中职数控技术应用专业液压与气压传动教学研究

摘 要：中职数控技术应用专业的学生刚开始会比较轻视液压与气压传动课程，在开课之前先通过设置数控机床液、气压故障让学生认识到学习这门课程的必要性，最初的几次课设计实践教学环节激发学习兴趣。采用任务驱动教学法，借鉴技能大赛的出题和评价方式，精心设计每一个教学任务，用FluidSIM仿真软件进行辅助教学，能取得很好的教学效果。

关键词：中职；数控技术应用；液压与气压传动；任务驱动

中图分类号：G4     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.17.080

1 学习液压与气压传动课程的重要性

液压与气压传动是中职数控技术应用专业的一门关于数控机床控制技术方面专业课程，该课程主要的教学目标是通过液压与气压知识与技能的学习，能设计并搭建较简单的控制回路，具备分析数控机床上液压与气压控制回路的能力，能够进行日常维护，具备常见故障的分析、解决能力。与机电技术应用专业相比较而言，这门课程在数控技术应用专业中制定的教学目标已经很低了，但给数控技术应用专业的学生实施有效的教学并不是多么容易的事情，这主要是因为这些学生会比较轻视这门课程，他们会认为学好机械加工方面的知识与技能就行了。因此，首先要让学生认识到学习液压与气压传动的重要性，更为重要的是让他们产生学习兴趣。从学生平时使用的专业设备入手，能够轻松地让他们认识到学习这门课程的重要性，教师可以在他们使用的数控机床中设定一个简单的气、液压故障让数控机床无法正常工作，然后通过分析、解决故障来让学生认识到学习这门课程对于他们来说是有用的。比如，我们可以把压力调低让数控铣床的气动夹刀无法加紧，还可以松动气管让气压系统哧哧地漏气。故障虽小，但却可以让机床无法正常工作，类似的故障是我们的学生应该学会解决的，不能因为这样的故障影响到我们的正常工作，机床的日常维护和简单故障的处理不正是我们的学生应该掌握的吗？让学生对这门课程感兴趣应该从实验课开始，用实验贯穿整个液压与气压传动的教学，通过精心设计，努力营造轻松的实验氛围，让学生在搭建一个个回路中体验液压与气压传动带来的乐趣，在乐趣中增长知识与技能。

2 针对课程建立学习兴趣

第一次课是培养学生学习兴趣的最好时机，要在第一次上讓学生感受到学习这门课的乐趣，同时通过动手实验让他们感觉到要学会这门课程是一件很容易的事。为此，第一次课设计的任务是在教师的指导下操作老师提前搭建好的回路，观察不同回路产生的不同效果，完成几个简单的实验，感受液压与气压传动带来的乐趣，激发学生的学习兴趣。这次任务实施效果的好坏关键是教师课前的准备工作，教师要提前搭建好让学生操作的回路，这些回路应该包括以下功能：方向控制、速度控制、压力控制、顺序控制、逻辑控制等，同时教师要准备好让学生动手做实验的内容、元器件和步骤，内容要尽量简单、步骤要尽量少，以让学生感觉到很容易为原则。例如，可以通过控制单作用气缸的伸出、缩回的实验来了解单作用气缸是如何工作的，了解换向阀的通断功能；通过控制双作用气缸的伸出、缩回的实验来了解双作用气缸是如何工作的，了解换向阀的作用，进而了解换向阀可以改变气缸的运动方向。这两个实验在接气缸之前，都先要让学生操作换向阀感受换向阀通气情况的变化，了解之后再去接上气缸。

有了精心的准备，教师实施起来才能得心应手，学生才能被液压与气压传动吸引住，产生学习兴趣。有了第一次课激发的兴趣，学生会在后面的学习中产生很大的学习热情，教师在教学过程中要利用好学生的这种热情，通过一个个精心设计的任务来满足学生的求知欲。虽然在第一次课上，学生已经实现了对气缸的伸出和返回的控制，但他们还有很多疑惑，例如不知道气缸内部是什么样子的，也不知道换向阀内部是什么样子，为什么有的可以改变气体流动方向而有的只是起到通断的作用。如果不及时给他们解惑，他们会很快失去学习的兴趣，因此要在后续的课当中给他们解决这些疑惑，第二次课的教学任务可以设计成通过拆装气缸，了解气缸的结构，通过观看更多种气缸的实物或图片了解各种类型的气缸；第三次课的教学任务可以设计成通过拆装气压换向阀，了解气压换向阀的结构，通过教师的讲解掌握气压换向阀的类型、工作原理、图形符号代表的含义。在以后的每一次课当中都要有学生动手实践的环节和内容，只有这样才能让学生一直保持学习液压与气压传动的兴趣。

