液压与气压传动课程融合工程实例教学的改革与实践

张国庆++刘保军++卢满怀

摘 要 结合本科大学应用型人才培养目标和液压与气压传动课程的特点，在教学内容、教学方法和实验教学等方面进行相关教学改革。通过融合更多工程实例到教学过程中，激发学生的学习兴趣，引导学生进行课程的综合性应用与学习，以提高液压与气压传动课程的教学质量。

关键词 液压与气压传动；工程实例；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）24-0159-02

Reform and Practice of Hydraulic and Pneumatic Transmission Course Teaching Integrated with Engineering Practice//ZHANG Guoqing， LIU Baojun， LU Manhuai

Abstract Combining practical undergraduate cultivation target and

hydraulic and pneumatic transmission course characters， reforms and

practice are made in teaching contents， methods and experiments. The teaching process Integrated more and more engineering practice，

stimulates the students learning interest， and leads to the comprehen-

sive course study and practice， further improves the course teaching quality.

Key words hydraulic and pneumatic transmission； engineering prac-

tice； teaching reform

1 前言

液壓与气压传动是机电工程应用专业的专业基础课程，与机械、电子等学科有着密切的联系。它作为一门具有很强工程应用背景的专业必修课，目的在于培养学生在掌握液压传动与控制理论的基础上，能分析和设计液压系统，切实做到理论联系实际、学有所用。

我国开展液压与气压传动课程的教学已有多年，其已成为机电专业的传统课程，很多大学对该门课程建立了自己的课程教学体系。但是从教材、教学内容和方式上综合来看，国内对液压与气压传动技术的教学大多还是着重于液压与气压传动基本原理和元件的讲解，且有些知识点偏于陈旧，同时对系统的应用设计讲解过于抽象。反观国外的情况，从相关培训教材和高校教学资料看来，其对液压与气压传动知识点的讲解多从实际系统设计角度出发，引发学生思考，同时讲解的内容配合比较形象的多媒体资料，减少了知识点的抽象度，使得学生真正能学以致用[1]。

德国教授乌尔里希认为，工程学科的教学着眼点应从教师教转向学生学习，培养大批有研发能力的青年人，比教学者自身直接从事研发更有价值。因此，如何根据专业课程特点和培养目标，科学地选取教学内容并进行有机整合，开发新的教学方法，是改进液压与气压传动课程教学的重要内容。

2 液压与气压传动课程教学内容与工程实例的结合

传统的液压与气压传动课程教材内容编排多以流体力学理论教学作为课程入门的初始章节，且内容较为独立，和液压系统应用结合较少，多以抽象的概念和公式为主。这与早期高等教育以精英教育为培养目标和培养群体的因素相关，而随着高教规模的扩大，高等教育逐渐向着普及性教育方向发展，受教育的群体不再局限于少数精英群体，教学培养的目标也针对群体需求逐渐多样化，大学教育培养的不再仅仅是研究型人才，更多的是应用型人才。

对于研究型人才，教学内容可着重放在课程的理论和推导部分，而对于应用型人才则应把教学内容重点放在工程应用上。前者的自学能力相对较强，其培养目标在于学科课程的继续深造和学科理论知识的研究；后者的培养目标在于实际工程应用系统设计和操控能力的培养[2]。因此，在液压与气压传动课程教学内容的选择上应对此区分。

目前，在液压与气压传动课程内容的编排上，大部分传统的教材内容都是从介绍流体力学的理论内容开始，然后介绍液压与气压传动元件和系统。这种编排方式虽然符合课程教学知识架构，但是对于以系统应用为目的的学生学习来说，在内容上却存在知识点抽象、与应用脱节的问题。在传统课本中，这部分内容照搬流体力学教材的内容，和液压气动传动实际系统关联不够紧密，因此造成学生在学习过程中感觉枯燥，对这一部分学习内容的重要性认识不足。因此，在引入流体力学基本理论教学内容时，需要配合实际系统的工况进行渐进式教学，引导学生从实际工况到理论基础进行转换。如在讲授缝隙流量和小孔流量时，可以引入实际的液压或气压阀结构，结合阀的控制特征来讲解流量的计算。

3 基于工程实例的教学方法改进

液压与气压传动课程是一门交叉学科课程，与机械设计、电工电子技术、自动控制原理、数控技术等机械类电气控制类课程紧密相关，把这些课程贯穿起来，成为一条线的系统教学。这样既有利于液压传动技术与先进控制技术有机地结合起来，又有利于学生创新能力和工程观点培养的同时，促进基础理论教学，有利于教学与科研相结合。一个液压与气压传动系统通常会涵盖多门课程的主要内容，涉及机械原理机电传动控制可编程控制器等多门课程的综合问题。结合工程实例，通过数字化技术将典型的液压与气压传动运用实例形象生动地展示给学生，可使得学生将多门知识融会贯通，掌握知识间的联系，锻炼学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，培养出适应社会发展需求的复合型应用人才[3]。

