《液压与气动技术》课程教学改革的研究与探索
发布时间:2018-06-20 点击次数:次
1 前言
随着液、气压技术的发展,近年来,液压气动技术广泛用于工业生产各领域,该课程在新工科教育教学中越来越重要,绝大多数机械类和近机械类专业将《液压与气动技术》这门课确定为必修的专业基础课,由于其课程内容综合性强,主要涉及到流体性质,复杂的液、气压元件结构的分析和工作原理运用,液、气压基本回路性能的分析和液、气压回路的设计计算等,学生在知识掌握上存在理解困难,学习过程中会失去信心。因此,提高该课程的教学质量和效果非常必要。
随着互联网、大数据、云计算的快速发展, 推动着社会各领域变革。“互联网+创新教育”的教学模式在大学的教育中逐渐受到老师和同学们的青睐。本文就《液压与气动技术》的课程运用“互联网+创新教育”理念进行改革,旨在研究和探索一种行之有效的教学模式。
2 “ 互联网+ 创新教育”课程教学模式研究
2.1 教学资源的配置
利用云计算与大数据技术的教育服务,建设高校“液压气动技术”课程网络学习平台,以精品课、MOOC、微课和翻转课堂多种学习形式,重点建设一种或两种自主学习平台,学生选择性利用PC 机、手机、平板电脑等学习,与老师互动,课前了解学习内容,完成学习任务,课中加深理解,借助互联网技术让学生在课后将自己的创新思维不断拓展,打破束缚教师和学生受环境与时空限制的传统教育模式。
2.2 课程教学模式改革
有效利用互联网的数字化信息技术,与创新实践活动相结合。以“问题”为导向,引导学生掌握理论知识的重点、难点。以“应用创新”为出发点,在实践中学习,培养学生的动脑能力、动手能力、团队精神以及创新思维。为了提高教学的效果,将班级学生分成几个小组,课前由小组长牵头,组织学生将围绕授课内容进行探索学习,收集疑问,将问题提前反馈给老师。在课堂上通过提出问题进行讨论,教师解惑,讲解问题和补充知识重点,解决难点。课后对所学的知识巩固,完成相应的作业并进行创新设计,深化对知识的掌握。这种教学模式,使《液压与气压技术》这门课形成了三个层次的学习,一方面强化了学生学习的能力,另一方面能够培养学生的创新能力。具体实施如下:第一阶段,课前知识了解和学习准备。在该阶段学生通过教师的任务布置,利用互联网技术和学校教学资源,提前了解要学的知识,相应也将疑难问题提出,反馈给老师,这是第一次师生互动,如图1 所示。第二阶段,课上疑难问题解决和重点难点的消化与吸收。老师组织好课堂讨论,重点难点问题讲透,灌输式教学转换为引导式教学,逐步诱导学生深入教学内容, 层层递进,如图2 所示。第三阶段,课后升华和提高,完成相应的作业,创新和创造性思考。通过一定数量的作业完成,加深知识的理解,通过创新和创造的思考,使学生在学习知识的同时,将知识应用于生产实践,一个小组共同完成创新任务。懂得如何应用知识,解决实际问题,如图3所示。

