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1.课程内容与课程体系不合理。目前在液压方面的课程主要分为《流体力学》和《液压传动》两门课程。课程设置较为单一,且课时总数较少,无法具体讲授重点和难点。且讲授《流体力学》和《液压传动》这两门课程为不同的教师单独教授,不能将这两门课程的相互关联分析透彻。同时随着液压技术和电气传动技术的发展,电液相结合是一种必然趋势,而当前的液压传动类课程和电气传动类的课程基本上是分开设置的,导致学生不能真正理解液压与电气的相互交叉优势,且侧重理论知识及专业知识的传授,缺乏工程实践训练和综合素质与能力的培养。
2.教学实践对学生工程素养的培养力度不够。多年来,实践教学平台依然选用专用的本科教学液压试验台,这种试验台的液压回路均已事先设计好,对学生而言只是单纯的记录数据,无创新可言。目前的本科教学平台设计的实验技术滞后于时展的技术,甚至部分实验手段和方法的原理也出现错误。比如液压动态流量的检测,大多本科教学平台采用容积式的流量计进行检测,事实上,由于容积式的流量计的动态响应较慢,根本不能检测动态流量。而超强的能力和素质对刚踏入社会的毕业生而言无疑是最大的筹码,但目前绝大多数毕业生在面临实际的工程项目问题时,多表现为动手能力差,不能独立思考,创新意识不强,缺乏团队合作精神和应有的工程意识及能力。
3.教学模式偏重于传统教学方式。目前,教学过程以教师为中心,按自拟的教学方案进行授课,照本宣科;但在教学过程中没有注重学生的兴趣,这些不利于学生对液压传动知识的掌握和运用。现行的教学仍沿用传统的灌输方式,缺乏启发式、讨论式的教学方式以及师生之间的互动交流,导致学生缺乏独立思考的能力和创新精神。
4.与企业社会沟通和交流过少。许多工科院校在实践培养环节上存在较多问题,如与相应的企业联系不够紧密,致使学生不仅不能明确区分课堂教学和企业生产、制造、检验和调试的不同;而且缺乏对基础设备、工艺装备技术及国家行业标准的了解,使其在工作过程中表现为自身的专业性不强。
二、教、学、做一体化教学内容改革
1.课程体系的改革。将《流体力学》与《液压传动》相结合,将流体力学的各个基本知识交叉在《液压传动》的基本知识内,并将电气传动中与液压课程交叉较多的知识点,全面提高实验学时数。液压系统由包含多种液压元件的各种回路组成,各种回路之间协调工作,完成液压系统的既定功能。在液压系统工作过程中,需要控制各种阀的开启、关闭和比例调节,这就需要通过适当的电气回路设计实现液压阀和液压回路的相应功能,因此液压传动的讲授还应与电气传动知识点相结合,真正地实现机电液一体化。
2.启发式、项目式与精讲相结合的教学方式。《液压元件》教学中教师发挥主导作用,学生发挥主动学习精神。新增课程《液压系统仿真和设计》在学生基本掌握新知识的基础上,只要求教师发挥主导作用,学生发挥主动学习精神,结合教师精讲使学生进一步加深对新知识的理解。在课程的教学中,除配备有综合性系统实验支持外,课程的教学内容实现讲授与现场教学(科研实验室进行)、讲授与研讨(专题讨论)、讲授与自主学习(科研论文及宣讲)等综合型教学模式,培养学生的综合素质。
3.强调实践与研究融入教学过程。在实施教、学、做一体化的教学中,将部分课堂放在实验室,讲解元件结构、原理时,直接使用实物,辅助动画教学,并让学生动手拆装,使学生对元件及系统设计有更为直观的理解,通过教、学、做一体化教学方式增加主动学习和动手实践的机会,强调分析问题和解决问题的能力。给学生科学实践的时间和空间,增加课内实践教学学时,教学中安排丰富的设计项目,让学生亲自动手和全情投入。设置讨论型、项目训练型课程,采用课堂教学、科研项目训练与学生论文宣讲相结合的教学模式激发学生的学习兴趣。
三、实践教学方法改革
建设完善的专业实验教学体系,包括基本型,综合型、设计型、创新性型实验等多个系列,注重培养学生的个人实践能力、团队合作能力以及调控系统能力。建立实验实践结合、课内课外结合、校内校外结合、理论实验互动,能促进学生能力培养,模块化、分层次的实验教学体系。在教学体系设计中,注重遵循教育规律,科学地设置实验类型,通过基础层、综合层、设计层和创新层实验项目的训练,全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析问题的能力,使学生具有良好的创新精神和实践能力。如图1所示为流体传动与控制等基础课程模块化、分层次的实验教学体系。第一层次为基础能力的培养。学生通过基础的实验项目的全面训练,掌握本学科实验的基本操作方法及技能,掌握液压元件的基本结构、拆装方法和工作原理,理解液压元件的基本性能测试方法,学校液压基本回路的控制特性,同时培养学生正确使用仪器、处理实验数据和写作实验报告的方法,达到培养学生严肃认真的实验精神的目的。