《液压与气压传动》课程思政建设经验分享

2024-12-09 16:50:00.0      来源:信阳新闻网

为进一步落实《关于深化新时代学校思想政治理论改革创新的若干意见》《高等学校课程思政建设指导纲要》要求,充分发挥教师队伍“主力军”、课程建设“主战场”、课堂教学“主渠道”的作用,营造全员育人氛围,持续提升育人成效,对江苏科技大学机械工程学院课程思政建设项目进行成果展示。

1)课程基本信息

“液压与气压传动”是机械类专业的一门重要专业必修课程。课程以实际工程案例为导向,通过理论授课、实验和实践项目等教学环节,使学生掌握各种液压与气动元件的结构特点和工作原理,掌握基本回路的组成和分析方法,能够分析复杂工程实例中液压与气动系统的功能结构和特点,能够设计满足特定工程需求的典型液压与气动系统,初步具备系统设计、开发和创新素质。课程具有工程背景强和实践性要求高的特点,因此实验教学与理论教学互为依存、互为补充。

2)教学理念及思路

“液压与气压传动”课程教学以问题为导向,将问题贯穿于教学活动的始末,教和学本身就是不断解决问题的过程;以任务为驱动,让学生带着任务进行探索,自主协作学习,激发自主学习的热情;以工程为案例,通过工程实例演示,更加直观呈现液压元件和液压回路的工作过程;以仿真为辅助,让学生利用AMESim软件进行仿真实验,体现教学做一体化的教学理念。

“液压与气压传动”教学内容之间关系

3)课堂教学方法及途径

1. 以学生为中心

针对教学模式单一化,学生被动学习为主的现状,改以教师为中心的“知识灌输型” 课堂教学模式为以学生为中心的“引导启发式”教学模式。利用三维动画展示和虚拟仿真等信息化技术,课程在液压泵、液压阀和液压系统等章节中开发了 126 处动画,将复杂的工程问题可视化,加深学生对知识的理解与掌握。

示例:齿轮泵的困油现象

困油是齿轮液压泵比较常见的一种现象,在容积式液压泵中普遍存在。针对这个知识点的教学,先通过外啮合齿轮泵的实物展示端盖上的卸荷槽,并介绍卸荷槽的作用是解决困油现象;再引导学生讨论为什么会产生困油现象,是因为在齿轮啮合的过程中,重叠系数大于1,即当一对齿轮尚未脱开啮合前,后一对轮子就开始进入啮合;然后介绍如何通过开卸荷槽解决困油现象;最后通过案例介绍困油现象的危害。采用引导和案例的教学方法,让学生知道齿轮泵困油的主要原因,减弱其自己理解的困难。

示例二:溢流阀

溢流阀是压力控制阀的一种,广泛应用于液压系统中,用来保证液压系统的工作压力恒定或限制系统的最高压力。首先引导学生思考问题,“在液压缸控制中,若出现负载超限现象,该液压系统会产生什么问题?如何去解决?”接着采用三维模型、直观动画等介绍直动式和先导式溢流阀内部结构和工作原理,然后通过不同回路分析,掌握溢流阀的应用场合,最后让学生总结溢流阀的优缺点,检验知识点的掌握程度。

(a) 课程导入          (b) 直动式溢流阀实物       

2. 有效借助仿真软件工具

AMESim是一个多学科领域的复杂系统建模与仿真平台,可建立复杂的多学科系统模型,并进行仿真计算和深入分析。AMESim提供液压库和液压元件设计库等,适合学生学习液压元器件和基本回路设计,达到建模仿真的学习目标,并掌握分析和优化设计的能力。

软件

建模

分析

3. 深度融合工程案例

示例飞机起落架

起落架收放系统是飞机的重要组成部分,其工作性能直接影响到飞机的安全性和机动性。2024年11月27日,加拿大一架波音737客机出现起落架故障,不得不改变航线。以飞机起落架收放系统为例,课程结合所学液压元器件分析其液压系统组成,采用AMESim软件建立仿真模型进行分析。

示例二:大型船舶舵机

船舶舵机是实现船舶转向、掉头、直航的重要执行机构,舵机的性能直接关系到船舶的航行安全。液压式船舶舵机以液压油为工作介质,通过液压系统使船舶转舵并保持舵位,即换向阀根据指令改变液压油的流动方向,使液压缸活塞推动舵叶向左或向右转动。以船舶舵机系统为例,结合所学液压系统组成,采用AMESim软件建立仿真模型进行分析。

4. 思政元素挖掘

液压与气压传动课程是一门专业基础课程,主要讲解液压元器件的结构特点和基本回路的设计方法,在授课过程中让学生理解“工匠精神”的本质,培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度,养成勇于克服困难的精神,树立正确人生观、世界观及价值观。

示例:中国天眼

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,是世界最大单口径射电天文望远镜,目之所及,即是“光年之外”。中国天眼是500米口径球面射电望远镜,平台支架系统包括264个液压马达,可控制高达4000吨的重量,主动变形反射面是由液压驱动,可以承受16级风。南仁东是FAST(500米口径球面射电望远镜)工程的首席科学家兼总工程师,被誉为“中国天眼之父”。他一生致力于探索宇宙的奥秘,为中国天文事业做出了巨大贡献,被视为中国科学家的典范。在课程讲授中激励学生执着守初心、无私奉献担使命,增强民族自豪感。

示例:国产盾构机

盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成,液压系统可以说是盾构机的心脏,起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为:盾构机液压推进及铰接系统、刀盘切割旋转液压系统、管片拼装机液压系统、管片移运小车及辅助液压系统、螺旋输送马达驱动液压系统、液压油主油箱及冷却过滤系统、同步注浆液压系统、超挖刀液压系统等。

曾几何时,我们国家在盾构机领域长期受制于欧美国家。在进行大规模基础设施建设时,迫不得已花高价从国外引进盾构机。2002年,国家组织顶尖科研人员自主研发盾构机。经过多年的不懈努力,终于在2008年研制出“中铁1号”。这不仅打破了欧美国家垄断,而且也为国家发展提供强有力的支持。此后,我国不断自主创新,努力攻克多项难题,研制了一批批具有国际先进水平的盾构机,并赢得国外市场的认可和追求。授课中弘扬中国人民敢于创新、勇于尝试、顽强拼搏和攻坚克难的精神。

示例:世界上最大的油缸

超大型油缸的使用场景特殊且复杂,例如大型打桩船油缸,需要承受巨大的负载、复杂的海洋环境应力等。设计时需充分考虑各种极端工况,比如在海上作业时,油缸可能会面临海浪冲击、海水腐蚀、温度变化大等多种复杂因素的影响,设计时要确保油缸在这些恶劣条件下仍能正常工作但实际工况并不是在设计时能准确预测和模拟的。

2024年10月,由中交集团所属中交二航局牵头研发攻关的全球最大打桩船主油缸成功下线,该组油缸缸径1.6米、行程长21米,额定推力高达5000吨,荣膺“全球最大液压油缸”称号,该液压油缸为即将问世的超级打桩船顺利交船起到了决定性作用。项目突破了多项“卡脖子”技术难题,科研工作者在研发过程中不断反复积累、试验和评估,确保每个设计细节都精确无误,最终实现技术封锁,打破世界纪录。授课中以此为案例,引导学生追求严谨求实、脚踏实地的科研精神。

责任编辑:夏岩

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