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大学机械设计制造及其自动化专业 《液压与气压传动》实验课堂教学之我见

 

【作者】 李显昌

【机构】 山东省青岛农业大学海都学院

【摘要】

【关键词】
【正文】  目前大学实验课存在很多问题,学生感兴趣的少,积极参与的少,让实验课堂活跃起来是一个较大的教学难题。因为不积极思考,不主动参与,所以学生提不出问题,动手能力差,而大学机械设计制造及其自动化专业需要学生具备真正的应用能力、素质,需要理论和实践相结合,让学生学到真正的本领。学生在长期的学习过程中,一般对理论的学习比较重视,而对实验则马马虎虎,有同学做实验,似乎就是走走过程,自始至终都没有参与其中学点什么的欲望和念头。摆在教师面前的任务是如何让课堂活起来,如何让每一节课都散发出教师专业的风采和独特的人格魅力,让学生切实有所长进和收获。
  参与和引导相结合。《液压与气压传动》实验课,把理论和实践应用相结合,引导学生现场去学习各种液压控制阀。实验室现场有各种控制阀实物,且为了便于直观教学,各控制阀都是透明塑料制品,阀芯及阀体管路结构可从外部一目了然。先让学生找出实验回路所用的各种液压阀,然后仔细观察。根据透明塑料阀名称和结构去推测阀的工作机理和作用,联系课本,比较各种阀的理论介绍与实物之差别。根据课本理论,去想象各种阀在液压传动系统中可能存在的工作状态和功用;结合各种阀的构造,构想其在液压回路中功能实现可以存在的各种连接形式,构想各种阀的功能衔接可能出现的各种问题。在明白了阀的作用机理之后,再让老师帮忙将其联接于液压管路系统而进行验证。老师在此过程中则起到一个帮助大家学习,帮助大家验证的导师,既不太多干预学生学习,又不完全放任自流,而是起引导、监督、帮助、交流之作用。学生亲自参与实践,实践的过程与学习的过程已完全一致,所以,学生们忙在其中,也学在其中,见到研究明白的同学的那份喜悦,知道他们更是乐在其中!
  框架和细节相得益彰。课上先给同学们验示液压回路的基本联接和工作状态,让学生们知道,液压传动的基本原则及其联接思路,为大家的《液压与气压传动》学习建立一个基于常规道理和认识的大的框架。丢开书本,将学生们带入《液压与气压传动》课程学习的实验情景中,面在这样的立体空间,对真实的实验场景,学生便开始接触并亲自参与各种控制阀的学习研究了,体验空间学习,并让学生充分交流,甚至也可以带学生去更加开阔的立体空间,接触各种阀应用的具体生产、生活场景,真正让理论与实践紧密结合起来。以“思我之心思物,以思物之心思我”,对各种阀的认识便会生动形象起来,理论便不再是死板的理论,而是融入到了自己的生活实际,变成可看、可感的现实实践,于是,对理论的认识便自然深切了,理论应用于实际,在实践应用中观察与思考,与老师和同学们交流探讨,自己的各种疑惑、困惑便可以顺利解决掉,完全可以做到细节清楚,框架明了。参与其中,身临其境,又能一试身手,这不正合每个学生的期望吗?于是,便会在学习中增长了见识和本领吗。
  学习与探索同步。为了把实验过程也变成学习过程,可以时不时对照课本,与学生们一道落实各种阀体的构造,落实理论研究的各种阀的液压传动规律。把书本拿到实验现场研究,向学生表明:学习本来就是一个既探索理论,又探索实践的过程,是理论指导实践,而实践又反过来作用于理论,并通过这种作用,不断纠偏人们的错误的、不切实际的认识,让人们既重视理论,又重视实践,让实践成为有理论指导的实践,理论成为有实践印证的理论,是知行合一的实践和理论!而且,理论与实际之差别有很多时候又是客观存在的。先导式减压阀,在课本上是有进油口、出油口和导阀控制入口三个口的,而实验实物却有四个接口点。不过,这些接口点的未接状态是封闭状态,不参与管路连接的管囗接点可认为相当于其不存在,这实际多出的一个接口点完全可当其不存在。但接口的存在却迷惑了好多学生,一部分学生与老师一起探讨,最终整明白了这个问题。对于先导式减压阀之作用机理,教师可以现行介绍:对减压阀而言,进、出油口相通,并是常开的;为保证减压阀出口压力的调定值恒定,其导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱;若出油口压力增大,其作用在阀芯下端的压力大于弹簧力时,阀芯上移,关小阀口,直至出口液压力与弹簧力相平衡,此时阀处于减压工作状态;若出油口压力减小,其作用在阀芯下端的压力小于弹簧力,则阀芯下移,开大阀囗,此时压降减小,使阀芯下端压力升高,直至与弹簧力相平衡,这是保压状态。而弹簧力是调定值,先导式减压阀出口压力便维持在这调定值。然后再带领学生一起验证其中的各种假设,将实验过程变成问题导向,逐渐验证和判定的主动过程。
