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淺談卓越工程師教育培養計劃下的液壓與氣壓傳動教學改革與實踐論
液壓與氣壓傳動是關于液壓與氣動技術一般規律及應用的一門課程，具有較強的實踐性、綜合性和應用性，但在教學過程中存在一定的教學難點，一方面教學內容枯燥、直觀性弱，學生理解和掌握起來比較難，學習興趣不高，另一方面教學過程中學生的動手操作和實踐設計機會比較少。教育部“卓越工程師教育培養計劃”旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國的戰略服務。在該計劃下，如何構建液壓與氣壓傳動課程的知識結構以激發學生的學習興趣，如何利用實踐教學增強學生的創新意識和實踐能力，是一項亟待解決的課題。筆者結合“卓越工程師教育培養計劃”和機械工程及自動化專業的教學改革實踐，從教學內容、教學方法、教學思想和考核體系等方面對液壓與氣壓傳動課程進行改革與實踐。
1精選教學內容
液壓與氣壓傳動課程實踐性強，與生產實際聯系緊密，根據此特點，結合課程大綱要求，以培養學生的技術應用能力為核心，以工程應用為背景，精選教學內容，構建模塊化的課程內容體系。也就是將課程的主要知識點按模塊劃分，每個模塊的內容均由理論和實踐內容共同組成，教學內容必須保證理論知識的系統性和完整性，舍棄那些不為工程應用所必需的公式推導過程，力求簡單實用，以實用理論為主，注重理論知識在工程實際中的應用。例如刪除了流體力學中連續性方程、伯努利方程和動量方程等煩瑣公式的推導和論證，將重點放在其公式在工程實際的應用上;簡化了泵閥流量壓力參數計算和蓄能器容量計算過程，加入了泵閥缸等元件的選型方法和常見故障診斷等內容，在基本回路章節中增加了回路的設計方法。這樣的教學內容更能激發學生的學習積極性，更貼近工程實際應用需要。
同時，為保證課堂教學內容更加貼近液氣壓傳動的新技術，使學生了解目前最先進的液氣壓傳動技術發展狀況和發展方向，建設“動態”的課程資源，在課堂教學內容中增加具體的工程項目實例，并不斷對實例更新，配合工程現場實踐，實現了專業教學基礎性與工程應用先進性的統一，激發了學生的學習興趣和對液氣壓傳動技術的運用熱情。
2改革教學方法
液壓與氣壓傳動課程的工程應用性非常強，為了培養學生的工程實踐能力和創新能力，將學生的注意力牢牢地吸引在課堂教學上，必須采取各種方法和手段優化教學過程。
2.1完善多媒體教學方法
液壓與氣壓傳動教學內容中很多重要的液壓元件由十多個甚至二十多個零件組成，其結構和工作原理復雜，同一張液壓回路圖要涉及兩種或兩種以上的不同工作狀態。如果僅利用板書和靜態掛圖講解，讓學生自己想象，勢必使一些學生感到枯燥乏味、直觀性差、難懂而失去學習興趣，達不到滿意的教學效果。
在液壓與氣壓傳動教學中，采用多媒體教學，除書中所涉及圖片外，將大量的動畫、照片和錄像引入課堂，以激發學生的學習興趣和積極性。采用多媒體教學方法，將復雜的液壓元件結構形狀、零件組成和工作原理進行動畫仿真演示，增加了元件結構的立體感和真實感，使抽象深奧枯燥的工作原理變得簡單直觀。將液壓回路和系統圖制作成色彩鮮明形象生動的動畫，在不同工況下，控制元件和執行元件的動作順序、油液的流動方向一目了然。這樣的教學方法很容易集中學生的注意力，激發他們的學習興趣，對學生而言，可以較好地理解和掌握教學內容，教師則有更多的時間提高專業素質和講課藝術，使教與學的過程變得輕松和愉快。
2.2實施啟發式教學
古人云：學起于思，思源于疑。為了將學生牢牢地吸引在教學上，使學生成為教學過程的主角，教師采取啟發式教學，經常在教學過程中創設問題。例如在講解外嚙合齒輪泵的工作原理時，教師先講解齒輪泵的結構，接著演示齒輪泵的工作原理動畫，讓學生觀察，接下來教師復述上節課的知識點容積泵工作三要素，引導學生從容積泵工作三要素的角度分析，外嚙合齒輪泵是如何工作的?學生盯著動畫，積極思考，互相討論，課堂氣氛活躍起來。這時教師應適時鼓勵學生主動站起來回答問題。又例如，教師在講解完先導式溢流閥的工作原理后，設置問題：如果先導式溢流閥高壓不溢流，它的故障會出在哪里?如果低壓就溢流，故障又出在哪里?讓學生在思考問題的過程中加深對先導式溢流閥工作原理的理解。
這種啟發式教學方法，吸引學生積極主動地參與到課堂中，培養學生自覺獲取知識的能力，使知識掌握得更加牢固，提高了教學效果。
2.3采用比較式教學
