以工程机械为载体的《液压传动》课程教学改革探究

材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。我国产业结构的调整、增长方式的转变、战略性新兴产业的快速发展、西部大开发、振兴东北、中部崛起和建设新疆等国家战略的进一步实施，为工程机械行业创造了良好的宏观经济环境。液压系统是工程机械的重要组成部分，液压传动技术的应用逐渐由工程机械工作装置扩展到转向系统、行走系统和制动系统，全液压挖掘机和全液压叉车等工程机械随之诞生。由于工程机械长期在野外工作，工作环境恶劣，尘埃、振动、高温、雨雪等因素易导致液压元件故障，因此检修工程机械的液压元件需要具备液压传动原理的基础知识。

二、目前《液压传动》主要教学过程中的不足

目前《液压传动》教材基本按照液压传动系统五大元件，即传动介质、动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等章节展开，每章节的教学内容分为元件工作原理、性能参数、元件分类及结构优缺点等部分，特定类型的结构介绍较为详细，学生可以结合教材的图片和内容，顺利完成课后习题。但这种传统的教学内容和教学过程存在以下几个问题。

第一，授课教师往往侧重理论知识方面的教学，缺乏对理论知识实际应用的经验，无法有效结合理论与实践环节，更谈不上培养高水平的应用型人才。

第二，教材的实例和习题虽然贴合本章节的教学内容，但是每章节的实例与实例之间的关联性缺失，学生无法构建清晰的知识联系框架。

第三，液压传动仅作为一种传动类型来学习其工作原理，无法将其扩展到一个学习其他课程的工具来进行使用。

第四，液压传动课程教学过程中，一般都设置有相应的实验实践环节，由于实验设备条件有限，该课程设置的相关实验基本是以验证性和演示性为主，缺乏有效将液压和机械有效融合的综合性实验，无法培养学生面向工程实践的专业技术能力。

第五，以往的考核方式大多趋向于试卷考核，同样是重理论，轻实践。

三、《液压传动》课程教学改革与实践

过去由于学院的教学实验经费有限，该课程的教学主要采用理论性的教学方式，实践教学环节课时比重仅占1/9。近几年高校教学经费增加，虽然教学条件得以改善，但教学方式并未改进，理论性的教学仍占据绝大部分学时。学生普遍反映该课程中单个章节知识在生活中并未触及，通过想象梳理的章节知识更谈不上思路清晰、明确，导致兴趣不高，只是被动地完成教材习题任务，没有主动学习的意识。

（一）《液压传动》课程具体知识点与工程机械载体之间的对应关系

根据应用型为主的高等院校课程标准和相关教材，本文梳理了《液压传动》的基本知识体系。该知识体系由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、传动介质这五大元件根据各自在液压系统回路中的功用不同而有序构成。作为动力元件的液压泵，将油箱里的油液进行加压，泵送出的高压油其物理和运动特性会随着工作环境的变化而变化。高压油通过各管路输送至控制元件，即各类液压控制阀，液压控制阀在既定条件下改变高压油液的压力、流速和方向，实现执行元件在高压油液压差作用下准确地、有序地运动。

如图1所示，全液压挖掘机作业过程诠释液压系统回路如何实现能量由机械能到液体的压力能再到机械能的转化。发动机动力输出带动主泵旋转，主泵对油箱中的工作介质油液加压并输出高压油，驾驶员合理选择驾驶室对应挖掘机上部机构、回转机构、下部行走机构的各操纵杆，经各类阀体有序配合实现执行元件，即柱塞式液压缸、斜轴式柱塞泵的既定运动。某些执行元件是间歇动作，发动机停止运转后，储压器根据实际环境发挥辅助动力源、紧急动力源、保持恒压等作用以结束工程机械的整个作业过程。

