电液伺服系统教学的探索与思考

杨玮林 许德智 颜文旭

摘要：本文通过分析电液伺服系统这门课的性质和特点，并结合江南大学的教学经验，对该课程的教学过程进行了探索与思考，并提出了改进和创新。针对教学内容、教学模式和考核方法的改进，在实际课堂教学中取得了良好的效果。

关键词：电液伺服系统；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0133-02

液压技术早于上世纪40年代开始得到广泛应用[1]。随着伺服技术的发展，电液伺服作为液压技术的分支未来将扮演越来越重要的角色，所涉及的领域包括工程建筑、航空航海，以及机器人等[2]。对于这方面人才的需求越来越大，因而有必要深入探究电液伺服系统的教学策略，改革传统的教学手段，以有效地培养所需人才[3]。本文针对江南大学电液伺服系统这门课的教学，总结出经验和思考，并力图提出促进教学的方法。

一、课程的性质及特点

电液伺服系统属于典型的交叉学科，其课程内容涵盖了液压传动原理、液压元件、传感器，以及伺服控制等。一个典型的电液伺服的应用如图1所示。要求学生具有高等数学、工程数学、物理学、电工学、机械学、流体力学、液压传动、机械控制工程等相关课程的知识。其中液压传动原理为课程的基础，学生需要掌握一定的流体静力学、动力学基本知识，以了解整个液压系统的运行原理；液压元件需要了解液压泵、液压缸/马达、液压控制阀等，这些是构成液压回路的基本要素；传感器和伺服控制则为保证电液伺服系统稳定运行的关键。该课程综合性强、内容量大，具有理论与实际并重、机电液一体化等显著特点。在有限的课时内需要涉及以上内容，并区分教学中的重点和难点。

二、传统教学模式的思考

传统的教学模式依托教材，并以多媒体为手段。从教材的选择看，电液伺服系统这门课需要结合多门教材，因为现有的教材一般略有侧重，可能无法覆盖全部内容。在多媒体的选择上，一般为幻灯片配合视频的方式。传统教学模式主要存在如下一些问题。

1.没有针对学生背景因材施教。在课程时间有限的前提下，除了备课外还需要备学生，针对学生的知识背景选择授课内容和侧重点。以江南大学为例，江南大学的电液伺服系统这门课主要针对电气工程及其自动化专业的学生，为专业选修课。学生具备传感器、电工学等课程的知识背景，但是机械、流体、液压传动等知识较少。

2.教学模式固定，且教学内容较为陈旧。国内的教材一般内容更新较慢，没有将最新的技术纳入进去，例如数字控制阀和先进传感技术等。在教学内容的选择上，需要针对部分内容引入最新的技术和研究成果。同时，国内和国外在技术上仍有一定的差距。在资料准备上，需要综合国内外的技术发展现状。

3.考核方式不够灵活。考试仍然是主要的考核方式。考试的内容是零散分布的，考的是各个知识点。这样学生学习和复习过程中容易忽略总体，造成考完即忘的现象。这在综合性较高的电液伺服系统这门课中更为明显。因此，需要采取更为灵活和合理的方式来进行课程的考核。

三、教学方式的改进与创新

针对上述问题并结合本校的教学经验，提出如下的教学改进与创新。在江南大学电气工程及其自动化专业的授课过程中，重点讲述了液压传动原理以及流体力学基础。学生从帕斯卡原理、伯努利方程到流体中运动部件的受力分析等，都有了较为全面的认识；而与此同时，根据学生的知识背景，减少了传感器及控制等相关内容的比例。在教学内容的选择上，挑选最前沿的技术，从而可以让学生接触到最新的知识并引发他们的求知欲。例如，在绪论环节可以引入波士顿动力（Boston Dynamics）的机器人，介绍其与电液伺服系统的关联性，以此展开论述。在多媒体内容的选择上，尽量选取较为形象的三维动画，尤其是在液压元件的介绍上，例如三位四通阀等的原理演示。相对于书本上的图片，学生通过3D动画的形式更容易掌握相关内容，且更感兴趣。电液伺服系统由油路上的多个元器件构成，包括动力与元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。在讲课的过程中，为了避免学生顾此失彼，需要在讲授相关内容时突出其在整个液压系统里的作用，让学生时刻保持全局观。除此之外，在课程的考察方式上也可以采取更灵活的方式。在江南大学电液伺服系统的课程中，学生以小组的形式完成大作业（包括课堂演讲以及报告），大作业的选题要求与电液伺服系统相关，但具体内容自拟。相比于传统的考试形式，大作业对学生的综合素质要求较高。想要得到高分，学生需要在选题的新颖及工作量上有突出的表现。在最后的考核环节，发现学生的积极性很高，学生的展示成果包括自己搭建的简易液压系统，以及Matlab建模和仿真等。教学的效果良好，学生通过课程有了全方位的收獲。

四、总结与展望

本文通过分析电液伺服系统这门课的教学特点与难点，并结合江南大学电气工程及其自动化专业的授课情况，对这门课的教学进了教学内容、教学模式、考核方法等方面的改进与创新。在实际教学中发现，所提倡的教学方法能够调动学生的学习积极性和主观能动性，让学生能掌握诸多核心内容并付诸实践。具有推广意义。

目前电液伺服系统这门课的教学手段虽然有所改善但仍然需要持续改进，以适应时代和科技的发展，满足国家培养人才的需要。

参考文献：

[1]柴振岭，郑涌林，庄思思.伺服控制技术的工程结构实验教学改革[J].实验科学与技术，2011，9（06）：127-130.

[2]郭庆.电液伺服非线性控制技术研究进展综述[J].液压与气动，2018，（03）：1-9.

[3]王勇亮，卢颖，赵振鹏，步健.浅谈液压伺服控制系统仿真实验教学[J].现代教育科学，2010，（S1）：95.