基于能力培養(yǎng)的液壓傳動課程教學(xué)改革探索

劉淑蓮,宋德玉，沈云霞

(浙江科技學(xué)院 機械與汽車工程學(xué)院，杭州 310023)

基于能力培養(yǎng)的液壓傳動課程教學(xué)改革探索

劉淑蓮,宋德玉，沈云霞

(浙江科技學(xué)院 機械與汽車工程學(xué)院，杭州 310023)

在分析液壓傳動教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力和工程實踐能力為目標(biāo)，以學(xué)以致用為導(dǎo)向，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容；建立一個啟發(fā)式、研討式、參與式、案例教學(xué)、項目教學(xué)協(xié)同模式的教學(xué)體系，使學(xué)生在有限的教學(xué)時間內(nèi)掌握知識的能力得以提高，并且更容易接受教學(xué)內(nèi)容；改革考核方式，使教師和學(xué)生更容易真實地評估學(xué)習(xí)效果，促使課程教學(xué)效果得到全面提升；充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立新的課堂教學(xué)模式，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

液壓傳動；教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

浙江科技學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是教育部第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)高校試點專業(yè)之一。“卓越計劃”在學(xué)院課程中的改革體現(xiàn)在逐步樹立“能力本位”的教育理念，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸培養(yǎng)知識獲取能力、知識應(yīng)用能力、交流溝通能力、環(huán)境適應(yīng)能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等。這就需要教師在授課過程中對課堂教學(xué)進行改革，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，改革目前的教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式，以適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。體現(xiàn)出從學(xué)生實際出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新興趣和創(chuàng)新能力。

液壓傳動課程是機械類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門核心課程，這是機械專業(yè)的學(xué)生必須掌握的一門應(yīng)用性技術(shù)之一。學(xué)生畢業(yè)后在機械行業(yè)工作，或多或少都會接觸和運用到這門技術(shù)。隨著“卓越計劃”培養(yǎng)目標(biāo)在課程中的體現(xiàn)，需要改變單純的書本知識傳授的教學(xué)模式，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，使學(xué)生在有限的教學(xué)時間內(nèi)掌握知識的能力提高，并且更容易接受教學(xué)內(nèi)容，能學(xué)以致用，培養(yǎng)一定的創(chuàng)新興趣和能力；使教師和學(xué)生更容易真實地評估學(xué)習(xí)效果，促使課程教學(xué)效果得到全面提升。因此，有力推動液壓傳動課程的教學(xué)改革是必要的，改革這門課程的課堂教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使其對課程內(nèi)容加深理解，提高教學(xué)質(zhì)量，迫在眉睫。

1 教學(xué)中存在的問題

液壓傳動這門課程內(nèi)容較多，課時少，剛開始接觸時，有別于其他基礎(chǔ)課或者專業(yè)課那種只在學(xué)理論知識的感覺，覺得新穎；但是隨著課程的不斷深入，學(xué)生缺乏必要的工業(yè)背景，感性認(rèn)識較少，因此，他們感覺很抽象，覺得比較難掌握，學(xué)習(xí)比較被動，也就開始厭學(xué)；到考試前復(fù)習(xí)時發(fā)現(xiàn)內(nèi)容多，又不是像數(shù)學(xué)物理那種理論知識，很多內(nèi)容自己看很難看懂，靠死記硬背又行不通；又因液壓傳動課程與其他課程的連貫性不是很大，相對比較獨立，后續(xù)課程很少涉及液壓技術(shù)，因此課程學(xué)完后，很多內(nèi)容很快遺忘，致使學(xué)生工作后遇到液壓知識時，感覺很陌生，更別提液壓知識的運用和對一些故障的識別了。因此，改革這門課程的課堂教學(xué)，將決定課程實施的效果，也從根本上決定著學(xué)生的發(fā)展。然而傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，卻存在諸多不足。

1.1 “傳授式”的課堂教學(xué)