经过对比发现，绝大部分的液压传动知识点都在工程机械中有所体现，因此本文以工程机械中的挖掘机作为该课程的载体。液压系统五大元件的液压工作逻辑关系可通过全液压挖掘机的各组成部件运动配合表示，有利于学生前期学习该课程，从整体上对液压系统回路有宏观认识，以便后续教学的顺利展开。

此外对于一些与其他工程机械代理合作的学校，也可以根据自身实验室的条件，选择对应的使用液压原理的工程机械。因此，提出该课程教学改革的核心：教学过程中借助工程机械实体，引导学生建立扎实的、清晰的液压基础知识体系，强化学生的自主学习意识以及学习该课程的目的，将工程机械实体中具体液压元件的结构、原理、相互之间的逻辑关系引入教学过程中，实现教学与工程实际工作的无缝对接，以激发学生的学习积极性。

（二）《液压传动》课程教学设计思想的提出

整个课程教学设计的思想始终贯穿该课程教学的改革核心，逐项弥补当前该课程教学内容的不足。开课前期，教师备课阶段除接触工程机械实体外，应参加工程机械代理商的相关基础工程机械培训课。授课期间，首先，由教师带领学生来到实训室，引导学生观看实体工程机械（如挖掘机）结构并解说各部分元件之间的协作关系，使学生对液压传动系统的五大部件有初步的认识。其次，回归到传统教学中，借助PPT、动画和微视频等手段辅助课堂教学，帮助该阶段学生掌握液压各大元件的结构特征、工作原理以及性能参数。再次，在学生掌握理论基础知识的前提下，教师在实训室进行各大液压元件拆装示范，并布置相应任务，让学生分小组轮流动手拆装，保证实践环节训练到位。综上所述，整个教学过程始终贯彻以学生实践为主、教师讲授为辅的教学理念。

（三）《液压传动》课程考核方案的改革

为反映各小组间实践环节动手能力的差异和组内各成员理论知识获取能力的差异，本文以提高课程教学有效性为目的，秉承公平公开、严谨细致的原则，设计了一套符合理论实际一体化课程特点的考核方案，调动学生学习的积极性，确保教师教学井然有序。

该考核方案包括阶段性考核项目和终结性考核项目。阶段性考核项目延续传统考核的内容，如出勤情况、课堂表现、作业评价，且依次占总成绩的10%、10%、10%。终结性考核项目可分为理论考试和实训考试，各项成绩分别占总成绩的35%。实训考试前将班级学生分成5个小组，每组6～8人，每小组配有一套实训台架。实训考试分为三个环节：首先，同时给5个小组观看不同液压系统结构组成视频材料，视频时长约10分钟；其次，各成员对应所在组观看的视频材料，在规定的20分钟内，运用职能式液压图形符号在纸上做出正确的液压回路系统工作原理简图；再次，在规定的30分钟内，以设计好的工作原理简图为参考，从事先准备好的执行元件、控制元件、辅助元件中挑选合适的元件，结合附有动力元件的实训台架，对选好的元件进行连接，组合，装配，制作出完整的液压系统回路。整个过程要求每位小组成员必须严格遵守工程机械维修手册。教师在阶段性考核和终结性考核的两个过程中，主要从学生主动学习的兴趣、学习态度、操作规范、经历、方法、能力、卷面成績等方面对学生的学习效果进行最终评价。

四、结束语

本文对《液压传动》课程的改革主要体现在为弥补多媒体教室教学的不足，教学地点采用实训教室与多媒体教室不同时间节点的合理配合，以工程机械挖掘机为实物进行“看-演-练”一体化教学，实现学生前期观察实物、后期实操实践为主，教师理论讲解、演示为辅的教学。通过该课程的初步改革，学生的学习兴趣得到了增强，考试成绩有了明显提高，实践能力也有了进一步提升，得到广大学生的好评。

【参考文献】

[1]王积伟.液压传动[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]张凤山.日立挖掘机维修手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3]徐志英.中职“液压与气压传动”课程教学有效性的探索与实践[J].机电技术，2016（03）：152-153.