液压与气压传动课程的教学改革与实践

苏文瑛，王　伟（河南机电高等专科学校，河南 新乡 453003）



液压与气压传动课程的教学改革与实践

苏文瑛，王伟
（河南机电高等专科学校，河南 新乡 453003）

摘要：液压与气压传动是机械类专业的一门重要技术基础课。根据该课程的特点及目前教学过程中存在的问题，阐述了教学改革方案，通过实物教学解决课堂教学难点、动画技术的应用、搭建开放性试验平台和改革考核方式等措施培养学生的职业素质和专业操作技能。

关键词：液压与气压传动；教学改革；实践

0　引言

液压与气压传动是现代三种基本传动方式之一，是机械设备中发展速度最快的技术之一，目前已广泛用于机械、冶金、航空、航海、国防等现代工业的各个部门。液压与气压传动技术在高效率的自动半自动机床、组合机床和数控机床上，已成为重要的技术组成部分。因此，机械类和近机械类各专业的学生掌握《液压与气压传动》这门课程的知识是极为重要的。液压与气压传动是一门实践性较强的课程，很多学生反映本课程较难。因为液压传动的各类元件和工作介质都是在封闭的管路内工作， 既不像其他机械传动直观易懂，更不像电气传动借助于各种仪表来测量，再加上故障的隐蔽性、多样性、复杂性等特点， 使课程的学习和技术的掌握显得非常困难[1]。为了解决上述问题，结合我校的实际情况对该课程进行如下几方面的改革，取得了一定成效。

1　实物教学解决课堂教学难点

液压与气压传动元件的功用、组成、工作原理和应用是学生必须掌握的重点内容之一，但对于初学者来说没见过实物，学起来是比较困难的。鉴于此，将典型的液压元件拿到课堂上教学，一步一步进行液压元件的拆装，并配以详细的解析，通过真实直观地展示，使学生对液压元件的结构组成能够较容易地掌握。比如，讲齿轮泵的工作原理和结构时，若采用实物教学，可以边拆分齿轮泵，边给学生讲解，通过拆分可以真实地看到它是分离三片式结构，三片是指泵盖、泵体及泵体内一对相啮合的齿轮，这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔，并由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。如果仅采用传统的图片教学，学生们很难想象齿轮泵的内部结构，那么讲齿轮泵的工作原理更是难上加难。采用实物教学直观、真实、便捷，它能为后续液压回路和液压系统的学习打下良好的基础。

2　采用动画技术，改善课堂教学效果

本课程另一个特点是液压基本回路图和液压系统图较多，且液压基本回路及典型液压传动系统的工作原理是课程要求学生掌握的重点内容之一[2]。该课程内容抽象难懂，传统的教学中，元件的工作原理以及回路的工作过程多采用挂图、图片等来展示，教学效果有限，学生感觉枯燥乏味，理解亦有一定的难度。采用动画技术，可以通过丰富的色彩、形象的图像和运动的画面，将液压回路及液压传动系统的工作过程逼真地演示出来，能使枯燥的黑白图片富有活力，使得学生易于理解、接受，调动了学生学习的积极性，提高了教学质量。为了使动画技术能够很好地应用于这门课程中，我们进行了如下改革实践。

2.1组织任课教师学习动画软件

液压课程常用的软件有三维动画软件(如3DMAX、MAYA等)、CAD软件(如UG、Pro/E、CATIA等)、液压回路动画制作工具Flash、液压仿真软件FluidSIM。液压拆装动画可以模拟元件的拆卸和装配过程，使学生能够更直观地感知并明白各元件的主要结构特点和拆装过程。Flash可以演示液压回路的工作过程，使静态化的图形变为动态化，学生更易于理解。FluidSIM软件专门用于液压与气压传动中回路的设计与仿真，可以方便地完成各种常见的回路及其控制系统设计。

对于以上常用软件，每个任课教师利用课余闲暇时间自学2～3个，如遇到不懂的地方先进行记录，每周安排一次集体学习交流日，待到交流日互相学习、共同解决自学中遇到的难题。

2.2分工制作教学动画

液压与气压传动教学所用的动画，制作时需要根据课程整体内容进行设计与开发。首先需要进行课程规划，其次收集制作动画的素材，之后要进行美术设计、程序设计、动画设计等一些工作。在制作动画时，必须发挥团队精神，分工合作，齐心协力共同开发高水平的液压传动教学动画。例如，图1所示为采用Flash制作的磨床工作台仿真动画截图，图2所示为采用UG制作的单作用叶片泵拆装动画截图。