第二层次为综合能力的培养。即学生通过提高型、综合型和设计型实验项目的训练,达到学生会自己设计实验内容,自组简易实验,实验后会总结经验,培养学生的综合实践能力和素质。第三层次为设计能力与自主思考的培养。通过增加大量的液压实训模型,比如挖掘机模型、叉车模型、推土机模型、起重机模型等,培养学生理论联系实际的能力,学生通过创新研究型实验项目的训练,培养学生对实际液压技术的观察能力、发现问题及分析问题的能力,并将所掌握的理论知识实验方法应用到实际中,培养其研究与解决问题的能力。第四层为创新能力的培养。该层是对课内实验教学的重要补充,通过创新研究型实验项目的训练,即由创新想法到创新设计,再到创新模型制作,最后形成产品创新的实践全程训练,培养学生提出自主创新课题、自主创新构思、创新设计和创新实践动手的能力。在实验过程中,鼓励学生自主命题,自行制定实验目标,进而完成自主设计、分析、实践、总结与汇报等全部环节。另一方面,可组织部分高年级学生,尤其是立志想读研究生的学生,参与教师的科研项目研究,辅助教师做一些试验性实验,为后期的科研实践打下基础。传统的演示性、验证性实验已不能满足现代人才的要求。因此,在实验教学中,应引导学生向研究型、创新型发展,以小组为单位增加设计型和研究型实验。教师在实验中起指导性作用,以学生为主体,这样不仅能提高学生的动手实践能力,还有助于其创新思维的发展。
四、结束语
关键词:液压传动;教学方法;教学质量
作者简介:郑刚(1974-),男,安徽合肥人,江苏大学机械学院,讲师;凌智勇(1957-),男,江苏南京人,江苏大学机械学院,教授。(江苏
镇江 212013)
中图分类号:G642.41?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)34-0084-02
在一整的机械设备中,传动机构是连接原动机和工作机必不可少的机构。在各种传动机构中,液压传动因其具有独特的优点而占据了重要的位置。由于液压传动广泛的应用,就需要更多掌握液压传动技术的工程技术人员,所以,“液压传动”课程成为机械类专业学生必修的一门专业基础课。
“液压传动”课是机械类各专业介于基础课和专业课之间的一门专业基础课程,其理论性、系统性和逻辑性都很强,同时其涉及的基础知识较广、元件结构较复杂、回路和系统较多,并且具有实践性较强、与生产实际联系紧密的特点,加之学生在学习该门课程之前缺乏对液压传动的感性认识,导致学生在学习时有一定的难度,对一些问题难以理解、掌握和记忆。[1]为使学生能够学好“液压传动”课程,掌握必要的液压传动技术知识,为以后的专业课学习以及毕业后从事工程技术工作打好基础,就要求教师在课程教学过程中化难为易,并采用多种形式的教学方法激发学生的学习兴趣。
一、“液压传动”课程的重点内容
虽然“液压传动”课具有较多抽象的概念、繁琐的公式推导及运算、较复杂的元件结构及回路和系统,但可以归纳为以下三方面的重点内容。
1.液压传动的基本原理和基本概念
液压传动技术主要基于三个基本原理,即“液压传动的工作原理”、“液流连续性原理”和“静压传递原理”。由于后两个原理是建立在前面的工作原理基础之上的,所以在教学过程中对液压传动的工作原理一定要分析透彻,以便于学生对基本原理的理解与掌握。
液压传动的基本概念主要是液压系统的四大组成部分,即“动力元件”、“执行元件”、“调节控制元件”和“辅助元件”,对各组成部分的功用、名称及职能符号的讲解要简洁明了,使学生能够准确无误地掌握基本概念。
2.液压元件的结构、分类、工作原理及性能
液压传动系统中包含的元件较多,包括液压泵、液压马达、液压缸及各种控制阀。由于工科院校机械类专业液压传动教学的主要目的在于对液压系统的性能进行分析,以及根据设备工作要求设计液压系统,而并非液压元件的设计,所以对于液压元件主要讲授其工作原理和性能。由于在分析和设计液压系统时,对构成系统的液压元件的结构必须有一定的了解,所以对各类元件的结构需要进行一定的讲解,但也不必罗列的过多,只需将每一类元件中最常用的结构讲清楚,其余的可进行对比分析,学生自然会触类旁通。
3.液压基本回路及系统的组成和工作原理
在掌握了液压元件的结构、工作原理和性能的基础上,对各类液压基本回路的构成及工作原理着重进行分析,详细讲解各元件在不同回路中的作用和区别,对于液压系统可根据学生的具体专业例举几个典型的系统,重点讲解构成系统的基本回路、各元件及回路在系统中的作用,在此基础上对系统的性能进行分析。在讲授该部分内容时,可根据学生的具体情况,将基本回路与系统相结合进行讲解。此部分内容重点是教会学生分析系统的方法,以便于学生今后能够对各种液压系统进行分析。
二、组织教学内容,提高教学效果
