液压传动与控制课程C A I课件的研究与实践

费 烨 郑夕健 韩艳平

沈阳建筑大学交通与机械工程学院 辽宁沈阳 110168

液压传动与控制课程C A I课件的研究与实践

费 烨 郑夕健 韩艳平

沈阳建筑大学交通与机械工程学院 辽宁沈阳 110168

分析了液压课程教学中多媒体技术的应用现状，提出了液压CAI课件既应助教更应助学的开发应用理念，并借助多媒体软件制作了液压传动与控制课程辅助学习系统。教学实践表明，这种液压CAI模式可激发学生学习的积极性和主动性，教学质量明显提升，为其他工学课程的多媒体教学提供了借鉴。

液压传动；教学；CAI课件；开发理念

液压传动是利用液体压力能来传递动力和运动的传动方式，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理算起，液压传动已有300多年的历史。发展至今，液压技术已由单纯的液压传动跃升为集传动、控制、检测于一体的完整的自动化技术。由于它的自动化属性，加之具有机械和电力传动无可替代的诸多优良特性，使其在国民经济各领域得到了广泛应用。据统计，发达国家90%以上的工程机械、数控加工中心和自动生产线都采用了液压技术[1]。可以说，应用液压技术的程度和水平已成为衡量一个国家工业水平的重要标志[2]，因而各高校机械类专业均把液压传动作为一门专业基础课开设。

与其他专业技术基础课程不同的是，液压元件品种多样、结构复杂，导致液压系统工作过程抽象，原理难以理解，使得该课程具有细节决定结果的特点，即只有对元件的组成、结构十分清楚才能正确掌握其工作原理，进而正确判断其在系统中的作用，在此基础上才能正确分析系统的工作原理和工作特性。但因学时限制，教师的课堂讲授不能如此细致入微，致使学生普遍认为液压难懂、难学。以计算机多媒体技术为核心的现代教育技术，为解决这一难题提供了契机。

多媒体技术借助计算机把文字、动画、图像、视频融为一体，使复杂液压元件的结构实体化、抽象的原理形象化、繁杂的系统油路动态化，产生生动、形象、活泼的效果，激发学生的学习兴趣，强化知识记忆，对提高教学质量具有无可替代的作用，因而在液压课程教学中得到了广泛的应用。

然而，事物的发展往往具有两面性，多媒体技术也不例外。比如，对多媒体技术的过分依赖，对课件多媒体交互技术的过分追求，都会对教学过程产生负面影响[3,4]。因此，如何在液压传动与控制课程中合理使用多媒体技术来辅助教学、提高授课质量，是一个需要认真研究的问题。

1 多媒体技术辅助液压教学现状分析

目前，多媒体技术通常都是以课件的形式出现在教学过程中，纵观现有液压传动与控制类多媒体课件，按照适用对象的不同可分为理论教学和实验教学两大类，后者显然不在本文讨论范围之内。

用于理论教学的液压CAI课件，按照内容和表现模式的不同又可分为两类。

1.1 教材立体化、动态化模式

这种液压CAI模式基本上是把教材文字内容搬到CAI平台上，将元件结构、原理以及系统回路工作原理等平面媒体不易表达的内容借助多媒体技术加以立体、动画的效果来展示[5,6]。这种模式的特点是内容详细、结构完整、逻辑性强，适于远程教育中的网络教学。以教师为主导的课堂教学采用这种模式，稍有不慎，课件就会由辅助教学喧宾夺主变成“主导”教学，将教师沦为课件放映员的尴尬角色。

1.2 元件、系统的素材库模式

这种液压CAI模式是将教材中难以描述和理解的元件结构及工作原理、系统油路的工作原理借助多媒体技术生成能独立使用的可执行文件，汇集成用于教学的素材库，供教师教学时根据需要通过PPT中的超链接来展示[7,8]。这种模式的特点在于其灵活性，便于教师按照自己的特点组织教学，但由于缺少与之匹配的内容解释，其知识传播能力受到了限制。

