信息化教学在液压传动课程教学中的探索

陆文琼

[摘 要] 液压传动是中职机械类学生必须掌握的一门专业课。在教学过程中，充分考虑学生的认知规律，巧妙地将各种信息化元素融入课堂，以液压的应用实例为引导，鼓励学生探索生活中的液压知识。给学生一个生动易懂、具有趣味性的课堂。采用多元评价方式，给学生一个综合客观的评价。

[关 键 词] 液压传动；液压元件；信息化；网课；多元评价

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）29-0086-02

液压传动具有许多突出的优点，在机械工业得到广泛应用。在我国从制造大国向制造强国转型的今天，液压技术更起着不可忽视的推动作用。比如，航天飞机的轨道器、大国重器（盾构机、架桥机）、新版双足机器人等都应用了液压控制系统。

液压传动相关知识虽然在中等职业高中占有的比例不大，但不管是高职考试还是技能大赛，都有涉及液压的相关知识。因此对学生来说，不管从提升现有学业和技能的角度考虑，还是为了毕业后更好地就业与发展，掌握最基本的液压知识都是必要的。

一、根据学情制定教学目标

高职考的考纲明确要求，要了解液压的工作原理和液压各元件的功用；在中职组液压类技能大赛中，要求学生了解液压元件的结构和性能，读懂典型的液压传动原理图，具有排除简单故障的技能。因此，对中职生来说，液压传动的知识并不需要深入了解。本项目教学根据教材[1]制定了以下教学目标：知识与技能目标：（1）熟悉典型液压元件的名称及其简化符号；（2）了解各液压元件和简单液压系统的工作原理。过程与方法目标：在“设问—探讨—学习—拓展”的教学过程中融入各种信息化手段，让学生体会和实践“做中学、学中做”。情感和价值目标：（1）培养学生善于发现、勤于思考的学习习惯；（2）让学生获得成功的自信和喜悦。

二、丰富教学手段，让学习变轻松

用绘制剖分图的方式表达液压元件的内部结构，会直观且容易理解，但绘图比较麻烦，且如果需表达整台设备的液压传动系统原理图，其元件数量较多，绘制起来更加困难。故而在工程实际中，多采用简化的图形符号来代表各液压元件，但随之而来的问题是这些简化符号比较抽象，对于其结构与工作原理，中职生理解起来有一定困难。因此，在本课程教学时，根据学生的学习和认知规律，我做了以下设计：

（一）视频列举应用，激发学生的学习兴趣

中国近年来的基础建设速度是每个人都能亲身感受到的，便捷的交通、发达的通信，在这些便利的背后，与新型大型的机械设备的研发密不可分，这些设备的驱动和控制很多都由液压系统来实现。当学生看到大型的架桥机、盾构机、航天飞机、新型机器人时都感到非常新奇和崇拜，也认可了液压在机械工业的重要性，为何要学习这些枯燥的液压理论知识的问题也自然消除了。

（二）从具体到抽象，构建实物与示意图的联系

光有学习热情是不够的，抽象的液压元件会让学生好不容易产生的学习兴趣消退。考虑到学生从具体到抽象的认知规律，课前我做了大量的准备工作，先将主要的几个液压元件的实物照片、结构原理图以及简化示意图按其演化规律排列。让学生能将液压元件的实物、结构图、示意简图[2]在脑海中构建联系起来。分阶段设置训练习题，先从连一连等趣味题开始，让学生在比较轻松的氛围下记住简图、结构图和实物的对应关系，接着设置选择填空等进阶题，让学生尽可能地熟记这些元件名称与符号。

（三）信息化元素的融入，让学习更轻松

认出液压元件是第一步。接下来就得让学生明白这些液压元件的工作原理。液压系统由动力部分、控制部分、执行部分、辅助部分组成，其中动力部分的液压泵，控制部分的方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀以及执行部分的液压缸和液压马达都是重要内容，若工作原理仅靠图片表达，大多数中职生表示很难理解。

利用动画模拟工作过程，能形象地说明情况，有时比实物演示更加生动。为了能更贴切地表述自己的想法，我利用二维动画制作软件Macromedia Flash和三维设计软件Inventor对这些液压元件工作原理分别设计表达方案。比如，相对容易的控制阀部分，以移动的元素居多，可以由二维动画实现，如图1的溢流阀。液压泵和液压马达的工作原理则比较复杂，二维动画无法表达清楚，需要借助三维动画和合理的渲染，才能使学生看清楚内部结构以及能量交换方式，如图2的柱塞泵。

（四）创设情境，让学生主动探索液压元件的应用实例

有了信息化技术的帮助，学生更容易理解各个元件的工作原理。但并不应急于让学生观看动画，因为单个动画演示虽然生动，却不系统。如果光给学生看动画，他们对液压元件的理解是散乱的，并不清楚整个液压系统的工作流程，而且大量的元件容易混淆。因此我設置问题让学生自己探索这些液压元件的应用。学生根据老师的提示在课前完成“寻找液压元件的应用”的作业，除了老师的提示，学生可以自由发挥，找到尽可能多的液压元件的应用例子。

