案例教学法在高职液压传动课程中的应用研究

王建军 郝素兰 袁帮谊 刘欣玉

(安徽机电职业技术学院,安徽芜湖 241002)

传统的液压传动课程理论内容过多，与工程实际结合不紧密，教学方式较为单调,学生学习积极性不高，因此提高液压传动课程的教学质量,实现素质教育,是本课程亟待解决的问题。根据高职学生的特点，采用工程案例法进行课程教学，使学生了解每一个知识点在实践中的应用、发展及在工程实践中存在的问题。

案例教学法是指以工程案例为核心，引导学生运用所学知识解决实际问题的互动教学方法。案例式教学并不是简单的进行举例，而是以工程案例作为载体，将学生引入工程实际现场，采取典型案例调动学生参与讨论，并在教师的引导下对工程案例进行深入分析。通过案例式教学使学生领会案例涉及的基础知识以及相关原理，将理论基础与实际应用做到有机的结合[1]。工程案例教学法是在教学目标的基础上选择典型的液压传动系统作为教学案例，深入了解各液压元件在系统中的功能、原理以及使用要领，从而实现能力培养的一种教学方法。

1 典型案例的选取

案例式教学法特别适合工科类专业，是否能够取得较好的教学效果主要取决于案例的选取[2]。液压传动课程的案例主要来源于相关液压设备，所以本课程的案例选择要符合客观性、典型性、教学性和研究性。

客观性是指工程实例来源于实际应用的液压传动的设备，而且选择学生比较感兴趣的案例，可以大大提高学生的学习主动性；典型性是指所选的案例能够体现所有液压系统的共同特征，并且系统中包含液压系统中典型的元件。此外，案例还应具有鲜明的专业特征，不同的专业选取不同的案例，比如机械制造专业采用机床液压系统，材料成型专业采用液压机或轧机液压系统等；教学性是指工程案例要适合于教学的应用，符合教学规律，能够较好地达到教学目标和促进学生的发展。要求所选的工程案例符合学生的认知规律以及以后的专业应用，可以帮助学生深入了解所学专业领域的实际液压系统的知识。研究性是指在案例教学中科研成果或科研课题也为案例的选择提供了很好途径[3]。团队教师的研究课题作为案例进行教学能够取得更好的教学效果，不仅能够激发学生学习兴趣，还能够培养学生的科研与创新能力。

2 案例教学法实施特点

采用案例教学法的特点是以工程案例研究为基础，以解决实际问题为导向，以探究适合学生认识为基础的课堂教学方法。本课程案例教学的特点可以帮助学生提高对液压传动学习兴趣，培养批判性思维和创造性思维。

2.1 开放式教学过程

案例教学法的一个主要特点是任课教师要在完全掌握和熟悉工程案例的基础下引入工程案例，由教师引导学生参与案例的分析和讨论。教学内容的安排体现出提升学生运用知识解决实际问题的能力；教学环境尽量真实体现工程实际，通过多方面手段展现案例的实际应用；教学过程通常体现出开放，不拘一格。教师的主要职责是选择工程案例和进行案例分析，组织学生自主学习，评价学生的学习效果，以检验和促进学生学习。在案例教学的组织中，教师应该平等参与，教师既是案例讨论的组织者，也是参与者。

2.2 注重理论与实践的有机结合

液压传动的案例教学是通过具体案例学习液压传动原理的一种方法。在组织案例教学中，要把基础知识在实践中的应用展现出来，以实际设备的液压系统为案例，研究该设备的工作和特点并不是主要目的，其实质是总结该设备液压传动的过程，以及液压回路中的各元件是如何工作的。从一个回路中可以了解和认识到液压系统的四大组成部分的工作职能。

案例教学法使教学成为一种特殊的探讨活动，是利用理论认识实践的过程。师生共同讨论分析案例，围绕工程实际中液压系统的油液进油回油路线，认清回路的工作过程，了解每个液压元件的工作原理。并能在此基础上分析和归纳出设备液压系统正常工作的要领，加深对整个液压系统的理解，从而提升解决问题的能力。

2.3 案例教学法课程评价多元

课程评价的科学合理是一种激励，可以促进学生学习积极性的提高，促进学生积极主动获取知识，是提高学生学习效果的重要手段[4]。依据液压传动的特点及教学目标的要求，对液压课程的考核评价进行了研究。本课程的考核内容要多元，内容全面，重点在对液压传动液压元件原理和符号、液压回路图的识读和分析，尽量以综合题目给出，使学生在掌握基础理论的基础上，能够将所学内容用于实际液压系统分析，因此平时的课后习题既要满足课程要求，又要来自工程实际，最后的考核也是解决实际问题，尽量是开放性题目。

3 工程案例法教学案例

液压传动课程的特点是实践性强，具有一定的抽象性，按照传统的以教师和教材为中心的教学方法，学生学习的理论与实践脱节，不能适应当前社会的需求。将实际液压设备的案例引入教学过程，把实际液压系统分解成课程需要的知识点，能够有效激发学生的学习兴趣，使学生养成独立自主学习、自我约束学习的习惯，在学习中融入工程思维，就业后能够缩短上岗的适应期。下面列举两个实际教学案例。

