本站原创摘 要:文章针对液压与气压传动课程的特点,结合专科教学实际情况,为培养出具备高技能的、适应社会发展需求的应用型人才,从教学内容组织、教学手段和教学方法等方面进行了探索,强调在教学中应注重理论和实践相结合的教学方法.
关 键 词:专科教学,教学内容,教学手段,教学方法,综合实验
中图分类号:G642.4文献标识码:A
《液压与气压传动》是我校机电一体化专业主要的专业基础课.通过本课程的学习,使学生掌握液压与气压传动的基础知识,掌握各种液压与气压元件的工作原理、特点与应用,熟悉各类液压与气动基本回路的功用、组成和应用场合,了解一些典型液压与气压传动系统在机械设备中的应用,初步具备在生产实际中运用液压与气压传动技术的能力.
目前,液压与气动技术广泛用于机械制造、冶金、造船、石油化工、建筑、汽车、工程机械、注塑、纺织、食品及其它部门.近年来,随着计算机技术在液压与气压传动中的广泛应用,液压与气压传动技术也得到了迅猛的发展,其应用的程度已经成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一.因此液压与气压传动课程的教学就显得尤为重要.本文针对该课程的特点,结合我校的实际情况,从教学内容、教学手段、和教学方法等方面对该课程进行了探索.
一、根据学生实际,合理安排教学内容
我校机电一体化专业属于专科,专科与本科的培养目标不同,主要是为生产第一线培养应用型人才,这就要求毕业生具有较强的技术应用能力.特别需要强调的是,成功素质教育是我校的核心办学理念与鲜明办学特色,成功素质教育的基本原则之一就是“学以致用”,即:“适用、够用、会用”.“适用”、“够用”就是教学内容要以“适用”、“够用”为标准,无用的不教,用不上的不教,多了不行,少了也不行,确保教学内容与人才素质需求相符合.“会用”则要求教学内容一定要为学生所掌握,内化为学生的素质.
《液压与气压传动》是一门应用性很强的课程,所以应重点突出“应用”.元件的工作原理、参数含义与选择依据、基本回路的构成及工作原理、典型回路的工作原理、典型液压与气压传动系统在机械设备中的应用等是本门课程的重点,而繁琐的公式推导以及液压元件的详细结构与系统设计等均不是专科学习的重点.传统的《液压与气压传动》教材往往偏重于液压传动部分的知识内容,气压部分的知识内容仅占据很少一部分,而且实践知识讲解得较少.而今气压传动在各种自动化生产线上运用非常广泛,鉴于我们的学生大多数毕业后将进入一些公司的自动化生产线工作,因而加强气压传动部分的知识是十分必要的.另外,液压与气压系统的安装、调试、使用、维护与故障处理等知识,也都是在生产一线非常适用的.
针对以上情况,《液压与气压传动》课程应适当降低理论的难度和深度,对于教学内容中过繁过深的理论推导、分析和计算内容进行压缩,从应用的角度合理调整教学内容.所以笔者首先从教材的选用上入手,选择了针对性较强的适合高职高专类的相应教材,并结合实际情况合理安排了教学内容,将教学内容分为四个部分:一是液压、气压传动的基本原理和系统组成,其中有关流体动力学的公式计算均不讲.该部分重点让学生理解液压、气压传动的原理,掌握液压、气压传动的系统组成,以及各组成元件的图形符号,二是液压、气压系统组成元件的结构、分类、工作原理及性能,重点是元件的结构及工作原理,三是液压、气压系统基本回路的组成和工作原理,应在掌握液压、气压元件的工作原理和性能的基础上,分析回路工作过程和工作特点,重点掌握一些基本回路的分析方法,四是对一些典型的液压、气压传动系统进行分析,如机械手、动力滑台等,重点让学生掌握液压、气压系统的分析方法,五是对液压与气压系统的安装、调试、使用、维护与故障处理等知识作一般性介绍.在进行课程讲解时,不完全按教材的编排顺序进行,如在讲阀类元件时,可结合基本回路穿插进行.这样,学生在学习单独元件工作原理的同时,可以结合其在回路中的作用,来加深对元件的认识.最后花较少的时间让学生了解本学科的技术前沿、发展动向和最新成果.
