基于“项目驱动”的《液压传动与控制》混合式课程教学改革

吴毅

摘 要：大多數高校开设的《液压传动与控制》课程都面临着课程课时量大幅度压缩、先导课程开设不全面、教学模式和手段单一、理论课程和实践操作脱节、学情差异性大、学生学习效果不理想等问题。针对上述问题，该文以就业岗位要求为导向，结合“项目驱动式”教学和混合式课程建设的特点，构建了以“项目驱动”的混合式教学模型。在项目式教学的基础上，以教师教学活动和学生项目实施两条主线设计教学环节，采用多元化的教学方式，使学生明确了学习任务和目标，有效提高了学习兴趣和学习自主性，同时教师的教学重点更突出，能够更针对性地培养学生的创新思维能力和工程应用能力。

关键词：液压传动与控制  项目驱动  混合教学  教学项目设计  课程考核  课程评价

中图分类号：G642.0;TH137-4

Teaching Rreform of Hybrid Course of Hydraulic Transmission and Control Based on "Project-Driven"

WU Yi

（School of Intelligent Manufacturing， Panzhihua University， Panzhihua，Sichuan Province，617000 China）

Abstract：TheHydraulic Transmission and Control course offered by most colleges and universities is faced with problems such as greatly compressed class hours of the course，incomplete opening of pilot courses，single teaching mode and means，disconnection between theoretical courses and practical operation， great differences in learning conditions， and unsatisfactory students' learning effect.In view of the above problems，taking the employment requirements as the guidance，this paper constructs the hybrid teaching model based on "project-driven" in combination with the characteristics of "project-driven" teaching and mixed course construction.On the basis of project-driven teaching， teaching links are designed by the two main lines of teachers' teaching activities and students' project implementation， and diversified teaching methods are adopted， which make students clear learning tasks and goals and effectively improve their learning interest and learning autonomy，and make teachers' teaching focus more prominent and can train students' innovative thinking ability and engineering application ability pertinently.

Key Words：Hydraulic transmission and control; Project-driven; Blended teaching; Teaching project design; Course assessment; Course evaluation

在《中国制造2025》中，指出了我们的最终目标是转变为制造业强国，提出了制造业创新中心建设的工程、强基工程、智能制造工程、绿色制造工程和高端装备创新工程这五大工程[1]。液压传动与控制技术是实现工业自动生产的关键性技术之一，广泛应用于机械设备、工程机械、车辆工程、航空航天、国防装备、机器人等领域。《液压传动与控制》课程具有多学科交叉且实践性强等特点，涵盖了机械、电子、控制、流体等多学科知识。课程教学内容主要有基本理论、液压元件、基本回路、系统构成这4个部分。通过理论与实验教学相结合，着重培养学生的工程应用实践、创新设计思维、团队协作等能力。但在传统的教学模式下，学生对课程教学内容的理解和掌握倍感吃力，导致学习主动性不高，学习效果差，难以达到预期培养目标。同时，大多数高校的《液压传动与控制》课程都面临着课程课时量大幅度压缩、先导课程开设不全面、教学模式和手段单一、理论课程和实践操作脱节、学情差异性大等问题[2]。为此，各高校都对《液压传动与控制》课程进行了一系列基于项目驱动式、OBE（产出教育模式）、CDIO（工程教育理念）、翻转课堂、混合式教学等的教学改革[3-13]，来提升学生的专业知识学习效果和综合能力。

1 以“项目驱动”的混合式课程建设模型

从事液压相关工作岗位既要求学生有扎实的专业知识技能，又要求学生有较强的团队协调、沟通表达和自主学习等能力[8]。因此，以就业岗位要求为导向，结合“项目驱动式”教学方法和“混合式”教学模式的特点，提出了《液压传动与控制》课程的以“项目驱动”的混合式课程建设模型，如图1所示。课程资源建设分为“线上+线下”两个部分。课程以项目设计为依托而展开教学知识点，根据教学培养目标的要求，在课程教学实施过程中，将课程分为“课前—课中—课后”3个阶段，以教师教学活动和学生自主活动作为两条主线进行教学设计，各教学环节中教师和学生实时互动，交流讨论，可有效掌握学生的学习动态。为了改进和完善课程建设，引入社会（如校企合作企业等）和师生多方评价体系，可根据评价反馈结果对课程培养目标和课程知识体系做优化和调整。

