关键词:液压与气动技术;交通运输;工业机械手;土方机械
一、液压与气动技术的应用
(一)液压与气动技术在交通运输中的应用
铁路与公路运输是国民经济的大动脉,特别是在偏远山区堪称“生命通道”。为了适应现代铁路与公路高速化的发展,在铁路与公路建设装备和运输设备中大量使用了液压技术。液压技术在我国铁路工程中应用很广,包括自行开发的钢轨铺设、轨枕起重、立抓装渣机,喷浆机械手、混泥土衬砌莫办台机等隧道施工机械,以及养路机械中使用的轨行式道渣清筛机,起巴道捣固机、道床整形机、夯实等成套设备,都大量采用液压技术,并向计算机控制方向发展。液压技术在公路运输行业的应用更为普遍,例如高速公路护栏的冲孔切断机、汽车维修举重机、地下汽车库升降平台和公路架桥等机械设备都大量使用了液压技术。
(二)液压与气动技术在工业机械手中的应用
在现代工业中,很多的地方都需要应用工业机械手来进行抓取和输送工件,特别在有毒、有腐蚀性的场所及高温和自动化生产线中,工业机械手的应用非常的广泛。
下图为传送工件的某机械手的工作示意图,其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B。
按起动按钮后,传送带A运行直到光电开关PS检测到物体,才停止,同时机械手下降。下降到位后机械手夹紧物体,2s后开始上升,而机械手保持夹紧。上升到位左转,左转到位下降,下降到位机械手松开,2s后机械手上升。上升到位后,传送带B开始运行,同时机械手右转,右转到位,传送带B停止,此时传送带A运行直到光电开关PS再次检测到物体,才停止……循环 。机械手的上升、下降和左转、右转的执行,分别由双线圈二位电磁阀控制汽缸的运动控制。当下降电磁阀通电,机械手下降,若下降电磁阀断电,机械手停止下降,保持现有的动作状态。当上升电磁阀通电时,机械手上升。同样左转/右转也是由对应的电磁阀控制。夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制汽缸的运动来实现,线圈通电时执行夹紧动作,断电时执行放松动作。并且要求只有当机械手处于上限位时才能进行左/右移动,因此在左右转动时用上限条件作为联锁保护。由于上下运动,左右转动采用双线圈两位电磁阀控制,两个线圈不能同时通电,因此在上/下、左/右运动的电路中须设置互锁环节。
(三)液压与气动技术在土方机械中的应用
随着我国建筑行业的迅速发展,我国城市迎来了高速发展的新时代。为了满足国家城市现代化建设的需求,土方机械发挥了独一无二的作用,土方机械为我国建筑行业的发展立下了汗马功劳。我国土方机械主要包括几个方面:用于挖掘土料或者石料的挖掘机,挖掘机又分为单斗挖掘机和多斗挖掘机;挖土运输机,就是常说的挖土机等。它的工作原理就是利用牵引力进行工作的。根据在不同情况下的工作状况,又可以分为推土机、铲土机、装载机、平地机和运土机等。根据其行走的结构又可以分为轮胎式的和覆带式的结构。夯土作业机,就是把地面进行夯实的机器,简称夯土机。平地机,用刮刀把地面整平的机械。水力冲刷机,利用水的高压来切割或者冲刷土方达到目的。
图1 传送工件的某机械手的工作示意图
二、结束语
液压与气动技术是在世界工业迅速发展的基础上得到发展的,世界工业的发展为液压与气动技术的发展提供了土壤,液压与气动技术逐渐的朝着多元化方向发展。通过调查后发现,液压与气动技术在未来不可能有太大的技术层面的突破,仍然集中在几个技术的更新发展阶段。例如提高其元件的寿命,降低其工作噪音,提高其工作效率,提高元件的转速等几个方面。尤其值得注意的是它们跟微电子技术的契合,和机电一体化等使得液压与气动技术在未来的行业中大显神威,使得其更加能够被准确的控制。其主要的发展趋势将主要集中在减少能耗、主动维护等几个方面。但是仍然可以确定的是液压与气动技术在工程机械上的应用将会越来越广泛。
参考文献:
[1]周进民.液压与气动技术[M].西南交通大学出版社.2009.05
[2]姜佩东.液压与气动技术[M].高等教育出版社.2000.
[3] 陈淑梅.液压与气压传动[M].机械工业出版社.2008.
1.1气动技术行业标准化现状
我国第一项液压专业的国家标准(GB786-65《液压系统图形符号》)于1965年[2]。1979年成立了全国液压气动标准化技术委员会,专门负责液压气动行业的标准化工作。当时气动技术尚未有独立的标准体系,随着我国气动技术的飞速发展和广泛应用,目前已形成比较完善、适合行业发展并逐步与国际标准接轨的液压气动标准体系。近年来,国内多家科研院所、企业单位积极投入到标准的修订工作中,促进了气动技术行业标准化工作更快、更有利地发展。目前,现行的液压与气动标准共有141项,其中气动相关标准48项。现行的气动标准中,国家标准26项、行业标准22项、等同采用国际标准4项、等效或修改采用国际标准4项、非等效采用国际标准15项,绝大部分产品在设计、制造和质量控制等环节均做到了有国家标准或行业标准可循。根据最新调查显示,现行的国家标准和行业标准在生产中得到了广泛应用,已基本满足企业的产品生产、新品开发和市场需要。
1.2气动技术产业分布概况
我国现有气动设备生产企业1000多家,其中重要生产企业仅为35家,集中分布在上海、无锡、肇庆、奉化、温州、济南等东部地区。2010年3月26~27日,中国液压气动密封件工业协会六届一次常务理事会议在辽宁阜新市召开,会议授予阜新、泸州和奉化为国家产业化集群示范基地,成为中国首批“国家液压液力气动密封产业集群示范基地”。在机械工业各主机行业快速发展的带动下,我国液气密工业实现了持续、快速、稳定发展。到2004年底,液气密行业产品工业总产值由2001年的51.1亿元增长到172.9亿元。另据中国液压气动密封件工业协会30家(含外资企业)重点联系企业统计,到2008年气动元件行业职工总数为11159人,固定资产总计14.61亿元,其中气动元件工业总产值50.61亿元,工业增加值13.58亿元,利税总额2.66亿元。据气动行业粗略统计:气动工业总产值为88.64亿元,其中内资企业约占40%,同比增长19.7%。近几年世界气动元件年总产值约70~75亿欧元,约合人民币560亿元,我国约占12.7%。
2气动元件技术和质量水平
我国内资企业生产的气动元件品种基本上包含了各大类气动产品,即:气源处理元件、气动控制元件、气动执行元件、气动辅助元件、气动系统与气动机械等,总计约有2200个品种,规格约12000个(电磁阀未计电压组合,气缸未计行程组合等)。国内企业产品水平多数达到20世纪90年代国外同类产品的水平,少数主导产品达到当代国外同类产品的水平。方向阀有电控、气控、人控、机控等四种控制方式,通径1~25mm,最小幅宽8.5mm,最低功耗1.1W(DC24),最高工作频率200Hz;多介质电磁阀通径6~50mm;压力阀有普通型、精密型,调压精度±10kPa,灵敏度±9.8kPa;空气过滤器有普通型、精密型,最高过滤度0.1μm;油雾器最小起雾流量≤30L/min(通径8mm,进口压力630kPa);气缸缸径1.5~320mm,最大缸径1350mm,气缸最长4000mm,伸缩气缸最长14500mm;工作压力有常规压力,也有高压,可达5MPa;适应环境温度有常温、高温、低温,能适应温度-50~200℃,最高达400℃;工作介质有压缩空气、水、油、蒸汽及腐蚀性流体等,能基本满足各行业中低端市场配套要求。据统计,国内主要气动产品生产企业已通过ISO9001质量体系认证和欧盟CE认证。国内气动产品中,省级名牌产品20多种,省级著名商标10多家。
3气动产品研发与创新能力