“液压传动”课程的性质和内容决定了该课程的头绪较多,内容较复杂,重点不十分突出,各章节之间的联系不太紧密,需要记忆的内容较多。为了提高学生的学习效率,提高教学效果,就需要围绕“液压传动”课程的基本要素和知识结构对课程内容进行认真的组织。
1.液压传动的基本要素
任何事物都由基本要素构成,液压传动也不例外。“液压传动”课各章节都有其基本要素,在组织教学内容时,要抓住各章节的基本要素,使复杂内容简单化。抓住了同一类元件的基本要素,就能建立起知识系统的整体结构,就能举一反三、触类旁通。
例如,液压泵和液压马达能够实现能量转换是由其特定的结构所决定的,该结构必须具备三个基本条件:一是具有密封工作腔;二是密封工作腔容积大小能连续发生变化;三是吸油区和排油区不能沟通。这就是液压泵(马达)正常工作的基本要素,由此演化出了齿轮泵(马达)、叶片泵(马达)、柱塞泵(马达)等结构,以及其他不同的结构形式。液压泵(马达)的结构类型较多,不可能一一进行讲解,在讲解液压泵(马达)的不同结构形式时,围绕其基本要素对其结构、工作原理及性能进行分析,即可以用较少的课时使学生掌握不同形式的液压泵(马达)所具有的共同点和相异点,同时还可以使内容简化,便于学生理解,避免死记硬背。
液压传动中控制阀的种类较多,不同的控制阀有其各自的基本要素,如换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的变化来改变各油口的连通状况,从而实现液流方向的控制;压力控制阀是利用液压力与弹簧力相平衡的原理实现对油液压力进行控制。抓住各类控制阀的基本要素,针对一个典型的控制阀,对其结构、工作原理及性能进行详细讲解,对于同类其他控制阀可由此展开并进行类比,这样既可简化内容又便于学生理解掌握。
2.液压传动的知识结构
液压传动的课程体系为先介绍液压传动系统的基本工作原理,再介绍液压系统中各类元件的结构、工作原理及性能,最后介绍由这些元件组成的基本回路和系统的工作原理和性能。由于液压传动中的元件种类较多,虽然基本回路有限,但由其构成的系统却千变万化,所以不可能将所有元件和系统都一一详细讲解,这就要求对液压传动的基本概念和基本要素进行精选,并将其有机地结合为一体,组织成系统的、协调的和易于理解的知识网。为使学生能够尽快理解和接受所学内容,需要结合学生的专业,针对本专业的典型液压系统,从机械设备对液压系统的要求入手,明确系统对各组成元件的具体要求以及应该具有的性能,再结合各元件的结构和工作原理,将各回路、各元件有机地结合起来,确立它们之间的关系。这样,通过对系统工作原理和性能以及控制阀在系统中的作用的分析,既可使学生理解和掌握液压控制阀的工作原理和性能,又能使其掌握分析液压系统的工作原理和性能的方法。
三、创新教学方法,提高教学质量
由于“液压传动”课所具有的特点,使学生学习起来有一定的难度,为了使学生能够掌握必要的知识,教师应在课堂教学中采用多种形式的教学方法以激发学生的学习兴趣。
1.精心编排、整合教学内容
根据“液压传动”课程的特点以及机械类专业的培养目标,科学地选取教学内容并进行有机整合,以适当降低理论的难度和深度,使其多与生产实践相联系并及时反映最新技术的发展和应用。
在安排教学内容时,要围绕培养应用型人才这个中心,加强元件结构、工作原理、职能符号、应用条件和使用方法的讲解,适当增加常见液压元件及简单液压系统的故障和排除方法的内容,可淡化理论推导和性能计算。
2.充分利用多媒体技术
“液压传动”课程中原理图和结构图比较多,采用传统的教学方法教学则教学效果较差。多媒体技术可将文本、图形、图像、动画、音频和视频等信息之间建立逻辑连接,使抽象的教学内容变得直观、生动。采用多媒体技术教学,可直观地展现元件的动作、状态及液压油的流动过程,不仅有利于学生接受,加快对“液压传动”课程知识的理解,而且极大地增加了授课的信息量,缩短了教学过程的辅助时间,有效提高了课堂教学的效率和教学质量。
3.理论教学多元化,提高教学效率
课堂教学在液压传动教学中占有较大比重,针对不同的授课内容,采用多种教学方法,可以有效提高课堂的利用率,激发学生学习的兴趣,提高教学效果。[2,3]
(1)理论教学与实际应用相结合。“液压传动”课是一门实践性很强的课程,在理论教学过程中,将相关理论与实践相结合,把课本上的理论知识与生产实践相结合进行讲解,能有效地激发学生的学习兴趣。对于机械专业的学生,结合机械行业广泛应用的液压系统,如机床液压系统、工程机械液压系统、运输机械液压系统等,对液压传动中各种元件的结构、工作原理、功用及特点进行讲解,便于学生掌握相关液压元件的功能、特点及应用,并能将这些元件应用到实际系统的设计中。
(2)提出问题激发学生积极思维。为了激发和培养学生积极而正确的思维方法,在课堂讲授过程中,教师要根据讲授内容提出相关问题,且不要急于提供帮助,并设法促使学生集中注意力,激励学生挖掘内在潜力积极进行思考。在学生经过思考并得出他们的答案后,再对所提出问题的正确结论进行分析讲解,这有利于发挥学生的主体作用,提高教学实效。