用傳授式教學(xué)模式介紹一些理論知識是一種比較有效的教學(xué)方式，但液壓傳動是一門實用性、技術(shù)性很強的課程，里面有許多復(fù)雜概念，例如液壓系統(tǒng)的壓力取決于負載，運動速度取決于流量等知識點，只靠教師講解，學(xué)生是很難理解的；教師介紹液壓元件結(jié)構(gòu)、工作原理，闡述功能特點，而學(xué)生沒有這些工業(yè)背景，只靠教師講述這些內(nèi)容，學(xué)生覺得晦澀難懂；如不講述這些理論知識，直接講這些元器件應(yīng)用即構(gòu)成的回路，學(xué)生工作遇到系統(tǒng)故障時解決問題的能力又可能受到影響。并且在傳授式的教學(xué)中，教師扮演著教學(xué)的主導(dǎo)角色,學(xué)生與教師之間缺乏交流溝通，學(xué)生與學(xué)生之間缺乏共同合作經(jīng)驗，這種“以教師為中心”的教學(xué)模式不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，整個堂課都顯得死氣沉沉，教師在臺上自說自話，學(xué)生在下面各玩各的。因此，這種傳授式的教學(xué)方式既不能保證教學(xué)質(zhì)量與效率，也達不到對學(xué)生“能力本位”培養(yǎng)的目的，學(xué)生的交流表達能力和合作經(jīng)驗得不到鍛煉，不利于團隊精神的樹立，自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力也受到限制。

1.2 實驗課程簡單，動手能力不足

液壓傳動課程工程實用性強，但在實驗過程中，往往只有少數(shù)學(xué)生有動手的機會，很多學(xué)生在“看”實驗，而不是“做”實驗。對大多數(shù)驗證性實驗，即使真正動手做了，也只是按照實驗指導(dǎo)書給出的步驟機械地操作，單純地記錄數(shù)據(jù)，然后處理數(shù)據(jù)。這樣很難將抽象的理論形象化，做到學(xué)以致用。

1.3 教學(xué)手段缺乏先進性

在計算機技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達的環(huán)境下，教學(xué)資源缺乏有效、有序的管理，師生很容易淹沒在龐大的信息資源中，無法充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)資源的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式未與現(xiàn)代信息技術(shù)同步發(fā)展，沒有充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)。

1.4 考核方式單一

單一靠期末考試成績評定的“一次性考核”的終結(jié)性評價使得學(xué)生平時上課不積極參與，考試前“臨時抱佛腳”，很容易忽視平時教師講解的重點及與工程實際相關(guān)的一些內(nèi)容的介紹，對所講知識的理解力不夠，也有可能造成學(xué)生以后工作面臨實際問題時，缺乏經(jīng)驗。

2 課堂教學(xué)改革采取的措施

2.1 面向應(yīng)用能力培養(yǎng)，液壓傳動課程課堂教學(xué)體系的構(gòu)建

對教學(xué)內(nèi)容和講課方式進行改進，以學(xué)以致用為導(dǎo)向，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，刪去部分復(fù)雜而冗長的理論推導(dǎo)與計算，在授課時一般不對基本理論作推理計算，只對結(jié)果和結(jié)論進行介紹或應(yīng)用。讓學(xué)生運用類比方法和已經(jīng)掌握的知識來理解液壓傳動課程中的基本概念和原理[1]。學(xué)生從初中就開始學(xué)物理，對電路電流概念已非常熟悉，而液壓傳動里2個最主要的概念是壓力和流量，它們與電壓和電流有著相似之處，液壓回路圖的分析與電路圖的分析有著類似的地方，這為液壓傳動課程教學(xué)采用類比法創(chuàng)造了條件。在分析液壓基本回路時，可以把電路圖和液壓系統(tǒng)回路圖進行類比。例如在電路圖中電阻和短路并聯(lián)，如圖1所示，當(dāng)開關(guān)K閉合時，電流從短路流過；打開時，只能從電阻流過。單向節(jié)流閥可與此進行類比，見圖2，單向節(jié)流閥正向流動時，因單向閥的壓阻很小，類似于電路中的開關(guān)K閉合時短路，節(jié)流閥壓阻很大，類似于電路中的電阻，這樣液壓油流經(jīng)單向閥而不經(jīng)節(jié)流閥；反向流動時，單向閥不通，類似于圖1中開關(guān)K打開時的狀態(tài)，油液只能從節(jié)流閥流過。在講溢流閥原理時，講到溢流閥的并聯(lián)作用，可以與電路的2個電阻并聯(lián)概念進行類比，等等。