随着时代的发展和市场的需要,国内主要气动产品生产企业完成了厂房扩建或新建。很多企业还专门设置了技术研发中心,聘请专职研究人员致力于新品开发,并取得了一定的成果,拥有多项国家发明专利、实用新型专利和外观设计专利。数控技术的发展促进了企业购进大批新型数控机床和加工中心,提高了加工能力。新技术、新装备、新人才推动气动产品的研发和创新进入了新的时期。目前,气动技术广泛应用于机械制造、电子电器、石油化工、机器人、运输车辆及制造等行业中。随着气动工具的广泛使用,气动技术还应用在自动喷气织布机、自动清洗机、冶金机械、印刷机械、建筑机械、农业机械、制鞋机械、塑料制品生产线、人造革生产线、玻璃制品加工线等许多机械设备和生产线上[3]。在诸如核工业和宇航等尖端技术领域,气动技术也占有重要的地位。
4我国气动技术的发展趋势
4.1标准化
完善气动行业标准,要以国内生产和市场需要为目的,以转化国际标准和采用创新技术为前提,优先考虑填补国内空白,对主机应用有关键性和突破性的自主创新技术,有促进国内产品结构更新换代的标准项目。到2015年,液压气动标准体系基本实现与国际标准接轨,对国际标准的采用比例达到90%以上,主要技术标准能够开展与国际标准的同步研究。液压气动标准要实现与生产技术发展、国内外市场需求同步发展和更新,形成持续稳定和良性循环的标准体系,全面满足行业生产和市场需要。
4.2精密化
目前开发的非圆活塞气缸、带导杆气缸等可减小普通气缸活塞杆工作时的摆转;为了使气缸精确定位开发了制动气缸等。为了使气缸的定位更精确,使用了传感器、比例阀等实现反馈控制,定位精度达0.01mm。在精密气缸方面已开发了0.3mm/s低速气缸和承载力为0.01N的微小气缸。在气源处理中,过滤精度0.01mm、过滤效率为99.9999%的过滤器以及灵敏度0.001MPa的减压阀均已开发出来[4]。
4.3高速化
目前国产气缸的活塞速度范围为50~1000mm/s,今后要求气缸的活塞速度进一步提高,达到国外同类产品水平,并且在运行中要避免冲击和爬行。阀的响应速度也要求由现在的1/100秒级提高到1/1000秒级,电磁换向阀电功耗为0.1~0.15W,最高换向频率为500~1000Hz;寿命达到20000~100000万次。减压阀设定灵敏度为±0.001MPa;重复精度达到±0.003MPa。提高辅助元件的精度,如压缩空气过滤器:过滤度0.01μm,过滤效率达到99.9999%。气缸的高速化对提高装置的生产效率具有重要意义,近年来SMC、CKD、TAIYO、ORIGA、NORGREN、MEC-MEN等公司研制的无活塞杆气缸的速度都已达到2m/s以上,其他类型的高速气缸甚至达到了3~4m/s的速度[5]。
4.4节能化
未来的气动技术不仅要求产品本身具有节能和绿色技术特点,而且要服务于任何生态环境友好工程,特别是低碳经济工程[6]。气动元件的低功耗能够节约能源,并能更好地与微电子技术相结合。已开发出功耗≤0.5W的电磁阀并商品化,可由计算机直接控制。在SMC生产的数十种系列低功耗与微电子化的电磁阀中,电磁铁的消耗功率大都在1.8W以下,小型阀有的功率仅为0.45W,盲动型阀的功率一般也都小于4W。节能气枪VMG系列就是通过气枪内部流路和喷嘴的优化设计,使压缩空气的消耗量降低50%~75%。在美国,压缩空气系统的总功率超过12.7×106kW。在压缩空气系统的寿命周期费用中,动力费用是最大的费用,一般超过寿命周期总费用的30%,差的情况下可达40%~50%,良好情况下可能只占10%~20%[7-8]。近年来,气动技术因其具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点广泛应用于工业生产中,而经济的发展和技术的创新又对气动技术不断提出新的要求,如何在标准化、精密化、高速化、节能化等方面取得突破是目前面临的主要问题。因此,今后要继续进行气动技术的研究,使气动技术得到更大的发展,在工业自动化系统中得到更广泛的应用。
【关键词】研究背景 协作圈 典型课例 研究方法
一、我校气动技术项目课程课例研究的背景
(一)气动技术项目课程的实施促进了本课程课例开发的紧迫性
社会需求永远是推动技术发展的动力。历届PTC展览会(亚洲国际动力传动与控制技术展览会)产品显示,以液压与气动为代表的流体传动技术,正借助微电子技术大力发展电液气一体化传动与控制而产生新的活力。所以,在气动教学中不仅要让学生学习气、液压基础知识,还要让学生具备综合运用气压控制、电气控制、PLC控制气压系统的能力。事实上,电子技术和气压传动技术相结合,易于实现气动系统的柔性化、智能化,正逐步在许多领域广泛应用。
为此,液压与气动技术课程的项目开发和实施在职业院校取得了一定的成效。改革的主体思路是以能力培养为中心,应用现代化教学手段,强化实践性教学,让学生掌握必备的气压、液压以及电子、电气控制等方面的基础知识。项目课程的实施对教师提出更高的发展要求,教授气动技术学科的教师除必须具备丰富的机械专业知识和扎实的教学功底外,还须具备电气控制和PLC控制方面的相关知识和能力。
(二)我校气动技术课例开发的必要性
气动技术这门课程在我校的课程改革中,已经历了“市场调研—职业岗位任务分析—课程的项目开发”一系列建设工作,并进行了多轮项目化教学实施,取得了良好的教学效果。为了进一步完善该项目课程的建设,促进教师的发展,需要对该课程再进行深度的开发,开发和实施典型项目课例,提升教师的校本科研水平,促进青年教师专业成长,完成跨学科“复合型”教师的培养。
(三)课例研究的价值
在课程改革中,教师的角色由“单一型”向“行为引导型”转变;教学组织形式由“固定教室、集体授课”向“实验中心、教学工厂”转变;教学手段由“口授、板书”向“多媒体、网络化”转变。这就需要教师有丰富的专业知识,有扎实的教学功底,能运用较为先进的教学方法。课例研究的开展,是一种课堂研究方法的改进,对不同内容的教学都具有指导意义,让教师能举一反三、触类旁通,大大提升教学实践能力。以课堂教学为重点,以课例研究为主要形式的课堂教学应用研究,是一种符合实际、贴近教学而又突破课程改革发展瓶颈的研究。
课例研究最终的受益者除了教师还有学生。教师在课例研究时对课例的开发,以学生获得为中心,既设定学生的短期学习目标,又设定学生的长期学习目标;注重为学生提供知识构建的机会,还注重换位思考和合作交流过程的碰撞与相互启迪;将教学内容和生产实际结合起来,让学生在做中学、学中做,潜移默化地接受职业素养的培养。此外还能转变学生学习方式,让学生自主学习,培养合作学习意识。
二、气动技术项目课程课例研究的实践
(一)精心组建课例研究协作圈
学校的课例研究正逐步渗透到教研活动中,但学校日常教研活动中的课例研究还是少了一些“研究”的味道。本着共同兴趣、团结协作、教研结合的思想,我们组建了研究协作圈,协作圈由六名成员和一名辅导员组成,六名“圈员”中有两位高级教师、两位工程师、两位具有研究生学历的一级教师。
香港、日本等地区和国家的课例研究共同点是有来自校外的专业研究人员,这些外来力量可以带来关于学生、学科和教学的不同观察视角和研究观点,是课例研究深入进行的有利条件。所以协作圈在成员结构上,除四位教师为本校一线教师外,还有一名校外专家教师、一名与气动技术相关的企业主管,他们的加入为课例研究带来新活力。协作圈“圈主”为市学科带头人,是校项目课程开发的领军人,主编出版了多本项目课程教材,在省级期刊上发表过多篇学术论文,具有较强的科研能力和新课程理念及创新意识。协作圈辅导员是常州市首批个人命名的名师工作室领衔人。
(二)确定气动技术项目课程典型课例
在典型课例开发过程中,根据气动技术项目课程实施中存在的问题,协作圈采用头脑风暴法,圈员们充分发挥自己的创造力,设计各种方案,讨论、分析方案的合理性,拟定可行方案,再质疑,对开发方案进行修改和补充,从而确定典型课例的主题、教学方案的框架结构和具体的教学处理细节以及教学实施方案。
目前,协作圈确定的课例研究主题有:课程各项目的“任务—计划—决策—实施—检查—评估”教学策略、折边装置等项目理实一体化教学的有效管理、头脑风暴法在教学中的创造力等,这些研究有很强的必要性、实用性和推广性。
