基于CDIO理念的《液压设备故障诊断》课程的教学

　　一、引言
　　伴随着现代科学技术的飞速发展，液压与气压传动技术已经渗透到国民经济的各个领域，特别是在冶金机械、工程机械、农林机械、汽车、船舶、航空航天。试验设备以及自动化生产线等各个行业领域中得到了普遍应用和高速发展。液压设备在装备体系中占有十分重要的位置。液压设备一旦发生故障，轻则导致产品质量下降，重则引起生产中断，严重的甚至造成灾难性的后果。液压设备的故障诊断与预防是保证其运行可靠、性能良好并充分发挥效益的重要途径[1]。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[2]。
　　二、《液压设备故障诊断》课程现状
　　《液压设备故障诊断》是一门与工程实际相结合实践性非常强的专业技术课程。具有内容知识面广，信息量大，实践性和应用性强的特点，加上液压技术发展迅速，新技术层出不穷，而教学课时非常有限，要达到预期的教学效果很有难度；与其他相关课程之间相互独立，学生掌握的只是一些孤立的知识点，而不是对液压技术综合应用的掌握；每门课程内容多、课时少，如果课堂上处理不好，往往使学生缺乏学习热情，最终失去学习信心；学生的实践能力相对较差，较难将理论知识应用于工程实际。综上所述，该课程所要求的教育教学理念已经不再局限于传统的理论教学模式，必须在学生对专业知识已经充分理解基础上，辅助以大量的实践工程案例进行详细分析与讲解。基于CDIO理念的教学改革能有效解决该课程当前的不足，对于提高人才培养质量，培养适应市场需求的应用型人才具有重要意义。如何激发学生学习的主动性，将工业现场与课堂教学相结合，让学生在以理论教学为主的课堂中明确学习目的，激发学习热情，是当前该课程适应CDIO工程教育模式迫切需要探讨的问题。
　　三、CDIO理念在液压设备故障诊断课程教学中的实施
　　1.合理选择典型案例，问题驱动项目实施。在液压设备故障诊断教学过程中积极主动地进行教育资源的开发设计，并要求学生参与各种工程案例的分析，通过建立学生工程分析能力来逐步推进教学进程。在教学实践过程中，要求学生利用业余时间分小组完成包括组合机床动力滑台液压系统、钢包滑动水口液压系统、汽车起重机支腿收放液压系统、注塑机液压系统及压力加工机液压系统的设计工作，并利用仿真软件验证系统是否能够正常运行。这五个液压系统工作环境，主机的工作性能要求各不相同，学生在完成液压系统设计的过程中需要思考教师针对该液压系统提出的各种问题，在解决问题的过程中学生不仅可以回顾液压与气压传动课程学过的知识点，如各种传动介质的工作特点，各种液压元件的原理、结构、性能以及应用，各种回路的作用及特点等，还可以分析如果错选了元件或是介质、回路会造成什么不良后果，这样就做到了温故而知新。
　　2.合理处理与其他课程的关系。在授课过程中推行项目导向、任务驱动、理实一体的教学方法，以课堂提问及讨论的方式，围绕五个典型案例，以液压与气压传动技术为主线，将其他课程的相关知识穿叉、渗透到该课程的教学中。例如介绍液压元件故障诊断知识的时候穿叉流体力学、互换性与测量技术基础、测试技术、机械制造工艺学及设备安装等课程的知识点。介绍回路故障诊断的时候，引导学生回顾液压与气压传动、液压元件与系统、液压伺服与比例控制等课程的相关知识，使得各门课程之间相互衔接，使学生感受到课程设置不是孤立的，基础理论知识在专业课程学习中的作用，使学生真正体会到学以致用的重要性。将过去的以教师为中心，传授知识为目的的传统教育教学观念，转变成“以学生为中心，学了要会用”的新观念，引导学生将被动学习变为主动学习，学生学习热情得到很大提升。
　　3.工业现场与课堂教学相结合激发学生学习的内动力。液压故障诊断是一门应用学科，学生对工程现场有着很强的好奇心，“说教式”及“填鸭式”的课堂教学不能满足学生对这门课程的学习要求。因此在课堂教学实践中，借助多媒体技术，将液压设备工作场景搬进课堂，让学生在现场实践中认识该设备的工作过程及液压系统故障造成的严重后果，培养学生的学习兴趣及探究故障原因的热情，再引导学生学习相关的内容。例如视频播放汽车起重机支腿液压系统工作过程，以及液压系统出现故障后造成的事故现场，让学生自己产生主动学习的内动力，然后让学生上讲台结合自己设计的系统原理图分析故障可能产生的原因，系统设计的优缺点等。兴趣是最好的老师，许多学生在课后抑制不住对现场的好奇和对液压传动技术及液压设备故障诊断相关知识应用的神秘感，积极主动上网查找相关资料，并且与老师同学交流学习的疑惑，学习的主动性明显提高。
　　4.关注工程实践，加强实践环节。知识和能力来源于实践，素质更需要在实践中培养，各种教学实践环节对于培养学生的创新能力和实践能力尤为重要。我们在实践教学中，根据实验目标和技术条件设计不同的故障，鼓励学生利用课堂上学过的各种故障诊断方法进行故障原因的讨论探究。在实训环节中让学生亲自动手完成集成块的设计制造及整个液压站的搭接、调试及故障诊断工作，在这个过程中，学生不仅对课堂知识进行了复习和深化，更加重要的是，他们在实际的操作和实践过程中建立起了理论联系实际的学习态度和耐心细致、谦虚谨慎、实事求是的工作作风。这种素质将对学生未来的职业生涯起着至关重要的作用，将帮助他们在激烈的人才竞争、知识竞争中立于不败之地。
　　四、结语
　　在液压设备故障诊断课程教学改革过程中，关键要选好典型案例。在案例问题的安排上，要有一个由易到难递进的过程，在知识量不断积累、提高中，逐步掌握液压设备故障诊断的常用方法及技巧。以案例为单元构建液压设备故障诊断方法的知识结构，符合学生的认知规律。教学过程不再是枯燥无味的说教，而是在提问及思考及操作过程中完成旧知识的回顾、联系及新知识的获取、巩固，使学生学而难忘，增强了继续探索问题的信心，激发了强烈的求知欲，培养了学生发现问题、分析问题及解决问题的能力。可以很好地解决学生课程学习过程中仅仅掌握一些孤立的知识点，无法将液压系统故障诊断技术 综合运用的问题，解决传统教学方法与手段造成的学生缺乏学习热情，实践能力相对较差，难以学以致用的问题。基于CDIO理念的教学法较好地解决了教与学的矛盾，是一种值得推广的教学方法。
　　参考文献：
　　[1]黄志坚，袁周.液压设备故障诊断与监测使用技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
　　[2]赵喜敬，张伟杰，荀杰.基于CDIO的液压传动与控制课程教学方法探讨[J].河北工程大学学报（社会科学版），2009，26（4）.
　　作者简介：王杰（1972-），女，河北人，河北唐山学院机电工程系副教授，硕士，从事流体传动与控制技术，虚拟样机技术的研究及教学工作。