上述两类CAI模式，无一例外地表现为以教师授课为中心的助教同质性，这种所谓的现代教学方式存在着明显的缺陷：

(1)表面上强调了教师在教学中的主导地位，但忽视了教学过程中学生的主体性。以课件为中心组织教学，教学程式化加强，师生均被动跟随，教学互动陷入困境。

本文通过对鄱阳湖水体后向散射系数和悬浮物浓度的垂直监测，构建了后向散射系数和悬浮物浓度的反演模型，并将其应用于水体悬浮物垂直分布特征分析。得到以下结论：

(2)由于课件开发过程中缺少“助学”理念，难以承担答疑、解惑的师者角色，因而对学生自学、复习效果的提升十分有限。

因此，目前液压课程教学中的多媒体技术尚不能有效调动学生学习的积极性和主动性，致使教师所期待的多媒体教学效果大打折扣，这需要教师在多媒体技术应用中加以调整和改进。

2 液压CAI课件应用的科学理念

通过上述分析可知，液压课件的科学设计以及在教学过程中的合理使用是提高教学质量的关键。按照教育教学规律，引入多媒体技术辅助教学应遵循以下原则：

2.1 教师主导的原则

教育不仅仅是传授知识，还承载着人格培育的重任，“师者，传道授业解惑也。”多媒体技术可以替我们完成授业，但传道要求教师必须亲力亲为，通过讲课，用自己的人格魅力感染学生，对学生人格养成施加潜移默化的影响，这是任何多媒体技术无法替代的。因此，教学过程中引入多媒体技术，教师主导是基本原则，它要求多媒体课件在性质上处于从属地位，在制作上尽可能模块化、单元化，以便于教师授课时根据需要随意撷取。

2.2 学生主体的原则

学生是认知的主体，教学的最终目的在于保证学生掌握知识、提升能力。因此，多媒体技术的引入，不应仅把教师作为使用对象而停留在课堂教学上，还应走入学生的课后学习中。这就要求多媒体技术的设计使用还必须从学生自学或复习的实用性角度出发，对教学内容的描述不能简单翻版教材，而应做深入浅出的再加工，同时还要具备答疑、解惑、测试功能，以体现助力学生的实用性特点。

现在很多课件刻意追求色彩、动画、图形、文字的综合表现，实际上陷入了迷信多媒体的心理误区，无益于教学效果的提升。人在认知过程中对色彩最为敏感，其次是动画，然后是图形，最后是文字。作为课堂教学，文字才是承载知识的最重要载体，若多媒体技术处理不当，文字很容易被湮灭于色彩、动画和图形之中。此外，现有课件模式单一，难以适应不同认知能力学生的需求，这也是影响多媒体课件使用效果的主要原因。因此，多媒体技术想成功融入教学过程，技术的表现应在因材施教的理念下符合学生的认知模式。

兼顾了上述原则，教学过程中的多媒体技术，必能化静为动，变难为易，达到强化重点、减轻认知难度的助教、助学之功效。

3 探索与实践

基于上述理念，我们借助Soldworks和Flash软件，并配合经典教材《液压传动》(王积伟、章宏甲著)开发了液压传动与控制课程辅助学习系统(HYCASS)，目的是在辅助学生自学、复习的同时兼顾课堂教学，故此系统整体上采用模块化的层次结构。

将所有教学内容依据性质分为绪论、基础知识、动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、液压回路七大模块，构成系统基本平台(如图1所示)。在此框架之下，每个模块又分为内容详解、内容辅导和学习测试3个层次(如图2所示)。

内容详解：这部分是对教学内容的详细讲解，必要时加以动画辅助。自学或听课效果不够理想的学生可自此起步。

图1 系统主界面

图2 系统层次结构

内容辅导：是对教学内容的提炼，并以典型例题对重点内容的体现加以强化。在这一部分，我们又详细划分了主要概念、重点难点、易混易错辨析和典型例题详解四项基本内容，并将之设置为热键，以便于对基本内容掌握较好的学生有针对性地复习，提高学习效率(如图3所示)。

