基于实践能力培养的“液压与气压传动技术”混合式教学改革*

杨小萍,潘伟荣

(广东交通职业技术学院 机电工程学院，广东 广州 510800)

“液压与气压传动技术”是机电类专业的一门理论性和实践性都很强的专业技术课，旨在培养学生选择合适的液压或气压元器件、设计原理图、并能在设备上装调的应用能力。目前该课程存在的问题有：教学内容与区域产业岗位所需不匹配；理论与实训部分结合不够紧密,并多为验证性实验，学生技能得不到有效训练；实训部分与企业实际应用脱节，导致学生没有掌握液压与气压的实际应用能力，如元器件选择仅停留在种类上，而并不清楚具体的型号与参数；不了解相关企业的产品，无法针对项目进行液压或气压的应用实践。因此，课程急需变革以适应企业的需要。随着教育部推行课程改革，建设金课，各高校在“液压与气压传动技术”课程开展了一系列的改革，如基于项目驱动、工作过程、OBE(学习产出的教育模式)、CDIO(工程教育理念)[1-4]的课程改革。笔者所在教学团队近年开展了基于实践能力培养的“液压与气压传动技术”课程混合式教学改革,并取得了较为满意的教学效果。

1 课程教学目标

液压气压传动广泛应用于自动化设备上，其岗位技能要求是根据设备的功能选择合适的元器件，设计回路原理图，并能组装调试。根据岗位的工程实践应用能力的上述要求，确定本课程的教学目标为：学生通过本课程的学习，掌握液压与气压的基础理论知识(传动原理、元器件的工作原理和选用方法)和运用FluidSIM软件绘制原理图的技能，能够设计单缸或双缸作用的液压与气压系统，并将其与机械结构、PLC等电气控制进行装调至无误,能够运用液压或气压的理论知识处理系统的简单故障,同时培养良好的沟通能力、表达能力、团队合作精神与职业道德。

2 教学内容重组与优化

2.1 教学内容重组

通过调研，机电学院毕业生主要服务于珠三角自动化设备行业，这类行业以气动应用为主。因此结合珠三角区域行业的实际需求，将原来以液压为主、气压为辅的课程内容体系转变为以气压传动为主、液压为辅，并加入电控，形成和真实工作任务相应的电气液控制的新内容体系。

为培养学生的实践能力，从学生的认知规律出发，结合课程内容的特点，将课程内容项目化，开展基于项目的教学，但又保留必要的理论，以应对职业发展所需，具体如图1所示。通过基础理论教学、元器件认知、项目设计与装调三个逐步深入的教学层次，实现以实践应用能力为核心的教学目标，使得学生毕业稍加培训即可熟练上岗，实现与企业需要无缝对接。项目设计与装调环节又分为三个逐级递进的项目层次：根据教学内容做验证性实验以掌握理论知识；在此基础上进行设计实验以内化知识；最后是真实项目的应用，达到强化知识并能实践的教学目标。

图1 教学内容的重组

2.2 基于实践性的实训项目设计

在现有的实训中，基本以验证性实验为主，少有的设计实验中学生也仅选择元器件种类，设计气压或液压的原理图，而忽略了元器件的具体参数，如气缸的推力、行程、缸径、安装位置等具体的参数；且由于高职扩招学生人数增多，实训设备人均少，学生基本是“看”实验多于“做”实验，导致学生技能不足以应对实际岗位所需。

为达到与企业对接的实践能力，我们将原有的验证实验项目升级设计为认知—验证—设计—应用的进阶式实训项目，如图2所示。应用实训项目是选择企业真实任务为载体，并集虚拟与现实、仿真与实践二位一体的项目。

图2 二位一体的实践能力培养项目的设计

实训项目的设计思路：首先根据设备的功能要求和安装位置，从气压或液压元器件生产企业的产品目录手册上选择合适的元器件，引入专业软件(如FLuidSIM软件)设计原理图进行原理仿真测试，无误后，将气压或液压元器件三维模型装配在设备三维模型进行虚拟检查，如无误，则在实物设备上装调。

实训项目设计创新有三点：第一，不局限于教材，而是实践性地使用了企业产品目录，让学生掌握实际选型的依据及方法；第二，引入专业的液压气动设计软件设计原理图，便于新手直观查看控制原理是否正确；第三，将设备的机械三维模型与液压气动元器件的三维模型虚拟装配，则可保证安装无误。

通过虚拟与现实、仿真与实践的二位一体的训练，避免了直接采用企业任务而产生的难度过大学生失去学习兴趣的难题，极大地提升了学生的实践能力。

3 线上线下的教学模式设计与实施

目前由于课时少、实训设备不足等问题使得老师无法在课堂上完成所有教学内容并保证较好的教学质量。而混合式教学是将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上+线下”的教学方式，它充分利用线上丰富的教学资源、先进的教学手段以及学生灵活的学习时间，将定义类的基础知识和基础操作放在网上学习，减少课堂上对于基础性知识的讲解，集中时间解决重难点及共性问题，实现了更高效的课堂教学，取得更有质量的教学效果[5-6]。教学团队基于网络教学平台职教云，结合课程资源及实训项目设计了虚拟与现实、仿真与实践、线上与线下结合的混合式教学模式，如图3所示。