(三)实施气动技术项目课程课例
气动技术项目课程典型课例实施时采用了以下三种方法:
1.同课多轮法。同一教师针对在同一教学内容、同一课型中要解决的问题,连续多次在不同班级上同一节课,进行多次的设计—实施—分析修改—再设计—再实施—再修改,在观课、评课的基础上,不断改进教学行为模式,直至问题解决。这种方法在我们课例研究中应用最多。
2.同课异构法。不同教师以不同的设计构想或不同的教学策略上同一节课,分别观察记录,集体比较课例实施有关的问题,对照新课程理念集体设计改进方案,然后再一次实施教学过程,并收集新的课例资料,如折边装置等项目理实一体化教学的有效管理课例。
3.异课同构法。针对在不同的教学内容中要解决的同一问题,如实施气动技术课程的各项目时,采用同一“任务—计划—决策—实施—检查—评估”教学策略,在实施过程中,广泛地、有针对性地收集设计思想、目标、内容处理、方法策略、实施过程等方面的资料,为进行课例比较做准备。
(四)课例实施初步效果
1.撰写出五份课例研究报告
在每一次的课例研究中,我们注意收集资料,及时整理,在“初稿—斟酌—定稿”三步的基础上撰写课例研究报告,每个课例研究报告包括对教学设计的背景、思路与意图进行说明;如实描述课堂教学的实际进程,包括学生是怎样学习的、师生是如何互动的;对授课过程及效果进行反思与讨论,突出课例的价值和意义。
2.学生对课程的评价
对课程实施评价时,学生反映他们在动手能力、思维能力、理论加强等方面都得到了很大的提高。特别是在元件结构的认识、元件的维护和维修方面,教师采用的多种教学方法形象生动,易于接受。而课堂的有效管理既保证了学生的学习效率,更满足了学习能力强的学生的思维训练与研究性学习。
3.教师的感受
作为研究主体,教师在发现、搜集、分析或撰写课例的过程中,切实提升了自己对教育现象和问题的自觉反思意识和研究能力。教师在教学的实际工作中遇到类似问题时,就会借鉴课例中的经验或受课例经验的启发积极调整教学行为,增加了实践智慧,提高了教师在实际教育情境中的决策和行动能力,提升了专业水平。
三、气动技术项目课程课例研究的思考
在进行课例研究时还存在一些问题,如校外研究人员不可能支持每一次的课例研究,这就需要完善协作圈的分工协调;课堂的现场观察方法需要多样化,必须增加课堂观察分析技术;同课多轮法实施课例时因学生的差异形成不同的效果,这就需要教师形成扎实的功底,在教学时不断地“备学生”实施微调。
课例研究不是一蹴而就的工作,教师不可避免地会产生退缩的念头,如何保持参与者研究的持久性是“圈主”必须时刻面对的问题。事实上,每一次的课例开发与实施不一定都会圆满,甚至还有不少问题。但是,在亲身“做”课例的过程中产生的思考、研讨、深刻反省过程使教师获得了快速的成长。
【参考文献】
[1]杨玉东.教师如何做课例研究[J].教育发展研究,2008(8)
[2]杨玉东.课例研究的国际动向与启示[J].全球教育展望,2007(3)
[3]Dan.McDoewl.Process Guides. San Diego Unified School District. July 5,1999
基于以上情况,为了让学生在学习中更好地掌握相关的基本知识和原理,学到更多、更新的知识,本文对《液压气动技术》课程的教学方法作了一些改革。希望通过笔者的努力能够对相关的科研工作者、广大教师起到抛砖引玉的作用,为《液压气动技术》课程教学改革起到一定的促进作用。
关键词:《液压气动技术》;教学;改革
一、通过动画、视频、元件装拆、仿真和实际案例辅助教学
在面授教学中,采用了各种学生容易接受、容易理解的手段,把有关的知识讲清楚、讲透。例如,在介绍液压传动的工作原理时,除了讲解之外,还通过实例的视频播放,模型实验等手段,增强学生对工作原理的理解和掌握。在讲解流体力学基本知识时,因为公式、计算较多,而这却是学生的薄弱环节,针对这一点,在教学中加入了实际案例介绍、视频实验等辅助方法,使枯燥乏味的公式和计算变得生动起来,学生不用死记硬背就能灵活应用公式,加深了对公式中参数的理解。在液压元件的教学过程中,通过播放动画、元件应用视频、元件拆装实验等辅助手段,学生熟练掌握了元件的结构和工作原理,并能灵活应用。
在基本回路和典型液压系统的介绍中,借助Festo公司的Fluid-Sim仿真软件,把课本上的例图、习题中的系统图全部用软件画出来,另外还增加了许多书上没有的、非常实用的回路,在课堂上播放给学生看,书上原来不会动的原理图全都动了起来,大大地激发了学生的学习兴趣。
此外,还采用了课堂讨论的形式,让学生互相介绍自己单位中使用液压系统的情况,自己在工作遇到的问题、解决的方法,大大地提高了学生的学习热情。例如,电磁控制顺序回路的液压系统图和电气图,学生只要揿一下电路图中的铵钮,就可以观看液压系统的工作情况,以及电路的通断情况,从中学生不仅可以掌握液压原理,而且可以了解和电气的配合情况,甚至可以和PLC连接,并且可以通过编程由PLC来控制液压系统的工作。
二、加强课堂练习与课堂讨论,组建学习小组
为了使学生更好地学习,将班级分成若干个小组,增强学生之间的互帮互学,培养学生的自学能力和协同工作的能力。加强课堂练习,增加习题的讲解,进行课堂讨论,让学生对习题充分了解,并理解和掌握教材内容和概念。
三、通过网上课堂对面授教学进行补充
另外,通过网上课堂对面授教学作了较多的补充。本学期在教学改革过程中,对网上课堂的内容建设投入了大量的精力。针对学生想要学的,较难学的,以及液压气动技术的新发展,将网上课堂的内容作了较大的改动。网上课堂上除了有本课程的教学大纲、实施计划、参考教材、形考比例,以及每一章节的要点、重点、难点和习题外,还把授课的电子教案放到了网上课堂,通过这样的方式,学生即使由于工作原因不能到校上课,也能通过网上课堂了解老师的进度,知道老师讲课的内容。同时,在每一章节安排了大量的思考题和在线测试题,使学生每学完一章节就可以了解自己掌握的怎么样。
为了让学生对课本内容有更深入的了解,在网上课堂中还做了相当多的视频节目,以及许多仿真回路,学生只要下载,就能在任何时间、任何地点观看。为了让学生掌握液压气动技术的发展动态,还在网上课堂中链接了一些国际著名公司的网站,学生只要进入就可以知道更多的内容。
四、加强实践环节的教学
液压气动技术是一门实践性非常强的课程,要学好必须完成一定量的实验,因此在教学中想了很多办法,采用了多种形式的实践教学。
首先,学生可以在电脑上,通过Festo公司的仿真软件、国家开放大学的液压仿真实验进行实验;
其次,建立了液压气动实验室,学生可以在仿真无错情况下在实验室完成实验;
再次,建立了校外实训基地,借助社会力量,让学生进一步加深对课本内容的理解;
最后,带学生参观各种展览会,参观相关公司,了解书上所学知识在实际中是如何使用的。
例如采用Festo公司的仿真软件构建的进油路节流调速回路的仿真系统,学生可以通过调节节流阀的开口大小、负载大小,来验证速度负载特性。
五、邀请行业专家做专题报告
邀请行业专家以及资深工程师为学生做专题报告,介绍液压气动技术的发展动态及前景,介绍液压气动技术设计与使用过程中可能会遇到的问题以及解决方法,介绍液压气动设备使用中可能会碰到的故障及排除方法,这大大激发了学生的学习热情。
通过以上的教学改革和实践,培养了学生的学习兴趣,提高了学生的学习积极性,学生觉得这门课容易学了,更加想学了,学得好了,也学得更扎实了。有很多学生已经将所学知识用到了实际工作中,并在工作中解决了大量实际问题,这也促使我们广大教师要在今后的教学中不断调整方法,以便把课上的更好,培养出适合市场需要、符合社会发展的复合型人才。
参考文献:
[1] 许仰曾. 中国液压行业发展战略的新机遇、新格局及新思维[J]. 流体传动与控制, 2011(04).
