液壓與氣動技術(shù)課程,是機電、數(shù)控、自動化、汽檢、汽電等很多工科專業(yè)開設(shè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程,在工科課程體系建設(shè)中占有極為重要的地位。
該課程強調(diào)理實一體化的教學理念,與機械設(shè)計制造、機械設(shè)備安裝與調(diào)試、電工電子技術(shù)、電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)、自動裝配生產(chǎn)線等課程,有著密切的聯(lián)系,是實踐性、綜合性很強的課程,也是專業(yè)基礎(chǔ)課程中較難掌握、實用性很強的一門課程。
高職高專院校都十分重視液壓與氣動技術(shù)課程,但當前液壓與氣動技術(shù)課程建設(shè)存在許多問題,陳舊落后的知識結(jié)構(gòu)體系明顯不具有高職教育的特色,學非所用,已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)時代發(fā)展的需要。因此重新構(gòu)建適應(yīng)當代高等職業(yè)教育的《液壓與氣動技術(shù)》課程實訓新體系,顯得尤為迫切和重要。
課程全程實訓新體系,即將理論授課方式改革為全程實訓的授課方式。
一、課程教學現(xiàn)狀
1. 當前各高職院校廣泛使用的、年銷售10000 冊以上的主導教材如下:
(1) 《液壓與氣壓傳動》第3 版/左健民主編/普通高等教育十一五規(guī)劃教材/機械工業(yè)出版社精品教材;
(2) 《液壓與氣動技術(shù)》第2 版/張雅琴、姜佩東主編/普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材/高等教育出版社精品教材;
(3) 《液壓與氣壓傳動》第2 版/張群生主編/普通高等教育十一五規(guī)劃教材/高等職業(yè)教育機電類規(guī)劃教材。
2. 高職院校主導教材的知識結(jié)構(gòu),決定了該門課程陳舊的教學模式和落后的教學現(xiàn)狀:
(1) 以上三本教材有一個共同的缺陷,即講述內(nèi)容有一個“知識斷層”: 只介紹液壓氣動元件回路和系統(tǒng),而不提元件回路和系統(tǒng)怎樣去運行。知識結(jié)構(gòu)是孤立和不完整的,學生學完之后毫無收獲,使得這門課程的學習變得沒有了意義。
(2) 現(xiàn)代電氣控制與PLC 應(yīng)用技術(shù),是液壓氣動系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)知識,是學生完成液壓氣動實驗和實訓項目的*知識,而以上三本書對這些相關(guān)實用知識只字未提,這對于日益強調(diào)技能教育的現(xiàn)代高職教育來說,顯然是不合適的。
(3) 以上教材只是泛泛的講了液壓氣動元件、回路和系統(tǒng),沒有相關(guān)的實訓項目,不屬于理實一體化教材,與企業(yè)實際生產(chǎn)脫節(jié); 并且存在著實訓教學項目不突出、針對性不強等問題。與現(xiàn)代高職教育的培養(yǎng)目標極不適應(yīng)。
3. 述評: 陳舊落后的現(xiàn)行教材模式,迫切需要有一部適合現(xiàn)代高職教育的新教材,迫切需要構(gòu)建現(xiàn)代高職教育液壓與氣動技術(shù)課程實訓教學新體系。
二、研究目標
1. 實施CDIO 工程教育模式下的課程教學理念,即產(chǎn)品構(gòu)思( Conceive) 、設(shè)計( Design) 、實現(xiàn)( Implement) 與運作( Operate) 。
2. 實施“全程實訓”的教學模式,構(gòu)建完整的“理實一體化”實訓過程。
3. 將液壓氣動系統(tǒng)與電氣控制技術(shù)有機地融為一體。以專業(yè)培養(yǎng)目標、工作崗位要求和項目式教學需要為依據(jù),突出以“應(yīng)用”為主的實訓體系,大限度地體現(xiàn)液壓氣動在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。為學生構(gòu)建一個可充分發(fā)揮學生潛能和創(chuàng)造力的、有利于學生關(guān)鍵能力培養(yǎng)的實踐平臺。
三、研究視角
建立一級課題,一級課題為課程之目標或任務(wù),一級
課題課題組成如下( 部分為模擬課題) :
課題1: 汽車自動化生產(chǎn)線上的工件轉(zhuǎn)運設(shè)備( 氣動、液壓)
