基于项目教学的液压与气压传动课程综合改革
2017-12-15倪君辉詹白勺余伟平
倪君辉, 詹白勺, 余伟平
(台州学院 机械工程学院,浙江 台州 318000)
基于项目教学的液压与气压传动课程综合改革
倪君辉, 詹白勺, 余伟平
(台州学院 机械工程学院,浙江 台州 318000)
针对传统液压教学存在的问题,以培养学生工程实践能力为目标,开展了液压与气压传动课程教学改革与实践。构建立体化的教学资源,引入FluidSIM仿真系统,推进基于典型液压元件的现场实践教学,增加学生动手操作和实践机会,拉近课堂和现实的距离。实施模块化液压项目教学,独创性地将课程整体分化为典型液压元件的拆装测绘及造型、液压回路的设计仿真讲解及调试、液压系统实例讲解仿真及调试、气动系统实例讲解仿真及调试4个项目任务,贯穿课程教学全过程,使学生自觉地充分利用课内外时间参与项目工作。完善液压项目教学考核评价方法,实行组内评价、组间互评、教师考核“三位一体”的评价方法,激发学生学习兴趣,强化学生实践能力、团队意识和创新精神。
液压与气压传动; 教学改革; 现场教学; 项目教学
0 引 言
液压与气压传动课程是工科机械类专业一门重要的专业基础课,具有综合性、应用性及实践性强的特点[1-5]。传统的液压教学通常采用先理论后实验、以教师讲授理论为主的教学方法。该方法主要存在以下问题:①教学直观性差,学生学习兴趣不高。液压元件和回路大多是在密封的条件下工作,课程内容抽象,直观性较差,学生理解和掌握起来比较难。而传统的教学方法、教学过程较为枯燥,缺少与学生互动,导致部分学生失去学习的兴趣。②学生动手操作机会少,实践能力较弱。传统教学方法理论知识讲解要占去大部分(约80%)的课时,学生的动手操作和实践机会较少,使学生理论与实践脱节,导致学生动手能力差,缺乏工程实践能力[6-10]。因此,有必要开展液压课程教学改革,激发学生学习兴趣,。针对上述提高学生动手操作和工程实践能力问题,课程组开展了基于项目教学的课程综合改革和实践,取得较好效果。
1 教学内容改革
(1) 合理简化理论知识点,突出工程应用。依据我校应用型人才培养特点,课程教学淡化了流体力学理论的推导和论证过程,着重其在工程实际中的案例应用,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。
(2) 增加液压新技术内容讲解。为了紧跟现代液压技术发展趋势,课程增添插装阀、电液伺服阀、电液比例阀等新技术讲解,并通过构建立体化、可视化的教学资源(主要内容包括元件及回路的图片、动画、视频以及工程实例),使学生快速有效掌握新内容。
(3) 增加实践教学课时。突破传统先理论后实验的实践教学模式,重点实施基于典型装置的现场实践教学和项目教学,增加实践教学课时,使学生“学中做、做中学”,理论和实践有机统一。
2 教学方法改革
2.1 引入有限元流体仿真技术
在流体力学理论知识讲解过程中,引入ANSYS、Fluent有限元流体仿真软件,建立流体在管道中的流动模型(见图1),直观化讲解液压流体力学知识,激发学生学习兴趣。
图1 有限元流体仿真示例
2.2 构建立体化、可视化的教学资源
现有的液压多媒体教学资源大多为液压元件工作原理及液压基本回路工作过程的简单动画演示,不能完全反映液压元件内部的真实结构及液压系统复杂的工作过程。基于此,在已有教学资源基础上,课程组以实物液压元件为对象,通过拆装及测绘,利用UG、Solidworks等软件,建设丰富的液压教学图片、动画、视频及工程实例(见图2),将复杂的液压元件内部的真实结构、工作原理及工作过程进行动画仿真和视频实物讲解,增加了元件的立体感和真实感,激发学生的学习兴趣和学习热情。
2.3 引入FluidSIM液压仿真系统
FluidSIM是一款专门用于液压与气压传动的教学仿真软件[11-14]。通过引入FluidSIM液压仿真系统,学生课堂实时参与液压回路的构建、调试及运行(见图3~4),教学直观生动,改善教学效果。
图3 学生课堂参与FluidSIM仿真
图4 FluidSIM液压仿真回路示例
2.4 实施典型液压元件的现场实践教学
其实施基本思路如下:教师根据教学内容选取齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、液压缸、溢流阀等典型液压元件或液压回路进行现场讲解,让学生以项目小组为单位对这些元件或回路进行拆装或操作[15]。由此学生课堂参与液压元件的拆装或回路的搭建,增加学生动手操作和实践机会,拉近课堂和现实的距离,解决学生动手操作机会少、实践能力弱问题。如图5~6所示。
图5 学生柱塞泵拆装示例
图6 学生现场搭建及调试液压回路
2.5 实施液压项目教学,提高学生课堂参与度