  明白实验与实用的差异。试验液压管路系统的实验应用与实际应用并不一致。因为实验的器材更多是为了实验时方便观察,譬如各种液压阀,实验元件是透明的,能看清内部结构,但实际用阀却是金属实体组合,根本无法了解其内部结构,这时符号和标记的作用便非常重要。在进行了实验研究后,再到实际应用的液压与气动实验室看展板上安装好的两个液压管路系统,这是将学习状态由实验室改变为实际应用。实际应用的两个管路系统,都存在一定的安装问题。左侧展板的问题出在换向阀的铭牌功能符号标识上,按照功能标识组装油路,在电感线圈接电后,总无法实现换向的动作。学生注意到了换向阀的“T”油口标记,而这油口标记的管路应该接回油箱,教师在课堂上曾给大家讲过:在实际液压管路连接中,要注意这些符号标识。在铭牌标记与实际操作需求不符的情况下,这些符号标识才是了解和把握液压阀真实结构功能的关键。因为有了这样的看似矛盾而又实际可用的实验情节,给人留下的印象也会是极其深刻的。
  把隐匿的结构功能暴露出来。功能依赖于结构、组成。结构、组成是摸得着、看得清的,符号依赖于结构组成,并依赖于功能用途,所以,对于功能元件,必须认真落实其结构、组成,在结构、组成中探究其原理和作用。在对透明塑料制作的二位四通教学演示换向阀的观察,有一个功能位置很难找到通路,于是,会有学生问:是内泄漏成了通路?还是另有它途?仔细观察后发现,阀芯上有孔,从一端入,从另一端出,很是隐蔽!这就对了,这隐蔽的管道便应当存在的那个通路!当研究理论与实际应用看似矛盾,而最终又求得一致的一刹那,那种印象会是及其深刻的,这是在实践学习中特有的情景,即使多年之后,肯定会有同学记得迷雾澄清的那种感觉,这样便会形成一种永久性认识,这是实验学习特有的效果和作用!
  重视严重的错误对学生的警觉作用。对于看似严重的错误给予正确的解决,或给与学生一个合理的解释,会给学生留下深刻印象。直动式溢流阀有液压管路系统保压的作用,可防止管路因不断泵入液压油而压力升高至危险的地步。右侧展板没连直动式溢流阀,这应该算是一个严重的管路油压安全保护失保问题。但操作又发现,问题并不像想象的那样严重,因为有返回油箱的回油管,这回油管便可以起到油压卸荷的作用。再者,新进装备,管路耐受力、管路畅通性都很好,污染又比较少,靠这些硬件设施,管道压力升高一点,也不会有太大问题。但接上了直动式溢流阀对系统压力进行保护,这又相当于给系统多了一套保险,可以确保管路系统有故障时,也不会出现管路高压的危险。在处理实际液压管路连接问题时,不必过分纠结于对其结构是否了解,根据标识使用便是。而且,按照这样的思路进行管路连接,一点儿问题也没有,这恰恰又说明了标识的重要性!在每一个环节都要认真、细致,才能确保整体功能的顺利实现!
  加强学生动手能力的锻炼。动手实践能力在一些学生中缺失,值得反思。参与实践,在实践中获取对各种现象的正确认识,在实践中获取体验和感悟,自己与外在世界做一次深切的交流,在实践中,会有所发现,有所惊觉,有所清醒,自己才能真正融入到现实世界!实验学习是一种很好的学习形式,在实践过程中,学生通过参与其中,认真观察和学习各种器材设备及其操作;尝试并观察试验相关的各种现象,并研究其作用机理;通过自己操作进行感知和体验,获得知识与技能。完全可以把实验的过程当成学习的过程,可以依据书本理论,身临其境,参与其中,将学习融入实践,在实践中亲切体验、感觉、感知,并实现自身知识与技能的协同进步!知行合一,将实践过程与学习过程一致,希望有更多人参与其中,获取比理论学习更深切的认识与感知!让自己之所想与现实中之所用趋同,将理论联系实际,理论用于实际,在实际中体现理论,在实际实践中感悟收获!
  作者简介:李显昌,男,中共党员,1970年7月22日出生,中国农业大学工学硕士学位,青岛农业大学海都学院讲师,最美教师,优秀班主任,学院机械与制造自动化专业负责人,做过工程师,英文翻译,有国家发明专利。
  • 【发布时间】2024/11/28 11:25:35
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