[2]2010年液压件和密封件将向市场前端冲刺[J]. 液压气动与密封,2010(02).
[3] 走出去,引进来――记中国液压气动密封件工业协会欧洲之行[J]. 现代制造, 2003(20).
[4] 李硕卫,张国贤.现代液压技术的发展现状[J]. 机械工程师,2009(02).
[5] 王长江.中国应该成为液压的大国和强国[J]. 液压气动与密封,2009(02).
关键词:演示性;验证性;操作性;实验
《液压与气动技术》课程是机械类专业学生的一门专业必修课,将为学生学习后续专业课和将来从事专业技术工作提供必要的基础。现代经济的飞速发展对高职院校的人才培养提出了更高的要求,传统《液压与气动技术》课程教学采用的都是理论教学为主,课后进行单一重复的演示性、验证性实验,而这些实验与实际工作中的应用是脱节的。特别是当前高职院校的学生基础比较差,对于繁琐的理论听不进,听不懂,验证性的实验看过之后也没什么很深刻的印象。通过毕业班的问卷调查,发现学生认为《液压与气动技术》是所有专业课里最没用的课程,但实际上,液压与气动技术广泛应用于工业、农业、工程机械、汽车、航空、军事各领域。如何将课程的实验、实践性活动与理论教学有机地结合起来,培养学生的动手能力,激发学生的学习兴趣,是我们要研究和探索的问题。通过承担汽车班的《液压与气动技术》课程一体化教学,启用学校新建的液压实验室,对于课程的实践性教学有一点体会和想法与大家分享。
一、有针对性地删减演示性、验证性实验。
演示性、验证性实验不是全部放弃,而是根据所教班级和学时,将以前常做的实验做调整,保留内容简单而实用的实验。比如保留简单机床液压系统的演示,让学生对液压系统有基本认识和感知。实验台简单明了,但“麻雀虽小,五脏俱全”,通过它学生很容易认识液压系统的五大组成部分,每个学生都可以很快上手进行操作,操作过程中感受液压传动的无级调速、操作方便、易发生泄漏等特点,调动学生的兴趣和积极性。同时删除操作复杂、需要繁琐计算的实验。比如溢流阀的性能实验,因为每个小组的实验时间长,操作复杂;液压泵的性能实验,因为计算繁琐,学生很难掌握,没耐心,没兴趣。其实液压泵的性能和溢流阀的性能是本身固有的,企业技术员无需通过实验照样知道它的特性,这样的验证性实验可有针对性地删除。
二、改进演示性实验、验证性实验的教学方式方法。
以前做演示性、验证性实验的步骤都是老师先讲实验原理,再实际操作演示,然后学生再操作,记录数据,效果不是很理想。比如“压力的形成”实验是液压与气动里非常重要的的一个实验,目的是要让学生充分理解“压力是由负载决定的”这句话的含义,对后续课程内容有着深远的影响。以往学生做过实验以后,学习好的学生能记住“压力是由负载决定的”这句话,但在后续内容讲压力阀,顺序动作回路时这句话的实际应用就不知道了,如何让学生真正理解而不仅仅是记住这句话呢?可以对这个实验(如图所示)做新的教学设计,增加课程后续内容的引导。
教学设计如下:在学生完成实验观察现象和数据后,老师将溢流阀压力调整到0,让学生观察现象并提出问题:“(1)溢流阀压力为0,为什么液压缸不动”?这个时候多数学生都摇头不知道,老师并不急于给答案,接着调整压力问:“(2)将压力调到0.4Mpa为什么只有挂一块砝码的缸动”?这时候就有学生回答了“因为压力不够”。教师马上再次调整压力问:“(3)将压力调到0.6Mpa为什么二块的缸可以动,三块还是动不了”?这次就会有很多学生说“因为压力只够提起二块砝码而不够提起三块”。老师立刻往下问:“(4)要使所有缸都能正常工作,溢流阀压力应当为多少”?学生就会回答“应该比挂三块砝码的缸工作压力高”。最后得出结论:要使液压系统正常工作,溢流阀的调整压力应该大于系统中所有缸的工作压力。这样一步一步地将问题深入,使学生充分理解“压力是由负载决定的”这句话的含义,为课程后续讲解压力控制阀和压力控制回路打下很好的基础。
三、强调团队协作,由浅入深、循序渐进,自己动手搭建回路的操作性实验。
学校新建的液压实验室购入了六台液压与气动双面实验台,它可以搭建各种回路,但是对于操作者的要求很高。它不仅要求学生要自己选择元件并根据液压系统原理图连接液压管路,而且要根据电路图连接电路,还牵涉到压力继电器、接近开关、plc、单片机等等,学生要单独完成难度比较大,这就要求要有团队协作精神,合作完成。实验过程这样设计:做单级调压回路搭建第一个实验时,老师将学生分组(每个小组5~6人,将成绩比较好能力比较强的同学分到每个组任组长),六台实验台老师接好一台作为样板,另外五台由每个组使用。老师先手把手的教组长选择元件,按图一步一步接油管、接电路完成回路搭建;然后由每个小组长带领小组成员重新进行搭建,这个过程中同学会互教、互帮、互助,出现错误会互相讨论,争论,参照老师样板,发现并及时纠正错误,直到每个同学都能独立完成实验。学生成长快,成就感强,教学效果好。通过实验学生不仅学会了看液压系统原理图,根据原理图接油管和元件,还能看懂电路图,根据电路图接好电路,综合应用能力得到提高。
单级调压回路的搭建油路和电路相对比较简单,而到了下一个实验两级调压回路搭建,油路、电路更复杂,老师却不再接样板,不再手把手教学生接油路和电路,让学生自己按照同样的方法和步骤接,只在学生有问题的时候给予指导。再到下一个实验顺序动作回路搭建,就完全由学生自己完成,并且设置压力故障让学生来排除,甚至可以让学生自己搭建所想搭建的回路、自己设计电路。这样由浅入深、循序渐进,就像著名职教专家姜大源教授讲的三步走“手把手、牵着手、放开手”,这三个实验重复的是步骤,不同的是内容,由简到繁,通过反复练习、强化,学生就可以掌握得很好。
关键词:气动技术 教学大纲 探索
随着社会、经济的发展,技能教育也在发生着变化,已经由知识型向技能型转化,就必然要对现今技能教育的课程教学进行改革,而作为课程的教学灵魂在于教学大纲,所以根据技能教育改革的要求,以就业为导向、能力为本位的技能教育、对教学大纲的修改已迫在眉睫。
以某高级技工学校的《气动技术》课程为例,经过对多次该课程的认真听课、学习、探讨,已经提高了对本次修订工作的必要性的认识,分别在对任课教师、学生及相关科目任课教师进行了多次专项抽样调查和了解,并对调查结果进行了归纳和分析。在此基础上进行大纲修订探讨,最终对本课程进行了修改的探索。
一、教学目标要求的调整
高级技工学校培养目标是培养生产一线的应用型、技能型人才,所以修改后的教学大纲在原大纲能力培养要求的基础上,将原目标要求整合为“能力目标、知识目标、素质目标,进一步突出技能教育的特色。这也能体现该校工学结合一体化课程的综合职业能力目标,要求在教学中不仅要传授单科知识和单项技能,而且更加注重解决综合问题能力的培养。针对以上实际需要来确定气动技术课程的教学目标,调整教学内容。使《气动技术》这门课的教学目标更侧重于现场实际应用、分析问题、解决问题能力的培养。
二、教学内容结构的调整
修改后大纲将原大纲的教学单元、学习目标、课程内容调整为项目名称、学习目标、学习内容、评价建议、教学建议。
1.项目名称
利用现有气动实训设备,把之前每个教学单元整合为现在两个典型工作任务,反映了该职业典型的工作内容和工作方式。完成典型工作任务的过程能够促进从业者的职业能力发展,同时完成该任务的方式方法和结果多数是开放性的。它具有工作过程结构完整、以人为本、开放性方式和结果的特点。
2.学习目标
修改后大纲在学习目标上,不但要求提供专业能力的教育,而且要提供专业以外的学习机会。使学生独立解决问题并对未来产生持续影响的个性化发展过程,学习计划由学生或学习小组制定,通过职业实践活动持续追求一个最新的结果,促进学生职业能力、职业意识和社会责任心的综合发展,促进学生的个性发展,最终实现职业成熟。
3.学习内容
学习内容应包括“基础模块”、“职业模块”两个模块,基础模块是必修模块,其内容为学生必修的基础性内容和应该达到的基本要求。其内容确定的原则是突出共性教育。要学习作为职业人必备的气动基础知识与基本技能,学习各专业知识共同需要的基础知识与基本技能。
职业模块是学习相关专业所需的限定选修内容,其内容确定的原则是淡化理性抽象思维,突出基本技能和应用。要学习相应职业岗位中已被大量使用,或正被推广的知识与技能。学习具有时代特征,且易被高技学生所接受的知识与技能;学习进一步掌握职业技能所必备的知识和提高必备的职业素质,这些对学生将来就业非常重要。
