融电气知识于《液压与气压传动》的优化教学

陈俊英

一、前言

随着自动化生产技术的迅速发展，液压与气压技术也得到迅猛发展，并逐渐渗透到社会生产的各个领域。因此，《液压与气动技术》课程是中职学校机械类、电气类专业学生必修的一门专业课程。但这门课程的内容涉及面广、综合性强，理论和抽象的概念多，要求学生有一定的实践性、应用性和综合分析能力，但中职学生的学习基础普遍较差并且对液（气）压元件接触少，缺乏感性认识。如果在教学过程中，教师还是采用传统教学方式，往往使学生觉得这门课很枯燥，不容易理解，越学越糊涂，越学越没兴趣。其实许多知识体系在认知结构上是相通的，但学生知识掌握广度不足，不能产生新旧知识联系，这需要教师在教学过程中引导学生运用联想推理，找出新旧知识体系之间的相关性。学生已学习《电工学》《电力拖动控制》《PLC控制系统》等相关的电气课程，而液压与气压传动与电气传动在本质上有一定的相似性，并且在生产实际中，液压与气动系统也都是和电气控制部分密切联系的。但学生对于液压与气动回路与电气知识的关系并不理解，因此，在讲授《液压与气动技术》课程时，将相关的电气控制技术有机结合在一起，进行跨学科教学就显得非常必要。

二、比较学习，轻松迈过《液压与气压传动》课程学习的门槛

《液压与气动技术》课程一般安排在第三或第四学期，大部分电气课程学生已完成学习。在学习液压传动系统时，可从学生很熟悉的电风扇的电气系统与液压传动系统进行比较教学。在液压系统的认识学习时，将风扇电气系统由电机、电扇、控制调节装置（开关、变压器、调速器）及电线组成，与液压传动系统由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件组成进行比较分析：液压泵相当于电机，液压缸相当于风扇，液压控制元件相当于风扇的控制调节装置，油管则相当于电线，液压油相当于电流;同样在学习液压系统的参数时，也可将压力和流量与电气系统中电压和电流进行比较学习。通过比较，使液压系统的一些概念的含义变得容易理解和掌握，学生很快摆脱了新知识的陌生感和距离感，轻松迈过该课程的学习门槛。

三、嫁接电气知识，激活《液压与气压传动》课程

中职院校《液压与气压传动》课程具有较强的实践性，在教学中应强化实践教学环节。所以液压与气压传动课采用一体化教学模式是必须的，将理论知识融入实践动手操作中，让学生直观地了解理论知识，并在实践操作环境中将理论知识与实物联系起来，进而加深學生对液压与气压传动相关原理的理解和掌握。在液压与气压一体化教学中，学生在学习相关知识点后，进入实践环节在FluidSIM-H液压仿真系统中连接回路，在实训台搭建实际回路验证。但学生在搭建回路过程中经常会问到液压及气动回路的控制过程是如何实现的，所以在液压与气压课教学中要融入有关电气控制的知识，来解决实践过程中遇到的问题。

1.牛刀初试

虽然学生在前面已学过大部分电气课程，但中职学生对知识遗忘较快，运用知识的能力不强，所以液压回路搭建时还应该先复习电气相关内容，特别是电气元件的国家标准符号及其功能、作用。

在液压回路中运用最广泛的就是中间继电器及其辅助触点、按钮等，通过分析并比较图1中a、b 两图的功能及作用，最后学生总结中间继电器及其辅助触点、按钮的功能以及它们在回路中的作用。

在搭建换向回路时，因学生是第一次接触液压回路及相关的电气回路设计，先让学生利用图1a 将灯换成了换向阀的电磁铁（如图2 所示），利用液压软件FluidSIM-H进行设计，实现了回路动作的仿真，仿真时电气回路动作带动了液压回路的相应动作，学生能直观地看到自己设计出来的回路能否实现采用手动按钮控制液压缸的往返运动。通过1SB 按钮的分合控制，电磁铁1YA 失电得电，从而使电磁操纵机构的换向阀进行位置的切换，最终控制了液压油的流向，让液压缸活塞进行前进或后退运动。仿真成功之后，再让学生到液压实训台上进行液压回路及电气回路的组装，锻炼他们的看图、识图及动手能力，将液压及电气原理图与实物一一对应起来。