課題2: 汽車裝配線上的自動送料裝置( 氣動、液壓)
課題3: 紙箱抬升與推出裝置( 氣動、液壓)
課題4: 標簽粘貼設(shè)備( 氣動)
課題5: 圓柱形工件分送裝置( 氣動)
課題6: 磨床工作臺模擬設(shè)計( 氣動)
課題7: 汽車自動化裝配線上的零件裝配設(shè)備( 液壓)
課題8: 汽車板材沖裁模擬裝備設(shè)計( 液壓)
四、研究方法
為了保證課題順利完成,做到有理有據(jù),課題小組首先積極開展理論學習。學習教學理論、查文獻吸收已有的研究成果并結(jié)合現(xiàn)有的教學實際情況,明確課題的研究內(nèi)容和基本方法。
課題組成員以課程標準為依據(jù),明確課程的培養(yǎng)目標,根據(jù)目標確定教學知識點和技能,將教材內(nèi)容劃分為若干個模塊,將課程模塊轉(zhuǎn)換成為與實踐相對應(yīng)的項目,確定每個項目的能力目標,終確定實訓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
從工業(yè)應(yīng)用的角度出發(fā),綜合性強,打破課程體系和專業(yè)設(shè)置的限制。涉及的內(nèi)容多、范圍廣,教師需放下課本,以實訓系統(tǒng)的特點為出發(fā)點和落腳點,重新設(shè)計教學內(nèi)容,突破教材的限制、學科的限制。
將全部教學內(nèi)容,分解為CDIO 工程教育模式下的教學實施方案,即以一級課題為目標,二級課題為引導、三級課題為基礎(chǔ)。學生需要完成一級課題( 模擬產(chǎn)品) 設(shè)計,通過答辯后計入課程總成績。
五、課題分解
如圖1:
圖1 實訓課題分解圖
六、研究成果示例———工業(yè)自動化生產(chǎn)線上的工件轉(zhuǎn)運設(shè)備
課題描述: 如圖2 和圖3 所示,利用氣缸( 液壓缸) 將傳送裝置從某一方向送來的工件,推送到與其垂直的傳送裝置上做進一步加工。氣缸( 液壓缸) 活塞桿伸出,將工件推出; 隨后活塞桿自動退回到原位。傳送帶S1 用氣動馬達( 或液壓馬達) 驅(qū)動,速度可調(diào)。
實訓設(shè)計提示: 工件被檢測到時,執(zhí)行元件自動動作;工件到達活塞桿前端,傳送帶S1 停留5 秒; 推出工件后,傳送帶S1 繼續(xù)運行; 工件重量較小時,選用氣壓傳動方式; 工件重量較大時,宜選用液壓傳動的方式。
實訓設(shè)計任務(wù)布置: 產(chǎn)品建模; 液壓( 氣動) 系統(tǒng)設(shè)計;控制電路設(shè)計與PLC 程序設(shè)計;完成課題設(shè)計說明書。
圖2 工件轉(zhuǎn)運氣動設(shè)備示意圖參考( 一)
圖3 工件轉(zhuǎn)運液壓設(shè)備示意圖參考( 二)
七、應(yīng)用價值
1. 本實訓體系的建設(shè),貫徹和落實了CDIO 工程教育模式下的課程教學理念。
在液壓與氣動技術(shù)實訓體系建設(shè)中,通過項目式教學過程,以小組工作的形式,讓學生完成“產(chǎn)品構(gòu)思( Conceive ) 、設(shè)計( Design ) 、實現(xiàn)( Implement ) 與運作( Operate) ”的整個實訓過程。
2. 本實訓體系的建設(shè),具備了在高職院校工科教學過程中推廣的價值。
本課程實訓體系,借鑒了省內(nèi)外國家高職示范院校精品課程建設(shè)的成功模式,通過對高職院校學生學習特點進行認真分析,以及對學習領(lǐng)域課程教學模式的研究,合理制訂本課程的教學改革方案和實訓體系,具備了在高職院校工科教學過程中推廣的價值。
課程全程實訓的特點: 一是學習資源源于工作實踐,學習內(nèi)容涉及面向工作中的各種挑戰(zhàn),不受制于學科課程和專業(yè)課程框架; 二是強調(diào)團隊中的工作和學習及團隊精神的培養(yǎng)。在實際工作中,許多工作任務(wù)的完成有賴于一個團隊的努力,學習者應(yīng)學會如何使一個團隊能夠率地運作,學習者可以在實際的工作中互相學習、自我反省、互相幫助,突出了學習者的主體地位。
結(jié)語
實訓過程中,由于突出學生的主體地位,實施“教做學”一體化,因此在教學過程中,使教學變得生動,使抽象的內(nèi)容變得具體,加深了學生對理論知識的理解,既鍛煉了動手能力,又充分滿足了學生的好奇心及探究知識的積極性,提高了學生分析問題、解決問題的能力,終使所學知識應(yīng)用于實際之中,達到“用學一體”的教學目的。
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