OBE理念下液压传动课程改革探索

江本赤 王建彬 王海

摘 要 工程教育OBE理念正受到日益广泛的关注，针对当前“液压传动与控制”课程教学模式中的不足，对照OBE理念要求，对该课程的教学模式改革进行探讨。从分析问题能力、设计和开发能力及解决复杂工程问题能力三方面入手，结合工程应用改革教学模式，旨在加强学生对液压工程问题的理解，同时为其他工程类课程改革提供参考。

关键词 工程教育；OBE理念；液压传动；课程改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）04-0099-02

Abstract The concept of OBE engineering education is paid more and more attention. Aiming at the shortcomings of the current tea-ching mode， in accordance with the idea of OBE， the reform of the teaching mode of the course is discussed. By starting from the three aspects of cultivating the ability to analyze problems， design and development ability and the ability to solve complex engineering problems， reform the teaching mode combined with the engineering application of curriculum. The purpose is to strengthen the under-standing of hydraulic engineering， and to provide reference for other curriculum reform of engineering.

Key words engineering education； OBE； hydraulic transmission； curriculum reform

1 引言

作为高等教育的一个重要分支，高等工程教育的质量越来越受到人们的重视。美国基于产出导向的教育模式（Outcome-based Education，OBE）被认为是一种教育范式的革新。在OBE的基础之上，美国构建了符合自己国家教育发展水平的工程教育质量标准体系，该体系的影响力正在世界范围内扩大，对我国亦产生深远影响[1]。

为了适应教育的国际化需要，促进中国工程教育的国际互认，我国针对高等教育机构开设了工程类专业实施认证。该认证体系强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[2-3]。专业认证核心理念是产出导向、学生为中心和持续改进，是一種先进的教育理念，代表了工程教育改革的方向[4]。

液压传动与控制是机械制造类专业的一门重要基础课程，研究液压元件工作原理、液压系统设计与工程应用。基于OBE工程教育认证的毕业能力要求及课程规划，液压传动与控制课程需培养的能力主要有三项：1）分析问题的能力，指能利用数学、物理和机械基础知识，正确分析主要液压元件的工作原理和液压传动原理；2）基本的设计和开发能力，指能设计满足特定需求的液压传动系统，并能在设计环节体现创新意识；3）研究能力，指能基于液压传动原理对液压系统中的复杂工程问题进行研究并制订设计方案。

本文基于OBE工程教育理念，针对液压传动与控制课程能力的上述三条要求，结合近年实践经验，阐述安徽工程大学液压传动与控制课程改革模式，以期为其他工程类课程改革提供参考。

2 培养分析问题的能力

液压传动与控制课程的主要内容包括三部分：一是主要液压元件的结构与工作原理，包括动力元件、执行元件和控制元件；二是液压基本回路，主要包括压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路；三是液压系统设计，主要是根据主机工况，设计符号要求的液压系统。课程内容从分析到综合，由浅入深，理论上体现了工程教育理念的能力要求。然而当前的教学模式难以实现OBE所要求的液压系统工程应用的能力培养，更谈不上复杂工程问题的解决，因此，课程教学模式改革的意义重大而深远。

培养学生分析工程问题的能力，就是通过一定的教学手段和方法，最终使学生在修完相应课程后能达到对应的分析问题的能力要求。在OBE理念下，强调的是以学生为中心的学习效果。为了培养学生分析液压系统工程问题的能力，要在各个教学环节注重激发和解放学生的思维。

对于主要液压元件的分析，可以挑选一个常用的典型元件（如外啮合齿轮泵、先导式溢流阀、单作用液压缸）重点分析，并在课件制作时辅以动画示意图。通过课堂穿插提问和小组讨论增强学生的参与度，举一反三，让学生深刻理解各元件的工作原理，这对于后续液压基本回路的分析和理解非常有帮助。对于液压回路工作过程的分析，鼓励学生从多个角度评价和剖析液压系统的性能，如系统的工作压力损失和回路效率等。

对于复杂液压系统的分析，在明确主机对液压传动系统的要求之后，逐步浏览整个液压系统，了解系统由哪些元件组成，再以各个执行元件为中心，将液压系统分为若干子系统；根据主机的工作循环过程对执行元件的动作要求，参照电磁铁动作表，逐步分析各子系统的基本回路；然后根据液压系统中各元件间互锁、同步、顺序动作和防干涉等要求，分析各子系统之间的联系；最后分析总结整个液压系统的特点，以加深对液压系统的理解。