4.评价建议
实施多元化评价,突出评价的激励作用,修改后大纲坚持总结性评价和过程性评价相结合、定量评价与定性评价相结合、教师评价、小组成员互评与学生评价相结合的原则,突出评价的导向、激励的功能,注重考核与评价方法的多样性和针对性,为全面、客观、公正地反映每一个学生的学习情况提供保证。
三、教学方法的调整
在教学过程中充分发挥教师为主导、学生为主体的作用,加强与学生交流、讨论,激发学生的学习兴趣及其主动性。充分利用各种教学资源,通过具体案例讲授。
整个课程分为若干个项目进行教学中按照“做中学”‘做中教“教学方法,加强学生实际操作能力的培养,增强合作意识。采用项目教学,以工作任务引领提高学生学习兴趣, 激发学生的成就动机,在实操教学中,提高学生的岗位适应能力教学过程全部在气动实训室内进行, 授课方法以多媒体演示及实物教学为主,结合确定项目、自主学习、制定方案、项目实施、反馈评价的五步教学法进行,这充分体现了学习即工作的工学一体化的特点。
四、课程重点和难点的解决方法
在课程的重点部分教学中采用工业实例引导,充分利用多媒体教学软件、动画演示、气动透明元件、气动剖面原件、工业图片、教学影片、气动训练设备等进行直观教学,以便加深学生的记忆和理解。在课程的难点处安排了课内实践及讨论内容,通过工业实训项目的训练使学生掌握应用技术和技能,培养学生的创新能力及动手能力。
1.在实训教学环节上,开发出若干项项模块式实训(典型工作任务)项目单,均为工业应用实例,课内实训内容均由实训项目单落实。在实训环节的组织上,采用2-3人一组两套实训设备,每个人都要单独按要求做,并鼓励每组同学对于同一目标用多种方案实现并比较优劣。通过设计并组装带有探索性的实验回路培养学生的创新能力、动手能力、团队合作精神和责任心。在训练中,各小组成员要团队工作、分工合作。实训内容包括回路设计、元件选取、回路组装、回路调试、故障排除、整理设备、小组讨论及实训记录。每组所做项目的结果和时间记入过程化考核成绩,这样实训时学生们都会非常紧张地投入,为完成项目的要求,同学们会利用课余时间主动要求做,经过这一过程,会挖掘他们创新潜力和培养动手能力。
2.使学生置身于气动实训室的工业“仿真”环境中,将所学的知识即可以用气动控制回路设计仿真软件进行模拟,又可以对照实训室的工业元件。同学们的设计思路既可以在电脑上仿真进行错误判断也可以在实训设备加以实现。整个教学过程使学生在“学”中“做”及“做”中“学”,大大激发学生的兴趣。
五、教材的选用
结合技能教育以及我校学生学习特点,要求教材在内容真正做到了联系实际(联系生产、联系技术、联系工艺),实现与企业的零距离对接。新颖实用的教材选用,“最先进的实训设备”及“工业应用案例式的实训项目”将全面提升学生的气动技术应用能力,有利于理论与实践、“工”和“学”的有机结合。
总之,修改后大纲一定要精选应用最广泛、并且能被学生所接受的知识、技能与能力,调整被现代气动技术逐渐淡化的内容,要删除繁杂的运算和缺少普适性的人为技巧,降低难度,突出专业学习及生产生活中具有普遍适用的内容。将传统的能力要求整合为“基本技能要求”与“职业能力要求”,使教学要求更符合技能教育发展状况,体现技校“技能教育,技能就业,技能成才”的办学理念,同时也使学生在“工”的体验“学”的升华,“学”的认识在“工”时得到实践。
参考文献
[1] 丛锦玲,坎杂,毕新胜,付威. “液压与气动技术”课程改革的探索与实践[J]. 机械管理开发2013(3):141-142
关键词:液压与气动;项目教学;过程考核
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)46-0189-02
液压与气动技术课程是高职高专机电专业和工业过程自动化专业的核心课程,也是三大传动系统的重要分支之一,对工业的发展、科技的进步有着至关重要的作用。随着教学事业的日益发展,高职高专教委会不断地研究及改进教学方法及教材设置,大力推行项目教学方法,在各院校取得了较理想的成果[1]。在此背景下,提出了基于项目教学的液压与气动技术教学研究。
一、项目教学和液压与气动技术课程的特点
项目教学法区别于以往的传统教法,主要体现学生的主体地位,强调学生的自主学习过程和实际解决问题的能力。项目教学法最显著的特点是“以项目为导向、以任务驱动;以教师为引导、以学生为主体”,提高学生学习的参与性、通过共同协作性完成项目目标[2]。在项目教学法中,对教师提出了全新的要求,教师不再是把自身所掌握的现成知识和技能传递给学生,而是要按照人才能力培养目标的要求,分析岗位需求确定教学项目模块,分解项目案例,关联知识点与能力点,并要有效地进行项目教学的实施,充分调动学生的学习兴趣。最后,还要制定有效的考核机制以达到过程考核的目标。
液压与气动技术课程主要讲液压与气动的基本回路、系统构成及应用,包括液压与气动的五大组成部分,各组成部分的工作原理、元件构成及特点,液压与气动基本回路的构成、应用、故障分析等。可以将独立的系统作为教学项目,将系统构成、工作原理、元件的学习、故障分析等知识分解到各个系统中,通过多个项目的学习最终学完所有的知识点。课程内容具有系统、可拆解的特点,较适合实施项目教学应用。
二、液压与气动技术教学项目的研究
项目的选取设计是项目教学成功与否的关键因素之一。项目的选取设计应与学生所学专
业密切相关,应与生产实际较为接近,应与高职高专学生的自身情况相适应,应与教学大纲的知识点相一致。应与所学的前后课程有所关联。
根据机电一体化和工业过程自动化专业的特点,我们进行了相关单位及工作岗位的走访调研,并跟兄弟院校的同行进行请教交流,经反复研究推敲最终确定了五个项目作为教学目标。各个项目又被划分为多个独立的任务,各个任务之间相互关联构成项目主体,又可以独立的作为一个系统进行学习。任务本着由简入难的原则分配,每个任务都包含新的知识内容,循序渐进地使学生在完成所有项目的同时学会教学大纲所要求的知识内容。教学项目表见表一[3]。
三、项目的实施设计
项目教学的实施是项目教学的实践环节,在此过程中学生作为项目的执行者处于主体地位,教师在项目实施过程中起到引导的作用,同时教师要有效地组织过程考核。下面以汽车起重机液压系统为例介绍项目的实施设计。
1.项目的引入:汽车起重机是日常生活中常见的独立液压设备,主要应用于重型设备的安装、装卸等工作中。通过录制的视频资料给学生展示汽车起重机的工作过程,对学生进行引导性分析,拆解工作任务,确定项目目标。
2.任务布置:汽车起重机液压系统共分为五个任务,任务名称见表一。每个任务都以任务书的形式下达。为更好地完成项目,学生以自愿结组的形式划分学习小组,每个任务要轮换工作职能,设立任务小组长。任务小组长主持任务的完成过程。教师要适当对小组成员进行调配。
3.项目的执行:项目的执行以各任务的形式分段进行,通过各任务的实现最终完成项目目标。各任务以任务小组的形式进行,小组长根据任务书组织组员进行任务分析,资料搜集,制定计划,划分工作任务给组员,主持本组任务实施过程。教师在此过程中巡视指导,引导各组按任务书完成任务内容。
4.考核评价:考核评价既是对学生知识掌握情况的考核也是对学生学习过程的肯定[4]。通过任务的执行过程和演示汇报,教师对各组进行评价打分,分值为60分(60%);各小组之间根据演示汇报互相打分,分值为40分(40%);两项之和为本任务的小组得分。小组成员的任务得分由小组长按公平公开的原则进行分配。这就需要有严格的分值制度和过程考核记录。最终项目的得分是各任务总和的平均值。项目结束由各小组作总结发言,教师对本次项目实施最总体评价,指出各组的优点及需改进提高的地方。
四、总结
项目教学法是目前高职高专学生比较适用的一种行之有效的教学方法,它充分调动了学生学习的积极性,培养了学生团结协作的专业素质。项目教学使理论知识与实践技能有效地结合在一起,实现了“做中学,学中做”的理实一体化教学模式。
参考文献:
[1]韩玉娟.职业学校《液压与气压传动》课教学改革研究[J].职业教育研究,2013,(05).