液壓與氣壓傳動教學內容中涉及大量的元件結構、工作原理和職能符號，有的從外觀看比較相像，容易使學生混淆。對于這樣的教學內容，在教學過程中采取類比式教學法會取得良好的教學效果。例如壓力閥的重點講述內容先導式溢流閥、先導式減壓閥和先導式順序閥，其外觀近似，結構和工作原理復雜且有相似之處，在講授該知識點時，將3個閥的結構特點、工作原理、職能符號、安裝位置、作用等列表對比，并多次播放工作原理動畫，在不斷地比較中加深學生對知識點的理解和把握。例如在講授葉片泵時，在介紹完單作用葉片泵和雙作用葉片泵的結構和工作原理之后，列出一系列問題對二者進行比較，讓學生自己去尋找二者之間的不同。學生在分析和比較這些問題的過程中，加深了對知識點的理解，牢牢掌握了教學內容，并提高了分析問題和解決問題的能力，培養了工程綜合能力。
3加強實踐教學
液壓與氣壓傳動是一門實踐性很強的課程，卓越工程師的教育培養僅僅通過課堂教學難以實現教學目標，必須加強對學生的實踐教學。為培養學生的動手操作能力和實踐設計能力，我們建立了創新實踐實驗室，除傳統的演示和驗證性實驗外，重點建設需要學生實際動手構建且具有創新性的設計性實驗，學生利用現有的QCSB雙面氣體傳動實驗臺和YCSB液壓傳動測試實驗臺，設計自主實驗項目。學生以個人為單位，按以下步驟進行實驗：
(1)充分了解實驗臺中的各個元器件，挑選出其中的一些為己所用，準備進行液壓與氣壓系統的設計。
(2)設定自己所搭建的系統要實現哪些功能，并確定系統的名稱，繪制自己要設計系統的系統圖，寫出設計系統的工作原理。
(3)利用所選元器件搭建系統，并請教師檢查，以保證實驗的安全進行。
(4)動手操作進行演示，如果實現預期的功能則該實驗成功。當學生看到自己搭建的系統按照預期設計進行動作時，大大提高了其進行工程實踐的自信心。
設計性實驗提高了學生的學習積極性和主動性，培養了學生綜合運用所學知識的能力，使學生的實際動手能力得到鍛煉，為將來在實際工程中進行液壓和氣壓傳動系統的設計打下一定的基礎。
4改革考試體系
傳統的考試內容分為基礎理論知識和實驗內容，考試形式均為卷面考試，無法考核學生的動手操作能力和實際設計能力。針對卓越工程師的教育培養目標，建立新的考試體系，使之與應用實踐結合起來，考試內容更加多元化，考試方法更注重提高學生的創新實踐能力。考試內容和方法為：
(1)作業占10%。作業的起步成績為6分，根據作業的完成情況，包括正確性、獨立性和工整性，教師給出評語，獲到“好”一次，作業成績加1分，加至10分為止，得到“?”一次，作業成績扣1分，扣至0分為止，沒有得到評語，不加分也不減分。作業成績打分機制避免了作業抄襲，讓學生在日常學習過程中養成獨立、嚴謹的好習慣。
(2)課堂表現占10%。在液壓與氣壓傳動教學過程中，教師常采用啟發式教學，不斷在課堂中設疑，鼓勵學生回答問題，使學生成為課堂的主角。課堂表現的起步成績為7分，學生回答一次問題加1分，加至10分為止。這種答題積分的獎勵機制，激發學生積極思考，鼓勵學生大膽發言，使教學效果上了一個新的臺階。
(3)實驗占10%。泵閥元器件的拆裝實驗和液氣壓基本回路實驗為傳統實驗項目，占5%，這5分學生比較容易拿到，對于設計性實驗，當學生所設計系統無誤且動手操作使系統正常動作時，才拿到另外的5分。在實實在在分數的驅動下，學生的動手操作欲望被大大激發，從而在動手中培養了創新意識和實踐能力。
(4)期末考試占70%。考試內容中除了非常重要的占60%的基礎理論知識外，還增加了占考試成績10%的系統分析和設計題目，題目中的系統元件殘缺不齊，讓學生根據工況要求添加所需要的元件，并設計不同工況下各個元件的工作狀態，這種試題主要考核學生對復雜液壓與氣壓系統的分析能力和設計能力，培養學生將來在工程實際中獨立進行液壓與氣壓系統設計的自信心。
這樣的考試內容與考試方式在檢驗學生對基礎理論知識掌握情況的同時，也培養了學生的實踐動手能力，使每個學生都積極參與到教學過程中，對引導學生主動學習，敢于動手操作起到了促進作用，提高了工程實踐能力。
5結束語
在“卓越工程師教育培養計劃”下，液壓與氣壓傳動教學過程更應該注重理論教學與實踐教學的聯系，經過幾年的探索和實踐，提高了教學質量，提升了課程建設的層次，逐步形成了一套基本滿足“卓越工程師教育培養計劃”要求的新課程體系。
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