圖1 電路圖Fig.1 Current diagram

圖2 單向節(jié)流閥Fig.2 One-way throttle valve

設(shè)計好的教學(xué)導(dǎo)語，提高學(xué)生的興趣，運用教學(xué)導(dǎo)語導(dǎo)入新課是課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。好的教學(xué)導(dǎo)語能有效控制學(xué)生的思維，引其漸人佳境。教學(xué)導(dǎo)語的運用除了遵循一般的教學(xué)心理學(xué)原則之外，還必須講究藝術(shù)性，充分發(fā)揮教師的創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性。

建立一個啟發(fā)式、研討式、參與式、案例教學(xué)、項目教學(xué)協(xié)同模式的教學(xué)體系[2-4]。以范例系統(tǒng)為對象，可以利用flash制作液壓系統(tǒng)的動作過程，讓學(xué)生了解液壓系統(tǒng)是如何動作的；再借助透明元器件，讓學(xué)生了解液壓系統(tǒng)中元件的結(jié)構(gòu)；利用仿真軟件虛擬液壓系統(tǒng)，用軟件建立液壓系統(tǒng)過程中各個元件的連接，讓學(xué)生可以整體看到系統(tǒng)中各個元件的連接關(guān)系；并且還可以通過仿真軟件設(shè)計和測試液壓系統(tǒng)，從現(xiàn)實到虛擬營造一個直觀生動的教學(xué)情境。通過范例液壓系統(tǒng)的講解，讓學(xué)生通過討論歸納出液壓系統(tǒng)的組成、液壓傳動系統(tǒng)的工作原理、液壓傳動系統(tǒng)的特點，培養(yǎng)學(xué)生的概括和總結(jié)能力。在講述完范例液壓傳動的工作原理及組成之后，啟動項目教學(xué)，讓學(xué)生以小組為單位去圖書館或通過網(wǎng)絡(luò)查找現(xiàn)實生活中使用液壓傳動的一個實際裝備，如液壓機床，建筑工地常見的挖掘機、起重機等。每個小組確定好對象后，首先了解該裝備的作用及它的工作要求和工作過程，對該裝備有一個簡單的了解，最好在實際生活中拍攝該裝備的工作過程或在網(wǎng)上查找工作過程視頻，然后獲取該裝備的液壓控制原理圖。學(xué)生按照自己所選的液壓系統(tǒng)，根據(jù)教師上課所講內(nèi)容，結(jié)合所選裝備對液壓系統(tǒng)原理圖進行全面分析，系統(tǒng)選擇哪些元器件，由哪些基本回路組成，系統(tǒng)如何工作達到要求。例如：講到元件部分，學(xué)生可以分析自己所選系統(tǒng)里有什么元件，各個元件在系統(tǒng)中的作用；講到回路部分，學(xué)生可以分析所選的設(shè)備里液壓系統(tǒng)里有哪些基本回路，回路的性能等，了解各個執(zhí)行元件在裝備中與執(zhí)行機構(gòu)的連接方式，各元件在裝備中的安裝位置等。最后對其所選設(shè)備整個工作過程、原理，以及設(shè)備的安裝等進行整理，做好課件，再上講臺進行講授等，鍛煉其表達能力，通過這種形式可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，使學(xué)生積極、認(rèn)真、充分地參與課堂教學(xué)過程，這樣既豐富了學(xué)生的視野，又鍛煉了其團隊合作能力。通過學(xué)生自己講授，教師可以從學(xué)生選題是否新穎，所做課件是否精美，圖片、動畫、影片運用是否形象，課堂教學(xué)的組織是否妥當(dāng)，語言表達是否準(zhǔn)確而且清晰等方面，對學(xué)生進行綜合評價，使學(xué)生自始至終參與到教學(xué)活動中來，從而消除上課不聽講，考試時“臨時抱佛腳”的現(xiàn)象，也給單一考核評定辦法的改變打下了基礎(chǔ)。

