基于卓越工程师培养的液压传动与控制课程教学改革.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u m a t i c s S e a l s ／ No ． 0 7 ． 2 0 1 5 d o i l O ．3 9 6 9 ．i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ．0 7 ． 0 0 1 基于卓越工程师培养的液压传动与 控制课程教学改革 唐 克岩 成都理工大学工程技术学院 自动化工程系， 四川 乐山 6 1 4 0 0 7 摘要 液压传动与控制是机械工程专业--I ] 实践性较强的重要专业课程 ， 对培养学生的实践能力具有重要作用。在分析当前液压 传动与控制课程教学存在的问题的基础上， 结合机械工程专业卓越工程师的培养 目 标 ， 主要从课程教学任务， 教学内容， 教学方法， 实 验教学， 师资队伍， 成绩评定等方面对液压传动与控制课程改革进行了探讨， 提高了教学效果和教学质量， 对培养学生的工程实践应 用能力具有重要意义。 关键词 卓越工程师； 液压传动与控制； 教学改革； 教学质量 中图分类 号 T H1 3 7 ； H1 6 ； G 6 4 2 ．0 文献标志码 A 文章 编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 7 0 0 0 1 0 4 Hy d r a ul i c T r a n s mi s s i o n a nd Co n t r o l Te a c h i n g Re f o r m Ba s e d o n Ex c e l l e nt Eng i n e e r s Tr a i n i ng T ANG Ke - y a n De p a r t me n t o f Au t o ma t i o n E n g i n e e r i n g ， T h e E n g i n e e r i n g ＆T e c h n i c a l C o l l e g e o f C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c hno l o g y , L e s h a n 6 1 4 0 0 7 ， C h i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c d r i v e a n d c o n t r o l i s an i mp o r t a n t p r o f e s s i o n a l c o u r s e wi t h s tro n g p r a c t i c a l i t y f o r me c h a n i c a l e n g i n e e rin g ， an d i t p l a y s an i mp o r t a n t r o l e t o c u l t i v a t e t h e s t u d e n t s ’ p r a c t i c a l a b i l i ty． Ba s e d o n t h e an a l y s i s o f t h e c u r r e n t e x i s t i n g p r o b l e ms i n t h e h y d r a u l i c d r i v e an d c o n tr o l C O U l e e t e a c h i n g ， c o mb i n e d wi th the t r a i n i n g g o a l o f t h e e x c e l l e n t e n g i n e e r s o f me c h a n i c a l e n g i n e e ri n g ， th e c u r