[2]耿秀明.项目教学法在单片机技术课程中的应用[J].课程教育研究,2013,(05).
[3]耿秀明.基于项目法的《液压与气动技术》教学研究[J].教育教学论坛,2014,(12).
关键词:工业案例;项目教学;行动导向
作者简介:姜映红(1975-),女,河北石家庄人,苏州工业园区职业技术学院,讲师;张君艳(1978-),女,江苏徐州人,苏州工业园区职业技术学院,讲师。(江苏苏州215123)
基金项目:本文系2011年江苏省教育厅教改课题“高职教育‘以赛促学’创新型项目课程教学模式开发与研究”(项目编号:2011JYT02JD049)的研究成果。
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)08-0094-02
随着电子制造业、医疗器械、轻工业等产业的迅速发展,气动技术应用越来越广泛。然而,既具有良好的气动知识理论基础,又具备较强的操作实践能力的高技能人才极为短缺。“气动技术”是机电一体化专业一门重要的专业技术课,具有实践性较强、与生产实际联系紧密的特点,主要任务是培养学生对气动系统进行分析、设计,安装、调试、维护及诊断和故障排除三项能力。传统职业教育教学中“教师讲、学生听”的教学形式很难实现这一目标,无法实现对学生职业能力的培养,因而严重地影响了人才的培养质量。改革传统职业教育模式势在必行。
一 、传统教学与项目教学比较
课程是职业教育实施的重要环节,是关系职业教育和发展的核心要素。传统的职业教育课程存在着学科化倾向和重理论知识教学、轻实践能力培养等问题。这种教学模式带来的后果:传统学科型教学模式仍然从学科出发,以学科知识为主体,由于课程没有根本性的变化,教师的理念、教学方法以及实践教学等都没有根本性的转变;对学科性知识学习存在困难的高职学生无法适应教学模式,教学效果差,缺乏真实工作氛围熏陶,学生职业素养难以养成;教师习惯于按所选教材组织内容授课,不善于研究授课内容在专业培养目标中的作用,缺乏不断参加生产实践、学习生产现场新技术、新工艺、新知识的主动性;课程设置缺乏弹性,不能满足学生个性发展和不同工作岗位的需求。
项目教学法的特点。实践性:项目的主题与真实世界密切联系,学生的学习更加具有针对性和实用性;自主性:提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会,学生能够自主、自由地进行学习,从而有效地促进学生创造能力的发展;发展性:长期项目与阶段项目相结合,构成为实现教育目标的认知过程;综合性:具有学科交叉性和综合能力的运用的特点;开放性:体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性;评价特点:项目教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程,测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及作业质量。[1]
二、教学项目的开发
项目课程的核心之一是项目承载知识,即把知识均匀地分配到各个项目中去,彻底地以项目为单元分解原来的知识体系,打破思维定势,不要求学生立即掌握一个项目所需要的所有知识,而是在完成每个项目细化的模块中分配的具体工作任务的过程中领悟知识点和技能,项目的优化与选择就成为项目课程顺利实施的前提条件。
1.工业案例收集
收集工业案例的渠道主要有两种:在与企业的交流与合作中,教师通过深入企业,利用问卷、访谈、研讨、调研和访问工程师等方式,结合自身教学,进行工业案例收集与汇总;学生在企业的实习过程中的实际案例反馈以及教师对学生毕业设计的搜集及归纳。
2.制订向项目课程转化标准
课题组教师根据课程培养目标、教学大纲、教学内容和教学计划,制订工业案例向项目课程转化标准,设计并制作实训项目。实训项目按照教学计划编排顺序,汇总成册。实训项目应将培养学生的职业能力作为出发点,要涵盖某一阶段教学目标所涉及的知识,可以是一门课程的教学内容,也可以是以某一职业能力为核心的课程体系。教师设计的实训项目,要以学生为中心、教师为主导、兴趣为主线,使学生在完成任务的过程中掌握知识、技能和方法,并学以致用,触类旁通。
三、项目课程教学实施
进行现场教学,坚持以“学生为主体、教师为主导、能力为主线”的指导思想,最大限度培养学生的动手能力、参与能力和创造能力,激发学生自觉学习的主动性。要获得上述效果,应遵循基于多元智能的人才观和基于因材施教的原则。在每个项目的教学实施中,采用基于工作过程的行动导向教学方法,按照工作过程的六个步骤:资讯、决策、计划、实施、检查、评价进行,培养学生的综合素质。
教师首先明确课程的专业定位是:通过本课程的学习,学生掌握气动和相关电气知识,能够正确选用和使用元件,熟练绘制气动回路图,掌握气动回路的基本操作规程,能对简单的气动系统进行故障分析与调整,能进行气动系统的基本设计、安装、调试和维护。根据气压传动控制方式不同将控制分为纯气动、电气动控制,每种控制方式通过不同工业案例进行项目设置,共十多个教学项目。各项目之间既存在并列又包含递进关系,通常3~4个小项目之后就有一个综合性项目,而综合性项目涵盖了小项目的全部知识和能力目标。小项目的实施将学生对课程的兴趣引入最大点,并熟练掌握项目实施的基本步骤,综合项目的实施将会水到渠成。项目具体实施步骤如下:
1.资讯阶段
在项目课程的开始阶段,教师首先利用多媒体课件如视频或Flash等播放气动技术应用的实际场景,导入本次项目的内容,激发学生学习兴趣。但学生从对气动知识的一无所知到能设计气动回路必须有一个从简到难、从模糊到清晰的学习过程。例如项目1:工件推送装置。一个按钮按下,气缸伸出、回缩往复运行,并且运行速度可控可调;松开按钮气缸回缩到位停止运行。此项目的子任务主要包括:方向控制、速度控制元件选型使用,仿真软件设计和搭建实物回路运行调试。教师可以从一个更简单回路设计开始教学,用一套气源装置、一个手控按钮阀、一个气缸和若干气管搭建一个最简单的回路。实物的搭建为学生提供了真实的动态场景,老师鼓励他们模仿搭建此回路;模仿成功后的实物运动提高了学生的动手意识,进而增强他们探知究竟的心理;之后将此回路所用元器件的图形符号绘制在黑板上,并逐一进行讲解,使学生彻底明白此回路的构成和运行原理;最后通过示范仿真软件的使用,为学生提供自我学习和设计的舞台。简单项目示范性讲解完成后对项目1进行题目分析,主要是运行过程和所用元器件的分析,对未知元器件进行讲解,使学生对项目有个整体的了解,并使学生明确通过本项目的学习、管理、设计和制作可以达到的相关职业能力,让学生做好项目设计和制作的相关准备。作为第一个项目,教师的讲解和示范工作较多,根据项目的不断进行,教师在此步骤中的工作不断弱化,最后变为关键知识点的引导性讲解。
2.决策计划阶段
分析任务、制订计划。在教师的指导下,学生以小组为单位对教师精心设计的任务进行分析,对任务进行分解,通过小组成员的讨论,制订任务完成的详尽计划,此计划作为学生学习情况评价的因素之一。学生要根据小组成员的成熟程度、小组成员的合作技能及学习任务的难度进行合理分组。把不同学习能力、学业水平及具有不同兴趣爱好的学生分到一个组,可以在一定程度上实现优势互补。