2.2 建立培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和工程技術(shù)素質(zhì)的實驗體系

根據(jù)液壓實驗教學(xué)體系，對液壓課程實驗分層次，對每種類型實驗內(nèi)容分別進行改革。

在典型液壓元件拆裝實驗中，學(xué)生分組輪流進行，由指導(dǎo)教師現(xiàn)場指導(dǎo)，認(rèn)真學(xué)習(xí)拆裝工藝，拆裝前要求每個小組對實物元件的結(jié)構(gòu)進行口頭描述，合格后按預(yù)定的拆裝工藝進行拆裝。拆裝過程中，為了加深學(xué)生對比元件的結(jié)構(gòu)圖或工作圖的理解，增加了測繪造型環(huán)節(jié)[5]，要求每組學(xué)生對所拆裝的液壓元件，如液壓泵或者液壓閥的每個零件進行測繪，在測繪過程中學(xué)生分工合作，每個學(xué)生負責(zé)幾個零件的測繪，然后利用課下時間將自己負責(zé)的零件利用UG或Solidworks等軟件進行三維造型，最后由一名學(xué)生負責(zé)整個元件的總裝配圖，并生成爆炸視圖。這樣既可以加深學(xué)生對液壓元件的結(jié)構(gòu)與工作原理的了解，又可以把學(xué)過的知識加以應(yīng)用，提高學(xué)生的動手能力、識圖能力與空間想象能力。每一名學(xué)生也都可參與其中，既增強了動手能力，又能增強對所學(xué)知識的理解，同時還可培養(yǎng)團隊合作精神。

在液壓基本回路的實驗中，教師在演示臺上做一個基本回路的連接實驗。然后學(xué)生分組進行實驗，每組學(xué)生參照教材自行設(shè)計出一兩個回路，在演示臺上連接。實驗任務(wù)完成后，每組學(xué)生再對自己設(shè)計的基本回路進行演示和講解：用到哪些元件，每個元件在這個回路中起到什么作用等。這樣做既加深學(xué)生對所選元件的作用和原理的理解，又可增加學(xué)生設(shè)計回路的動手能力，也能提高學(xué)生的表達能力。

在液壓系統(tǒng)實驗中，指導(dǎo)教師只給出實驗的目的、要求，然后每組學(xué)生自主選取實驗元件，自擬實驗方案，可以先用一些仿真軟件進行模擬液壓系統(tǒng)，然后設(shè)計完整系統(tǒng)并進行調(diào)試。

建立開放的液壓實驗室。由于實驗學(xué)時的限制，很多實驗項目不能在規(guī)定時間內(nèi)完成，因此將實驗室開放后，學(xué)生采用自愿原則，根據(jù)自己的興趣愛好進行一些設(shè)計型、研究型實驗項目，既可以提高實驗設(shè)備的使用率，又能提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

2.3 設(shè)計和開發(fā)一套具有教學(xué)互動功能的一體化教學(xué)系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代計算機科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展，以及多媒體教學(xué)手段、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段必須革新。在教學(xué)改革中，要建立一套具有教學(xué)互動功能的一體化教學(xué)系統(tǒng)[6]。系統(tǒng)包含學(xué)生與教師，學(xué)生與學(xué)生之間的交流平臺，可以實現(xiàn)在線提問和解答；教師可以事先把一些常見問題放在平臺中，學(xué)生可以通過查找方式找到問題的答案；教師也可以在平臺上提出一些問題，通過學(xué)生回答及時了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解程度和對知識的掌握情況。系統(tǒng)包含自主學(xué)習(xí)模塊，包括教學(xué)資源的管理、電子文檔的顯示、視頻的解密與播放、課時的配置與管理等。系統(tǒng)包含學(xué)生管理模塊，通過這個教學(xué)系統(tǒng)教師還可以對學(xué)生進行管理，包括學(xué)生信息的管理、學(xué)生考勤管理等。系統(tǒng)還有一個考試模塊，包括試題庫管理、模擬試卷等。系統(tǒng)最后還有一個評價功能模塊，學(xué)生可以對教學(xué)過程進行評價，有助于了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的態(tài)度，掌握教學(xué)動態(tài)，以促進教師的教學(xué)質(zhì)量的提高；該模塊還具有匿名評價功能，以便于學(xué)生如實反映敏感問題的情況。

