基于FESTO液压气动实训平台的任务驱动式实践教学

摘 要：针对高职院校机械大类“液压与气动技术”课程特点和教育部关于切实提高学生实践动手技能要求，提出基于FESTO液压气动实训设备和FluidSIM软件的任务驱动教学模式。应用此种模式进行理实一体化教学，可以锻炼学生动手实践技能并培养其设计、分析工程回路的能力，塑造其团结协作素质，养成踏实严谨工作作风。

关键词：FESTO液压气动实训平台 FluidSIM软件 教学模式改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

作者简介：宋飞燕（1977-），女，满族，内蒙古赤峰人。讲师职称，2007年获硕士研究生学位，主要研究方向为控制理论与控制工程。

液压与气动技术是利用有压流体（压力油或压缩空气）为介质来实现控制和运动的技术，广泛应用在国民经济的各种领域，特别是近十几年来，它与传感技术、微电子技术密切结合，发展成包括传动、控制与检测在内的自动化技术，已成为生产自动化不可缺少的重要手段【1】。《液压与气动技术》在机械大类高等教育的课程中，已成为一门重要的专业课，同时也是一门能直接用于工程实际的学科。2010年，我院利用欧元贷款购置了德国FESTO公司全套教学培训设备，其中包括20台套液压与气动实训系统和配套FluidSIM仿真软件。设备的引进结束了黑板上做实验的艰难教学条件，实现了“任务下达――设计和仿真（利用FluidSIM软件）――安装与调试（利用FESTO液压气动实训设备）――任务检查和评估”这种任务驱动式【2】教学。

1 FESTO液压气动实训平台和FluidSIM软件

FESTO气动实训平台包括能够完成各种常规回路的控制阀十余套，能够完成气动线性工作元件基本控制、复合控制、步进控制、顺序控制、压力控制、电气动回路的故障排除和维护保养等项目。液压实训平台提取出实际生产过程中常用的液压元件和各种电气元件，按照工艺应用而配备，可以进行典型液压元件、液压回路等项目的实训。FluidSIM软件由德国FESTO公司专门用于液压、气动及电气液压、电气气动设计与仿真的软件。包括FluidSIM-P和FluidSIM-H两个子模块，分别用于气动系统和液压系统的设计。该软件操作简便，灵活，具备丰富的多媒体教学资料，含有150多种标准的液压、气动和电气元件。使用该软件，可以方便的实现回路的连接和仿真，可以通过单步仿真逐步理解回路的原理或者进行回路的调试。通过设置，可实时观察系统中各个元件的参数值，如缸体的运动速度、输出力、油路压力、泵体压力等等。实训设备和仿真软件为任务驱动式教学做一体化教学提供了硬件基础。

2 仿真和实操相结合的任务驱动式教学模式设计和实施

任务驱动教学本质是通过“任务”来诱发、加强和维持学习者的成就动机。成就动机是学生学习和完成任务的真正动力系统【3】。学生在实践和学习的过程中，经过多次实践获得成功，体验到需要得到满足后的乐趣，逐渐巩固了最初的求知欲，从而形成一种比较稳固的学习动机。在设计任务驱动教学模式时，教师作为设计者，需注意如下几个问题：

1、 任务设计要契合工程应用实际，以工程项目作为引导。要让任务的设计贴近学生学习和生活经验，对于生产企业实际项目，要有相应的背景知识作铺垫。例如，机械加工中心液压回路任务，需要学生对加工中心的外观、结构、工作原理具备初步的了解，否则，不易理解和分析出系统需要有夹紧缸、进给缸等执行元件。

2、 在任务实施过程中，引导学生认清任务的轮廓、所蕴含的目标指向和目的意义。教师要努力创造条件引导学生完成任务，但不可越俎代庖、过多干涉，否则学生无法真正体验到成功的快乐。教师要保护学生的好奇心，提高学生发现问题和提出问题的勇气，鼓励学生自主探究完成任务。例如，液压缸差动连接任务，学生已经在教师的传授下理解了执行元件在回路中需要利用普通连接实现工速运动、利用差动连接实现快速运动，那么下一步，就需要自行选择元器件实现二者在行程某点上的切换。这需要用到学生们在前序课程中习得的关于换向阀和行程控制的知识以及其逻辑推理能力。此时，教师要沉得住气，激发学生自行设计，以期其取得成功后的快乐、自信和满足。

3、 在任务检查和评估过程中，教师要及时引导和总结，使学生对习得的技能、经验和素养养成认识更加清晰化和深刻化。教师要不吝赞美之辞，对学生取得的成绩和表现出来的人格闪光点给予肯定和鼓励。培养学生之间相互尊重、相互欣赏，相互学习的风气，营造和谐的师生关系。在学生通过自身或者团队的努力成功完成了某个任务，教师要告诉学生：你具备较强的动手能力、推理能力、合作能力、表达能力、良好的环境保护意识、爱护集体财务意识等等，要明确告诉学生，你不迟到、不早退，就是养成了纪律意识和尊重他人的素质，你完成任务不作弊、不取巧、按时提交，这就是诚实守信和严谨务实。教师要善于总结，善于赏识教育，正所谓“我看青山多妩媚，青山看我应如是”，良好师生关系不但是对学生人格的塑造具备强大的力量，同时教学相长，对教师育人能力的也是极好的促进。表1是我院液压部分教学选取内容和任务设置。

表1 我院液压部分教学选取内容和任务设置表

序号

学习情境

学习子情境（任务）

学时

合计学时

1

千斤顶液压系统分析

1.1液压传动认知

4

8

1.2液体缸的拆装

4

2

供热油罐车的液压系统分析

2.1液压泵及液压马达

8

24

2.2方向阀及方向控制

8

2.3系统设计、仿真和安装

8

3

机械加工中心液压系统分析

3.1流量阀及流量控制

8

16

3.2系统设计、仿真和安装

8

4

注塑机液压系统分析

4.1压力阀和压力控制

8

16

4.2系统设计、仿真和安装

8

5

动力滑台液压系统分析

5.1多种速度控制

8

16

5.2系统设计、仿真和安装

8

3 任务驱动式“教、学、做”一体化教学模式教学效果和拓展

我院《液压与气动技术》课程自设备引进以来，采用任务驱动式结合“教、学、做”一体化模式开展教学已经多年，在提升学生动手实践技能、加深其理论知识理解深度，塑造其团队协作、交流表达能力和科学严谨、求真务实的工作作风等多方面取得良好效果，对其它满足实训硬件条件的课程具备示范意义。

参考文献

[1] 许福玲，陈尧明.液压与气压传动[M]. 北京：机械工业出版社，2007.6第三版

[2] 朱妍妍.基于教学辅助平台的任务驱动式学习环境设计与实践[D].上海师范大学，2013

[3] 施俊.基于动机模型的学习指导设计与应用研究[D].山东师范大学，2004