張?jiān)? 顓孫隨意 辛江慧 柏宇星

摘要：課程設(shè)計(jì)作為課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐平臺(tái)，其課程目標(biāo)要以學(xué)生能力輸出為導(dǎo)向。文章分析了現(xiàn)階段《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)的不足，構(gòu)建了以能力成果輸出為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)體系，設(shè)計(jì)了體現(xiàn)工程背景、專業(yè)內(nèi)涵、“兩性一度”的多樣化、多層次的項(xiàng)目訓(xùn)練課題。該實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)探索可以作為一般課程設(shè)計(jì)的參考。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)與液壓傳動(dòng);課程設(shè)計(jì);能力輸出

1 緒論

液壓傳動(dòng)技術(shù)迅速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有液壓傳動(dòng)技術(shù)，且其水平高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志，如：煤礦礦井支承、礦山用的風(fēng)鉆、火車的剎車裝置、液壓裝載、起重、挖掘、軋鋼機(jī)組、數(shù)控機(jī)床、多工位組合機(jī)床、全自動(dòng)液壓車床、液壓機(jī)械手、車輛等相關(guān)機(jī)械領(lǐng)域[1]。

2018年1月，教育部公布《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》[2]，該標(biāo)準(zhǔn)中明確機(jī)械學(xué)科應(yīng)包括流體力學(xué)及相應(yīng)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí);同時(shí)，液壓傳動(dòng)作為機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和自動(dòng)化控制的重要手段之一，在已獲得工程教育認(rèn)證的機(jī)械類專業(yè)中，被各高校作為必修基礎(chǔ)課程存在[3-4]。

2 流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)課程教學(xué)內(nèi)容和能力點(diǎn)

流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)課程具有理論性和應(yīng)用實(shí)踐性都很強(qiáng)的特點(diǎn)，有關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)較難理解，譬如流體力學(xué)基礎(chǔ)部分，與高等數(shù)學(xué)和物理等知識(shí)聯(lián)系緊密;課程中專業(yè)教學(xué)內(nèi)容包括各種液壓元件的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、基本回路組成及功能、典型回路分析的知識(shí)和應(yīng)用技能方面等，又和生產(chǎn)實(shí)踐、專業(yè)背景聯(lián)系緊密。因此，其理論知識(shí)點(diǎn)的掌握需要更加注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的強(qiáng)化，服務(wù)于其專業(yè)課程的應(yīng)用能力積累，為后續(xù)專業(yè)課內(nèi)容提供扎實(shí)基礎(chǔ)。

為了提高本課程教學(xué)效果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提升學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用能力，在本校機(jī)械類專業(yè)中，設(shè)置《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，并根據(jù)專業(yè)背景構(gòu)建具體的工程案例，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的應(yīng)用能力和專業(yè)能力。即設(shè)置《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)所關(guān)注的能力點(diǎn)，是要實(shí)現(xiàn)理論課程知識(shí)點(diǎn)的總體綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練，還需要根據(jù)專業(yè)背景進(jìn)行差異化的內(nèi)涵強(qiáng)化，服務(wù)于專業(yè)能力的積累。

3 流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)傳動(dòng)實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的不足