r i c u l um r e f o r m o f h y d r a u l i c d r i v e a n d c o n t r o l wa s d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r , ma i n l y f r o m t h e f o l l o wi n g a s p e c t s t e a c h i n g t a s k s ， t e a c h i n g c o n t e n t ， t e a c h i n g me tho d ， e x p e r i me n t t e a c h i n g an d e v a l u a t i o n e t c ． Th e t e a c h i n g e ffe c t a n d t e a c h ing q u a l i t y we r e i mp r o v e d g r e a t l y , and i t i s o f gre a t s i g n i fi c anc e t o d e v e l o p the s tud e n t s ’ a b i l i ty o f e n g i n e e r i n g p r a c t i c e an d a p p l i c a t i o n ． Ke y wo r d s e x c e l l e n t e n g ine e r ； h y d r a u l i c t r ans mi s s i o n a n d c o n t r o l ； t e a c h i n g r e f o rm ； t e a c h i n g q u a l i ty 0 引言 2 0 1 0 年6 月2 3日， 教育部联合有关部门和行业协 学 会正式启动实施“ 卓越工程师教育培养计划” “ 卓 越计划” ， 卓越计划是贯彻落实 国家中长期教育改革 和发展规划纲要 2 0 1 0 ～ 2 0 2 0 年 和 国家中长期人才发 展规划纲要2 0 1 0 ～ 2 0 2 0 年 的一项重大改革项 目， 旨在 培养造就一大批创新能力强 ， 适应经济社会发展需要 的高质量工程技术人才 ， 为 国家走新型工业 化发展道 路 ， 建设创新型国家和人才强国战略服务。卓越计划 的实施将有利于进一步深化我国高等工程教育改革， 提高工程技术人才培养质量 ， 建立与国际接轨 和中国 特色的高等工程教育体系， 实现我国由工程教育大国 迈向工程教育强国。液压传动就是利用液体的压力传 收稿 日期 2 0 1 5 0 2 0 2 基金项 目 四川省机械工程专业卓越工程师培养计划项 目 川教 函 【 2 0 1 3 1 7 5 0 号 作者简介 唐克岩 1 9 8 0 一 ， 男 ， 山东威海人 ， 副教授 ， 硕士， 现主要从事 机械工程方面的教学与科研工作。 递运动 和力 的一种传动方式 ， 是实现 自动化的重要手 段之一。科学技术的快速发展促使液压技术进人了全 新的发展阶段 ， 当前液压技术正向着高效率、 高精度、 高性能等方向发展， 液压元件向着体积小、 重量轻、 微 型化和集成化、 易维修的方向发展u 。液压传动具有动 态响应快 ， 传动功率大， 便于实现直线运动等独特的技 术优点， 已广泛应用于汽车、 船舶、 航空航天、 机床、 农 业机械和工程机械等工业农业和国防等各领域， 据统 计， 国外生产的9 5 ％的工程机械、 9 0 ％的数控加工中心、 9 5 ％的 自动生产线 ， 都采用 了液压与气动技术 ， 其水平 的高低已成为一个国家工业发展水平的标志口 。 液压传动与控制是机械专业一门重要的专业技术 课 ， 机械工程专业卓越工程教育侧重于培养学生的工 程意识、 工程素质、 工程实践能力和工程创新能力， 主 要以培养应用型工程师为主f 。