3.实施阶段
小组协作、完成任务。小组成员根据制订的计划和分工情况,开展学习。学习过程要有阶段性成果。阶段性成果可以通过网络的形式进行各小组间的经验交流,通过组内交流不断地完善阶段性学习成果,从而促进任务的圆满完成。除了完成任务、学习知识以外,每个组员还要与其他组员更有效地合作。学生根据自己的兴趣、能力,经过小组协商自主选择角色,承担相应的任务。在设置角色任务时,不设固定小组长,每一个角色都是完成任务不同阶段的小组长,这样可以使学生在小组学习中都发挥积极主动的作用,在一定程度上避免任务只有小组中个别成员完成的情况,同时也利于学生综合素质的培养。
4.检查评价阶段
学生最后的学习成果通过电子演示、文稿等多种方式在全班学生面前展示、交流与沟通。根据教师提供的评价量规,通过组内评价、组间评价和教师评价,对学习过程和学习成果进行总结性评价并将完成任务过程中积累的经验进行交流。
四、项目课程考核与评价
作为教学活动的必要组成部分和人才培养的重要环节,服务于课程建设和人才培养目标的课程考核必须充分体现其有效的鉴定、教学和调试作用。[2]评价既要注意对技能和成果进行评价,也要对学生的态度和方法进行评价。
1.过程评价与结果评价相结合
改变了“一卷定乾坤”的单一考核方式,对学生的考评方法实行多样化和过程化。[3]项目课程的实施不仅注重学生最终学习的结果,要关注学生的学习过程,更要关注他们在学习活动中所表现出来的情感与态度。在项目教学的过程中激发学生的学习兴趣,使学生在学习中由被动变主动,培养学生的研发创新能力以及自已查阅资料能力,锻炼了学生的反思习惯与问题解决能力。过程评价的运用就保证了最终教学目标的完成。只有过程评价与结果评价两者相结合,才能保证项目课程教学的质量和学生的学习水平,确保最终教学目标的达成。
2.教师评价与小组评价、个体评价三者相结合
在项目开展过程中小组成员相互合作完成项目活动,项目完成后教师要详细地对每一个小组的成果进行综合性的评价,同时结合各个小组之间的互评,作为项目成果的最终评定。小组互相评价的运用,有助于激发班级各小组之间的竞争意识,促进小组成员间互动关系的形成,培养学生的团队合作精神以及集体荣誉感;在对小组评价的同时,教师对学生个体也要进行评价,关注每个学生的成长,将学生在小组中的表现作为其个人评价的重要组成部分;将学生的小组评价与个人评价联系起来,既关注小组活动的开展,又照顾学生的个体差异。
3.理论与实践一体化评价
项目课程将理论学习与实践学习有机紧密地结合起来,实现理论与实践的一体化以及理论教学与实践教学的一体化;而在评价中也应该将应知和应会结合起来评价,评价应该突出两者间的相关性。理论与实践一体化评价打破传统将考试作为唯一评价手段的垄断,采用评价主体多元化的方式,及从学生自己、小组成员及教师等不同角度来评价学生的学习效果。在每一个项目学习结束后进行一次考核,其中应知内容采用卷面考试,应会技能通过过程考核,学期结束再进行最终的考核。
五、教学效果分析与总结
项目课程教学模式的改革,将切实有效地把机电专业学生的气动系统技能提升到一定高度,以项目案例为教学的主要载体,融知识、技能、素质的培养于一体,锻炼和提高他们综合运用专业知识解决实际问题的职业能力,使学生更好地适应企业技术岗位的需求。这次尝试性的教学改革,不但开拓了学生思路,拓展了学生视野,而且驾驭了学生企业实习的桥梁,为他们真正成为具有高技能和高素养的优秀毕业生奠定基础。
参考文献:
[1]邬玉晶.项目教学法在机电一体化技术专业中的应用[J].大众科技,2011,(1):138,144.
[2]潘懋元.高等学校教学原理与方法[M].北京:人民教育出版社,2003.
关键词:实训;拆装;回路;测绘
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)50-0213-02
一、围绕办学目的组织实训教学
我院坚持“应用为本、学以致用”的办学理念,把“办好让学生、家长、社会满意的学校”作为办学宗旨,致力于为社会培养高素质应用型人才。我院通过强化实践教学,突出技能培养,努力探索工学结合和理论与实践相融合的人才培养模式。《液压与气动技术》是工程机械类专业十分重要的课,也是一门理论性和实践性很强的课程,针对我校教学环境和实验室硬件条件的特点,从实际情况出发,围绕办学目深入探讨如何在《液压与气动技术》实训中尝试各种教学方法,达到理论和实际相结合,提高学生的实践动手能力,激发学生学习兴趣,增加分析问题、解决问题的能力。
二、实训课强化实践应用能力
《液压与气动技术》是我院机械制造设计及自动化专业的一门重要课程,与机械制造技术、装备设计等主要专业课有着密切的关系,具有实践性强、与生产实际联系紧密的特点。是一门综合性较强的课程,也是专业课程中较难理解和掌握的一门课。根据培养目标,岗位需求,结合学生的实际情况,本门课程的主要任务是培养学生分析、设计简单的液压与气动基本回路,安装、调试、使用、维护液压与气动系统及故障诊断和排除液压与气动系统故障三项能力。通过实践和实训教学强化理论教学,突出对学生实践技能的培养。
三、实训教学条件及过程
1.实验室实训条件。我校液压与气动实验室有6台CQJDY-A2模块化机电液气综合实验台,并配有透明的液压元件及实物液压元件,这种试验台是专门为学校配备的教学性质实验台,实验台的各个元件的功能和实际生产用的元件有区别,容易出现故障,质量和性能很难达到理论要求,只能完成基本动作和各种基本回路运动。基于上述条件,我们开设的实训是:(1)液压与气动基本回路实训;(2)元件的拆装实训。结合开设的实训编写相应的实训报告手册。
2.降低成本,挖掘潜力扩大实训功能。购买企业报废的液压与气动元件用于实训拆装教学。拆装的目的是掌握结构和原理,无论新元件还是报废元件结构都是一样的,再者液压与气动元件种类多成本高。以低成本的价格购买,变废为宝服务教学。由于经常购买企业报废元件,元件的种类对每届学生实训都不同,在每次实训前要重新编写实训报告。如:根据新增加的元件改写拆装件的报告内容,根据需要增加元件的测绘功能,根据上一届的学生情况总结出经常出现的问题在报告中强调等。
3.实训过程和内容。学生分组:3~5名学生一组,学习委员根据每组学生的学习成绩要均衡分配,每组选个组长,组长的选择可以同学推荐也可以自荐,组长要求动手能力强善于思考并且具有组织管理的能力,或者想锻炼这方面的能力的学生。教师根据实训情况对学生提出实训要求,同时强调一定要在实训过程中把理论课教材用于实训参考。
4.带着问题拆装实训。每组分到的元件不同,在拆装前根据分到的元件复习教材中相关的理论,每组理论搞清楚后结合实训报告册的内容进行拆解,拆下的元件放到干净整洁的台面上,全部拆解后,小组成员一起讨论每个零件在元件中的作用及结构,分析特点,并延伸到零件结构特点在相关其他机构中的应用情况。比如说齿轮泵中弹簧卡圈,不注意会忽略这个小件,学生找到这个件并要求说出这个元件的作用时,好多学生不太清楚,了解了这个零件是限制齿轮轴向位置作用后,学生的兴趣非常高,没想到这么小零件会如此大的作用,同时让学生回顾在其他机械结构中如在减速机中的应用等,达到举一反三的作用,同时介绍这个元件是标准件,增加对标准件的认识。