2.4 構(gòu)建過程和結(jié)果互融的考核方式

學(xué)生成績評定不再依靠單一的期末考試成績，可以是印象分、平時作業(yè)成績、小組匯報成績與期末成績的綜合。小組匯報成績可以由項目教學(xué)答辯成績組成；印象分可以參考出勤記錄、上課回答問題、提問、發(fā)表見解的活躍程度，這里不強調(diào)答案的對錯，重在學(xué)生積極參與課堂教學(xué)的程度；平時作業(yè)也要突破傳統(tǒng)教學(xué)的影響，形式可以是多樣的，除傳統(tǒng)的一些作業(yè)形式，如書本上的習(xí)題做好然后上交教師外，還可以選擇網(wǎng)上作業(yè)，作業(yè)題在題庫里可以隨機調(diào)入，這樣每個學(xué)生的作業(yè)就不完全一樣，消除學(xué)生的抄襲現(xiàn)象，增加主觀內(nèi)容的作業(yè)含量，也可以利用計算機仿真功能使學(xué)生對一些回路的性能進行模擬等多種作業(yè)形式。

3 結(jié) 語

教學(xué)改革是一項長期而艱巨的系統(tǒng)工程，它需要學(xué)校有關(guān)部門的協(xié)調(diào)合作及教學(xué)工作者的不懈努力，需要建立和完善新的教學(xué)評價體系和考核目標(biāo)。在軟硬件建設(shè)、管理制度的建立和創(chuàng)新等方面，都需要不斷努力探索、總結(jié)經(jīng)驗、逐步完善。教學(xué)工作者根據(jù)“卓越計劃”，通過合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化課程體系及采取多樣化的教學(xué)模式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、知識應(yīng)用能力、交流溝通能力，以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，以取得良好的教學(xué)效果。

[1] 賈健明.類比法在《液壓傳動》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2007,6(3):70-72.

[2] 許迎瑩.試析例談任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在機械基礎(chǔ)課程中的運用[J].科技視界,2012(6):72,74.

[3] 李強，粱穎.探索液壓傳動課程的范例教學(xué)模式[J].昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2012,28(3):65-68.

[4] 廖小輝.項目教學(xué)法在《液壓傳動》課程中的實踐嘗試[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011(8):154-155.

[5] 韓克鎮(zhèn)，劉軍營，王勇，等.卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)下的液壓傳動實驗教學(xué)改革探討[J].實驗室科學(xué),2013,16(1):86-88.

[6] 陸國棟.教學(xué)方法改革的模式與舉措[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(8):14-16.

Explorationonteachingreformofhydraulictransmissioncourseforcompetencecultivation

LIU Shulian, SONG Deyu, SHEN Yunxia

(School of Mechanical and Automotive Engineering, Zhejiang University of Science andTechnology，Hangzhou 310023, China)

After analyzing the current status in teaching on hydraulic transmission course, we adopted the teaching content and methods to cultivate students’ creativity and the ability for practical problem solving. Teachers should use methods such as heuristics, discussion, participation, examples and projects to improve the students’ learning efficiency. Furthermore, the assessment should take account of students’ performance in class discussion and subject participating besides grade, so that teachers know students clearly and truthfully and the curriculum teaching will be more efficient. Also, internet and infomation technology should be widely used for both teachers’ and students’ convenience to establish a new teaching patten to improve teaching quality and effectiveness.

hydraulic transmission; teaching reform; competence cultivation

G642.3; TH137

A

1671-8798(2013)06-0467-05

10.3969/j.issn.1671-8798.2013.06.012

2013-09-24

浙江科技學(xué)院重點課程建設(shè)項目(F527102A01)

劉淑蓮(1973— )，女，河北省唐山人，副教授，博士，主要從事液壓傳動教學(xué)及轉(zhuǎn)子動力學(xué)、振動測試等研究。