随着高等教育体制改 革的不断深入， 社会经济对人才提出了更高、 更新的要 求 ， 培养具备相应的专业能力、 扎实的基础知识 、 较宽 的专业面、 较强的设计创新能力和较高的综合素质的 高级工程应用型人才， 液压技术是必不可少的关键技 1 液 压 气 动 与 密 封 ／2 0 1 5专 0 7羽 术之一 。因此结合 我院机械工程专业卓越工程师的 培养目标 ， 针对专业课程体系改革和课程教学学时减 少的情况 ， 作者结合 自身多年从事液压传动与控制课 程教学的实际经验， 对课程教学改革进行探索和实践。 l 明确课程教学 目标 当前液压传动与控制课程教学存在一些问题 ， 主 要表现在以下几个方面 1 课程教学内容繁多， 有些内容相对比较落后、 陈旧， 与行业发展不相适应 ， 与时代和技术发展脱节严 重 ， 难以适应学生特点 ， 且理论推导 、 公式 、 计算较多。 2 学生基础较差 ， 接受能力一般 ， 学习兴趣不高。 3 教学方法和手段比较陈旧单一， 以教师课堂讲 授为主， 互动性较差， 学生缺乏主动性和积极性。 4 实验条件简陋， 实验设备落后， 且实验项 目多 为演示性 、 验证性实验 ， 与工程实际脱节严重 ， 学生按 照实验指导书或老师 的要求完成实验 的操作 ， 完全是 被动的接受 。 5 授课教 师大多是直接从高校 到高校 的青年教 师 ， 缺少实际生产经验 ， 难 以做到理论与实践紧密 结合。 6 课 程考核 以期末一份试卷评定成绩 的方式不 合理， 不能全面反映学生的掌握情况， 难以激发学生的 兴趣 ， 与教学 目标偏离严重。 为了保证卓越工程师计划的顺利实施， 对液压传 动与控制课程进 行全面深人 的教学改革是 十分迫切 的。按照我院机械工程专业培养“ 理论基础扎实 、 实践 能力和应用能力较强 、 具有创新意识和协作精神的高 素质应用型人才” 的总体目标， 充分发挥独立学院“ 独、 特 、 优” 的办学优势 ， 根据学生 的特点和用人单位 的需 要， 不断优化人才培养模式和人才培养方案 ， 将液压传 动与控制课程确定为机械工程专业必修的专业技术课 程。由于液压传动与控制课程涉及理论知识过多， 内 容繁杂， 必须要科学地处理教学内容， 灵活地采取适当 的教学方法和手段进 行教学 ， 激发学生学习的主动性 和积极性。本课程的主要任务是使学生能够较系统地 理解和掌握液压传动与控制的基本知识 、 基本原理和 基本技能 ， 熟悉和掌握各类液压元件和液压基本 回路 的组成 、 工作原理、 功能以及应用等 ， 能够读懂液压系 统原理图 ， 对液压系统具有初步 的分析和设计能力 ， 培 养和提高学生的工程实践能力和创新意识 ， 为今后解 决工作中的实际液压问题打下良好的基础。 2 精心组织教学内容 液压传动与控制课程具有教学内容繁多 ， 液压元 2 件及液压回路多， 涉及面广 机械、 电气、 控制、 检测 等 特点 ， 而学生的基础较差 ， 学习起来难度较大。相对于 综合型、 研究型高校 ， 我院作为三本院校， 主要培养的 是面 向企业工作一线的应用 型工程师 。因此 ， 对课程 教学 内容 的选择 以“ 适度够用 、 突出实用性” 为原则 ， 根 据人才培养目标要求， 对教学内容进行优化整合， 精简 那些较繁琐的理论推导分析和论证等理论性太强的内 容 ， 删除陈旧的和偏离人才培养要求的内容 ， 增加一些 组合机床、 工程机械、 化工设备、 农业机械、 核电设备等 行业里的典型液压系统应用实例， 做到理论与实际紧 密结合。同时根据行业 的发展动态 ， 补充液压传动 的 一 些新技术 、 新成果和新应 用等新 内容 。根据教学 内 容和学生的特点 ， 将液压传动与控制课程教学内容主 要分为流体力学基础知识、 液压元件、 液压基本回路和 典型液压系统 四个部分 。在教学过程 中， 强化知识 的 理解和应用 ， 例如对流体力学基础知识部分， 只要求学 生掌握液压系统组成、 工作原理、 压力、 流量、 液体的性 质等基本理论和基本概念以及最基本的理论和计算公 式， 例如静压传递原理、 连续性方程 、 伯努利方程及动 量方程等 。