二、创新教学手段、改进教学方法、提高教学效果
在教学中注重多种教学方法相结合,给学生创造一个轻松的学习氛围,是学生学习好本课程的一个必要条件.
(一)注重启发式教学,积极与学生沟通,充分调动学生的学习积极性
液压与气压传动课程理论性与实践性都较强,而我校机电一体化专业为独立院校专科,学生学习基础相对较差,这给教学工作带来了一定的难度.在教学过程中,一定要注意运用适当的教学方法,举一反三,以实际问题为引线,引导学生积极展开思维,使学生与教师思维同步运动,产生思维的共鸣,充分调动学生学习的积极性和主动性.例如,在讲授“压力取决于负载,速度取决于流量”这两个重要概念时,我们可以举出机床的工作台的移动,举重机、千斤顶举重物等大量的实例,帮助学生回顾液体静力学及其他的一些相关的基本知识,使前后所学知识融会贯通,加深对所学知识的理解,强化学习效果.同时开拓学生的视野,调动学生的学习积极性,提高教学效果.
在教学过程中,教师要采用多种方法及时与学生沟通.课堂上,注意与同学之间通过语言、动作、眼神来进行互动交流,这样既活跃了课堂气氛,又及时反馈了学生对该堂课程内容的掌握程度,对提高教学效果具有非常重要的作用.
液压与气压传动课程内容较多,有很多概念理解起来比较抽象,为此在教学过程中,要尽量多地采用对比式的教学方法.例如:液压油在管道中流动与电流在电路中的流动相似,液压回路中的压力和流量对应电路中的电压和电流,液压泵对应电源,液压马达对应电动机,液压回路中的液阻对应电路中的电阻等等.由于学生对电路较熟悉,经过对比后,学生对液压回路的认识就会豁然开朗.另外,对比式教学还可体现在本门课的其他内容中,比如泵和马达的结构有很多相似之处,有时甚至可以通用,我们重点讲解泵的结构和工作原理,然后比较泵和马达有哪些相同和不同点,对压力控制阀来说,都是用来控制回路中某点处的压力,其共同点都是利用弹簧力与控制油路液压力的平衡来工作的,由于其结构不同,控制油路的来源不同,导致不同的作用和用法,以溢流阀为例重点讲解其工作原理和结构,再用较短的时间对比讲解减压阀、顺序阀和压力继电器,再则,液压与气压传动其工作原理都是相通的,教学中注意引导学生做到举一反三,不但可节约大量的时间,也有利于学生的学习和理解.
(二)采用多媒体技术辅助教学,提高教学效果
液压与气压传动课程所涉及的内容多,且在讲授元件的工作原理、基本回路及典型回路时图形多、相对复杂,以前利用粉笔、黑板加挂图这种传统的教学手段,很难让学生在较短的时间内掌握如此多的内容.多媒体技术辅助教学能使传统教学手段难以讲解清楚的内容变得直观形象,从而激发学生的学习兴趣.
比如液压油在管道和阀口处的流动,我们看不见也摸不着,学生不易想象和理解其流动特性和流动状态.而利用多媒体,可以把液体在管道中和阀口处的流动状态及流动过程通过动画的形式形象地展现在学生面前,使学生一目了然,让学生能清楚地看到液压油在管道中流动状态的改变,看到阀芯的工作位置改变后液压油的流动状态和方向的改变,从而加深对回路和元件的认识,起到事半功倍的教学效果.
本课程的重点和难点之一是液压元件结构组成及工作原理,由于学生缺乏实践经验,对复杂元件的结构很难弄懂,其工作原理也不容易理解.针对这种情况,一方面在“CAI”课件中增加了一些“液压元件结构与组成”实物录像,将典型的液压元件逐一解剖分析,真实、直观地展示了液压元件的结构组成,学生观看后,很容易就掌握了液压元件的结构组成,另一方面,利用三维动画技术对各种液压元件的结构形状、元件组装和工作原理进行三维动画仿真演示,增加了立体感和真实感,从而使学生对液压元件工作原理的理解也变得深刻而透彻了.
