《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)探索

張興國(guó)　張磊

摘 要：《液壓與氣壓傳動(dòng)》是一門工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，本文主要就筆者教學(xué)實(shí)踐介紹了對(duì)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程的教學(xué)體會(huì)，并闡述了一些行之有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段，在教學(xué)中取得良好效果。

關(guān)鍵詞：液壓與氣壓傳動(dòng) 教學(xué)方法 教學(xué)手段 考核方式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（a）-0189-02

Abstract：Fluid driving is a specialized basic course which must be studied for the students of mechanical engineering major in colleges and universities of engineering. The authors experiences in the practical teaching of fluid driving are introduced in this paper. Some effective teaching methods and measures provided excellent effects are also expatiated.

Key Words：Hydraulic and Pneumatic Transmission；Teaching Method；Teaching Measure；Examination

《液壓與氣壓傳動(dòng)》是一門工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。這門課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種液壓元件和基本回路的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，進(jìn)而能正確地把這些知識(shí)應(yīng)用到液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維修中去。在教學(xué)過(guò)程中，要大量地涉及到元件結(jié)構(gòu)、部件運(yùn)動(dòng)、油液流動(dòng)等內(nèi)容，由于液壓與氣壓傳動(dòng)過(guò)程是在高度密封的條件下發(fā)生的，使得上述教學(xué)內(nèi)容均難以觀察到，令教學(xué)顯得抽象而枯燥。改進(jìn)教學(xué)方法，改善教學(xué)手段必然會(huì)取得較好的教學(xué)效果，筆者就自己在《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)實(shí)踐中的嘗試談?wù)勼w會(huì)。

1 注重教學(xué)方法研究，靈活加以運(yùn)用

1.1 直觀法

在《液壓與氣壓傳動(dòng)》教學(xué)過(guò)程中，如果學(xué)生能清晰地觀察到元件的結(jié)構(gòu)及工作原理、回路中油液的流動(dòng)過(guò)程等，增加感性認(rèn)識(shí)，則對(duì)于整門課程的學(xué)習(xí)和技術(shù)的掌握具有很大的促進(jìn)作用。選擇典型的液壓元件、氣動(dòng)元件，銑削開(kāi)元件本體的一部分，盡可能使元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)及油路、氣路通道露出，去毛刺后重新組裝起來(lái)，保持元件原有整體結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)性能的靈活性，制作成便于觀察的實(shí)物教具，在講授過(guò)程中通過(guò)元件的結(jié)構(gòu)原理圖結(jié)合實(shí)物教具演示、操作，可以使學(xué)生對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)元件的內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)有清楚的了解。例如：電磁換向閥，學(xué)生能直接觀察到閥芯相對(duì)于閥體在不同工作位置時(shí)的油路通斷情況；而對(duì)于外形相似性強(qiáng)的溢流閥、減壓閥、順序閥，只有解剖開(kāi)才能看清其結(jié)構(gòu)上的差異，分析其功能的不同。同樣，選擇典型的液壓、氣動(dòng)回路，制作（或購(gòu)買）透明的液壓、氣動(dòng)回路教具進(jìn)行演示，可以幫助學(xué)生按系統(tǒng)工作過(guò)程順序分析工作狀態(tài)，并實(shí)踐性地驗(yàn)證分析結(jié)果，建立起系統(tǒng)的概念。通過(guò)直觀教學(xué)，不僅把道理講清楚，而且能使學(xué)生產(chǎn)生形象具體、穩(wěn)定可靠的把握知識(shí)的實(shí)感，達(dá)到舉一反三、運(yùn)用自如的程度。

1.2 類比法

《液壓與氣壓傳動(dòng)》中的許多概念比較抽象，加上學(xué)生對(duì)各種機(jī)械較陌生，感性知識(shí)缺乏，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)常常會(huì)感到困難。為了幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解液壓與氣壓傳動(dòng)的理論，在課堂教學(xué)中采用類比法，取得良好教學(xué)效果。如壓力、流量、液阻、液感和液容是液壓系統(tǒng)中主要的幾個(gè)物理參數(shù)，與電氣系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的物理參數(shù)有完全類似的物理含義，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也起著類似的作用，可以進(jìn)行如下類比：液—電；進(jìn)油管—火線；回油管—地線；流量q—電流I；壓力p—電勢(shì)E；壓差△p—電壓U；液阻Ry—電阻R；q=△pψ/Ry—I=U/R；動(dòng)力元件—電源；執(zhí)行元件—電阻元件；油路方向—電流方向；液壓元件—電子元件；回路、系統(tǒng)—電路；功率P=pq—功率P=IU等等。經(jīng)過(guò)這樣的類比，學(xué)生們對(duì)液壓系統(tǒng)理解快，記憶牢固。

