在课堂教学中,教学内容和教学方法必须遵守学生逐渐认知的规律,授课内容应由浅入深、由表及里、由实例到理论再到应用,对问题的讲授简练准确、重点突出、逻辑清楚。

液压与气压传动课程特点就是具有很强的工程性和实践性,授课教师不仅应具备扎实的流体力学理论基础和机械设计基础,还需要熟练掌握液压元器件、液压回路与系统、气压元器件、气压回路与系统的原理、结构和特性,了解常用液压系统的控制原理与性能,了解液压与气压传动控制工程发展的方向与进展。这样讲起课来就能得心应手,以丰富的专业知识吸引学生。

授课教师应该具备科学研究和工程实践应用的能力和经验。教师通过科研课题,使理论联系实际,提高自己的专业水平,而丰富的工程经验可以使教师旁征博引、以绝不重复的工程和生活示例充实、丰富课堂教学的内容,提高教学效果。

教师应该积极与学生沟通,利用课堂、课间、课后与学生交流,注重提问启发,引导思考,及时批改作业并集中讲解作业中的共性问题,经常表扬学生。同时了解并解决学生学习中的难点,促进学生积极参与学习过程,提高教学质量。在期末的总复习中将各章的要点、概念、原理、结构、特性总结出来,精炼浓缩,使学生复习有目的、有重点、有内容、有方法。

5 课程考核方式

课程考核是评价学生学习效果的重要手段,但不是唯一手段。课程考核采用多种方式,把考试成绩、实验成绩和平时成绩(作业、上课出勤、课堂提问等)结合起来进行综合评价。不能采用单一的期末考试进行评价,以避免造成学生平时不听课、不认真学习,考前死记硬背、突击过关的现象。所以,首节课上就要讲清楚课程的考核方式,引导和督促学生重视平时的学习和实验,使学生为了自己的学习和将来的工作,主动认真地学习掌握理论和应用知识。

考完试后,教师应对考试结果进行认真总结分析,改进教学方法和效果,优化课件,使教学水平不断提高。

A Study of teaching innovation on course hydraulic and pneumatic drive

Liu Heping, Liang Li
Luoyang institute of science and technology, Luoyang, 471023, China

2011-02-12 稿件编号：1102017

刘和平，博士，副教授。梁莉，博士，讲师。