《液压与气压传动》课的另一个特点是液、气压基本回路图和系统图较多,为了调动学生学习的积极性和主动性,让学生更好地理解和掌握基本回路和典型系统,通过二维动画仿真技术,用丰富的色彩、形象的图像和运动的画面,将液压回路及液压传动系统的工作过程逼真地演示出来,枯燥的黑白图片被赋予活力,极大地调动了学生的学习兴趣,有效地改善了课堂教学效果.
三、加强实验教学,提高学生的动手能力
随着我国国民经济的高速发展,经济结构、产业结构的调整,对人才的结构和层次需求在不断地提高,高职高专的毕业生不但要具备一定的理论知识,还要具有较强的动手能力.《液压与气压传动》本身应用性很强,因此实践环节显得尤其重要.
今年,我校液压与气压传动课程已建立了相应的实验室,购进了QCS-B双面气压传动综合实验台与部分液压元件,极大地改善了实践环节的教学条件.
QCS-B双面气压传动综合实验台集可编程控制和各种真实的气动元件、各执行模块为一体,除可进行常规的气动基本控制回路实验外,还可以进行模拟气动控制技术应用实验、气动技术课程设计,采用PLC控制方式,可从学习简单的PLC指导编程、梯形图编程,深入到PLC控制的应用能完美结合气动技术和电气PLC控制技术,特别适用机电一体化等专业实训考核.该实验台配备了多种气动元件,灵活的快换接头和软管,各元件的安装和固定都非常容易,各种元件可以根据需要任意组合,搭成所需的实验回路,另外实验台配备的气动仿真软件,可以方便地绘制出符合工业标准的气动和液压回路图,制图的同时,还可以检查回路图的正确性.由于该软件中的元件参数的调节范围与实际设备完全一致,所以可对设计的回路进行准确的系统模拟.学生可以充分发挥自己的想象力,利用该软件设计所需的气动回路,然后通过实验台,现场安装、调试、检测所设计的回路,验证回路的正确性.
在过去的实验教学中,学生只是被动地根据实验指导书的内容,进行常规的验证性实验.而现在学生利用QCS-B实验台,可以自主地完成从设计、绘图、选件、组装、调试的全部过程,大大提高了学生的主观能动性.目前我们根据实验大纲的要求,设计了典型实验和综合型实验,综合实验属于开放型实验,实验仅给出实验要求,让学生自己根据所给出的实验要求设计一个回路,并要求这些回路可以完成给定的功能.例如,我们让学生设计一个双缸顺序动作回路,要求学生理解气动系统中顺序动作回路的实现方法,通过选用恰当的气动元件(气缸、控制阀等),构成顺序动作程序控制回路搭建,实现多执行元件的单、多往复顺序动作,组成控制信号自动换切.还要求学生针对实验过程,在实验报告中阐述自己的设计思想、回路组成、搭建及调试步骤和过程,写出实验收获、心得和体会.
通过气动元件的选择与复杂的连线,学生对各种元器件有了深刻的认识,提高了动手能力,培养了学生的独立思考能力,使学生感受到原本枯燥的气压工作原理图变成了生动的实物,原本复杂的零件结构图变成简单易懂的元件.学生对气压传动有了实质的了解,对传动元件及各个部位的运动和功能有了感性认识.
学生独立完成实验的过程中,他们能够提出自己的设计方案,并且马上就可以利用实验台或仿真软件,检验其设计的合理性.在安装回路过程中,有些学生由于一时疏忽接错了管路,在同学的帮助下,对所接回路进行仔细的检查后发现了问题所在,让学生感受到了集体力量的强大,为今后更好地适应工作岗位奠定了良好的基础.另外,在几个同学的不同设计方案中,经过研究,他们可以从中选取最优方案,从而培养了他们的创造性和互相协作的团队精神.QCS-B气动综合实验台引进了先进的设计理念,拓宽了学生的知识面,收到了良好的教学效果.利用现代化的实验设备,学生真正实现了从要我做实验到我要做实验的转变.