液压传动与控制类课程集成式实验台
高小瑞
摘 要：结合轮机工程专业《液压传动与控制》课程设置特点，分析了在实际教学过程中遇到的一些问题，从优化和完善教学内容、改进教学方法和引入计算机建模及仿真教学手段、完善试题库和优化考核评价机制等方面进行了相应改革，不但拓展了学生的知识面、活跃了课堂气氛，而且有效的激发了学生的学习热情和积极性。所做工作取得了良好的教学效果。
关键词：液压传动 教学现状 教学改革
中图分类号：TH13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）08（c）-0144-03
Abstract： Combined with the characteristics of the Hydraulic Transmission and Control course in Marine engineering， ？the problems encountered during the process of teaching are analyzed. Then， the corresponding reform are carried out from the optimization and improvement？of the teaching content，the improvement of the teaching method，the introduction of the computer modeling and simulation teaching means，the improvement of the item bank and the optimization of the evaluation mechanism？and so on. These ？not only expanded the students knowledge and actived the classroom atmosphere， but also effectively stimulated the students' enthusiasm. These work has achieved good teaching results.
key Words： Hydraulic Transmission； Teaching status； Teaching reform
随着科学技术的飞速发展，现代工业机电液一体化程度越来越高，液压传动技术被广泛的应用到工农业机械、机床、医疗器械、交通运输、飞机、航海等等领域中[1]。《液压传动与控制》是一门与机械、电子、控制理论等紧密结合的课程，几乎所有的工科机械类专业院校都开设了该门课程，旨在通过学习该门课程增强学生的液压方面的知识，熟悉液压元件的工作原理和液压回路的基本设计要求，能读懂液压系统图，并在将来的工作中能很好将理论知识应用于实践过程。在船舶上有许多的液压设备，如液压起重机、液压舵机、液压锚絞机、舱盖板启闭装置、液压减摇鳍装置、各种液压泵、液压管道等等[2]，这些都要求从业人员不仅要熟悉这些设备的操作，更应该储备较多的液压知识，能较好的分析解决在实际工作中遇到的问题。轮机工程专业在学生的培养目标中要求学生掌握相关的液压基础知识以及船舶上相关液压设备的工作原理和维护要求，旨在培养学生良好的工程实际应用能力。该门课程以“元件—回路—系统”为主线较为系统的介绍了液压传动控制技术，能很好扩展学生的液压技术知识面。笔者结合自己实际教学经历，分析了液压传动控制课程教学过程中遇到的问题，并从教学内容、教学方法、教学手段、考勤考核机制进行了相应的改革探讨。
1 教学过程中遇到的问题
笔者所在学院液压传动课程主要面向轮机工程专业本科生，课程性质定位为专业选修课，开课时间是在大三学年的上半学期。由于该门课程与轮机工程专业知识联系紧密，应用性较强，上课人数众多，达到120～180人左右，属于大班上课。首先，大班上课模式下学生的考勤是一个比较困难的事情，任课老师为了督促学生上课不得不考虑采取行之有效的考勤方式，但又不能因为考勤占据很多的上课时间。所以人数众多模式下，调动学生的学习主动性，如何建立有效的考勤考核机制，以便督促学生，是任课教师经常思考的问题。其次，传统的填鸭式的教学模式、课程内容不能与时俱进、教学手段方法不足以引起学生的学习热情，势必导致课堂气氛沉闷，知识的传授无法到达，甚至于导致学生的严重缺勤，失去的学习本门课程的意义。另外，课时的缩减以及人数过多，现场教学难以进行，须有采用有效手段来解决这一困难。最后，课程复习题库有待进一步完善，以利于学生复习和进行计算机测评。总之，大班上课模式下如何很好的导入课程，激发学生学习兴趣和学习积极性，以便学生通过学习本门课程加深对液压技术的认识，扩展液压知识面，成了每位任课教师亟待研究和解决的问题。
2 教学改革尝试
2.1 积极备课，完善教学内容