(3)采用类比法教学,加深理解和记忆。液压传动的工作介质为液体,其工作原理在很多方面与电路技术相似,比如与电路中的电阻、电感和电容类似,液压传动系统中对应有“液阻”、“液感”和“液容”,结合这些类比特征讲授相应液压元件的工作原理和特性,可以使学生结合前期所学课程的相关知识,加深对液压元件工作原理及性能的理解。
液压传动中的元件数较多,在讲授元件的结构、工作原理和性能时,可将同类元件进行类比讲授,如可将液压泵中的齿轮泵、叶片泵和柱塞泵进行对比,分析它们在结构上、工作原理上和性能上的异同;将各种中位机能的换向阀进行对比,分析它们在结构上的区别,不同中位机能的性能、职能符号以及在系统中的功用;将溢流阀、减压阀和顺序阀进行比较,分析它们在结构上的区别、控制油来源、阀口常开还是常闭、是否有泄油口和职能符号等;将三种节流调速回路和三种容积调速回路分别进行类比,分析各回路的构成、回路中元件的功用、回路的调速特性等。诸如此类,通过对同类型元件和回路的对比,可使学生加深理解各元件及回路的工作原理、特性以及它们之间的区别,便于更牢固的掌握和记忆。
(4)加强实践环节,增强感性认识。“液压传动”是一门实践性较强的课程,实践环节在课程教学中占有举足轻重的作用,是对理论教学强有力的补充。实验教学可使学生对课堂讲授的理论深化理解,可增加学生的感性认识,可培养学生理论联系实际和实践动手的能力,可提高学生应用所学知识分析问题、解决问题及综合研究的能力。
在实验教学中,液压元件的拆装是一个很重要的环节,对液压元件进行拆缷、清洗、安装,可使学生清楚地理解各种液压元件复杂的结构,可以感性地了解各个元件的内部结构、工作原理及零件的材料、工艺和相互配合等,为掌握液压传动的基本知识打下了良好的基础。[4]在拆装过程中,可选择各类元件中典型的、代表性的元件进行重点讲解,其他元件由学生自己动手完成拆装过程。通过拆装,学生对液压元件的工作原理、结构特点、连接方式、性能等都有了一定的认识,提高了学生的学习兴趣和动手能力。
实践教学中另一个重要内容是液压回路及系统性能实验,在该实验过程中,应根据具体情况,细化学生实验小组,使得液压回路及系统的各项性能均由学生亲自动手测试,且每位学生都要参与其中,改变传统实验教学中小组人数偏多,个别学生动手其他学生围观的现象。同时,可给学生设定题目,提出对系统的要求,由学生自己设计并搭建液压系统,并对其性能进行测试,这样不仅提高了学生的动手能力,同时也提高了学生应用所学知识设计液压系统的能力。
四、结束语
上述为笔者在多年液压传动教学过程中的经验,通过在教学过程中的不断改革与实践,促进了教师学术水平和教学水平的提高,增强了教师与学生、教师与教师之间的交流与互动,提高了教学质量;同时促进了学生的创新意识和个性的发展,增强了学生的学习兴趣,提高了学生的工程实践能力。
参考文献:
[1]李永义,李朔.液压传动课程教学浅谈[J].科协论坛,2010,(2):170-171.
[2]朱新才,周小鹏,丁又青.液压传动技术课程教学的改革与实践[J].教育与职业,2009,(14):126-127.
[摘 要]:“液压传动”课程是机械制造专业的一门重要专业基础课,既有较深的理论性,又有很强的实践性。文章分析了该课程的特点,对教学方法、实践教学的改革进行了探索与实践,总结出多种教学手段,这些手段有助于提高教学质量,对推动现代课堂教学改革必定有所启发。
[关键词]:液压传动 课程教学 教学方法
“液压传动”课程是机械类专业的一门重要的专业基础课,在教学中占有重要的地位。它在工业中占有重要的地位,是机械设备中发展速度最快的技术之一,应用领域很广。为了让相关专业的学生更好地掌握液压传动技术的基本知识和工程应用的相关技能,我们对“液压传动”课程的教学进行了一些分析与探索,取得了良好的教学效果。
一、目前教学中存在的问题
1.内容多,学时少
教学生能够阅读、设计一个完整的液压传动系统是“液压传动”这门课程的教学目的。要达到这一教学目标必须对以下内容进行讲解,流体动力学的基本理论、液压元件的结构原理、液压基本回路及液压系统。这些内容前后相关,在教学过程中需通盘考虑,缺一不可。传统教学中总教学课时在100学时以上,现在随着教学计划的改革,教学学时已缩减至48学时甚至更少。如何处理好教学学时与应达到的教学目标这一矛盾,是这门课程教改面临的首要问题。
2.新知识内容的增加
近年来液压技术发展迅速,出现了很多新型液压元件和静液压传动装置等新液压传动系统,代表着液压传动技术的发展趋势和发展方向。是选择成熟的传统元件和传统系统,还是选择新型元件和新液压系统作为教学的发展方向是教学中面临的新问题。
3.学习困难