图3 混合式教学模式

3.1 前期准备

3.1.1 前端分析

前端分析主要是对教学对象、教学内容和学习环境的分析。其中，教学对象分析是混合式教学实施的基础。为有针对性地设计教学内容及方法，教学团队对学生已经具备的与课程相关的技术能力、学习习惯、认知心理和期望值等进行了问卷分析，还分析了同步及后续课程的学习。“液压与气动传动技术”开设在大二第一学期，学生已经具备了机械结构的知识，对设备的自动化控制非常有兴趣，并同步在学习三维建模技术；在学习习惯上喜欢边学边做，更愿意自己动手操作。教学内容是混合式教学实施的核心。课程团队对教学目标、重难点、实训项目及载体等内容进行了深入的分析，确定了本门课程的教学目标，教学重点是元器件的选取、原理图的设计及实物的装调；教学难点是元器件的选取及实物的装调。学习环境是混合式教学实施的支撑，本课程的教学环境主要包括教室、实训室和 SPOC 平台。

3.1.2 教学资源设计

教学资源是混合式教学实施是否成功的重要一环，包括指导性资源、内容性资源和生成性资源。指导性资源是旗帜，指明教学和学习方向，以便学生清楚课程教学目标，并作出学习计划，努力达到预期目标。教学团队制订了课程标准、教学计划、考核标准等课程实施的纲领性资源。内容性资源是课程知识的载体，是学生学习的工具，内容性资源的质量直接影响学生的学习效果。本课程的内容性资源主要有课件、实训操作手册、任务工单、交互化的微课、教学视频、形式多样的作业与丰富的拓展资讯等资源。生成性资源是教师预设方向，但内容是在教学实施过程中动态生成的，是学生学习过程中的产出。本课程的生成性资源形式多样，包含了教学互动(如讨论、问答)、学生自主学习(疑难问题、笔记)和总结反思(建议、亮点、不足)等资源。

3.2 混合式教学实施

本课程的混合式教学实施指线上教学和线下教学的实施。

3.2.1 线上教学的实施

线上教学实施主要是集中在课前和课后，具体如图4所示。由于阶段不同，即使同为线上教学活动，其侧重点也有所不同。课前学生主要是为任务的实施吸收储备知识，因此在课前教师通过职教云平台发布任务、与任务相关的课件、微课和拓展资源，并利用课程平台督促学生学习。课后则是对任务完成的总结，并对知识进行强化。教师要对该次课程进行总结，梳理在课程学习中学生的亮点与不足，鼓励学生进步；公布该次课程成绩，激励得分落后的同学努力学习；发布与该任务相关的复测、主题讨论及拓展任务。学生可以充分利用碎片时间通过职教云平台的电脑端和移动端完成课后任务。

图4 混合式教学实施过程

线上教学阶段，学生主要靠自学吸收知识，对学生的自学能力与自控能力提出了较高要求，教学团队利用职教云手机端和微信群等网络化手段随时为学生答疑解惑并督促学习，并选拔班级学习优异的同学为助理管理员，协助答疑。

3.2.2 线下教学实施

课中则是线下的翻转课堂，学生将知识内化进而初步应用的阶段。在此阶段教师通过线上的前测已经掌握了学生学习的难点与共性问题，在课上的前5～10分钟时间，主要强调本次课程的教学目标与重难点，讲解共性问题。而后则由学生对任务开展讨论，确定计划，实施任务，展示并汇报。教师在这一阶段主要任务是组织任务实施，并进行个别指导。通过形式丰富多样的教学方式如讲授、问答、讨论、分组协作、展示汇报等手段不断强化学生知识，同时也培养了学生自主学习、团队协作等能力。

3.3 教学评价

本课程重在对学生实践能力的培养，特别注重学生知识的积累和工程实践能力的提升的过程，但同时也注重其学习效果，因此采用过程性评价与终结性评价相结合的形成性评价方式进行考核。终结性评价包括实训成果、期中和期末测试三部分。过程考核采取了定性和定量相结合的评价方式。定性评价包括了学习过程中学生的学习态度、参与程度、实训素养等。定量评价包含了作业、线上的前测与复测、线下的仿真测试、实训与期末的理论考试等。依托本课程建设的平台职教云可以全面跟踪整个学习过程。教师在学期开始前在网站上设置好线上线下各阶段各项参与的比例，如学习进度、时长、随堂测试、主题讨论、笔记等。线下则主要通过实训工单、课堂表现等记录学生的过程性成绩。

通过定性与定量、过程与终结相结合的评价方式可以更细致地掌握同学的学习情况、帮助其发现问题、解决问题以取得更好的学习效果。

4 结语

为适应区域经济结构对人才的要求，本课题组成员近几年来走访了大量企业，开展对课程建设和教学改革的探索实践。经过三年的建设，本课程逐步建成了基于实践能力培养的新内容体系、实训项目及在线课程，制订了形成性评价方案。通过改革，使得学生明确了学习目标；通关式的进阶实训项目，极大提升了学习兴趣，从而转变为“我要学”；线上线下结合的教学模式使得学生有更充足的时间学习，足量的测试与丰富的资源使得学生牢牢掌握了本门课程的基础理论及实践技能。近两届的毕业生反馈本课程应用性高，基本贴合工作所需。