对于典型液压系统部分 ， 要与工程实例紧 密结合， 突出应用性和实用性， 通过分析抓取机械手液 压传动系统、 机床动力滑台液压传动系统、 起重机液压 传动系统、 小型挖掘机液压传动系统和数控机床回转 刀架液压传动系统等工程实例 ， 使学生掌握液压系统 分析的方法 ， 提高液压系统 的分析 能力 ， 更好地将所学 的液压知识有机地联系起来， 能够灵活应用。 3 改进教学方法和手段 ， 提高教学质量 教学方法和教学手段是保证教学具有鲜活生命力 的关键要素， 液压传动与控制课程与工程实际联系紧 密 ， 具有 较强 的实践性 ， 工作原理 图和液压 系统 图较 多 。如果采用 以板书为主的传 统教学方法 ， 不仅教学 内容呆板枯燥， 教师的工作量大， 而且有些内容很难在 黑板上讲解和描述清楚 ， 难以激发学生的学习兴趣， 教 学效果不理想 ， 因此必须深化教学改革 ， 探索和改进教 学方法 ， 提高教学质量， 以达到人才培养 目 标的要求。 1 加强多媒体教学与板书相结合 多媒体技术能够将复杂的、 难以理解的教学内容 变得简单 、 形象 、 生动 、 直观 ， 而且还能有效地增加教学 信息量， 很好地解决教学内容多和课时少的矛盾， 提高 教学质量。采用多媒体教学， 教师可以节省大量的板 书时间， 从重复性劳动中解放出来， 将更多的时间和精 力放在组织教学内容上。采用多媒体教学 ， 不仅可以 形象直观 、 生动地展示液压元件结构图、 液压工作原理 关 内容 ， 合理采用对 比法进行教学 ， 不仅可以节省大量 的教学时间 ， 而且易于被学生理解和接受。 4 改善 实 验教学 条件 ， 强化 实验教 学 改革 “ 卓越计划 ” 更注重专业 的lT程技术教 育 ， 着力提 高学生 的工程素质和工程实践能力 ， 其 目的在 于培养 举报较强创新能力和工程技术素质 的高质量工程技术 人才 。液压传动是一门理论性和实践性都较强的专 业课程 ， 要掌握这 门课程 只通过理论教学是完全不够 的 ， 必须注重实验这一重要环节 。实验教学对培养学 生分析和解决实际问题能力 、 工程素质和创新意识具 有重 要作 用 ， 也 是 培养应 用 型卓越 工 程师 的必要 条 件。传统的液压传动实验项目多为无需动脑思考的认 知性 、 验证性实验 ， 学生 只需按照老师的要求或实验指 导书给定 的实验步骤按部就 班完成 即可 ， 学生基本上 是在 “ 看 ” 实验 ， 而不是真正地动手 “ 做” 实验 ， 完全是被 动地接受实验 ， 减少 了学生 的动手机会 ， 学生的主观能 动性得不到发挥 ， 也限制了创造性 的发挥 ， 实验教学 目 标 自然也就难 以实现 。因此必须加强实验教学改革 ， 激发学生动手做实验的积极性 ， 提高实验教学质量。 1 树立先进的实验教学理念 ， 改变重理论课轻实 践课的想法 ， 事实上实验课与理论课具有同等重要的 地位 ， 是一种一体两面、 相互协同的课程关系 。1 。树立 以学生为本 ， 使学生 由被动接受实验变为主动做实验 ， 激发学生 主动进行实验 的积极性 ， 提高学生的实践 动 手能力 ， 培养其工程意识 ， 使 之全 面协调发展 ， 更好地 适应2 1 世纪国家经济建设发展的需要。 2 改善实验教学条件 ， 先进的实验设备是保证实 验教学顺利开展的重要前提。我院以培养应用型人才 为 目标 ， 十分重视实践教学 ， 学院先后投入 5 0 0 0 余万元 建设省级实验教学示范中心 “ 工程训练中心” ， 中心 建 有液压传 动和液压 故障诊 断与检测 两个 液压实验 室 ， 液压实验设备 8台 套 ， 总价值 1 0 0 余万元 ， 完全能 够满 足课程 实验教学 的需要 。同时注重 加强校企合 作 ， 建立稳定的校外实践教学基地 ， 定期组织学生到基 地参 观实 习 ， 提前 接触生产 实际 ， 对学 生进行实 际锻 炼 ， 而且教师也可与企业合作， 为企业提供必要的技术 服务， 共同开展项 目 研究等。 