1.3 討論法、歸納法

針對(duì)“液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合”主題開(kāi)展課堂討論，讓學(xué)生們對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、歸納。通過(guò)討論，歸納出液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）操作簡(jiǎn)單，調(diào)整控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別是和機(jī)、電聯(lián)合使用時(shí)，能方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)；（2）可輸出大的推力或大轉(zhuǎn)矩，可實(shí)現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動(dòng)，這是其他傳動(dòng)方式所不具有的突出優(yōu)點(diǎn)；（3）能很方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大，且可在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行；（4）能使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)十分均勻穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)部件換向時(shí)無(wú)換向沖擊，能實(shí)現(xiàn)頻繁換向；（5）便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，使用安全可靠；（6）在相同功率條件下，液壓與氣壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，可構(gòu)成其他傳動(dòng)方式難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1）油的泄漏會(huì)造成工作環(huán)境污染；（2）泄露、液體的可壓縮性影響執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比；（3）能量損失較大，傳動(dòng)效率較低，也不適宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；（4）對(duì)油溫的變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度條件下工作。

氣壓傳動(dòng)具有優(yōu)點(diǎn)：（1）以空氣作為工作介質(zhì)，能源足，不污染環(huán)境；（2）空氣的粘度很小，流動(dòng)時(shí)壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送；（3）空氣的特性受溫度影響小，不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸；（4）氣動(dòng)控制動(dòng)作迅速，反應(yīng)快，維護(hù)簡(jiǎn)單，不存在介質(zhì)變質(zhì)和更換等問(wèn)題；（5）工作環(huán)境適應(yīng)性好，易燃、易爆、多塵埃、輻射、強(qiáng)磁、振動(dòng)、沖擊等惡劣的環(huán)境氣壓傳動(dòng)均能可靠工作；（6）氣動(dòng)元件適于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。氣壓傳動(dòng)缺點(diǎn)：（1）由于介質(zhì)為壓縮空氣，工作速度穩(wěn)定性差，對(duì)位置控制和速度控制精度影響較大；（2）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力不高（一般小于0.8 MPa），總的輸出力不太大（小于40 kN）；（3）系統(tǒng)中一般需要采取措施進(jìn)行給油潤(rùn)滑；（4）氣動(dòng)裝置中的信號(hào)傳動(dòng)速度比光、電控制方式的速度慢，不宜用于信號(hào)傳遞速度要求十分高的場(chǎng)合；（5）噪聲較大，尤其在超聲速排氣時(shí)，需要加裝消聲器。endprint

經(jīng)過(guò)這樣的討論、歸納，學(xué)生們對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)的適用范圍和使用時(shí)的注意事項(xiàng)有了更深刻的印象。

1.4 答辯法

對(duì)于部分內(nèi)容繁雜、計(jì)算較多且結(jié)構(gòu)原理圖有一定的難度的教學(xué)內(nèi)容，采用答辯式教學(xué)法即采取“學(xué)生預(yù)先準(zhǔn)備講授提綱，教師抽簽定人上臺(tái)講課，以答辯的方式展開(kāi)討論”的方法來(lái)講授這一部分內(nèi)容：把這部分內(nèi)容分為幾個(gè)講授單元，要求學(xué)生寫好每個(gè)單元的講授提綱，并告知學(xué)生，對(duì)每個(gè)講授單元屆時(shí)教師都將按抽簽定人的辦法請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)主講，另一位同學(xué)上臺(tái)補(bǔ)充，教師當(dāng)場(chǎng)根據(jù)其講授與補(bǔ)充的情況，進(jìn)行提問(wèn)，然后針對(duì)答辯情況再作細(xì)致說(shuō)明，指出不當(dāng)之處，給出正確結(jié)論。采取這種教學(xué)方法，既使學(xué)生在積極的思考中掌握所學(xué)的知識(shí)，又強(qiáng)化了學(xué)生的自學(xué)能力，鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯歸納能力。

2 加強(qiáng)教學(xué)手段革新，激活學(xué)習(xí)氛圍

2.1 電化教學(xué)

