巧制教学模型提高,液压传动教学效果

《液压传动》是机电一体化专业、机械制造与自动化专业、数控技术与应用等专业的基础课程之一。本课程的基本要求是使学生掌握液压系统的组成、液压元件的工作原理、液压系统工作原理的分析和系统故障的排除等。

笔者在近几年的教学中，发现造成《液压传动》教学效果不理想，教学质量偏低的主要原因是：第一，学生学习缺乏主动性和钻研精神。第二，一些学校教学资源紧缺，实习、实验设施供需矛盾比较突出。第三，教学手段落后，教法单一。通过两年教学实践，笔者发现借助自制教学模型，可以明显提高《液压传动》课程的教学效果，学生不但掌握了本学科的知识，而且还能激发其他一些相关学科的学习兴趣。本文拟就制作的教学模型在该课程教学中的应用予以介绍。

一、利用玩具激趣，引入新学科

传统的教学是按步就班地进行，从第一章第一节开始老师讲，学生练。但笔者没有这样做，而是从一个玩具的工作原理与实际分析着手，在分析过程中涉及到哪一章哪一节的内容就和学生一起学习这一部分的内容，不被教材的格局所框定。图1是一个挖土机（教学视频截图），而图2是一个玩具的挖土机（真实的玩具），请学生找到这两者关键的不同点，从而引起学生极大的兴趣。实际的挖土机通过操纵杆控制A、B、C能使挖臂伸屈实现挖土机的挖土工作，而玩具却不能控制A、B让挖臂动起来。通过这一节课的学习，同学们对这一门学科有了浓厚的学习兴趣，觉得这一学科与众不同，顺势分组并布置了新的任务：带大小不同的一次性的几个医用注射器、输液管、剪刀、美工刀、百得胶，为下一节课的学习做好准备，学生带着极大的好奇心准备这些器材，并期待下一节课的到来。笔者给他们定下一个目标：改造玩具挖土机，看哪一组改造得最好。

二、利用对玩具的改进，促进新知识的学习

接下来笔者和学生一起对玩具挖土机进行改进让它也能动起来。首先用一大一小两个注射器，用输液管连接起来并用胶水粘上，然后在两注射器中注入适量的水，让两个同学把注射器立起来，然后在两个柱塞上分别加上等量的砝码，分别用50克、100克、150克，每次都是大活塞被快速的顶起，结合这个现象介绍使用液压装置的好处：利用很小的动力能产生很大的驱动力，达到我们的工作要求。把抽象的帕斯卡原理，在这里形象地演示，学生很快理解了，并掌握了千斤顶的工作原理。接着，如图3所示，把玩具中的A、B换成了小型的注射器，并利用大的注射器向小注射器中加减水，达到其伸缩的目的，让屈臂动起来了。结合这一改进让学生从课本中寻找有关的知识点：小型注射器相当于是液压缸，是液压系统的执行元件，是将液压能转变成机械能的转换装置，它使运动部件实现往复直线运动。笔者看到学生的兴趣盎然，顺势让学生学习了液压缸的分类和特点、液压缸结构上的几个问题等相关内容，很快学生就掌握了这部分知识。有学生奇怪：老师说的与现在做的不是与帕斯卡原理相矛盾吗？我说不着急，后面会为你解决这个问题的。注射器的好处是：材料是透明塑料，学生可以任意的改进，也能看见内部的结构，不但增强了感性认识，而且也培养了学生的动手能力。为了学习后续内容，笔者又提出新的问题：如果不用大注射器向小注射器中加减水，能不能想其他办法将水注进小注射器呢？

三、利用对玩具改进后的完善，改变学生的学习态度

同学们带着新的问题，很自然的联想到本课程中的某一个知识可能对解决这个问题有帮助，他们各自分配任务从课本中来慢慢寻找，很自觉的预习了液压泵的内容，并开始了新器材的寻找，这时老师提醒，让同学们把小时候玩的水枪带来。在课上让学生们分析水枪的核心部分是什么？它是如何工作的？经过对水枪的分解，同学们知道了水枪的心脏是有个小水泵，借助这个小水泵对玩具挖土机的改造又更进了一步，同时借助这个小水泵，让学生们学习了液压泵的知识，并分析其在液压传动中的作用。接着再让学生拆开小水泵，通过对小水泵的结构分析，得到了如图4所示的结构图，同学们对其中有两个小球发挥的作用又不能理解了，笔者让他们拿去其中的一个小球，看这个水泵还能不能工作？拿去两个小球呢？同学们实验后发现少了其中一个球水泵都不能工作，少了两个小球就更不能工作了，可想而知小球的作用很大，老师这时抓住机遇，进行讲解这个小球和外面的壳结合起来，在我们这门学科中有一个专业名称，叫单向阀。当然在液压传动中还有许多阀门在其中发挥着相当大的作用，我们一起把液压控制阀这部分内容一起学习一下，因势利导，这部分内容圆满的完成了教学任务。通过对水枪的分解，我们不但了解了单向阀的结构，而且还知道了单向阀的作用，结合单向阀的图形符号理解液体的流向，为其它阀门的学习与分析打下良好的基础。我们利用这个小小的水枪水泵换了其中的一个大注射器接在玩具挖土机上，轻轻的压动就能使水充满小注射器，这时的原理就符合帕斯卡原理了，前面一个同学的问题也就顺利的解决了。

四、利用改进后存在的问题，学会进行液压传动中的故障分析

同学们经过这样的改进后，满以为玩具挖土机改进成功了，有好多学生操作后发现，当把水通过小水泵压进小注射器后，发现这个臂只能向前伸，而不能回缩了，此时老师合理引导学生借助课本知识，发现我们这个小挖土机不足的地方从液压回路这部分内容中找到问题的答案：原来我们这个液压缸与课本上的液压缸不同，它只能从一个方向进行加压，而不能从另一个方向加压。回过头来再看实际中的挖土机液压缸的构造（如图5），它有1、2两根油管，从而实现活塞的伸缩功能的。通过这样的分析学习，同学们对液压传动中可能出现的故障也会进行简单的分析和排除，为分析典型的液压系统打下良好的基础。

五、结合实物绘制简单的液压系统图，完成从简单到复杂液压系统图分析的过渡目标

结合每组同学手中都有一个改造好的玩具挖土机，结合课本中专用的液压元件图形符号，绘出简单的液压系统图，并结合老师的要求进行改进。例如，你们画的这个图中液压缸是不能后退的，请你每组讨论一个把这个改成可以进退的；缸运动到端点了，液压泵还在继续工作此时的油怎么处理？在图上有所体现等，并把每组的改进方案拿出来讨论，分析各自的优缺点。并把教师的观点灌输进去，同时把一些同学们不能理解的阀门在这里充分展现出来，发挥它们的优点，从而使问题简单化。总之，通过老师的引导，学生的改进配合，达到分析典型液压系统图的目的。

（作者单位：江苏省海安县职业教育中心）

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