3 改革实验内容， 删除陈旧的、 不合时宜的实验 项 目， 增设综合性、 创新设计性实验项 目， 实现由“ 单一 型 ” 向“ 综合型” 的转变 。综合性 、 设计性实验往往涉及 多门课程 ， 有利于提高学生的综合运用能力 ， 此类实验 项 目 一般只给出实验任务 、 目的及要求 ， 学生根据所学 3 图以及 液压基本 回路 和液压 系统 图 ， 而且还可以展示 各 液压 元件在 液压 系统中的应用 ， 从而激发学生的学 习积极性和主动性 ， 提高学习兴趣 ， 更好地理解和掌握 教学 内容。 多媒体课件要能准确表达出课程的基 本 内容 ， 突 出重点和难点 ， 并且要具有一定 的艺术性 ， 但切忌过于 花 哨和凌乱 ， 否则容易分散学生 的注意力 ， 教学效果反 而不好。在教学过程 中教师不能完全依赖多媒体课 件 ， 忽视其他教学手段的应用 ， 对重要 的内容 、 概念及 公式推导等， 应结合板书加以阐述和强调， 做到多媒体 教学与板书有机结合 ， 综合运用多种教学方法和手段 ， 有效地提高教学效率和教学质量。 2 注重启发式教学 液 压传动 与控制课 程具有较 强 的综合 性 和实践 性 ， 而学生基本缺乏工程背景 ， 学 习兴趣不高 ， 因此教 师在教学过程 中要加强与学生的互 动 ， 教师要精心设 计问题 ， 引导学生积极主动思考问题 ， 让学生带着 问题 学习 ， 激发学生 的学 习兴趣 ， 调动学生 的主观能动性 ， 提高教学效果。例如在讲解先导型溢流阀工作原理 时， 老师先讲解结构 ， 演示动画， 即充分利用视觉效果 和思维形象动态地表达了油液的流动和结构内部油 路。接下来提示知识要点 ， 让学生来讲解工作原理 ， 同 学们积极思考， 踊跃回答 ， 课程氛围活跃 ， 以此引导学 生带着问题学习， 激发学生思考[6J 。启发式教学方法有 利 于学生 了解所学 内容 的 目的 ， 明 白为什么要 学习这 些 内容 ， 运用这些 内容又能解决什么问题 ， 通过这种有 目的的学习， 真正实现了教与学的互动， 体现了教师为 主导 ， 学生为主体的教学过程， 大大激发了学生的学习 兴趣， 提高了学习的积极性和主动性， 学生体会到学习 的乐趣 ， 活跃 了课堂气氛 ， 教学效果也大大提高。 3 合理采用对 比法教学 在教学过程中教师要合理采用对比法， 要善于归 纳总结各 知识之 间的内在联系与规律 ， 建立一个有机 的知识体 系 ， 帮助学生更好 地理解和掌握 教学 内容 。 例如在讲解溢流阀、 减压阀和顺序阀三种压力控制阀 时 ， 学生很容易混淆 ， 在教学过程 中 ， 教师可以通过各 阀的功能符号及结构原理对比进行教学， 通过分析比 较， 指出三种阀在功能结构等方面的区别和联系， 总结 出三种阀的工作原理基本一致， 都是依靠压力与弹簧 力平衡工作的， 但溢流阀和减压阀属于压力调节阀， 具 有稳压作用， 而顺序阀类似于液压开关 ， 能够控制油路 的通断 。再如液压泵和液压马达也有许 多相 似之处 ， 教学时一般对液压泵进行重点讲解， 然后采用比较法， 对 比液压泵和液压马达的异同点 ， 得 到液压马达 的相 液 压 气 动 与 密 封 ／2 O1 5年 第 0 7期 的知识 ， 自行拟定实验方案 ， 确定实验步骤 ， 选择合理 的实验仪器设备， 搭建实验平台， 经指导教师审查通过 后 ， 学 生独 立或小组合作完 成实验操作 ， 分析 实验现 象 ， 处理 实验结 果 ， 并最终完成 实验报告 。在 此过程 中 ， 学生分析和解决问题的能力得到了提高 ， 也有利于 培养学生的创新意识 。 此外， 由于学生的基础有所差异， 有些学生在规定 的时间内可能无法完成实验 内容 ， 需在课 外时间继续 完成 ， 这需要对实验室进行开放 。采取开发实验室 的 方法 ， 不仅可以提高实验设备的利用率 ， 有利于增强学 生的实践能力和创新能力 ， 而且为学有余力或对液压 比较感 兴趣 的学生提供了便利条件 ， 对卓越工程师计 划的实施也具有重要意义。 