上述教学方法的特点在于，不是对规律的死记硬背，而是分析理解内部结构和原理，这也是OBE理念下工程毕业生个人能力培养的要求。

3 培养设计和开发能力

传统的课程教学模式大多以教师为中心，并强调对书本知识的灌输，而对学生的设计和开发能力方面涉及较少。现有的液压传动课程设计方法是先给定已知条件，然后要求学生严格按照书本上的步骤进行，尽管这样可帮助学生按部就班地完成设计任务，但难以调动学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，学生的设计能力难以得到锻炼和提高。在工程教育的OBE理念下，要求以学生设计和开发能力作为毕业能力的评价指标之一，因而需要改进课程设计环节的实施方案。

对照工程教育工程类专业学生毕业能力的要求，希望学生在设计环节体现创新意识。液压传动与控制课程中液压系统的设计和开发，在满足主机工作要求的前提下，应在常规设计的各步骤中增加灵活性。需要明确设计依据，主要包括主机的用途和总体布局，对所设计液压传动装置在位置和空间尺寸上的要求，工作机构的负载、运动速度和运动形式与范围，对液压系统自动化程度、调速范围、运动平稳性及换向精度的要求等；对工作机构的工作过程进行运动分析和动力分析，以便了解其运动规律和负载特性；分析完主机工况之后，要初步计算液压系统的主要参数，包括系统的工作压力和液压缸尺寸；拟定液压系统原理图，包括选择基本回路、调速方式和油路的循环方式；选择液压元件，估算液压系统的性能参数，最后进行液压装置结构设计及技术文件编写。

为激发学生的设计和开发能力，可在上述拟定液压系统原理图环节，让学生不拘一格大胆构思，要求每个学生都提出尽可能多的方案，特别是基本回路的构建、调速方式的选择和油路的循环方式，理论上都存在多种可能性，完全有可能得到意想不到的效果。

4 培養解决复杂工程问题的能力

在我国的工程教育认证中，毕业要求中明确了学生应能“应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论”[5]。

传统液压传动系统课程设计方案为教师所制订，分析方法和步骤也严格按照教材上的实例进行，学生甚至不需要深入了解内在规律就可以完成设计任务，这样压缩了学生自我发挥的空间，在解决复杂工程问题能力的培养上自然也收不到理想效果。

改革后的液压传动与控制课程教学模式，为帮助培养学生解决复杂工程问题的能力，在认识实习环节可安排学生到企业（液压冲床、工程机械等企业）参观液压系统的典型应用，重点学习液压系统的设计、装配和调试过程；可以鼓励学生在课余借助仿真软件（如MATLAB/Simulink）进行液压系统数字仿真，以对复杂的系统有深刻认识；还可以借助虚拟现实技术对自己设计的系统进行反复装配分析，举一反三，及时分析总结实验结果，有利于培养较复杂的液压系统设计和故障诊断能力。

5 改进考核方式

如何对学习产出的情况进行评估，是OBE教育模式中又一个重要环节。评价方法犹如一根指挥棒，将引导教师和学生的努力方向，影响课程教学工作的全过程。如何合理地对学生的各项能力进行客观评价，对课程改革的可持续性有非常重要的影响。与该课程所需培养的能力相对应，液压传动与控制课程考试成绩分为三部分：试卷中的分析题成绩、课程设计（液压系统设计）成绩及大作业（液压系统仿真及故障诊断）成绩。各部分的分值比例根据具体教学过程的实施情况确定，并在一定范围内调整。

6 结束语

近年来的探索实践表明，按照OBE理念进行的液压传动与控制课程教学改革，为培养学生工程基础知识的应用能力、液压传动系统的设计能力、分析解决较复杂液压系统问题能力提供了一个较好的平台，总体来看，取得初步成效，但仍需持续和深化。笔者认为，对照工程教育改革的核心理念，要坚持做好三点：首先，以学生为中心设计教学过程；其次，以成果产出为教学工作成败的评价标准；最后，以生产一线工程实践的新要求作为持续改进的依据。与时俱进，以更好地培养学生的毕业能力，最终实现培养与国际接轨的中国工程师这一教学目标。

参考文献

[1]王蔚.基于OBE的工程教育质量标准体系的构建[D].合肥：合肥工业大学，2016.

[2]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证一点通[M].北京：教育科学出版社，2015.

[3]余天佐，刘少雪.从外部评估转向自我改进：美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究，2014（6）：28-34.

[4]曾达幸，李飞，侯雨雷，等.基于OBE工程教育理念的机械原理课程设计改革[J].教育教学论坛，2016（21）：57-58.

[5]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.