3.1 元件认知教学案例

在液压系统中，压力控制元件溢流阀是至关重要的元件，溢流阀的应用可以通过实际设备和液压实验台展示作为工程案例。

实际设备案例采用设备照片展示，重点是泵站上的溢流阀，通过照片展示在企业曾经发生过由于溢流阀故障导致液压缸爆缸。引起学生的学习兴趣，液压缸爆缸的原因就是由于系统压力一直在升高，到达其最高承受压力时出现的现象。

通过此例可以说明，液压系统压力必须控制在一个安全范围内，而实现这个作用的元件就是溢流阀，当系统压力到达其设定压力时，溢流阀打开油液流回油箱，系统压力不会再升高。然后通过实验台搭建的溢流阀应用回路作为实际案例，通过视频或现场实验展示给学生，使学生深刻理解溢流阀在系统中的作用。

3.2 故障排除教学案例

在液压传动课程故障排除教学过程中将团队曾经为YB32-65型四柱液压机液压系统故障排除案例引入教学当中[5-6]。液压机的类型很多，其中四柱式液压压力机最为典型，应用也最为广泛[7]。该案例在液压传动应用中具有一定的代表性，因为其液压系统涉及到的液压基础知识点比较多，完全满足案例式教学要求。

YB32-65型液压机是学校实训中心的实训设备，如图1所示，由于经过一个学期的闲置，再次开机时发现下行过程比较缓慢，而且不能行至所需行程，回程速度正常，顶出缸工作也正常。

图1 YB32-65型液压机

首先根据此液压机的回路图进行液压机的工作循环分析，也就是按执行元件的工作循环分析实现每步动作的进油和回油路线，图2为该液压机的系统回路图，并根据液压回路制作了油路动画，每个工作循环的油路连通情况可以一目了然，使学生对该设备的液压传动系统能够清楚的认识。

图2 液压机系统回路图

主液压缸在快速下行的过程中，其快速回路采用的自重充液快速回路，由于液压缸活塞自重作用向下，产生的压力作用于液控单向阀13的液控口，液控单向阀导通，即液压机顶部充液油箱和液压缸上腔相通，油液快速充满液压缸上腔，从而实现快速下行。

接下来讨论分析，根据故障现象让学生主动思考并积极回答，教师的角色是引导学生认识液压机快速下行的快速回路，使学生向着正确的方向思考，能够提出故障可能的原因。教师根据故障现象，提醒学生：上缸快速下行的油液来自两部分，液压泵的油液和充液油箱的油液。这时就有部分学生能够回答出故障现象的原因，也就是油液的流量影响液压缸的下行速度。由于此液压缸回程速度正常，而且顶出缸也正常，所以可以判断出是充液油箱的油液不能进入液压缸。充液油箱与液压缸的上腔，只有一个液控单向阀，由此可以判断出是单向阀没有打开，充液油箱的油液不能进入液压缸的上腔。

通过分析，学生便有了思路并积极回答，但是答案不唯一，有同学认为是控制油口K无压力油，有的同学则认为是液控单向阀阀芯卡死从而不能打开。这时候，教师的角色比较重要了，引导学生深入分析。提醒学生：根据系统回路图，液控口的压力油是由直动溢流阀15产生背压，如果液控口没有压力则是直动溢流阀15的故障导致，但是上缸返回行程正常，则判断出溢流阀15是没有问题的。由此即可判断出此故障是由于液控单向阀的阀芯卡死导致不能开启。

最后由教师进行总结，液压的故障不容易查找，因为液压传动是一个封闭的系统，所以要能够彻底读懂液压传动系统图，根据进油回油路线逐步排除，最终锁定液压故障点。本次故障的排除方法，是拆下液控单向阀进行解体和清洗，重新组装，拆下之前要准备好一个容积合适的油桶，因为拆开后充液油箱的油液会全部流出。

3.3 教学效果

为了学习液压传动知识并转化为理性认识，针对实际应用案例着手，由教师引导，学生积极思考并回答问题或提出问题。在案例分析过程中，教师的角色主要是引导，学生为主角。从课堂效果和学生参与讨论的气氛中，可以看出，通过案例教学法不仅可以提高学生对液压传动技术的兴趣，而且培养了学生分析设备液压传动系统的能力，还在一定程度上学到了解决实际问题的能力，真正做到了理论联系实际。

4 结 论

首先，实施案例教学法，在工程案例的选择上，必须与教学目标一致，符合高职学生的认知规律，要求选择的典型案例既能体现对液压传动基本知识的理解和掌握,又要充分调动学生的学习积极性，才能在一定程度上提高教学效果。

其次，在案例教学法实施过程中，要充分利用现代教育技术，比如视频、动画等，使学生便于深入理解，另一方面也能提高学生的学习兴趣。

最后，在提问以及讨论的过程中注意完成已学的知识的回顾、巩固，在教师引导的过程中注意培养学生通过已有理论基础来分析和解决问题的能力，提高学生解决液压传动中的工程实际问题的能力。

总之，在液压传动课程中开展案例教学，学生不仅加深了对液压元件的原理以及液压回路分析的掌握，更重要的是通过案例培养了解决工程实际问题的能力。还可以通过案例的选择和分析以及教学过程组织来提高教师队伍的理论与实践水平。这对于提高本课程的教学质量、培养高技能的专业人才具有十分重要的意义[8]。当然，在案例教学过程中，在更新专业知识和提高教学技巧等方面还需要进一步完善和做大量的工作。