图3 基础知识模块及级联内容

学习测试：设置了判断正误和选择两种测试题型，用于对学生基本知识的掌握情况进行测试。测试结果可以给学生提供解答正确的题数、答错的题号、得分率，这样便于学生对照答案了解错误，分析不足。通过测试，学生可以了解和检验自己的学习效果以及对基本知识的掌握程度。

为便于教师使用，将教材中的重要元件及系统油路生成虚拟实体，动画汇集成动画库，并将其置于系统主界面，便于教师选用(如图4所示)。此外，系统将主界面上的9个按钮汇集为菜单条置于所有学习界面的顶部，师生可在不同知识点间快速跳转，十分方便。

图4 元件动画

系统对一些不影响后续学习的非重点知识用卡通问号加以隐藏，借助多媒体技术对复杂液压元件、油路的组成及工作原理加以动态化、立体化讲解，重要结论及提示用绿色显示，使得系统界面简洁活泼、重点突出。

系统投入使用后，教师、学生各取所需。课件的模块化结构打破了强制性逻辑框架的限制，便于教师灵活组织教学。以学生为中心的开发理念，使其具有较强的辅学功能，激发了学习兴趣，调动了学生学习的积极性、主动性，对教师主导的课堂教学起到了明显的助力作用。正是由于良好的教学辅助特性，该系统于2009年先后获辽宁省第十届教育软件大赛一等奖、全国第九届教育软件大赛二等奖。

4 结束语

液压传动与控制是集理论与实践于一体，且运用相当广泛的一门实用技术，内容包括抽象的理论知识和复杂的元件结构，在教学过程中引入多媒体技术加以辅助是时代发展的必然选择。

然而，教学中引入多媒体技术利弊兼存，教师在使用过程中应最大可能地兴利去弊。我们的多媒体辅助教学实践表明，以学生主体性为主旨开发的HYCASS改变了液压CAI的传统模式，与教师课堂教学的主导性配合，对教学质量的提升效果十分明显。这种液压CAI的开发和使用理念，对其他工学专业课程的计算机辅助教学具有借鉴意义。

[1] 王长江.中国应该成为液压的大国和强国[J].液压气动与密封,2009,2:1-3.

[2] 黄人豪.液压技术与中国装备制造业[J].流体传动与控制,2008,2:1-3.

[3] 孙先明,付艳峰.多媒体教学中存在的问题及对策[J].教育探索,2006,9:47-48.

[4] 吴梦秋,郑玮华,史萍,等.高等数学多媒体教学的利与弊调查分析[J].高等理科教育,2009,5:33-36.

[5] 梁曼,魏喜新.液压传动课程CAI的实践与思考[J].现代教育技术,2000,1:20-22.

[6] 赵振江.用VB6.0制作液压传动多媒体课件[J].液压气动与密封,2005,3:39-41.

[7] 徐英,赵晓薇,赵艳华.液压传动创作理念综述[J].信息教育技术,2009,7:71-73.

[8] 何芹,秦月霞.液压与气压传动多媒体课件开发及应用研究[J].机床与液压,2009,37(8):223-227.

Research and practice for the CAI courseware of hydraulic transmission and control

Fei Ye, Zheng Xijian, Han Yanping
Shenyang jianzhu university, Shenyang, 110168, China

This paper analyzed the current application status of multimedia technology in hydraulic transmission teaching, and put forward the development and application concept, that the hydraulic CAI courseware should not only be good for aid teaching but also for aid learning. From this, the aid learning system for hydraulic transmission and control was created by using multimedia software. Teaching practice showed that, this hydraulic CAI model could arouse the enthusiasm and initiative of students in learning, considerable improvement in the quality of teaching. Further, it provided a reference in multimedia teaching for other engineering courses.

hydraulic transmission; teaching; CAI courseware; development concept

2011-08-24

费烨，副教授。