2 以“项目驱动”的混合式教学设计

2.1 课程教学目标

通过就业岗位对学生的要求，制定了该门课程对学生的培养要求。依据培养要求并细化进行教学目标设计。该课程的培养目标如下。

2.1.1 能力目标

通过课程学习学生应具有识别各种液压元器件和液压回路的能力，并能初步应用标准、规范、手册、样本完成设计计算液压系统和液压元器件选型；应具有一定地查阅有关技术资料的能力；掌握常用液压元件、液压回路的分析和实验测试方法。具有一定的实验技能操作能力，能够排除液压回路故障。同时通过教学中的项目训练学生的工程应用、团队合作、沟通表达等能力能得到较大提升。

2.1.2 知识目标

（1）掌握液压传动系统的基本概念、基本理论、设计原理和计算方法。

（2）能够识别常用液压元件和液压回路，并能对其进行设计计算或选型。

（3）理解液压传动系统的设计方法及其在工程实际实践应用。

（4）掌握液压元件、液压回路性能测试和分析的实验设计及操作方法或仿真分析方法。

2.2 教学内容改革

2.2.1 增加新型液压技术内容

现代液压技术发展迅速，而课程中的教学内容更新滞后。因此，在现有《液压传动与控制》课程教学内容的基础上应该加强当前的新技术内容讲解，例如插裝阀、电液伺服阀、电液比例阀等。在各部分内容中引入对应的实际工程案例，提高学生对液压技术应用和现状的认知。

2.2.2 引入工程实际案例分析

通过液压技术在实际工程中的应用案例使学生将课堂所学理论知识和工程实际应用情景紧密联系，消除学生在遇到实际工程问题时的陌生感。

2.2.3 实践环节和理论环节安排应保持统一

各部分理论知识应设置相应实践教学内容，学生完成理论学习后便进行对应的实践训练，加深学生对理论知识的理解。传统教学多为理论教学在前，实验教学在后，学生实践训练达不到预期效果。实验操作项目应以元件性能分析实验、综合型设计实验、系统优化实验等为主，传统的验证性实验项目可借助仿真分析平台完成。

2.2.4 引入CAD平台和仿真分析技术

利用计算机辅助设计（CAD）平台让学生在课堂中实时观看或参与液压元件的装配，了解其具体结构，分析其工作原理，增加教学直观性，提升学生学习兴趣。将传统实践教学中的验证性实验项目借助仿真分析平台，并结合国标规定的试验方法，在课堂讲解理论中让学生实时参与并动手操作得出教材中结论。

2.3 教学项目设计

合理的项目设计是各教学环节有效性的必要保证。应注重“学生为主体，教师为主导”，并与教学计划相一致。通过实际工作情景创设引入项目任务，引导学生理解项目任务，制订项目实施方案，明确完成项目所需的理论知识，通过线上教学平台发布学习任务和要求，让学生借助线上教学平台的教学资源完成对应内容的自主学习、测验。教师根据自学测验情况，针对学生易错易混淆以及理解起来较为困难的知识点、开展主题讨论。依据课前活动反映出来的学生自学情况，及时调整线下课堂的教学安排。

2.3.1 项目设计思路

在教学过程中，学生是以项目小组为单位来完成学习任务，因此在项目设计时应对课程知识点进行合理划分，在保证教学进度要求的同时要控制项目设置的难度，让学生在规定时间内能够完成。课程项目设计方案及知识板块划分如图2所示。课程内容划分为元件认知、基本回路、系统设计、系统安装调试4个板块来进行项目设计，以元件拆装和工作原理分析为基础，理解元件工作特性及测试方法，掌握基本回路的构成和工作特性，再基于工程应用情景来完成液压系统设计、仿真验证，最后进行系统搭建调试和系统测试验证。