液压传动要以流体力学为理论基础,所以概念、原理较抽象,理论性深,学生较难理解和掌握。同时它又和生产实际紧密结合在一起,是一门实践性较强的课程,造成学生学习困难,即便学会应用也难。因为液压传动的各类元件和工作介质都是在封闭的管路内工作,既不像其它机械传动直观易懂,更不像电气传动辅有各种仪表,测试非常方便,再加上其设备故障的隐蔽性、多样性、不确定性和因果关系复杂性等特点,其课程学习和技术掌握更显示其困难程度。
二、教学方法探讨
1.明确培养目标,调整教学内容
在教学中,要坚持理论与实践并重,强调基础,重视实践技能的培养,增强学生的实践技能和动手能力,使学生在学校获得一定的工程经验,为以后走上工作岗位打下良好的基础,增强学生的社会竞争力。根据培养目标要求,我们对课程内容进行了取舍,减缩过繁过深的理论推导、分析和计算等内容,删除偏离教学目标的设计计算等内容,突出应用型、技能型内容,增加必要的实用知识和实例,具体需要改变的教学手段如下。
(1)删减冗长的理论阐述和公式
推导计算过多的理论阐述和公式推导会占据大量教学课时,容易导致理论和实践的比例失调。我个人认为,与工程应用联系不紧密的理论和与岗位技能不相适应的计算内容可大胆删去,只要求学生掌握最基本的理论和计算公式,如伯努利原理、能量方程等。
(2)增加典型液压系统实例
为使学生具有一定维修和调试液压设备的技能,必须加强学生对生产设备液压系统分析能力的培养。通过大量实例分析,可使学生举一反三,触类旁通。为此我们老师要额外增加实例的个数,如可以增加如组合机床滑动台液压系统、外圆磨床液压系统、液压机液压系统之类的系统实例给学生演示或由学生自己学习操作。
(3)按模块目标重组教材内容
打破现有教材按章节划分的结构,将教学内容重新组合成3个模块。即基础模块:介绍基本原理、液压元件结构等。应用模块:介绍液压元件工作性能及常见液压回路形式等。排故模块:以典型回路为主介绍常见故障及查找方法等。这3个模块以应用为目标,相互联系,相互作用。学生对液压系统有了初步认识后,就能深入理解液压元件的原理和比较各元件工作性能的差异,进一步提高分析应用能力。
2.根据课程性质,改革教学手段
“液压传动”课程理论抽象而实践性又很强。因为液压传动的过程是在封闭的系统中完成的,要建立起直观性的认识是比较困难的。但是这个专业又贴近生产实际,应用性很强。一般的液压设备在日常生活中很少见到,所以学生缺乏感性认识,加上随着教学的改革,本课程的教学时数已经缩减,故而传统的教学手段很难适应新形势下的教学任务了,只有使教学方法多样化,并加强实践环节,才能改善教学效果。
(1)多媒体辅助教学
随着计算机技术的讯速发展和教育信息化的日益普及,计算机辅助教学已经越来越得到学校的重视和欢迎。动画、图像、文字、声音并茂的多媒体教学,可使抽象的教学内容直观、生动,使学生容易接受。例如,有一个高校运用了一套动画系统(如下图1示)在讲解行程控制顺序动作回路时,采用动画演不如图1所不:用红色代表高几油,绿色代表低压油,油粒子的运动方向表示了液压油的运动方向。启动后,电磁铁1得电,用红色表T,液压缸1的活塞压倒行程开关1S时,电磁铁2得电,液缸2的活塞向右运动,动画把两个液压缸的运动过程表现的栩栩如生,加上讲解,控制过程压一目了然。多媒体技术给学生创造了一个虚拟的环境,学生可以看到只有在实验室、实习场地才能看到的控制过程学生一看就懂,一听就明白。极人地调动了学生学习的积极胜,教学效果事半功倍。同时多媒体教学可大大缩短理论教学学时。
(2)理论联系实践教学
在进行液压元件教学时,还需要理论联系实际,加强实践性教学。如在讲解过程中配以实物拆装演示,在学习齿轮泵、叶片泵时,教师利用课件一边讲解结构原理,一边进行实物的拆装。然后再让学生分组拆装,教师巡回指导,提出一些关于结构特点、易发生的故障及排除的方法等问题,让学生进行研究和讨论。最后由教师来分析总结,并对动手能力强和善于思考的学生进行表扬。这样有利于开展互动教学,要比在课后安排拆装实验效果更好。
(3)加强实验教学,提高学生的创新能力“液压传动”课程实验的目的在于使学生掌握基本的实验方法及实验技能,学习科学研究的方法。为此,我们改革了实验教学体系,在完成传统实验的基础上,设计并实现了典型实验和综合型实验,综合实验属于开放型实验,鼓励学生自己设计回路进行实验,以锻炼学生的动手能力。注重培养学生的独立实验能力和创新能力。
三、结束语
通过对高校机械类专业“液压传动”课程的教学改革,使课程的教学紧紧围绕着工程应用这个中心,注重应用和实践。实践证明,通过该课程的教学改革,不仅增强了学生的学习兴趣,提高了教学效果,而且能取得了明显的优良效果。
参考文献:
关键词: 液压与气压技术 课程改革 能力的培养