第一，實(shí)踐環(huán)節(jié)中反思理論不足。理論課程知識(shí)的傳授以課堂講解為主，受限于課時(shí)，學(xué)生對(duì)元器件功能、特性的感性認(rèn)識(shí)不足，如直動(dòng)式溢流閥，教材所描述的原理和功能為當(dāng)開(kāi)啟壓力達(dá)到其調(diào)定壓力時(shí)打開(kāi)，但實(shí)際其工作隨著直動(dòng)式溢流閥的調(diào)壓彈簧被壓縮，開(kāi)啟壓力隨之發(fā)生變化，即達(dá)到穩(wěn)定開(kāi)啟面積需要一定時(shí)間，打開(kāi)溢流閥的力是動(dòng)態(tài)波動(dòng)的，這個(gè)力與所定義的開(kāi)啟壓力有差異，其壓力損失、流量變化也是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，如不能通過(guò)一些形式體現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，學(xué)生在掌握該知識(shí)點(diǎn)時(shí)，只能被動(dòng)的、硬性的記住結(jié)論，當(dāng)面臨實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，就有可能無(wú)法分析可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，并做進(jìn)一步的診斷，表現(xiàn)出“理論無(wú)法聯(lián)系實(shí)際”。課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，更多的是體現(xiàn)知識(shí)在結(jié)果中的應(yīng)用，是一種驗(yàn)證性現(xiàn)象的表征，也無(wú)法解釋過(guò)程因素影響。課程設(shè)計(jì)作為一種應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)，體現(xiàn)在理論知識(shí)結(jié)論的應(yīng)用和系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)只能粗略的進(jìn)行解析計(jì)算和校核，因此，無(wú)法在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并在實(shí)踐中反思理論不足，應(yīng)用型能力完整度不夠。

第二，實(shí)踐環(huán)節(jié)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度不足。課程作為平臺(tái)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生掌握通用應(yīng)用基礎(chǔ)，課程設(shè)計(jì)的題目注重理論課程通用知識(shí)的應(yīng)用和強(qiáng)化，有一定綜合性，但其實(shí)踐環(huán)節(jié)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度卻體現(xiàn)不足，專業(yè)領(lǐng)域、項(xiàng)目化訓(xùn)練維度不能深入，也就無(wú)法強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)能力訓(xùn)練，與后續(xù)課程的相關(guān)度跨度大，銜接不緊密，課題體現(xiàn)的專業(yè)工程背景少，無(wú)法強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)用型能力。

第三，實(shí)踐環(huán)節(jié)的課題多樣化、層次性不足。究其原因是以能力成果為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)體系不健全，學(xué)生雖能夠掌握基礎(chǔ)應(yīng)用，但課題梯度不夠，實(shí)踐評(píng)價(jià)的區(qū)分度不明顯，其本質(zhì)是課程對(duì)于學(xué)生的成果能力導(dǎo)向強(qiáng)度不夠。

因此，在課程理論知識(shí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)展中，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)方法，物化過(guò)程因素，體現(xiàn)過(guò)程參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響，設(shè)置以應(yīng)用型能力為導(dǎo)向的多層次課題，強(qiáng)化工程背景，體現(xiàn)學(xué)生在復(fù)雜工程問(wèn)題中的訓(xùn)練和提升解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

4 以成果為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)目標(biāo)與評(píng)價(jià)——以車輛工程專業(yè)為例

4.1 課程設(shè)計(jì)的課程目標(biāo)

本課程設(shè)計(jì)是車輛工程專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。主要培養(yǎng)學(xué)生以下能力：

（1）運(yùn)用流體力學(xué)和液壓傳動(dòng)等工程基礎(chǔ)知識(shí)，分析特定設(shè)備液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)需求，提出相應(yīng)解決方案，綜合考慮安全、環(huán)境等因素，對(duì)特定設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并體現(xiàn)一定的創(chuàng)新性;就設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和語(yǔ)言表達(dá)的方式，清晰表達(dá)設(shè)計(jì)思路、總體方案、校核分析、設(shè)計(jì)成果的結(jié)論等。[支撐畢業(yè)要求：能分析文獻(xiàn)并尋求復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案;能夠設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件），呈現(xiàn)圖紙、報(bào)告或?qū)嵨锏仍O(shè)計(jì)成果。]

（2）能夠就所設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行仿真，校核其功能和性能，并考慮安全、環(huán)境、成本等工程環(huán)境進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)效率。（支撐畢業(yè)要求：能夠理解現(xiàn)代工具對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題設(shè)計(jì)與仿真的優(yōu)勢(shì)和局限性，并應(yīng)用現(xiàn)代工具解決一般性工程問(wèn)題。）

