《液压与气压传动》课程教学探索

摘 要：《液压与气压传动》是一门工科院校机械类专业学生必修的专业基础课，本文主要就笔者教学实践介绍了对《液压与气压传动》课程的教学体会，并阐述了一些行之有效的教学方法和教学手段，在教学中取得良好效果。

关键词：液压与气压传动 教学方法 教学手段 考核方式

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0189-02

Abstract：Fluid driving is a specialized basic course which must be studied for the students of mechanical engineering major in colleges and universities of engineering. The author’s experiences in the practical teaching of fluid driving are introduced in this paper. Some effective teaching methods and measures provided excellent effects are also expatiated.

Key Words：Hydraulic and Pneumatic Transmission；Teaching Method；Teaching Measure；Examination

《液压与气压传动》是一门工科院校机械类专业学生必修的专业基础课。这门课程的主要任务是使学生掌握各种液压元件和基本回路的结构组成和工作原理，进而能正确地把这些知识应用到液压系统的设计与维修中去。在教学过程中，要大量地涉及到元件结构、部件运动、油液流动等内容，由于液压与气压传动过程是在高度密封的条件下发生的，使得上述教学内容均难以观察到，令教学显得抽象而枯燥。改进教学方法，改善教学手段必然会取得较好的教学效果，笔者就自己在《液压与气压传动》课程教学实践中的尝试谈谈体会。

1 注重教学方法研究，灵活加以运用

1.1 直观法

在《液压与气压传动》教学过程中，如果学生能清晰地观察到元件的结构及工作原理、回路中油液的流动过程等，增加感性认识，则对于整门课程的学习和技术的掌握具有很大的促进作用。选择典型的液压元件、气动元件，铣削开元件本体的一部分，尽可能使元件内部结构及油路、气路通道露出，去毛刺后重新组装起来，保持元件原有整体结构及运动性能的灵活性，制作成便于观察的实物教具，在讲授过程中通过元件的结构原理图结合实物教具演示、操作，可以使学生对液压与气压传动元件的内、外部结构有清楚的了解。例如：电磁换向阀，学生能直接观察到阀芯相对于阀体在不同工作位置时的油路通断情况；而对于外形相似性强的溢流阀、减压阀、顺序阀，只有解剖开才能看清其结构上的差异，分析其功能的不同。同样，选择典型的液压、气动回路，制作（或购买）透明的液压、气动回路教具进行演示，可以帮助学生按系统工作过程顺序分析工作状态，并实践性地验证分析结果，建立起系统的概念。通过直观教学，不仅把道理讲清楚，而且能使学生产生形象具体、稳定可靠的把握知识的实感，达到举一反三、运用自如的程度。

1.2 类比法

《液压与气压传动》中的许多概念比较抽象，加上学生对各种机械较陌生，感性知识缺乏，使得学生在学习时常常会感到困难。为了帮助学生准确理解液压与气压传动的理论，在课堂教学中采用类比法，取得良好教学效果。如压力、流量、液阻、液感和液容是液压系统中主要的几个物理参数，与电气系统中对应的物理参数有完全类似的物理含义，对系统的稳定性也起着类似的作用，可以进行如下类比：液―电；进油管―火线；回油管―地线；流量q―电流I；压力p―电势E；压差p―电压U；液阻Ry―电阻R；q=pψ/Ry―I=U/R；动力元件―电源；执行元件―电阻元件；油路方向―电流方向；液压元件―电子元件；回路、系统―电路；功率P=pq―功率P=IU等等。经过这样的类比，学生们对液压系统理解快，记忆牢固。

1.3 讨论法、归纳法

针对“液压与气压传动的特点及其应用场合”主题开展课堂讨论，让学生们对液压与气压传动的特点进行总结、归纳。通过讨论，归纳出液压传动的优点：（1）操作简单，调整控制方便，易于实现自动化，特别是和机、电联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环；（2）可输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其他传动方式所不具有的突出优点；（3）能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中进行；（4）能使执行元件的运动十分均匀稳定，运动部件换向时无换向冲击，能实现频繁换向；（5）便于实现过载保护，使用安全可靠；（6）在相同功率条件下，液压与气压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑、安装方便，可构成其他传动方式难以组成的复杂系统。液压传动的缺点：（1）油的泄漏会造成工作环境污染；（2）泄露、液体的可压缩性影响执行元件运动的准确性，无法保证严格的传动比；（3）能量损失较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动；（4）对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。

气压传动具有优点：（1）以空气作为工作介质，能源足，不污染环境；（2）空气的粘度很小，流动时压力损失小，便于集中供气和远距离输送；（3）空气的特性受温度影响小，不会发生燃烧和爆炸；（4）气动控制动作迅速，反应快，维护简单，不存在介质变质和更换等问题；（5）工作环境适应性好，易燃、易爆、多尘埃、辐射、强磁、振动、冲击等恶劣的环境气压传动均能可靠工作；（6）气动元件适于标准化、系列化和通用化。气压传动缺点：（1）由于介质为压缩空气，工作速度稳定性差，对位置控制和速度控制精度影响较大；（2）气压传动系统的工作压力不高（一般小于0.8 MPa），总的输出力不太大（小于40 kN）；（3）系统中一般需要采取措施进行给油；（4）气动装置中的信号传动速度比光、电控制方式的速度慢，不宜用于信号传递速度要求十分高的场合；（5）噪声较大，尤其在超声速排气时，需要加装消声器。