遗憾的是自主作业并不理想，学生大多只是从网上抄了一些文字材料，并不能完全理解老师的要求。

根据这个情况，我及时调整策略，改成在课堂上老师引导学生找出液压元件的应用实例。执行元件（液压缸和液压马达）是应用端，例子多且容易理解。以液压缸作为切入点，以换轮胎为例，引导学生思考液压能的输出方式和能量转换方式。进而播放液压千斤顶工作时的Flash动画，大家通过观看液压缸活塞杆顶起重物的过程，认识液压缸的工作原理以及能量转换方式。简单的一个应用不足以让学生有深刻的理解，故而应设计一个进阶问题。通过播放飞机降落的视频，引导学生思考飞机起落架如何实现收放？动力是什么。目的是让学生回顾上一章铰链四杆部分的内容，同时了解各种机构和能量转换方式，在实际应用中能够有机结合。

通过设问和动画演示的方式，引导学生学习液压泵和工作原理以及结构组成。由于液压泵和液压马达的结构和简化方式有诸多相同之处，因此通过两者对比学习，使学生牢记液压泵和液压马达的符号异同。

探索完动力部分和执行部分，最后仅剩控制部分。控制部分的元件较多，且都是配合其他部分来使用，因此要让学生学习整个液压系统的工作原理图。为此，我用Flash做了一个压力机工作原理的系统图[3]，包括工进、快进、快退、复位四个工位，如图3所示。通过动画演示，学生清楚地了解压力机工作时，油路的流向，并能直观地理解换向阀、溢流阀、调速阀等的工作原理。

在教授过程中，我非常注重学生的切身体验，善于引入生活中的例子。几乎每個人都有生病输液的经历，输液管的接头就是一个单向阀，生理盐水可以通过单向阀流向人体，血液却不能通过单向阀流向瓶子，故而称单向阀。又比如，我们用水管给草地浇水，为了使水喷得更远，我们会将水管捏扁，这就是节流阀的原理，通过调节通流面积，从而调节液体流动速度。

对于相对复杂的减压阀和顺序阀，作为拓展让学生先去了解减压阀的原理以及顺序阀的应用。在学生通过自己思考和探索的基础上，再播放动画，进行展示应用，让学生理解其中的工作原理。最后通过溢流阀、减压阀和顺序阀简化符号的比较，编制演变口诀：”安全保护溢流阀，挪动油箱顺序阀，箭头居中、虚管对称减压阀”。让学生记住溢流阀的符号后就能根据口诀画出其他两个压力控制阀的符号。

（五）动手实操，加深理解

经过以上步骤，学生对各液压元件的名称、符号及作用有了一定的了解。为了加深记忆、灵活应用，需要让学生自己动手绘制一台简单的压力机的液压系统的工作原理图，让每个学生在纸上绘制的方式过于传统，且有一定难度。所以在此环节我设置了趣味游戏，自制一些带有磁铁的小道具，以便吸附在黑板上。我在黑板上根据油液流动方向画出管路和邮箱等辅助元件，并空出其他元件的位置。让学生将液压元件安放在指定位置，模拟工进、快进、快退、复位等工况，并告诉大家液压系统是怎么进行运作的，具体如图4所示。学生都饶有兴趣，最终在轻松活跃的氛围下，学生理解了简单液压系统回路的工作原理。

三、多种考评方式结合，综合评价学生

依靠单一的考试并不能全面评价学生的学习情况，所以我采用了纸质与电子结合，课前与课后结合，线上与线下结合，师评与生评结合等多种评价方式。

课前，我在班课平台建立了“液压传动及其元件”的网课，根据我的课程设计思路分步骤发布微视频、动画、PPT等资源，让学生做到课前预习，相应的点击阅读都会给分，课后在网课上也有简单的习题作为线上的作业，对于课中并没有很好掌握的学生可以利用课后再次观看。

课后的拓展环节除了课堂上布置，也会发布在网课上。学生可以在网课上完成拓展环节，而且可以互相讨论点评，老师也会浏览每个学生的作业以及学习情况，做出评价，体现师评和学生互评的理念。

高职考是一个重要的发展方向，因此纸质的考卷必不可少，除了线上的作业，课堂提问，游戏环节，还会进行课堂测试，了解学生对知识的掌握情况。

在动画制作、三维设计软件、网课APP等信息化技术的协助下，课堂变得更生动和有趣。在应用实例的引导下，学生明白所学何用，也更有动力学习相关知识。在多种评价方式的激励下，学生通过不同的方式强化巩固所学知识，最终本项目教学获得了良好的效果。

参考文献：

[1]傅建中.数控加工机械基础[M].北京：高等教育出版社，2011-08.

[2]顾淑群.机械基础[M].北京：人民邮电出版社，2006-06.

[3]李世维.机械基础[M].北京：高等教育出版社，2006-07.