图1　磨床工作台仿真动画截图

2.3用动画改善教学效果

上课的时候可灵活使用自己所做的动画。比如液压泵的可以采用拆装动画讲解，泵体的内部结构将会一目了然；液压控制阀若采用三维仿真动画讲解，那么阀体内油液的流向和整个阀体的动作过程也会很清楚；讲液压系统时可采用FluidSIM仿真动画，系统的整个工作过程将会被模拟仿真，比如液压缸的运行情况、行程阀以及电磁铁的动作、进回油路油液的流动情况都可以真实地再现。通过单步仿真与连续仿真可以使学生很好地理解液压系统的工作过程以及控制系统的工作原理，克服了以往教学过程中只见管路不见线路，只见结果不见过程的弊端[3]。采用动画技术教学后，学生更容易理解与掌握，增强了学生的感性认识与学习兴趣，到课率明显提高，课堂气氛活跃，教学质量与效果得到了明显的提高。

图2　单作用叶片泵拆装动画截图

3　构建开放性实验平台

液压与气压传动课程是我校机电一体化、数控、机制、模具、汽车、起重机及机计等专业的主干专业技术基础课，有较强的实践性，仅有的6学时实验课远远不够，在有限的实验教学里只能进行验证、演示性实验。新设备数量较少，独立分组人数较多，只能是少数两三名同学动手，其他同学在旁边观望，导致其他学生丧失学习兴趣，更无法和其他学科知识进行融合，实践能力也得不到提高[4]。针对现状，我们采取开放实验室的措施，对外开放的时间是周一、周三、周五下午，并安排了任课教师轮流指导。为学生准备了齿轮泵、叶片泵等一些液压元件，提供了液压综合实训台、液压折弯机等一些设备。利用课余时间来实验室的学生可以进行液压元件的拆装、回路的组装与调试、液压设备的操作与调试等实际操作。例如，让学生自主绘制液压折弯机的液压系统图，然后选件、组装、调试，独立操作，记录实验数据，处理实验结果，撰写实验报告。

采用开放式的教学模式和方法，不仅提高了实验室、仪器设备的利用率，还培养了学生独立工作的能力，使学生具备了应有的职业素质和创新意识。

4　改革考核方式，重视能力培养

考核是教学过程中的一个重要环节。科学的考核方式不仅可以评定学生的学业成绩和教学效果,检验教育目标的实现程度，还能调动学生平时学习的积极性和创造性。结合液压与气压传动课程的特点，对考试方式、成绩评定方法等方面进行了改革。课程考核采取过程评价与结果评价相结合、理论评价与实践评价相结合的综合考核方式。过程评价强调对学生学习过程的控制，由出勤、课堂提问、作业、单元测试等构成，反映学生在课程学习中的态度和能力；结果评价反映学生课堂学习结束后对课程的掌握效果，由期末综合考试成绩体现。理论评价反映学生对课程基本知识的掌握，由作业、试卷成绩体现，实践评价反映学生具备的技能情况，由元件拆装、回路调试等实验实训的成绩体现。

该课程的总成绩由期末综合考试成绩、实践技能成绩和平时成绩三部分组成。期末理论考试采用笔试、闭卷的方式。平时成绩通过上课出勤、作业、课堂回答问题情况及课堂表现来评定。实践技能成绩通过出勤、实际动手能力、实验实训报告来综合评定，评定权重为：出勤成绩20％，实际动手能力60％，实验报告20％。

这种考试与成绩评定方法不仅调动了学生平时学习的积极性, 还较客观地评价了学生的实际能力和对所学知识的掌握程度。

5　结语

通过以上几项教学改革的探索与实践，使液压与气压传动教学中抽象的问题具体化，静态的问题动态化、枯燥乏味的问题趣味化、复杂的问题简单化，让学生在轻松的环境中学习并掌握液压与气动元件的知识和实际应用，提高了学生学习的积极性，培养了学生独立思考和创新的能力，加强了学生动手能力的训练，使学生能够对一般液压与气动系统进行安装调试、故障诊断和排除，明显地提高了教学质量，增强了学生的岗位适应能力。

（责任编辑 吕春红）

参考文献：

[1]梁玉玥,王强.《液压与气动技术》课程教学改革实践与研究[J].课程教育研究,2014(4).

[2]孙波,吴泽龙.液压与气压传动教学改革实践[J].吉林省教育学院学报,2014(1).

[3]程学进.FluidSIM在《液压与气压传动》课程教学中的应用[J].黑龙江科技信息,2012(32).

[4]李松,董良杰,王琪,等.液压与气压传动课程实践教学体系构建[J].轻工科技,2015(10).

Teaching Reform and Practice on the Course of Hydraulic and Pneumatic Transmission

SU Wen-ying，et al
(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453000, China)

Abstract:Hydraulic and Pneumatic Transmission is an important technical basic course in mechanical professional. According to the characteristics of the course and the present problems existing in the teaching process, this paper expounds the teaching reform, through physical teaching to solve the application of classroom teaching difficulty, animation technology, set up open experimental platform and reforms the inspection way and other measures to cultivate the students' professional quality and professional skills. The practice shows maneuverability is strong, the teaching effect obviously.

Key words:hydraulic and pneumatic transmission; teaching reform; practice

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1008-2093(2016)01-0076-03

收稿日期：2015-11-19

作者简介：苏文瑛（1981―），女，甘肃平凉人，硕士，主要从事机械工程研究。