近年来,随着我国工业的快速发展,液压与气压技术在工业设备上的应用越来越广泛,已普遍应用在工程机械、军工、汽车、轻纺、机床工业等工业设备上。作为五年制高职机械类专业学校,开设液压与气压课程不仅要让学生学到必要的液压与气压理论知识,更要让学生学会在工作中动手解决问题的能力(如安装、维护、调试、维修液压和气压控制元件或控制设备等)。目前我国的高等职业教育仍然沿袭或者在很大程度上没有摆脱以往的学科系统化课程的模式。虽然这种模式可以为学生提供较好的学科理论基础,但其学习内容与职业实践的关系是间接的,有的甚至是脱节的。因此,在高职教育中采用这种教学模式,必然会导致人才培养的实际效果与市场需求之间的脱节,学生必然会产生“高智低能”的倾向,与当今职业教育“以服务为宗旨,以就业为导向,以能力为本位”的办学指导思想相违背,因此高职院校在教学过程中必须进行课程改革。
1.进行市场调研,制定出适合于高职机械类专业学生学习的课程标准
高等职业教育的课程标准是根据本专业的培养目标,制定出本门课程的具体教学目标,即学完这门课程之后,学生应该知道什么,知道到什么程度;应该会做什么,会做到什么程度,以及如何评价这种程度。
要制定出适合机械类专业学生学习液压与气压传动的课程标准,首先一定要进行广泛的市场调研。长三角地区为工业快速发展地区,机械类专业的毕业生主要从事各类制造业工作,有近80%的毕业生从事机械设备的加工、安装和维修工作,在工作中经常用到液压与气压技术。在调研中了解到这些机械类的企业要求我们职业学校培养的高职机械类专业学生应该既掌握一定的液压与气压技术的基本知识(如能读懂液压与气压工作原理图等),又必须具有一定的动手能力(如会根据原理图分析和判断系统中出现常见故障的原因以及会排除这些故障等)。其次,我们在获取企业要求信息的基础上,会同企业工程技术人员共同制定了适合机械类专业学生学习《液压与气压传动》课的课程标准。它的主要特点是:(1)采用以任务为驱动的项目化教学。(2)突出理论知识的应用,有助于学生动手能力的提高。(3)学习目标明确,有相关理论知识、相关实践知识以及拓展知识等。(4)将职业道德与职业素养的培养纳入课程标准。
2.根据社会企业的需求,积极编写校本教材
目前,高职机械类专业学校《液压与气压传动》课程的教学采用国家统编的高等职业技术教育通用教材,教材中缺乏地方经济和社会发展的鲜活内容,理论知识过于“学院化”,给学生以“远距离”、“高层次”的“望”感觉。因此,根据职业学校的办学理念和课程标准编写的校本教材作为国家统编教材的补充,可以凸显本门课程的职业教育特点,使课程教学更具时代感和实效性。
机械类专业《液压与气压传动》校本教材的特色:
(1)坚持以高职教育培养目标为依据,基于本课程在机械类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点,突出应用能力和综合素质的培养,充分注意“教、学、做”三结合。
(2)符合学生的认识过程和接受能力,符合由浅入深、由易到难、循序渐进的认识规律。从元件的作用、原理及应用到基本回路的分析,最后到具体实际生产中的复杂系统的分析与应用。
(3)采用项目编写的方式展开,每个项目有任务引领,明确任务教学目标,根据教学目标提出要学习的基本理论知识、操作知识和技能,使教师授课目的和学生对每个项目的学习目的都非常明确。
(4)理论联系实际,在讲完理论课后要求学生根据每个项目自己动手安装、调试各系统。
3.采取理论实际一体化的教学模式,提高学生的学习兴趣和解决问题的能力
我们在制定的《液压与气压传动》课程标准和校本教材的基础上,对机械类专业的学生进行了课改实践。
(1)建好与企业接轨的实训场地,营造逼真的教学场地和企业文化氛围。在实训室可以实现液压动力元件、控制元件的拆装分析;能实现液压与气动系统的安装、调试和常见故障的判断与解决等;能模拟出如使三峡闸门上下运动的液压控制技术、使公交车门的开关动作的气动控制技术等。
(2)在教学中举出大量的液压与气压技术应用于工业设备中的例子,如学生经常看见的各种液压控制的挖掘机、压路机、液压吊车;数控车床中液压控制卡盘的夹紧和松开装置;加工中心换刀装置的气动控制等。学生通过这些实例知道液压与气压技术在现代工业企业中的应用,从而能对学习《液压与气压传动》产生兴趣,并在以后的学习中能主动、认真地去学。
(3)在教学中以液压与气压传动基础理论为主线,以液压与气压元件的应用为重点,以液压与气压基本回路为核心。通过多个项目的引领(如简化平面磨床液压系统、公交车门开关的气动系统等),使学生学会如何根据系统原理图选择元件组成系统、如何调节各元件使系统正常工作、如何分析系统故障产生的原因及如何排除故障等。
(4)改革考试方法,突破单一的理论知识考核和传统的闭卷考试方式,注重综合能力和工程素质的考核,将平时考核与实践操作考核结合,锻炼了学生分析问题、解决问题的能力。
(5)把创新素质的培养贯穿于教学中,教师采用行之有效的教学方法,注重发展学生的思维、应用能力,切实提高机械类专业毕业生的综合能力及素质,培养优秀的新型高技能人才。
