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少课时《液压与气动》课程教学实验环节改革的探讨与实践

摘要： 针对《液压与气动》课程的特点和课时量减少的现状，从教学体系的调整、多种教学手段的应用、实验环节的改革等方面，对如何激发学生兴趣，提高教学效果进行了探讨。
引言：
     《液压与气动》是机械类专业的必修专业基础课程之一。一方面，随着计算机技术和制造业的发展，液压气动技术越来越广泛地应用于工程机械、农业机械、矿山机械、机床、航天航空等领域，机电液气一体化已成为现今机械设计和发展的趋势；另一方面，因为课程数目的增加和课程改革的深入，液压气动课程的课时量却有所减少，这就对该课程的教师提出了更高的要求，怎样在有限的课时内让学生对液压与气动有更深入的理解成为目前教学所要解决的核心问题。[1-3]笔者认为，改变传统的教学体系是在教学量减少的前提下提高教学质量的可行措施，此外，多种教学手段的使用、实验环节的改革也可以起到提高学生兴趣，加强教学效果的作用，下面就从这三个方面谈谈笔者的一些体会。
1、教学体系的调整：
     目前国内的液压气动教材的编排，多按以下结构：液压与气压基础知识、液压与气压元件、液压与气压回路、系统设计。笔者通过教学实践发现，在课时减少的情况下，按此体系教学，会产生如下问题：
        1.1 课时量不足，导致元件回路都无法讲透，学生学习过程中难以很好理解课程，容易出现知识链的断接。
        1.2 由于液压气压元件结构繁琐，细节较多，将该部分放在前段容易让学生感觉课程枯燥乏味，丧失学习动力和兴趣，从而影响接下来的教学效果。
        针对这些问题，笔者认为，想要提高学生的学习兴趣，提高教学效果，必须把灌输式教学转换为引导式教学，要逐步诱导学生深入教学内容，步步为营，层层递进。因此，笔者在教学中对教学体系做了调整，不再将元件部分放在回路之前，而是将元件部分穿插在回路部分之中进行教学。具体来说，就是在讲解回路的过程中，对涉及到的重要元件再做专门的讲解，考虑到课时的限制，在讲解元件的过程中，应注重工程应用，可以适当省略某些繁琐的结构细节。
　　譬如在讲解顺序动作回路时，可以先播放一段钻床自动夹紧、进给、退出到松开的加工视频，利用视频先吸引学生的注意力，并引导学生在头脑中提出问题；其次，讲解一种典型顺序动作回路的工作过程，再提出顺序阀如何实现此功能的问题，进一步激发学生的求知欲；再次，讲解顺序阀的结构形式和主要特性；最后，基于顺序阀讲解其它相关回路，并举例。
　　这样的教学方式，除了可以提高学生的学习兴趣，还能够在课时有限的情况下，有效地让学生对所学知识形成体系。
2 、多种教学手段的使用：
　　通常，学生对文字和公式的单纯刺激容易产生疲劳，教育心理学的研究表明，人在注意特定事物时，注意力很难维持很久，有意注意的稳定性一般为40分钟[4]，而课堂上因为存在很多潜在的干扰，学生的注意力更容易分散，所以，只有不断增加新的刺激，才能让将学生的注意力重新拉回到课堂上来。多种教学手段的应用不仅可以在课堂内很好地起到这样的作用，还可以将教学拓展到课堂之外。
        2.1 多种教学素材和多媒体的合理搭配教师应该在课前准备尽量多的素材，例如图片和视频资料，然后通过多媒体呈现给学生，这些视觉效果强的材料往往可以吸引学生的注意力，让学生产生好奇心和求知欲，例如在第一条中说的例子。并且，素材的选择不应局限于工程机械、机床等，还应该多找一些贴近生活的素材，例如，游乐场里就经常利用液压设备，展示这些机械，更能激发学生的兴趣。
2.2 应用软件和多媒体的合理搭配液压气动是一门较为抽象的课程，回路图里的压力看不到、摸不着，学生不容易有直观认识，因而可能造成理解上的障碍。一些应用软件的使用可以提高学生的认识程度。例如笔者所在教研室就引进了Automation Studio软件，该软件拥有强大的液压气压回路的设计能力，即使在课堂上使用也很方便，只要调出元件就可以快速组成回路，回路运行时可以显示阀口的即时压力、温度等参数，既省时间，又直观易懂，必要时，还可以给回路加上电路控制，也可以调用一些完整的液压气压系统向学生演示。此外，可以利用Proe等3D设计软件绘制三维元件图，这样可以将元件的内部结构更完美地呈现给学生，便于学生理解。
        2.3 注重教师和学生间的互动要改变老师从头至尾讲解的教学模式，让学生更多地参与到教学当中，这样，既可以吸引学生的注意力，又可以即时检验教学效果，发现学生的薄弱环节。互动的形式也可以多样化，除了向学生提问，还可以利用前面说的Automation Studio软件让学生用给定的元件现场设计回路，完成后可以马上检验回路是否可行，还可以设计一些故障回路让学生排除故障。特别在每堂课的后期，学生注意力容易分散的阶段，采用这样的手段复习已经讲过的内容，可以取得很好的效果。
        2.4 网络技术的应用为教师提供了网络教学平台，利用该平台，教师可以上传一些素材，也可以提出一些问题让同学们回贴讨论。网络手段的应用让教学不再局限于课堂，增加了教学的灵活度和自由度。
3、实验环节的改革：
        3.1 实验应该和教学紧密结合，实验的设计和时间安排应该要满足教学的需要，补充课堂讲授的不足，并且和教学同步。所以应尝试摈弃以往实验归实验，讲授归讲授的教学模式，需要的时候，可以尝试直接在实验室授课。比如，在讲授某些元件的时候，如果让学生直接面对实物，理解起来会更容易，也更深刻，同时，将部分讲授课和实验课融合，可以节约课时。
        3.2 将老师的科研加入实验环节。科研项目或者涉及科学前沿，或者与实践紧密结合，利用一到两节课时间向学生展示和介绍科研成果和进展，既可以开阔他们的眼界，又可以提高他们的学习兴趣，树立远大的目标。比如，粘度是液压油的重要性质，但单靠课堂讲解，很难让学生对粘度有深刻的认识，笔者带学生参观润滑试验台，并且用不同粘度的润滑油做润滑实验的演示，这样便让同学们更广泛地理解了粘度的意义。又如，笔者向学生展示课题组自行研制的气动枝剪机械，并向他们说明机械的设计原理都是课堂上学习的内容，从而提升学生的自信心。
        3.3 条件允许的情况下，还可以增加液压与气动的课程设计环节，进一步提高学生理论联系实际的能力，这点目前已经列入本教研室的未来计划。
        3.4 鼓励并指导学生在各种设计大赛中使用液压与气动技术。笔者所在教研室在这方面做了大量工作，指导的学生在历届全国机械创新大赛中获得了突出成绩。参与这些设计比赛可以让学生的设计能力有质的提高。

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