5 改革考核 方式 ， 构建 新 的成绩 评定 体系 成绩评定方法对学生的学习态度和学习方式有着 重要的影响。传统的以期末考试进行成绩评定的方法 具有很大的局 限性 ， 学生往 往会考前突击 ， 死记硬背 ， 难 以真正理解 和掌握课程 内容 ， 但也可能获得较好的 成绩， 因此必须建立新的成绩评定体系， 加强对学生学 习过程的评价与考核 ， 注重对学生学习态度 、 思维方式 及动手能力等方面的考核。新的课程评定体系 由平时 成绩 实验成绩 理论考试成绩三方面综合评价 ， 三者 所 占比例分别为 2 0 ％、 2 0 ％、 6 0 ％， 而且如果平 时成绩或 实验成绩不合格， 则该课程总评成绩亦不合格。平时 成绩主要包括出勤情况 、 学习态度 、 作业完成情况等； 实验成绩主要包括实验参与情况 、 实验报 告完成情况 等； 期末理论考试也有别于传统的作法， 注重考核课程 中知识点的综合性、 灵活性及实用性等， 侧重考查实践 应用能力 。新的评定体 系注重加强对学生平 时上课和 实验参 与的督促与约束 ， 提高 了学生 的学习兴趣 和学 习主动性 ， 也提高了学习效果和教学质量 。 6 加强师资队伍建设 优秀的教学团队是教学质量的重要保证， 要培养 出卓越工程师， 就必须建立一支职称、 年龄、 学员结构 均合理的、 符合卓越工程师培养要求的、 专兼结合的卓 越师资队伍 ， 要求授课教师具有相应的知识背景和实 践经验 ， 能够独立 承担课程 的理论教 学和实践教 学 。 为此一方面加强专职教师的培训和进修 ， 将缺乏实践 经验的青年骨干教师派到实践教学基地进行定岗实习 或参与实际项 目 研究， 积累实践经验， 提高实践教学能 4 力 和水平 。另一 方面聘请具 有丰富实践 经验 的工程 师、 高级技师作为兼职教师 ， 承担一定的教学任务 ， 将 其实践经验很好地融入到课程教学中 ， 使学生更好地 了解生产实际， 有利于学生实践能力 的提高 。 7 结束语 教学改革不是一朝一 夕就 能完成 的 ， 这是一项复 杂的系统工程 ， 需要长期开展下去。液压传动与控制 课程教学改革 明确了课程任务和 目标 ， 以“ 必需 、 够用 、 实用 ” 为原则优化了教学内容 ， 探讨 了灵活有效的教学 方法和教学手段 ， 强化了实验教学环节 ， 构建 了科学合 理 的成绩评定体系 ， 激发了学生的学习兴趣 ， 培养了学 生独立思考 、 分析和解决问题 的能力 ， 提高了学生 的工 程素质和创新意识 ， 教学效果和教学质量有 了显著提 高 ， 达到 了培养高素 质应用型工程技术人才的专业培 养 目标 。下一步将 围绕卓越工程师的培养 目标继续深 化课程教学改革 ， 以获得更好 的教学效果 。 参考文献 【 1 】 孙书成． 液压与气压传动 教学内容和方法改革初探[ J 】 ． 素 质教育论坛， 2 0 0 9 ， 1 1 2 1 - 2 2 ． 【 2 】 胡增荣， 李晓村， 吴明， 刘鑫培， 张卫华， 杨娜． “ 卓越工程师计 划” 背景下液压与气动课程的改革 [ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 4 ， 8 卜3 ． 【 3 ] 易军， 陈水胜， 游达章， 张道德． 面向卓越工程师教育的液压 与气动传动课程教学改革实践 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 3 ， 3 6 8 1 2 9 1 3 3 ． [ 4 】 彭兰， 夏毅敏， 郭海波． 液压传动与控制 教学 内容与课程 体系的改革实践[ J 】 ． 科技情报开发与经济， 2 0 0 5 ， 1 5 1 9 2 1 2 2． 【 5 】 任保 臣， 姬耀锋， 武文斌， 王中营． 高职 液压传动与气动技 术 课程的教学改革与探索I J J ． 液压与气动， 2 0 1 1 , 3 4 3 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