5.基本回路连接可以锻炼学生基本回路设计和初步诊断故障的能力。学生做这个实训前,教师在一台实验台上连接透明基本回路,为学生介绍实验台各个按钮及相应各个元件的使用方法,根据学生在课堂上学过的理论知识,让学生自己设计液压和气动基本回路,自己连接,教师和学生一起检查回路,发现问题一起考虑解决的办法,在回路运动中,根据报告填写不同压力点的压力实验数据,根据实验数据和理论数据分析,实验数据和理论数据不同的原因,复习有哪些对压力损失有影响。
在基本回路完成的同时,推广到典型回路的应用,根据实验室的条件和学生对电器原理的理论知识设计简单的公交才车门和翻斗车及挖掘机的液压系统。实现机电液气综合实验台的综合性能。在整个过程中,首先肯定学生的方法及特点,然后总结出正确的方法和思路,强调在设计过程中注意的事项,对学生做个正确的评价。
实验台在使用过程中经常出现些故障,如对漏油处采取更换密封件,换向阀无法实现换向时是因为阀芯卡住;行程开关不灵学生自己动手组装行程开关等。扩展到液压系统故障的隐蔽性的特点,液压系统发生故障以后,应该有选择,有侧重,有次序地检查液压装置的内部状况,根据有关的判据,推断出各故障原因可能性的大小,然后再根据现场的具体情况,对液压装置作更深入细致的分析与评判。通过对系统多方面的综合考察,得出更加具体的结论。
6.测绘液压元件服务主干专业课的项目教学。机械制造技术是机械设计及自动化专业的主干专业课,采用项目教学方式授课,以项目形式在实习厂授课,授课结束学生即能加工出相应的产品。液压元件如各种压力阀、流量阀、换向阀、各种泵等,作为机械制造技术的小项目,项目前期的图纸绘制在液压实训中完成。实训按小组分配各个元件,拆开后测绘出零件的尺寸,绘制零件图和装配图的草图,老师检查合格后统一在电脑上绘制零件图和装配图。通过测绘培养了学生的工程意识、贯彻、执行国家标准的意识,锻炼学生生产实践的测绘能力和绘图能力。培养学生认真负责,一丝不苟的工作作风和严谨的科学态度,强化时间观念,树立国家标准意识,养成良好的绘图习惯和工作作风。为后续的专业课打下良好的基础,让学生有实践生产项目概念。通过电脑绘图熟悉软件的应用。
在机械制造技术基础的项目中,学生按照自己设计的图纸动手加工和装配。生产的产品让学生有劳动快乐和成就感,学习兴趣大大提高。同时学生做出的产品可以用于下届学生实验室实训拆装元件用,为学校节约了购置元件的成本。这种方式与企业的产品生产方式类似。同时,这也为学生参加就业适应企业的生产方式打下良好基础。
四、结论
这种方式的实训共做了两届,学生兴趣高,学习态度端正,调动了多种感官,做到理论和实际相结合。在这种教学模式下,学生的动手能力增强了,加深了对液压元件的结构和原理的理解,初步具有分析、设计液压与气动基本回路能力,安装、调试、使用、维护液压与气动系统的能力提高了,能够进行简单故障诊断和排除,为学习其他专业课和工作打下牢固基础。小组成员的密切合作,能充分发挥每个人的特长,使学生取长补短,增强创新意识,理论和实践能力共同提高。
参考文献:
[1]薛梅.《液压与气动技术》项目教学设计与研究[J].教育科学,2008,(09).
[2]张豪.基于项目教学法的机电专业《液压与气动技术》实训教学[J].考试周刊,2011,(79).
关键词:工业自动化气缸工程应用
中图分类号:TH138 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)10-0195-01
1、前言
工业自动化是一家企业上至领导层下至普通员工多非常重视和关心的问题,随着改革开放的深入以及和国外领先企业的不断交流往来,人们发现国内企业的工业自动化程度与国外同行相比差距明显。
在整个汽车仪表生产装配过程中,对工作环境、工艺要求都非常高,近年来市场的激烈竞争、劳动力成本的不断上升使一家有竞争力的企业工业自动化程度的高低与否显得尤为重要。而气动技术——这个以洁净低压空气为动力源的技术在现代工业自动化领域起到了举足轻重的作用。
2、气动控制
借助不断发展的电子信息技术和光电技术,气压传动控制部分日趋成熟和完善。从纵深上讲,可以涵盖从最底层的自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等到自动回路调节器、自动控制单元。从应用性质上讲,自动控制系统可以分成以流程过程控制为主的过程控制系统(如微机)和以运动和传动控制为主的运动控制系统(如逻辑控制器PLC)。
3、气动执行元件
气动执行元件是将气体动能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件。主要是由气缸和气动马达两种方式。一般将实现直线往复运动的气动执行元件称为气缸,其在基本结构上分为单作用式和双作用式两种。将实现回转运动的称为气动马达,其主要分为摆动式和回转式两类,前者实现有限回转运动,后者实现连续回转运动。
4、应用
通过与企业合作自主开发的汽车仪表指针压装机,在控制部分运用了以运动和传动控制为主的运动控制系统——PLC和一系列光电感应器、力传递传感器等。在执行元件方面,由于仪表上的步进电机出轴及细,指针装压时要求气缸输出的力刚性大且慢而平稳,经过技术分析,我们采用了一种叫气液联动气缸,取得了很好的效果,满足了工艺耍求,下面对气液联动气缸进行简单阐述。图1为气液联动气缸结构简图。
如图1所示:它主要由油缸A(以下简称A)、气缸B(以下简称B)和气液转换缸C(以下简称C)组成。为了减少对产品的冲击,在B装置中增加了特定的缓冲机构,在中盖D(以下简称D)和A、B、C三个装置连接机构中,在其内部根据结构不同分别增加了防气体和液体串通的精密防油槽,防油槽内采用特定的耐磨性较好的含氟聚氨酯密封圈。在工作时通过G4孔给A供压缩空气,而A中的液压油通过D进入缸C,再推动C内的活塞快速进给,当活塞杆A接近产品时,通过控制方向的电磁阀实现换向,换向后,再通过气孔G1给B提供一定压力的气体,利用气体推动活塞A1向左运动,再通过活塞杆B把压力F1传递给D中的液压油,通过液压推动活塞杆A前进,输出压力为F3实现增压,完成工作任务。(如图1图2)
如图2所示:由于推动气缸活塞杆的工作介质是油液(油液压缩率可忽略不计),最终传递刭连接板上的力刚性好,并在图示弹簧机构反向力的作用下,使得安装在力传感器上的可调节压头得到慢且均匀的运动速度,满足了指针压装的工艺的特殊要求。
5、结语
气动自动化控制技术主要是利用压缩空气作为传递动力或信号的工作介质,通过电气控制,利用气缸或气动马达装置实现机械位移,从而改变位置状态,按预定的工艺要求,实现顺序或条件控制,从而满足特定的控制要求,实现工业过程控制的位置移动控制。由于气动元件装置结构简单、轻便、安装维护容易。工作介质是空气,可远程供给,不会产生二次环境污染,实现过程简便,是种低成本的自动化控制技术。同时由于其控制的核心部件是电磁阀,电磁阀具有极高的使用寿命,这也为气动自动化控制技术的实现提供了可靠的控制单元,完成可实现在特定环境下的使用,这也进一步拓展了气动自动控制技术的使用范围和行业。可在要求具有防火、防爆、耐潮的能力的行业内大量推广应用,既可解决行业人力负担,也可大大提高特定行业的工作效率。
注:本文为网友上传,不代表本站观点,与本站立场无关。
发表评论 快捷匿名评论,或 登录 后评论