2.3.2 教师教学活动设计

教师根据学生的项目进度汇报情况，及时指出学生执行项目过程中的问题，并对相关理论、原理、计算方法和测试方法等做解析，引导学生分析思考，寻找解决方案；组织小组互评和小组交流讨论；最后，教师应对各小组的项目执行情况进行评价和总结，给出拓展应用的建议。

2.3.3 学生自主活动设计

学生在课程中，需要完成元件的虚拟拆装和工作特性测试、回路搭建和工作特性仿真验证、系统原理设计和仿真分析、系统实际安装、调试和测试。

2.4 教学设计举例

以“单向阀的结构性能与典型应用”为例。对课程设计流程加以说明。以“液压系统中某一油路上，要求油液只能沿着一个方向流动”实际工况创建工作情景，提出“单向阀的结构性能和典型应用”的项目任务。课前，首先让学生按照教学计划和学生学习任务及要求，利用“线上教学平台”资源完成自主学习任务、自学测验；然后教师通过自学测验的结果针对性组织主题讨论；最后让学生采用CAD软件平台对单向阀进行元件拆装，分析工作原理，如图3所示。在理解了单向阀的结构组成和工作原理后，教师引导学生猜想单向阀工作特性，并给出单向阀工作特性测试方法[14]，如图4所示，学生自主完成测试方案详细设计。课中，学生按小组实施项目，采用仿真软件平台（该文采用AMESim软件）搭建测试回路，如图5所示，仿真计算单向阀的正向最小开启压力、正向流动压力损失、反向流动泄漏量等性能参数，验证猜想结论；教师实时指导、检查、督促各小组项目执行进度，在学生完成项目后听取各小组的项目成果汇报，组织学生完成组间、组内评价，然后教师对各小组项目成果做整体评价与总结；最后教师拓展单向阀的典型应用案例。

3 课程考核与评价

3.1课程考核

考核是检验学生学习质量和效率的重要环节，也反映出了教师的教学质量。为了提高学生的自主学习性，激发学生的学习兴趣，该门课程在考核中加大了过程性考核成绩所占比例，降低了结课考试成绩比例，注重学生学习过程的考核，过程考核以学生个人和项目小组完成项目情况为主。课程成绩构成如图6所示。

3.2 课程评价

为了使教学内容和培养目标达到就业岗位对学生的能力和技能要求，在课程评价中采取了社会评价和师生评价两种方式。社会评价主要是招聘企业、校企合作企业等依据其对人才的需求对课程的技能知识体系和能力培养体系进行评价，其评价的意见将作为课程建设改进和完善的参考依据。师生评价是由课程任课教师和修课学生对课程中的知识板块划分、教学模式、教学设计等进行评价，其评价作为教学设计改进的参考依据。

4  结语

该文以就业岗位要求为导向，构建了基于“项目驱动”的混合式教学模型，力求实现《液压传动与控制》课程对学生专业知识技能和工程应用能力的全面提升，课程分为“课前—课中—课后”3个阶段，以项目设计为依托，以教师教学活动和学生项目实施两条主线进行教学设计，采用多元化的教学方式，使学生明确了学习任务和目标，有效提高了学习兴趣和学习自主性，同时教师的教学重点更突出，能够更有针对性地培养学生的创新思维能力和工程应用能力。《液压传动与控制》课程也将根据课程应用和课程评价的反馈持续改进和完善，以适应当下学生学习特点，达到“新工科”人才的培养要求。

参考文献[1] “中国制造2025”可简单概括为“一二三四五五十”：工业和信息化部部长苗圩谈“中国制造2025”[J].中国中小企业，2015（6）：22-25.