電化教學(xué)是指運(yùn)用幻燈、投影、廣播、錄音、電影、電視等聲像媒介開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的一種先進(jìn)教學(xué)方法。它具有化理性為感性、化抽象為具體的作用，可以大大加深學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。筆者在教學(xué)過(guò)程中主要采用投影，除了把教材上所附的圖表做成膠片之外，還從課外教材上精選了各類液壓元件立體結(jié)構(gòu)圖、立體剖視圖、工作原理圖和各種液壓機(jī)械的液壓系統(tǒng)圖，制作成膠片。針對(duì)課程內(nèi)容采用這些膠片進(jìn)行講解時(shí)，學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣，課堂氣氛活躍，大大提高了學(xué)習(xí)效率。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)法是學(xué)生在教師指導(dǎo)下使用一定的設(shè)備和材料，經(jīng)過(guò)控制條件的操作過(guò)程，引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變化，通過(guò)觀察這些變化過(guò)程獲取新知識(shí)或驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)的一種教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可解決理論課教學(xué)的難點(diǎn)，幫助理論的理解消化，啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)實(shí)踐能力，加強(qiáng)工程意識(shí)。針對(duì)液壓課理論教學(xué)的特點(diǎn)和難點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取了如下建議：（1）加強(qiáng)課程教學(xué)的直觀性和時(shí)效性，加強(qiáng)液壓與氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)元件結(jié)構(gòu)原理的學(xué)習(xí)，將起到事半功倍的效果；（2）油路的學(xué)習(xí)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，利用快速插接元件和軟管，在實(shí)驗(yàn)室學(xué)生自接油路，組成學(xué)生設(shè)計(jì)的油路，既開(kāi)拓思路又鍛煉了綜合能力，使理論與實(shí)踐更好地結(jié)合；（3）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，液壓新技術(shù)、新元件、新設(shè)備不斷被應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，如伺服閥、數(shù)字閥、比例閥等已被廣泛應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)突出這些內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)增加新型設(shè)備，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的要求，使學(xué)生畢業(yè)后能盡快地熟悉新型設(shè)備。

2.3 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）是把教育現(xiàn)代化引入學(xué)校課堂的重要內(nèi)容，CAI的開(kāi)展可以不斷地把最新的科技信息和成果應(yīng)用于教學(xué)。它不僅可以通過(guò)終端向?qū)W生傳授知識(shí)，并且具有較強(qiáng)的應(yīng)變能力，可以根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)選擇適當(dāng)難度的教學(xué)內(nèi)容和最佳教學(xué)方式使學(xué)生介入學(xué)習(xí)過(guò)程。由于CAI改變了在固定的時(shí)間、地點(diǎn)以班為單位集體授課的傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)環(huán)境，因此，具有交互性、個(gè)別性、靈活性等特點(diǎn)，加大了知識(shí)傳授量，實(shí)現(xiàn)了因材施教的教學(xué)原則，最能適應(yīng)以學(xué)生為中心的“開(kāi)放式”教學(xué)。筆者嘗試開(kāi)發(fā)了《液壓與氣壓傳動(dòng)》網(wǎng)絡(luò)CAI課件，根據(jù)液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，將靜態(tài)的教學(xué)內(nèi)容和平面式的教學(xué)方式轉(zhuǎn)化成文字、圖形、聲音、動(dòng)畫、影像等相結(jié)合的多媒體動(dòng)態(tài)形式和立體式教學(xué)，這將是傳統(tǒng)教學(xué)手段無(wú)法比擬的，勢(shì)必起到事半功倍的效果。

3 深化考核方式改革，綜合反映能力

課程的考核結(jié)果應(yīng)能較準(zhǔn)確地反映教學(xué)情況，同時(shí)也必須能綜合反映出學(xué)生個(gè)體的能力情況，只采用一般簡(jiǎn)單方式考核不一定能起到其應(yīng)有的作用。為此，要深化考核方式的改革，尋求能真正公正公平綜合反映學(xué)生能力的途徑：（1）在命題方面，建立課程試題褲，使其能反映大綱要求，覆蓋課程的全部?jī)?nèi)容，深淺適度，份量適中，注重“三基”要求；（2）在題型上，發(fā)展到包括填空、選擇、問(wèn)答、計(jì)算、改錯(cuò)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、綜合系統(tǒng)分析等多種形式；（3）針對(duì)抄作業(yè)現(xiàn)象，適當(dāng)進(jìn)行平時(shí)的不定形式考核；（4）采用綜合考核方式，具體方法是將考核成績(jī)劃分為試卷分（A，占70%）、實(shí)驗(yàn)分（B，占15%）、作業(yè)分（C，占10%）和表現(xiàn)分（D，占5%）四個(gè)部分，總成績(jī)= 0.7A+0.15B+0.1C+0.05D，根據(jù)教改實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將原來(lái)的單純筆試定成績(jī)改為綜合考核方法，比較合理、比較科學(xué)。

4 結(jié)語(yǔ)

在《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)中，筆者結(jié)合上述教學(xué)方法、教學(xué)手段，取得良好教學(xué)效果，得到同學(xué)們的肯定與好評(píng)。對(duì)同學(xué)們的工程實(shí)踐應(yīng)用起到拋磚引玉的作用。

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