通过这个简单的液压回路和电气回路的设计及搭建，学生开始初步接触液压回路与电气回路相似思维的思考方法，还能了解通过电气来控制液压回路的动作，从而激发学习的积极性。

2.逐步深入

在完成图2任务后，给学生提出新的任务，即如何实现液压缸自动控制往返运动（动画演示）。引导学生观察，使其发现液压回路基本没有改动，仅增加了2 个行程开关，再引导学生利用已学过的电气知识完成电气部分的改动（如图3 所示），通过1SB 按钮的分合控制，中间继电器及行程开关1S、2S 的条件限定，从而控制了电磁操纵机构换向阀电磁铁1YA 的得电与失电，最终同样控制了液压油的流向，让液压缸活塞进行前进或后退运动。

在生产实际当中，大部分机器有自动复位功能，前面的液压缸自动往返回路不能实现停机后的液压缸活塞自动返回原位。为了与生产实际相结合，所以学生在已设计的回路基础上进行进一步深化，完善液压回路的功能。液压回路的优化：将液压回路当中的两位四通换向阀（1 个电磁铁控制）改为三位四通换向阀（2 个电磁铁控制），并增加中间继电器进行扩展，增加液压回路动作条件的进一步限定，从而实现了液压回路的自动往返及停机功能。

通过这些回路的搭建，学生了解到电气控制才是实现液压回路功能的关键，改动了电气控制回路就可相应改动液压回路的功能。电气控制就是根据液压回路的功能给出一定的限定条件，让液压回路在满足条件时进行动作。

这样通过层层推进，逐步增加电气控制难度，激发学生的好奇心，调动学生学习的主动性与积极性，学生不再觉得《液压与气压传动》枯燥无趣。在教学过程中通过让学生去探索，去发现，培养了他们的创新思维，增强了创新意识。

   四、学科合作，提高学生运用知识的能力

前面通过中间继电器的电气回路来实现液压缸自动往返及停机复位功能，但电气回路复杂，线路较多，容易出现接错线的情況，此时，学生在进行电气回路的组装时会意识到其烦琐性。我们可以通过不同课程的合作教学引导学生去探讨解决这个问题的方法。

我们可以将《液压与气压传动》与《PLC 控制系统》同时开设，与《PLC 控制系统》课程的老师合作，在PLC 课让学生根据上述两种液压回路的功能编写PLC 可编程控制器的程序，然后要求学生在液压实训台上进行实物组装，进行调试验证。通过实验，学生发现虽然PLC 可编程控制器的电气回路的成本会有所增加，但通过它可非常灵活地对液压及气动回路的功能进行更改，只要改动PLC 可编程控制器中的程序就能实现回路功能的转变，而不需要对实际的电气线路的接线做任何调整和改动。

通过学科合作，学生不仅很好地理解了液压与气压传动的基础知识和理论，同时进一步掌握了PLC的相关知识，提高了运用知识的能力。

 五、结束语

中职机械类专业和电气类专业的学生毕业后的工作岗位大部分是设备操作、检修及维护工，他们的工作不仅仅只是涉及单一的机械或电气方面的知识，而是机械和电气知识的结合。虽然机械和电气的相关课程他们都学习了，但他们还不能将这些课程互相融合起来，对于今后的工作也只有片面的了解，这会影响他们职业能力的发展。融电气知识于《液压与气压传动》课中，让学生体会液压与气压传动与电气控制是密不可分的，进一步理解机电设备的含义，同时，电气控制设计让液压与气压实训内容变得丰富，提高了学生参与学习的积极性，学生的实践能力得到锻炼，为走向工作岗位，尽快适应工作打下良好的专业基础。

责任编辑陈春阳