基于“卓越工程师”的液压与气压传动教学优化探索

罗志伟

（厦门理工学院 机械与汽车工程学院，福建 厦门 361024）

液压与气压传动技术是现代传动与控制的关键技术之一[1]，具有传输力大、功率密度高、易于实现自动控制等优点，广泛的应用于工程机械、工业自动化、机器人、冶金、航天航空等工业领域，因此《液压与气压传动》课程是机械工程学科学生必须掌握的一门专业技术课程[2].国家教育部2010年6月开始实施卓越工程师培养计划即是为造就适应新环境的工程人才，建设创新型国家，增强国家核心竞争力而进行的一项重要举措[3].教育部“卓越工程师教育培养计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国的战略服务[4].而工程实践能力的培养是卓越工程师培养、创新能力与综合素质养成的基础与关键[5].根据卓越工程师培养计划要求，如何搭建《液压与气压传动》课程的知识结构，采用哪些创新的教学方法，如何利用实践教学增强学生的创新实践能力，是一项亟待解决的课题.本文以“卓越工程师”培养目标为指导思想，注重应用型、创新型人才培养，坚持“稳扎基础、重实践、教学科研相结合”的教学理念，结合机电一体化专业特色，探讨《液压与气压传动课程》的教学模式优化，使课程教学满足“卓越工程师”培养需求.

1 传统液压与气压传动课程特点

传统液压与气压传动课程主要特点在于注重理论教学，验证性实验较多，实践环节较为薄弱等方面[6].传统课程对流体理论、元件工作原理与相关计算方面进行较为系统的介绍，在系统设计过程中主要也是理论计算，学生在模仿计算过程中对实际系统是没有概念的，整个设计过程较为抽象，液压气动系统的工程应用未被得到重视，这种单方向的理论灌输式教学效果不利于卓越工程师的培养；传统课程配置的实验以验证性居多，只是根据实验指导书搭建小系统，测试相关的一些参数，对于为什么要这样做？可以应用到哪些工程中？等问题比较迷茫，设计性实验较少，学生的系统设计能力并未得到锻炼；传统的培养方案是理论教学+实验+课程设计的教学模式，理论与实践较为独立，并且实践教学得不到综合性的锻炼，传统理论教学与实验存在如上所说的问题，而课程设计还是注重系统的理论计算与原理图的绘制，而未进一步深入到系统的搭建，未让学生感性的认识到自己设计的系统是否合理有效，学生不知如何把液压气动目标系统嵌入到实际工程应用中.

传统课程理论教学偏重过大是与“卓越工程师教育”培养目标不相符的，因此要加强课程的实践教学，使理论与实践教学相结合，改变传统教学模式，提高学生的主动自学能力、创新能力、工程实践能力，为卓越工程师的培养提供良好的教学资源.

2 课程教材优化

目前《液压与气压传动》教材主流内容包括液压传动基础知识、液压基础理论、液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件、液压基本回路、典型液压系统分析、气压传动等知识模块.随着科学技术的飞速发展，很多知识模块的内容已发生了很大的变化，教材内容应与时俱进，及时更新，使学生学到的知识更贴近工程应用实际.

在各种液压元件方面，应更注重现有元件的原理介绍，引用的元件型号也应更新，避免一些元件型号过老，很难找到，市场上也没再销售的情况.对液压气动主流品牌如，Festo、SMC、AirTAC等产品的原理、应用方法、产品结构等方面可写入教材中，使学生进入企业即可对这些产品有较好的认识，提高学生的工程应用能力.因此，教材编写可与这些主流品牌公司合作，校企优势互补，使教材既具有完整的理论体系又贴近工程实际.

在液压基本回路及典型液压系统分析方面，内容上可进一步扩展，增加系统实物搭建环节，让学生更有理论实际相对照的认识.目前教材在这方面主要从原理分析、理论推导、回路设计等部分进行阐述，可增加这些回路、典型液压系统的安装、从零部件到系统搭建过程、系统调试、维护等方面的内容，这部分内容可采用插图、三维条形码访问网络动画资源等方式进行阐述.

3 课程设计优化

液压传动课程设计是一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，目的在于巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力，同时熟悉运用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料.对学生在计算、制图、运用设计资料及经验估算、CAD技术等方面的基本技能进行训练，以提高这些技能的水平.

