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“流体传动技术”课程开放性实验的探索与实践

作者:未知

  【摘 要】针对流体传动技术课程教学改革以及实验室开放的迫切需求,通过不断地与学生交流以及他们对实践教学的反馈,深刻分析了传统实践教学存在的弊端,探讨了开放性实验的重要性以及其自身特点。结合在该课程教学过程中的体会以及液压传动实验室的实际情况,从多方面介绍了开放性实验的教学实施过程。通过实践证明:综合性、设计性的开放实验内容可充分调动学生的学习积极主动性,激发学生创新创造潜能,培养其工程意识,并可大大提高实践动手能力。
  【关键词】流体传动;开放性实验;教学改革;综合性;设计性
  中图分类号:TH137;TH138        文献标识码:B 文章编号: 2095-2457(2019)11-0107-002
  DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.049
  【Abstract】Aiming at the urgent need of teaching reform of fluid transmission technology and the opening of laboratory, and combined with continuous communication with students and their feedback on practical teaching, the disadvantages of traditional practice teaching are analyzed, the importance of open experiment and its own characteristics are explored. The teaching implementation process of open experiment are introduced from many aspects through the experience in the course of teaching and the actual situation of hydraulic transmission laboratory. Practice has proved that comprehensive and designed open experiment content can fully mobilize students’ learning initiative, stimulate their creative potential, cultivate their engineering consciousness, and greatly improve their practical ability.
  【Key words】Fluid transmission; Open experiment; Teaching reform; Comprehensiveness; Design
  0 引言
  流體传动包括液体传动与气体传动,是三大动力传动方式之一,在机械类、汽车类专业人才培养计划中占据着极其重要的地位,是国内各大高校机械设计制造及其自动化、机电一体化和车辆工程等专业学生的必修专业基础课程[1]。该课程实践性非常强,需要学生在学习理论知识的同时,利用已学知识设计出符合性能要求的液压或气压回路。因此,实践性教学的重要性不言而喻,它是学生将理论与实际联系起来的一个重要途径[2]。但目前,在大多数高校中,流体传动技术课程的实验通常都是验证性实验,学生只需根据已有的液压或气压回路原理图,按照实验操作步骤,将相关液压或气压元件搭接在实验台上以形成对应的回路,来验证课堂上所学到的理论知识以及数据结论。因此,部分学生对实验课不够重视,实验前不做准备,实验过程中没有独立思考,实验后实验数据处理不认真,甚至实验报告互相抄袭。这样的验证性实验无法调动学生的积极主动性,无法激发学生的创造能力,少有学生会思考实验为什么要这样做,回路为什么是这样设计的,学生几乎是在完全被动的情况下完成实验内容的[3]。
  通过多年流体传动技术课程的教学,课程组授课教师的分析讨论,以及与学生的不断交流与反馈,充分认识到了目前该课程实践教学环节存在的问题,并针对这些问题,对实践性教学进行改革,开放该课程实验,以期提高该课程实践教学质量,培养出符合我校应用型本科教育定位、满足社会需求的应用型人才。
  1 开放性实验与传统实验的不同
  正如上面所述,流体传动技术课程的传统实验往往都是以验证性实验为主,这种实践教学模式僵化,学生对实验的积极参与性差,设备利用率低,教学效果当然不佳。而在开放式实验教学中,增加启发式、实际性实验教学内容。实验前,实验老师只需对学生布置开放实验题目,实验回路需达到的性能要求,参与的学生可根据自身兴趣选取相应的实验项目,查阅相关资料;根据题目的难易程度,学生单独或自行分组探讨研究,拟定实验方案以及实验步骤,设计出回路,经实验指导老师审阅后,方可进入实验室继续后续工作。在接下来的实验课上,较为简单的实验要求每个学生单独完成回路搭接,复杂的实验需要组内学生分工合作,在实验台上具体实施操作,完成设备及实验元件的安装调试、记录并处理数据,最后提交实验报告以及实验心得与总结。在这样的开放性实验当中,学生必然要经历发现问题、分析问题、解决问题这三个过程,即调动了学生学习的积极主动性,又激发了学生的创新创造性,加强了他们的实践能力,而对于复杂的实验题目,需要学生组队完成,这同时也培养了学生分工协作、团结合作的精神,学生的综合能力在这样的过程中得到了充分提高。