学生以项目小组为单位,项目任务采用模块化及开放式课题为主,将课程整体分解为典型液压元件的拆装测绘及造型项目、液压回路的设计仿真讲解及调试项目、液压系统实例讲解仿真及调试项目、气动系统实例讲解仿真及调试项目等4个项目任务,各项目具体内涵如图7所示。由于项目贯穿课程教学全过程,学生课内课外全身心地投入到液压回路和系统的设计中,自主实现回路仿真及试验台上液压和气动系统的实物搭建及调试,以练代学,培养学生团队合作和创新精神,提高学生分析问题、解决问题的能力。图8为学生做项目汇报的示例。
图7 液压项目任务内涵
3 考核方式改革
为有效评价项目任务完成情况,教学考核方式也进行了改革,提高项目教学考核比例(见图9),实行组内评价、组间互评、教师考核“三位一体”的评价方法(见图10~12),注重学习的过程性评价,有效避免组内个人及项目小组“打酱油”现象,充分发挥学生主观能动性,鼓励学生创新意识和团队合作精神。
图8 学生作挖掘机液压系统项目汇报
图9 改革前、后液压教学考核比例
图10 项目任务“三位一体”评价方法
图11 组内评分表示例1
图12 组间评分表示例2
4 结 语
液压项目教学改革的推行,受到了学生的广泛好评,培养了学生团队精神和创新意识,提高了学生动手操作和工程实践能力,主要概述如下:
(1) 实施基于典型元件的现场实践教学,学生课堂参与液压元件的拆装或回路的搭建,增加学生动手操作和实践机会,拉近课堂和现实的距离。
(2) 实施模块化液压项目教学,独创性地将课程整体分化为4个项目子任务,贯穿课程教学全过程,学生课内课外参与项目工作,培养学生团队合作意识和创新精神,提高学生分析问题、解决问题的能力。
(3) 液压项目教学考核方法推行组内评价、组间互评、教师考核“三位一体”的评价方法,注重学习的过程性评价,有效避免了组内个人及项目小组“打酱油”现象,充分发挥学生的主观能动性,鼓励学生创新及团队合作。
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TeachingInnovationofHydraulicandPneumaticTransmissionCourseBasedonProject-basedTeaching
NIJunhui,ZHANBaishao,YUWeiping
(School of Mechanical Engineering, Taizhou University, Taizhou 318000, Zhejiang, China)
In terms of the problems in traditional teaching situation of hydraulic and pneumatic transmission course, the project-based teaching innovation is carried out in this paper. Several new teaching methods are developed, including the construction of dimensional teaching resources, introduction of FluidSIM simulation system, implementation of typical-components-based scene practical teaching and modular project-based teaching methods. Moreover, the course evaluation system is modified for the project-based teaching method, itincludes in-group evaluation, inter-group evaluation, and teacher evaluation. In general, the course innovation stimulates the students’ study interest and strengths the students’ practice ability, team awareness, and innovative spirit.
hydraulic and pneumatic transmission; teaching reformation; scene practice teaching; project-based teaching
TH 137;G 642.0
A
1006-7167(2017)11-0182-04
2016-10-20
浙江省高等教育课堂教学改革项目(kg2015429)
倪君辉(1982-),男,浙江台州人,博士,副教授,主要研究方向为液压教学与科研。
Tel.:15867083056;E-mail:jn2275@sina.com