如在讲解液压系统的基本特性时，首先引入一个实际的传动应用系统，通过直观计算和对比讨论来发现液压系统的优势所在，使得学生对液压系统有个清楚的认识，激发对液压系统设计的兴趣[4]。如让学生利用已学的机械设计知识，设计驱动一个图1所示常见升降平台。

按照结构特点，学生能理解若要使得平台工作，只需在箭头所示位置施加外力，使得连杆端部产生平移即可。要实现这个目标，如果采用传统的电机机械驱动结构，需要设计一个蜗轮—蜗杆或齿轮—齿条结构，把电机输出机械转动转换成线性移动；而如果采用液压驱动，其执行元件液压缸直接就能实现直线的驱动，在结构上就简化了许多。同时，如果升降台的载重量非常大的话，对蜗轮—蜗杆或齿轮—齿条的结构强度要求就非常大，而且这种传动是刚性的，如果在升降过程中发生抖动或冲击，对结构就是一种很大的损伤。因此，现有升降平台的设计都采用的是液压驱动。

经过上述对比，学生就能对液压传动系统的特点和优势有直观的了解，在后续的学习中能结合实际系统和所学课程知识进行类似的分析与对比，学习的目的性更强，保证了学习的积极性。

4 基于工程实例的液压与气压传动课程实验教学

目前大部分高校的液压与气压传动课程的实验内容分为两个部分：认知型实验和验证式综合训练型实验。认知型实验主要是通过对液压与气压传动元件进行拆装实验，进而了解其工作原理及性能；综合训练型实验主要是搭建液压与气压传动系统的几个典型回路，进行性能验证性实验。对于后者，目前采用的实验平台只提供了有限的液压元件，只能搭建几个固定常规的液压系统回路，而且平台提供的搭接方式基本为油管搭接接头，该接头可靠性和耐用性不高，使得学生耗费太多时间与精力在管路的拼接上，而且使得实验平台的损坏率较高，最终令实验效果并不理想[5]。

针对当前本科学生的教学目标，教学的重点并不在于学生对液压与气压传动系统设备的操作能力，而是在于学生对整个系统的设计与分析能力。因此，实验内容不能将大部分时间耗费在系统模块的搭接上，而应重点放在系统的设计与性能分析上。目前主流的液压实验平台的设计都只能提供有限的元件和有限的回路连接，不能满足对学生系统设计与分析能力的训练要求。因此，将行业中具有代表性的系统仿真和设计软件引入实验教学，开展虚拟仿真性实验，依靠其灵活性可以对此进行补充和加强。

同时，液压与气压传动系统的完整工作除了构建系统实现能量的传递外，另一个重要的方面就是自动化控制，完成系统的各项预定功能。这一部分需要结合工业控制方面的课程知识，尤其是PLC控制系统的相关知识。因此，在开展课程实验时，可以在其中增加PLC控制系统设计知识的回顾或介绍，并在实验项目中不再把重点放在液压气压传动系统回路的搭建上，而是增加自动化控制系统实例的设计内容，从系统整体控制的角度对学生进行综合性训练。

5 结束语

结合现在高校机电工程专业应用型人才培养目标和液压与气压传动课程的特点，从教学内容、教学方法和实验教学等方面，结合实际工程应用进行相应改革和调整，激发学生的学习兴趣，引导学生进行思考型学习，熟悉交叉课程知识的应用，达到比较好的教学效果，进而提高教学质量。

参考文献

[1]胡玉文.液压与气压传动课程改革探索[J].中国校外教育，2012（21）：221-222.

[2]梅怡，梁贵萍，林芸，等.CDIO教学模式在“液压与气压传动”课程教学改革中的实践[J].贵阳学院学报：自然科学版，2014（4）：71-77.

[3]张平，贺利乐，吕刚.机械类本科《液压与气压传动》课程教学改革探索[J].装备制造技术，2011（4）：230-232.

[4]孟爽，晏祖根，杨绮云，等.液压与气压传动课程案例式教学方法的研究[J].科技创新导报，2012（9）：154.

[5]芮宏斌，周春国，高峰.以“卓越工程師教育培养计划”促进“液压与气压传动”课程教学改革实践[J].液压与气动，2012（6）：92-96.