3 任务驱动教学实践

液压与气压传动同样是一门实践性很强的课程，采用任务驱动教学法能取得很好的教学效果。全国职业院校技能大赛中职组液压与气动系统装调与维护赛项自2013年开始举办，已经经历了两次设备升级，该赛项的赛题是以若干个相互关联又相对独立的任务呈现的，每个任务都有相应的技能操作及考核点，易于考核及评价。在设计教学活动时可以借鉴职业院校技能大赛的出题方式及评价标准，将熟练操作和安全规范设计成教学目标，进行理实一体化教学，依据评价标准进行打分，并根据实际情况进行客观点评。

例如，在学习利用先导式溢流阀实现二级调压内容时，可以在学生掌握其理论原理之后设计这样的实践任务：（1）由技能过硬的同学担任安全员对操作人员进行考核；（2）增加一个直动式溢流阀构成二级调压，将图补充完整；（3）根据调压回路完成回路搭建；（4）调试压力，调试出一级压力5.5MPa，调试出二级压力3.5MPa。

此任务的设计在突出实践的原则上注重了理论的考核，同时将团队意识、岗位职责等素养融入任务中。在评价标准的制定上，除了有补画元件图和两个调试压力的分值，还要有安全、规范等体现职业素养的分值。本任务的评分标准如下：（1）溢流阀补画位置或符号不对，扣1分；（2）油管安装后未检查是否可靠安装，扣0.5分；（3）带电插拔导线，每次扣0.5分；（4）未经安全员检查直接开机，扣1分；（5）一级压力调定5.5 MPa不扣分，误差±0.5MPa扣1分，超出范围扣2分；（6）二级压力调定3.5 MPa不扣分，误差±0.5MPa扣1分，超出范围扣2分；（7）压力调定后，锁紧螺母未锁紧，每处扣0.5分；（8）实验完毕，未拆卸元件放回原处，扣1分。

在任务实施的过程中，不仅可以锻炼学生的动手能力，还可以提升学生的职业素养；有了详细的量化标准，学生的操作会比较规范，能有效避免因违规操作产生的安全隐患。

4 用比较法的教学实践

目前，多数的液压与气压传动教材都是液压部分与气压部分分开，这样的好处是保持了各自知识体系的完整性，但是没有对相同知识点进行比较，不利于学生建立知识的内在联系，不利于学生培养学生的学习能力。因此，在知识传授过程中，应该将相近的知识点进行对比、穿插教学。比如，在学习动力元件时，液压泵和空气压缩机进行对比；学习换向阀时将气压换向阀和液压换向阀穿插对比；学习节流调速回路时，将气压、液压进行对比。

5 用多媒体技术的教学实践

学会使用液压与气压元件不难，难就难在对各种元器件的工作原理的理解上，如果只采用书本加黑板的传统教学模式，普通二维静态的结构图、原理图学生很难理解，学生的学习兴趣会降低，进而影响到学习效果。借助多媒体技术可以很好地解决问题，利用Flash动画可以动态地演示各种元件的基本结构、工作原理，让学生一看就能够明白，既可以提高学习效率，又可以提升学生自信心。液压与气压传动这门课程的Flash动画并不需要老师自己去做，互联网上有很多很好的资源，老师只需利用好这些资源就可以了。教师在教授回路分析时，可以使用FluidSIM软件进行仿真教学，该仿真软件可以繪制液压、气压回路图，设定元件的参数，实现所绘回路的功能并能准确模拟系统动作，大大降低了液压、气压回路分析、设计的难度，从而促进教学任务的顺利完成。举个气压双缸顺序动作的例子来说明一下使用FluidSIM软件教学的优越性，双缸动作要求如下：按下启动按钮，气缸A活塞杆伸出，当活塞杆完全伸出时，气缸B活塞杆伸出，当气缸B活塞杆完全伸出时，气缸A活塞杆缩回，当气缸A活塞杆完全缩回时，气缸B活塞杆缩回，当气缸B活塞杆完全缩回时，表示一次顺序动作完成。学生如果只是在纸上画出设计图来，学生就不能确保其设计正确，如果能够通过FluidSIM软件来设计，设计完成后学生可以进行仿真，双缸顺序动作对不对一看便知，哪里不正确去修改也方便。

6 现场教学的实践

通过利用学校现有的液压与气压设备进行现场教学，开展回路图识读、功能调试、故障分析等教学活动，能提高学生分析液压与气压回路、解决实际问题的能力，能有效保持持续的学习热情和兴趣。比如，在学习气压换向回路时，在学生已经掌握了换向回路的基本知识的情况下，让学生观察数控加工中心的换刀过程，分析在换刀过程中哪些地方用到了换向回路用到了哪些元件，画出回路图。在学习液压系统分析时，结合液压磨床、液压摇臂钻等设备进行现场分析，分析由哪些回路组成，有哪些特点。再比如，在用压力夹紧的设备上，事先将压力调低，使设备无法正常夹紧，让学生去分析、解决；还可以将已经坏掉的元件换掉设备上正常的元件，让学生去分析故障原因、查找故障位置，最后解决故障。

参考文献

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