  2 液压传动开放实验设计
  由于我院只建立了液压传动实验室,所以该课程的理论及实践教学内容主要集中在液压传动技术方面。在原有两个液压实验台(包含四个实验面板)的基础上,我院又采购了一批国内较为先进的智能化液压综合试验台。该试验台采用先进的液压元件,具有独特的电气模块化控制单元;在回路运行前,可利用仿真软件对回路或系统进行演示,其界面可清楚地展示液压元件的内部结构以及液压回路的工作原理;实现了手动控制、电气控制、PLC软件编程控制以及传感器应用技术等多项控制技术;元器件模块功能独立,扩展性强,组装回路操作简单。实验设备的大量增加,使得开放实验过程中参与学生人人都能在实验台上全程动手搭接液压回路以及较为复杂的控制系统。   2.1 确定开放实验对象
  液压传动开放实验通常为综合性、设计性实验,因此要求学生掌握该课程的理论专业知识以外,还要掌握与之相关的其他学科或课程的综合知识才能顺利完成。因此,开放实验主要是面向机械类和近机类专业(如车辆工程等)的高年级本科生。
  2.2 确定开放实验形式
  开放实验可以有完全开放和部分开放,课内开放和课外开放等多种不同的形式[2]。所谓完全开放实验室是一种最为理想的开放形式,要求从时间、内容和方式等多方面做到完全开放。这种形式的开放实验具体可以再细化为参与科研型、科技活动型、实践能力培养型或自选实验课题型等多种形式来实现,这样一来,可充分利用实验室资源,发挥实验室的功能优势。结合我院相关专业的教学特点以及液压实验室的实际情况,我们实际采用课外部分开放这个形式来实现液压传动的开放型实验。所谓的课外部分开放形式就是在计划内课时无法完成的综合性、设计性甚至带有一定研究性的实验课题或实验项目,在本学期计划内实验教学时间以外另行安排进行的实验内容。在学期初,由实验指导教师制定本学期开放实验计划,包括实验题目、实验时间、实验要求等,学生可根据自身情况以及本学期个人课表选择相应的空闲时间报名参加。这种课外开放形式中涉及到的实验题目相对课内计划实验内容要难一些,因此适合于理论知识基础较扎实、实验技能较高的学生。当然,在经历过如此开放实验项目的完成之后,学生的创新创造能力和实践能力可得到大大提高。
  2.3 安排开放实验时间
  由于液压传动开放实验是面向多个专业本科生以课外部分开放的形式展开的,所以要避开学生集中上课时间以及该课程计划内实验时间,因此,通常安排开放实验在周三下午或晚上学生无课的时间进行,或者周末进行。
  2.4 设计开放实验内容与教学方式方法
  开性放实验是给学生在课余空闲时间提供一个即要动脑又要动手,同时接触新技术新设备的机会,为学生提供一个提高创新意识和能力的自由空间。所以,液压传动开放实验要从综合性、设计性实验内容方向进行选题,达到开阔学生视野,拓宽学生思路,提高学生综合素质的目的。因此,一旦实验指导教师发布下次实验题目,相关资料的查阅、设计方案的选用、液压设备及元件的安装与调试,到最后实验项目的完成和实验数据的处理分析都是要由学生独立完成的。在开放性实验中,学生是主体,而实验指导教师只是重点把握设计方案的可行性,适时对学生加以启发,辅助他们修改设计方案的缺陷。当学生提出他们认为有多种可行方案时,即使实验指导教师认为某个或某些设计方案并不可行,在不违背实验室规范要求以及安全的前提条件下,也尽量让他们进行实际操作,通过实践让他们对多种方案进行反复分析与比较,使他们从失败中吸取经验,磨炼意志,从验证和探讨中得出最终结论,从中获得科学综合素质的培养与锻炼。采用“交互式”教学模式,加强师生之间、同学之间的交流、谈论与切磋,同时要适时组织口头形式的报告交流,培养学生的综合总结归纳能力和表达能力。因此对于学生来说,开放性实验给予了他们最大限度的自主性和灵活性,给予了学生足够的自由发挥空间。
  3 总结
  液压传动开放性实验的开展体现了发挥学生自主学习方式和主体精神,有利于培养学生的创新创造精神和实践动手能力,有利于提高学生对科学研究、科技活动的参与度,有利于最大化实验室资源的利用率。通过实践证明,液压传动开放性实验对于实践教学的改革、培养出符合学校定位和社会需求的综合素质人才等方面的成效是显著的。
  【参考文献】
  [1]陈云富.液压传动实验教学模式的研究与实践[J].实验技术与管理,2007,24(10):137-138.
  [2]吴晓莲.液压与气压传动实验教学探索[J].实验室科学, 2011,14(2):18-20.
  [3]王鶴.应用型本科《流体传动技术》实践教学环节的改革探讨[J].科技视界,2017,7(22):17-18.
  ※基金项目:河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2017SJGLX482)。
  作者简介:王鹤(1981—),河南工程学院讲师,硕士,主要从事流体传动技术教学方面的研究。
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