4.采用理论实践一体化教学模式的成效
(1)促进了新的课程体系建设。打破了学科型教学体系,建立了以职业能力为中心的教学体系,培养出与社会主义市场经济相适应的、具有创新精神、实践技能的新素质的劳动者和专门人才。
(2)促进了双师型队伍建设。课程改革要求教师必须具备较高的职业素质,既有深厚的理论功底,又具有较强的实际运用和动手能力。
(3)促进了教学方式的转变。把注重于理论知识的理解转变为理论知识的应用。
【关键词】基于工作过程;学习情境;理实一体化;课程考核
“液压与气动技术”不仅是高职高专机械类及机电类有关专业的一门专业必修课,而且也是一门能直接用于工程实际的技术学科,该课程主要研究液压与气动元件的结构原理、回路功能及用途、常见故障与处理方法,培养学生分析解决一般机电设备液压气动系统常见问题的能力。液压与气动技术广泛用于航空、冶金、船舶、石化、造纸、汽车、工程机械、压力机械、纺织、食品加工等专业领域,这些行业对液压岗位高技能人才的需求量非常大。
1改革前“液压与气动技术”课程教学存在的主要问题
改革前该课程教学存在的主要问题是:①沿用几十年的液压与气动的课程体系,先讲液压传动基础知识,介绍液压元件、液压回路,然后讲气动基础知识,介绍气动元件、气动回路,最后介绍液压与气动技术的应用,这样学生在学习过程中难以理解课程,容易出现知识链的断接;②理论与实际脱节,学生在课堂学习理论知识,然后到实验室做一些验证实验,他们会感觉课程枯燥乏味,丧失学习动力和兴趣,存在着理论教学和实践教学严重脱节的弊端,从而影响了教学效果;③该课程所学的知识与生产实际紧密结合不够,学生到工作岗位后会觉得无法很快适应岗位需求。
2基于工作过程导向的课程教学改革思路
基于工作过程的课程与课程开发的提出是源于由姜大源教授任组长的全国教育“十五”规划教育部重点课题《当代德国职业教育主流思想研究》。基于工作过程导向的课程与开发就是:根据工作过程寻找典型的工作任务,从而确定学习领域,并且进行学习情境设计和项目教学。根据专业的工作过程寻找本专业典型的工作任务,然后确定本专业的各个学习领域。
“液压与气动技术”是高职高专机械类及机电类有关专业的一个学习领域。本学习领域确定七个学习情境,分别是:液压油的选用、动力源的选用与维护、换向回路的构建与维护、调压回路的构建与维护、调速回路的构建与维护、其它回路的构建与维护、机床液压气动回路的维护。学习情境的设计要体现本学习领域标准的特色与设计思想,要突出“工作过程导向”的理念,将职业工作作为一个整体化的行为过程进行分析,将知识点和技能点有机地联系起来。学习情境内容的选择要体现先进性、实用性、趣味性和可操作性。本课程的改革要突出工学结合、能力本位,实现“教—学—做”一体化、理实一体化的教学原则。本课程最好在理实一体化的教室授课。
在教学内容的安排上将液压与气动技术编排在一起,便于对比学习;同时按工作任务设计项目教学,例如换向回路的构建与维护这个学习情境是先介绍液压与气动换向元件的结构使用,接着让学生拆装液压与气动元件,熟悉其维护保养要领,然后教师讲授液压与气动换向回路基本知识,学生自己设计液压与气动换向回路,最后学生在液压、气动综合实训台上构建液压与气动换向回路。通过这样一个学习实训过程,学生基本掌握液压与气动换向回路的构建和维护技能。
3学习情境设计实例
以换向回路构建与维护这个学习情境为例,介绍学习情境的设计内容。
学习情境3:换向回路的构建与维护学时: 121.学习目标
使学生会拆卸液压、气动换向阀,知道阀的接口、参数;
会拆卸液压缸、气缸、液马达、气马达;能看懂液压换向回路、
气动换向回路安装图,并在试验台上用油管、气管连接;
会对换向回路进行维护。培养学生再学习的能力,自我管理能力;
做计划的能力及评价能力2.教学方法建议
①项目法;②引导问题教学法;③案例教学法3.教学实施工作
过程工作任务教学组织学时资讯了解工作背景,
明确项目工作任务熟悉任务:提出资讯建议,提供
获取资讯的方法与途径信息。1决策熟悉各种换向回路,
熟悉组成各种换向回路
液压、气动元件;
熟悉各种执行元件;
了解各种连接方法。公布项目任务,学生分组,
明确分工;重视回路构成
分析,注意液压、
气动元件的正确安装、
连接方法,防止损坏元件。2.5计划制定构建液压、
气动换向回路的流程;
确定使用的元件、动力源。老师提供指导意见:
学生通过查资料,
比较表达方案选优;
绘回路图细节提示。3实施绘制换向回路图;
选择所需元件;确定
各元件的参数;在试验台上
构建换向回路;学生互检;
教师检查;回路运行。老师提供案例:注意
设计的规范性,考察学生
从液压、气动元件到回路构建
表达的迁移能力,关注质量
意识考察,作好相应记录。4.5检查对回路的构成方式进行认真
检查;同时检查元件参数
选用是否合适;技术文档归档。自检与老师检查结合;教师提