（3）能夠合理安排時(shí)間，按時(shí)完成任務(wù)，準(zhǔn)確定位本人的角色，承擔(dān)個(gè)體在團(tuán)隊(duì)中的責(zé)任。（支撐畢業(yè)要求：能夠理解個(gè)人在多學(xué)科背景下團(tuán)隊(duì)中的角色定位以及對(duì)于整個(gè)團(tuán)隊(duì)的意義。）

4.2 課程設(shè)計(jì)的成果評(píng)價(jià)方法

成績(jī)有各考察點(diǎn)及對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)維度組成，課程目標(biāo)1和2均由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生具體表現(xiàn)評(píng)定;課程目標(biāo)3時(shí)間管理與團(tuán)隊(duì)合作占總成績(jī)10%，由小組自評(píng)確定。

5 《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是理論課程教學(xué)內(nèi)容的延伸，是強(qiáng)化課程知識(shí)體系和綜合應(yīng)用的平臺(tái)，因此，需要設(shè)置合理的、科學(xué)的訓(xùn)練項(xiàng)目，項(xiàng)目體現(xiàn)學(xué)生需要達(dá)到的能力維度，緊密圍繞課程目標(biāo)和評(píng)價(jià)體系構(gòu)建，體現(xiàn)工程背景、多樣化、層次性，以進(jìn)一步強(qiáng)化該實(shí)踐環(huán)節(jié)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。以車輛工程專業(yè)為例，將訓(xùn)練項(xiàng)目分為三個(gè)層別，依據(jù)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)綜合與工程背景的復(fù)雜程度，呈現(xiàn)“兩性一度”的遞進(jìn)，包括通用基礎(chǔ)型、一般項(xiàng)目型、挑戰(zhàn)設(shè)計(jì)型，每種類型項(xiàng)目可根據(jù)參數(shù)、應(yīng)用工程環(huán)境進(jìn)行變化，以適應(yīng)于小組的項(xiàng)目式訓(xùn)練。

通用基礎(chǔ)型。如“單面或雙面臥式銑床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。題目具有工程應(yīng)用背景，從靜壓傳遞狀態(tài)考慮，強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)用課程知識(shí)進(jìn)行一般液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，題目對(duì)象成熟，應(yīng)用元器件和回路豐富，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用、機(jī)械領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)的掌握，更注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的高階性。

一般項(xiàng)目型。如“適用于汽車零部件的疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。題目具有工程應(yīng)用背景，在進(jìn)行一般液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，除靜壓傳遞狀態(tài)，增加液壓系統(tǒng)對(duì)適用對(duì)象的動(dòng)態(tài)控制，回路應(yīng)用范圍更為寬泛，要求學(xué)生對(duì)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析和優(yōu)化，更加注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。

挑戰(zhàn)設(shè)計(jì)型。如“車輛制動(dòng)系統(tǒng)總成設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化”。題目具有較強(qiáng)工程應(yīng)用背景，需要了解車輛使用過(guò)程的復(fù)雜工況特征，包括液壓系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的穩(wěn)態(tài)控制，也包括其瞬態(tài)控制，回路要求和控制手段要求更為精確，對(duì)元器件選型、參數(shù)匹配要求嚴(yán)格，需不斷根據(jù)制動(dòng)性能進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，更加注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)教學(xué)內(nèi)容、現(xiàn)階段課程設(shè)計(jì)不足的分析，探索以能力為導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，圍繞課程知識(shí)強(qiáng)化、課程目標(biāo)的能力評(píng)價(jià)、工程背景、專業(yè)內(nèi)涵等方面構(gòu)建，結(jié)合現(xiàn)代工具Amesim的應(yīng)用，體現(xiàn)課程改革中的“兩性一度”，通過(guò)教學(xué)反饋效果來(lái)看，學(xué)生的學(xué)以致用能力、創(chuàng)新能力以及工程應(yīng)用能力得到了明顯提高，可以給予一般課程設(shè)計(jì)的教學(xué)參考。

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作者簡(jiǎn)介：張?jiān)?982— ），男，漢族，湖北荊州人，工學(xué)博士，副教授，研究方向：車輛高等動(dòng)力學(xué)、CAE優(yōu)化。