目前液压传动课程设计采用的方式是把学生分组，给每一组一个设计题目，主要包括的内容有：液压系统工况分析，负载计算，绘制负载和速度循环图；进行方案设计和拟定液压系统原理图；计算和选择液压元件；验算液压系统性能；绘制正式工作图，编制设计计算说明书等.在整个设计过程，学生确实在计算、设计等方面得到了锻炼，但还存在以下不足：

3.1 选取的元器件过于老旧

通过计算，获得液压系统原理中元器件的选择参数，如，压力、流量等，学生在选元器件是主要通过液压元件手册、机械设计手册等资料查找，找到的元器件往往是几年前，甚至是几十年前的器件，在实际应用中可行性差，脱离实际.

3.2 未开展根据液压系统原理图搭建实际的液压系统

受限于课时与实验设备，只要求学生根据计算结果设计出液压系统原理图即可，而实际液压系统的搭建则没有开展.对于实践能力要求更高的“卓越工程师教育”，在液压与气压传动课程设计中进行实际液压系统的搭建是必要的，这将有助于工程师实操能力的培养.

为了解决以上两个问题，建议在选取元器件是采用现有市场上常用的品牌元件，可通过这些品牌公司提供的手册、网络平台、淘宝、阿里巴巴等方式获取元件信息，并对液压系统成本进行较为准确的核算，提高设计的实际可行性.在此基础上，可对系统参数进行整体比例缩小，使液压系统整体成本低廉.通过采购这些部件，搭建廉价的液压系统，甚至可采用气动元件加上统一供气的气源来模拟液压系统，极大降低系统成本，使学生得到从理论计算、回路设计到制作开发完成整个系统过程的培养，这对卓越工程师实践素质能力的培养具有很好的实践意义.

4 建立项目带动式教学方式

卓越工程师教育注重学生实践能力的培养，传统教学解决了学生基础知识的储备，但在实践能力培养上必须通过实际项目来加以补充.项目带动式教学方式，可根据课程自身特点，设计一套较为完备的项目库，根据学生学习的不同阶段，开展不同项目的开发.同时，也根据从企业过来的项目需求，逐步的丰富项目库.在执行过程中，可优先执行企业项目，以满足企业需求，同时完成学生在该课程中的实训过程.在无企业项目过来时，需从项目库中获取相应项目来实施，确保学生能得到足够的锻炼，达到“卓越工程师教育”的培养目标.

每个项目的执行需要场地、设备、元器件、经费等方面的支持，为了节约成本，更有效的使用学校资源，以液压与气压传动实验室为平台，开展项目带动式教学方式.根据项目库需求，采购相应的液压与气压元件，使项目开发如同搭积木的方式完成，提高元器件的利用率，降低项目实施成本.指导学生根据项目做相应理论计算，设计系统原理图，搭建目标系统，调试整个系统的工作，达到设计要求后即可拆解掉，使元器件能够用在其他系统中，同时也为下一届同学所使用.项目带动式教学方式需要的元件较多，应采用分类存放模式，方便查找使用.

项目带动式教学方式核心在于项目，项目库的建设是重点.项目库必须贴近工程实际，来源于企业需求.因此，前期需要走访企业，挖掘企业在液压气动方面的需求，如液压站设计、自动化设备企业在气动方面的需求就很多.根据学生不同的知识基础，设计阶梯式难度的项目是个复杂的过程，需要课程组多次的讨论研究，几轮的实践完善才能实现优质项目库的建设.

5 结论

根据卓越工程师教育培养目标，需要更加重视液压与气压传动课程的实践环节，提高学生的工程实践能力.为了达到预期教学效果，需对课程教材进行与时俱进、贴近工程实际的修订；对课程设计要进一步优化，使设计的系统能得以实现，提高学生对液压气动系统设计过程的感性认识；根据卓越工程师教育与课程特点，提出项目带动式教学方式，让学生达到“做中学、学中做”的教学效果，极大的提高了学生的工程应用能力，调动学生的自学、创新、解决实际问题等方面的能力，实现卓越工程师人才的培养目标.

〔1〕刘忠,郭兰中,浦文禹,等.基于卓越计划的液压与气压传动课程教学改革研究 [J].常熟理工学院学报,2012(12):103-105.

〔2〕芮宏斌,周春国,高峰.以“卓越工程师教育培养计划”促进“液压与气压传动”课程教学改革实践[J].液压与气动,2012(06):92-96.

〔3〕王贵成,崔迪.论“卓越工程师培养计划”对学生的要求[J].中国电力教育,2011(32):32-34.

〔4〕郑莉芳,周晓敏,陈新华,等.“卓越工程师教育培养计划”下的液压与气压传动教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2013(07):32-34.

〔5〕林健.构建工程实践教育体系 培养造就卓越工程师[J].中国高等教育,2012(Z2):15-17.

〔6〕易军,陈水胜,游达章,等.面向卓越工程师教育的液压与气压传动课程教学改革实践 [J].液压与气动,2013(08):129-133.