出设计过程中的成功和不足,
团队分析原因,教师点评。0.5评估自评;互评;教师总体评价。评估项目质量:
提出优化意见,教师点评。0.54.对象
液压泵、气源装置、各种换向阀、液压缸、
气动缸、液马达、快换油管、气管、台架等。5.工具
换向回路原理图、《液压与气动元件手册》等常用工具书;
拆装工具等;多媒体设备、教学课件。6.教学重点
回路构建时的管路连接。7.考核与评价
采用工作成果评定为主(占60%)、
兼顾团队合作(同学互评)(15%)、
工作态度及工作规范(20%);
学生自评5%; 评价成绩采用百分制。
4改革教学方法,提高学生学习积极性
结合本课程教学内容的整改,同时改变传统教学方法,在调动学生学习工程力学的积极性和主动性上下功夫。
4.1切实体现以学生为主体原则。
在传统教学中,主要是教师按照教材及大纲所规定的内容进行传授,学生则被动的学,基本上是“满堂灌”或“填鸭式”的教与学。对于实践性很强的“液压与气动技术”这门课程,传统教学方法基本无法调动学生学习的主动性,也就比较难保证最终的教学效果,学生学习的书本知识在生产实际中作用不大。
在教学中打破传统教学中以教师为主体的现状,教与学的关系中,教是服务与学生学的,所以教师教不应该成为教学的主体。教师可以利用基于工作过程导向下的情境式教学内容的安排,从学生的毕业后就业岗位需求出发,想学生所需,学生就业岗位需要学什么内容,不需要什么内容。如果我们在备课时考虑到这些,那么课上就不可能滔滔不绝、长篇大论地去讲述和推导什么液体力学中的相关理论知识和复杂的液力学公式,就不会将自身的教置于教学中的主体地位。教师只有在教学把握住以学生为主体,才有可能提高学生学习“液压与气动技术”这门课程的主动性和积极性,从而最终提高本课程的教学效果。当然这就需要任课教师有丰富的生产实际经验,要经过大量的走访、调查。
4.2引导学生的参与到课程的教学中去。
在教学中若教师只是一味地给学生灌输自认为重要的知识,就是再博学的教师授课也会使学生厌倦,教师要根据教学情境的需要适时地让学生参与到教学中去,这样学生的积极性才能充分地调动起来。例如在“液压油的选用”教学情境教学中,教师只讲授液压油的基本知识,设定工作条件,将学生分成8组,然后让每个小组讨论决定选用什么类型、牌号的液压油,到市场询价,最后分组写成报告,各组在课堂回报。通过这样的学习过程,学生的学习积极性大大提高,对这个情境的内容掌握的就比较好了。
4.3合理利用各种现代化教学手段。
合理利用各种现代化教学手段对于改革后的“液压与气动技术”的教学辅助的作用是巨大的。在每个情境的教学上,能否充分调动学生学习主动性和积极性,很大程度上取决于教师对本情境中的工程实例的初次描述上。如果是通过教师讲述简简单单地表达出来的,就不容易引起学生的学习兴趣,对激发学生学习主动性和积极性并不利。相反如果利用多媒体的图影来描述工程实例,利用实际视频增强学生身临其境的感受,同时还可以播放由设计缺陷导致灾难性后果的相关影视,这样就可以极大地吸引学生们的眼球,在他们的记忆中产生深刻的印象。如此的教学安排,不仅可以激发学生学习本情境内容的积极性,同时也很好地教育了学生今后从事液压与气动系统设计工作时应具备高度责任感。
教师结合相关计算机软件模拟工程实际问题,由动画的方式展现给大家。比如液压回路中的液压油的流动路线的内容过去对大部分学生来说,由于无法直观展示,实验时又无法观察,但通过计算机制作成动画后,很容易表现液压油的进油路线和回油路线,而且还可以与换向阀等元件的动作联系在一起,本来很难弄懂的知识现在学生比较容易的理解。
5改革考核方式,综合评价学生
原来的课程考核方式是平时考核加期末考核,这样考核的最大缺点是对学生的学习过程没有给给予重视,而且对实训部分考核不充分。改革考核方式主要是侧重学生学习过程考核。改革后本课程评价可采用对每个学习情境进行考核,具体考核方式为工作(实训)成果评定为主(占60%)、兼顾团队合作(同学互评)(15%)、工作态度及工作规范(20%);学生自评5%; 评价成绩采用百分制。最后七个学习情境的得分进行平均就是学生本课程的成绩。经过2年的实施结果证明:该考核更加客观真实地评价出学生对该门课程的学习情况和知识掌握情况,加强了学习过程的考核,全面地反映学生应用该课程知识解决实际问题的能力,让更多的学生发挥出个人的潜能。克服了单纯的理论考试反应学生成绩的片面性,避免了出现高分低能情况。
高职高专“液压与气动技术”的教学改革是一项长期的、复杂的的工作。本文的改革措施在实际教学中已取得了良好的效果,希望能给同课程的教师在教学改革上起到抛砖引玉的作用,同时也希望不同学校的教师多加强交流,在改革中不断总结和累积经验,使本课程的职业教学体系得到完善。参考文献
[1]李玉军.《液压与气动技术》课程教学实践[J].甘肃科技,2011,(3)