液压传动与控制的内容主要由液压油和液压流体力学、液压元件、液压基本回路、液压系统这几部分组成。在授课过程中，如采取按部就班的模式一步一步的完成内容的讲解，难免让人觉得枯燥，让学生失去了学习本门课程的兴趣。为了上好每一堂课，积极有效的备课环节是必不可少。吃透教材，把握重点难点，课堂授课举例也应贴近生活工作实际应用，容易为学生理解，不要过于抽象化、理论化，这样才能很好地实现课堂内容的传授。液压系统的血液是流动在各个回路中的工作介质，所以针对液压油和液压流体力学这方面的内容需要增强液压油的性质以及流体在管路以及元件系统中的流动特性，而对于理论公式的推导部分适当减少甚至不推导，增设液压元件如液压阀、泵等元件内部流体过流特性分析；针对液压元件部分的介绍，重点在于介绍主要元件的工作原理机其应用。但是在以往的授课过程中发现仅仅依靠课本中的工作原理图的介绍，学生很难在大脑中建立空间模型，难以理解，甚至混淆。如在讲解叶片泵时学生对于配油盘部分由于原理图中仅用虚线指出了配油窗口的位置，而实际配油盘的结构没有显示，在讲解时很难被学生理解。轮机工程学院动力设备拆装中心在学生大三学年第二学期都组织学生进行设备的拆装训练，但都滞后于液压传动和船舶辅机课程，所以在上课时普遍采用将一些元件的实物带进课堂加强认知或者播放录制的拆装视频来增强学生的认识。液压基本回路的讲解上重视基本回路实现性能的讲解，虽然学校液压实验中心具备完成液压元件回路性能的搭建和测试，但限于课时人数过多的限制，采取将往年所带毕业生完成的相关内容引入课堂进行介绍，取得了一定的成效。液压系统部分主要是船舶典型实例的介绍，如结合液压实验中重点讲解液压舵机系统、液压起重机系统、液压锚绞机系统的介绍，贴合应用实际，重点让学生掌握液压系统的分析方法，能够读懂液压系统图。endprint
2.2 计算机建模或仿真技术的积极引入，弥补现场教学困难的难题
现场教学基本上安排在理论知识学习之后，这样做有利于直观的认知和消化所学的理论知识，但是在有限课时条件下人数众多的大班上课模式给开设现场课教学带来了很大的难题，即使安排课内现场教学授课也难以达到预期的效果，所以任课教师必须采取有效措施应对这一困境，以增強学生的理解感性认知。随着计算机技术的发展，应用一些建模或仿真软件能实现三维样机建模、系统搭建、数值仿真，有效完成诸如液压元件、液压回路、液压系统的建立和性能可视化分析，其计算结果用以完善教学课件，即弥补课内现场教学的困难，又有利于激发学生学习兴趣[3]。如为了增强学生对液压元件的结构和工作原理的认识，将典型液压泵、油马达或液压阀件等制作成三维动画，向学生展示，达到了较好的教学效果。为了帮助学生更好的理解液压阀内部流体的流动特性，可以应用Pro/e 、UG等三维建模软件完成阀内部流道建模，给学生引入建模过程中化实为虚、化虚为实的概念；然后介绍应用网格划分软件Gambit或ICEM完成网格划分，最后应用流体动力学仿真软件Fluent根据需要的边界条件进行仿真计算。在课堂教学中就可以很好的再现流线轨迹、流道中压力、速度、漩涡分布，理解阀芯受力情况。通过应用AMESim软件可以对液压元件或者液压系统进行参数化调整和性能分析。总之，积极引入计算机辅助建模和仿真成果既克服了课内现场教学困难的不足，又丰富了多媒体课件，增强了学生的认知，不但扩展了学生知识面，而且有利于激发调动学生的学习热情。
2.3 改进教学方法，注重拓展知识面，以激发学生热情
工科专业的课程理论性强，任课老师应注重自身知识的积累的拓展，不断改进教学方法，避免填鸭式教学，营造良好的课堂气氛，达到知识的有效传输，以避免课堂枯燥沉闷。液压传动课程中笔者采用了打比方、对比法、任务驱动，问题教学等方式，达到了较好的效果。为了让学生较好理解往复泵的作用数，应用生活中的例子如打气筒、医用打针筒进行讲解，增强学生想象且贴近生活；讲解液压回路是将液压回路比作学生较为熟悉的电路，不但吸引了学生的注意力，而且充分调动学生的学习热情。 对比法教学中如将减压阀、溢流阀、顺序阀三种阀的结构原理图进行详细讲解后，采用列表方式比较了三者的特点、性能、应用，避免了概念混淆。大班上课任务教学中将学生分组完成对应内容方式，课堂检查提问或提交小报告方式，采用对于督促学生的学习主动性又较好的效果。良好的教学方法的应用，有助于教师驾驭课堂和调动学生的学习热情。另外，作为知识的传授者，教师也要不断拓展自身的知识面，为学生讲解液压技术的发展趋势以及先进的研究成果，尤其是液压技术在航海领域的应用，增强学生的视野。
2.4 不断完善题库、建立良好的考核评价机制
液压传动与控制课程采取3+7模式进行考核，即平时成绩30%，期末成绩70%。在平时成绩的把握上主要包括出勤、课堂参与、课后作业报告的完成。大班上课课堂出勤挨个点名很困难，为了节约时间，采用报学号形式和课堂回答相结合进行出勤考核。课堂参与主要采取了任务分配方式加随机提问：提前安排给相应学号的学生下节课的上课内容让其提前认真准备，有效督促了学生的学习积极性；同时随机提问其他学生，掌握了学生掌握情况。课后作业采取课后作业+小组报告形式进行：笔者所在学院液压实验室和拆装实验室较早实现了开放实验室，课后可以安排学生自主到实验室完成泵类结构认知、多功能液压回路上完成回路的搭建、以及舵机、液压起重机等液压系统的了解，当然该环节的进行可以在课后小组开展，不用占用课堂时间，很好的弥补了课内现场教学难以实现的不足。目前期末考试主要采取闭卷考试方式进行，主要考查学生的知识掌握情况。复习题库需要不断的完善更新，不但能给学生提供比较好的复习资料，也有利于计算机网络课堂的开展。
3 结语
轮机工程专业是一个应用性很强的专业，液压技术在船舶上应用很广泛。认真充分的备课、注重知识的积累更新，启发学生思维，不断的研讨调整更新教学内容，认真的改进教学方法的教学手段，建立良好的考核机制，才能达到良好的教学效果，调动学生的学习热情和兴趣。
参考文献
[1] 贾铭新.液压传动与控制[M].北京：国防工业出版社，2014.2.
[2] 郭军武.从轮机工程角度认识液压技术[J].机电设备，2012（1）：78-80.
[3] 周洪峰，池华方，刘永生.轮机工程专业液压系统实验教学改革初探[J].航海教育研究，2006（1）：46-48.endprint