经过这样的讨论、归纳，学生们对液压与气压传动的适用范围和使用时的注意事项有了更深刻的印象。

1.4 答辩法

对于部分内容繁杂、计算较多且结构原理图有一定的难度的教学内容，采用答辩式教学法即采取“学生预先准备讲授提纲，教师抽签定人上台讲课，以答辩的方式展开讨论”的方法来讲授这一部分内容：把这部分内容分为几个讲授单元，要求学生写好每个单元的讲授提纲，并告知学生，对每个讲授单元届时教师都将按抽签定人的办法请一位同学上台主讲，另一位同学上台补充，教师当场根据其讲授与补充的情况，进行提问，然后针对答辩情况再作细致说明，指出不当之处，给出正确结论。采取这种教学方法，既使学生在积极的思考中掌握所学的知识，又强化了学生的自学能力，锻炼了学生的表达能力，培养了学生的逻辑归纳能力。

2 加强教学手段革新，激活学习氛围

2.1 电化教学

电化教学是指运用幻灯、投影、广播、录音、电影、电视等声像媒介开展教学活动的一种先进教学方法。它具有化理性为感性、化抽象为具体的作用，可以大大加深学生对所学内容的理解。笔者在教学过程中主要采用投影，除了把教材上所附的图表做成胶片之外，还从课外教材上精选了各类液压元件立体结构图、立体剖视图、工作原理图和各种液压机械的液压系统图，制作成胶片。针对课程内容采用这些胶片进行讲解时，学生表现出极大的兴趣，课堂气氛活跃，大大提高了学习效率。

2.2 实验教学

实验法是学生在教师指导下使用一定的设备和材料，经过控制条件的操作过程，引起实验对象的变化，通过观察这些变化过程获取新知识或验证所学知识的一种教学方法。实验教学可解决理论课教学的难点，帮助理论的理解消化，启发学生思维，培养实践能力，加强工程意识。针对液压课理论教学的特点和难点，在实验教学中采取了如下建议：（1）加强课程教学的直观性和时效性，加强液压与气压传动基础知识元件结构原理的学习，将起到事半功倍的效果；（2）油路的学习和系统设计结合起来，利用快速插接元件和软管，在实验室学生自接油路，组成学生设计的油路，既开拓思路又锻炼了综合能力，使理论与实践更好地结合；（3）随着科学技术的发展及应用，液压新技术、新元件、新设备不断被应用到生产实践中，如伺服阀、数字阀、比例阀等已被广泛应用，实验教学中应突出这些内容，实验室应增加新型设备，以适应社会对人才的要求，使学生毕业后能尽快地熟悉新型设备。

2.3 计算机辅助教学

计算机辅助教学（CAI）是把教育现代化引入学校课堂的重要内容，CAI的开展可以不断地把最新的科技信息和成果应用于教学。它不仅可以通过终端向学生传授知识，并且具有较强的应变能力，可以根据学生的反应选择适当难度的教学内容和最佳教学方式使学生介入学习过程。由于CAI改变了在固定的时间、地点以班为单位集体授课的传统教学模式和教学环境，因此，具有交互性、个别性、灵活性等特点，加大了知识传授量，实现了因材施教的教学原则，最能适应以学生为中心的“开放式”教学。笔者尝试开发了《液压与气压传动》网络CAI课件，根据液压与气压传动的教学特点，利用计算机多媒体技术，将静态的教学内容和平面式的教学方式转化成文字、图形、声音、动画、影像等相结合的多媒体动态形式和立体式教学，这将是传统教学手段无法比拟的，势必起到事半功倍的效果。

3 深化考核方式改革，综合反映能力

课程的考核结果应能较准确地反映教学情况，同时也必须能综合反映出学生个体的能力情况，只采用一般简单方式考核不一定能起到其应有的作用。为此，要深化考核方式的改革，寻求能真正公正公平综合反映学生能力的途径：（1）在命题方面，建立课程试题裤，使其能反映大纲要求，覆盖课程的全部内容，深浅适度，份量适中，注重“三基”要求；（2）在题型上，发展到包括填空、选择、问答、计算、改错、实验数据分析、综合系统分析等多种形式；（3）针对抄作业现象，适当进行平时的不定形式考核；（4）采用综合考核方式，具体方法是将考核成绩划分为试卷分（A，占70%）、实验分（B，占15%）、作业分（C，占10%）和表现分（D，占5%）四个部分，总成绩= 0.7A+0.15B+0.1C+0.05D，根据教改实践经验，将原来的单纯笔试定成绩改为综合考核方法，比较合理、比较科学。

4 结语

在《液压与气压传动》课程教学中，笔者结合上述教学方法、教学手段，取得良好教学效果，得到同学们的肯定与好评。对同学们的工程实践应用起到抛砖引玉的作用。

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