图1 课前知识了解和学习准备

图2 课堂讨论和讲解

图3 课后升华和提高

表1 《液压与气动技术》课程教学内容解析和学习评价
2.3 《液压与气动技术》课程内容解析与学习评价
《液压与气动技术》课程教学内容结合专业人才培养目标,以社会职业岗位需求为出发点,合理构建该课程的教学内容体系。
3 教学实践
以液压元件结构、工作原理中液压执行元件为例。课前教师列出学习提纲布置给各小组。任务如下:(1)液压泵的类型有哪些?(2)各液压泵结构或各液压泵分别是由哪些零部件组成?(3)各液压泵的排量、流量怎样计算?(4)各液压泵的优缺点是什么?(5)液压泵泄漏的原因及排除方法?学生反馈问题是:(1)齿轮泵是如何将机械能转化为压力能?(2)限压式内外反馈单作用叶片泵是怎样实现压力与流量调节的?(3)柱塞泵的结构和工作原理不易理解?课中教师针对学生提出的问题,如第(1)小问解答。以齿轮泵的结构图和运动仿真图演示,从齿轮泵的分别是由泵体、前泵盖后泵盖和一对大小相等齿轮组成,通过齿轮啮合运动带来泵腔容积的变化,在轮齿脱离的一侧形成吸油腔,形成具有一定真空度的容积,液压油在大气压力的作用下从油箱进入吸油腔,经过主、从动轮的齿槽被带到轮齿啮合的另一侧,在轮齿啮合的过程中将油从齿槽中压出,这一侧形成压油腔,随着齿轮不断啮合,压缩流体使流体具有压力能,从齿轮泵的出口排入液压系统的管路中,经各控制元件到达液压执行元件,驱动负载。在课堂上组织学生讨论齿轮泵泄漏的原因,困油现象,径向不平衡力的产生与改进措施。重点讲解齿轮泵的排量和流量的计算,以及额定压力和工作压力的区别。解决限压式内外反馈单作用叶片泵是怎样实现压力与流量调节等难点问题。补充说明液压泵在轻工业和重工业中的应用实例。课后要求同学们完成一定数量的作业,同时完成创新设计中液压泵的选型。
4 结论
在《液压与气动技术》课程教学改革中,充分利用互联网数字信息与师生交流平台优势,引导学生广泛地了解知识,找出疑难问题,教师强化知识重点,突破难点,在师生互动的环境下,激发学生的学习兴趣,挖掘学生潜能,进行创新实践。这种“ 互联网+ 创新教育”模式下的学习,能够大大提升其教学水平,培养出适用于社会发展的优秀人才。
随着液、气压技术的发展,近年来,液压气动技术广泛用于工业生产各领域,该课程在新工科教育教学中越来越重要,绝大多数机械类和近机械类专业将《液压与气动技术》这门课确定为必修的专业基础课,由于其课程内容综合性强,主要涉及到流体性质,复杂的液、气压元件结构的分析和工作原理运用,液、气压基本回路性能的分析和液、气压回路的设计计算等,学生在知识掌握上存在理解困难,学习过程中会失去信心。因此,提高该课程的教学质量和效果非常必要。
随着互联网、大数据、云计算的快速发展, 推动着社会各领域变革。“互联网+创新教育”的教学模式在大学的教育中逐渐受到老师和同学们的青睐。本文就《液压与气动技术》的课程运用“互联网+创新教育”理念进行改革,旨在研究和探索一种行之有效的教学模式。
2 “ 互联网+ 创新教育”课程教学模式研究
2.1 教学资源的配置
利用云计算与大数据技术的教育服务,建设高校“液压气动技术”课程网络学习平台,以精品课、MOOC、微课和翻转课堂多种学习形式,重点建设一种或两种自主学习平台,学生选择性利用PC 机、手机、平板电脑等学习,与老师互动,课前了解学习内容,完成学习任务,课中加深理解,借助互联网技术让学生在课后将自己的创新思维不断拓展,打破束缚教师和学生受环境与时空限制的传统教育模式。
2.2 课程教学模式改革
有效利用互联网的数字化信息技术,与创新实践活动相结合。以“问题”为导向,引导学生掌握理论知识的重点、难点。以“应用创新”为出发点,在实践中学习,培养学生的动脑能力、动手能力、团队精神以及创新思维。为了提高教学的效果,将班级学生分成几个小组,课前由小组长牵头,组织学生将围绕授课内容进行探索学习,收集疑问,将问题提前反馈给老师。在课堂上通过提出问题进行讨论,教师解惑,讲解问题和补充知识重点,解决难点。课后对所学的知识巩固,完成相应的作业并进行创新设计,深化对知识的掌握。这种教学模式,使《液压与气压技术》这门课形成了三个层次的学习,一方面强化了学生学习的能力,另一方面能够培养学生的创新能力。具体实施如下:第一阶段,课前知识了解和学习准备。在该阶段学生通过教师的任务布置,利用互联网技术和学校教学资源,提前了解要学的知识,相应也将疑难问题提出,反馈给老师,这是第一次师生互动,如图1 所示。第二阶段,课上疑难问题解决和重点难点的消化与吸收。老师组织好课堂讨论,重点难点问题讲透,灌输式教学转换为引导式教学,逐步诱导学生深入教学内容, 层层递进,如图2 所示。第三阶段,课后升华和提高,完成相应的作业,创新和创造性思考。通过一定数量的作业完成,加深知识的理解,通过创新和创造的思考,使学生在学习知识的同时,将知识应用于生产实践,一个小组共同完成创新任务。懂得如何应用知识,解决实际问题,如图3所示。

图1 课前知识了解和学习准备

图2 课堂讨论和讲解

图3 课后升华和提高

表1 《液压与气动技术》课程教学内容解析和学习评价
2.3 《液压与气动技术》课程内容解析与学习评价
《液压与气动技术》课程教学内容结合专业人才培养目标,以社会职业岗位需求为出发点,合理构建该课程的教学内容体系。
3 教学实践
以液压元件结构、工作原理中液压执行元件为例。课前教师列出学习提纲布置给各小组。任务如下:(1)液压泵的类型有哪些?(2)各液压泵结构或各液压泵分别是由哪些零部件组成?(3)各液压泵的排量、流量怎样计算?(4)各液压泵的优缺点是什么?(5)液压泵泄漏的原因及排除方法?学生反馈问题是:(1)齿轮泵是如何将机械能转化为压力能?(2)限压式内外反馈单作用叶片泵是怎样实现压力与流量调节的?(3)柱塞泵的结构和工作原理不易理解?课中教师针对学生提出的问题,如第(1)小问解答。以齿轮泵的结构图和运动仿真图演示,从齿轮泵的分别是由泵体、前泵盖后泵盖和一对大小相等齿轮组成,通过齿轮啮合运动带来泵腔容积的变化,在轮齿脱离的一侧形成吸油腔,形成具有一定真空度的容积,液压油在大气压力的作用下从油箱进入吸油腔,经过主、从动轮的齿槽被带到轮齿啮合的另一侧,在轮齿啮合的过程中将油从齿槽中压出,这一侧形成压油腔,随着齿轮不断啮合,压缩流体使流体具有压力能,从齿轮泵的出口排入液压系统的管路中,经各控制元件到达液压执行元件,驱动负载。在课堂上组织学生讨论齿轮泵泄漏的原因,困油现象,径向不平衡力的产生与改进措施。重点讲解齿轮泵的排量和流量的计算,以及额定压力和工作压力的区别。解决限压式内外反馈单作用叶片泵是怎样实现压力与流量调节等难点问题。补充说明液压泵在轻工业和重工业中的应用实例。课后要求同学们完成一定数量的作业,同时完成创新设计中液压泵的选型。
4 结论
在《液压与气动技术》课程教学改革中,充分利用互联网数字信息与师生交流平台优势,引导学生广泛地了解知识,找出疑难问题,教师强化知识重点,突破难点,在师生互动的环境下,激发学生的学习兴趣,挖掘学生潜能,进行创新实践。这种“ 互联网+ 创新教育”模式下的学习,能够大大提升其教学水平,培养出适用于社会发展的优秀人才。