问题式教学法在液压系统故障诊断课程中的应用
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 前言
问题式教学法首先是由美国著名心理学家、教育学家杰罗姆?布鲁纳提出的。现如今问题式教学法已经成为培养和训练学生综合能力的重要教学手段，问题式教学法是通过教师引领、启发学生发现问题、分析问题最终解决问题，在这个过程中学习理论知识并且训练解决实际问题的能力，该模式的最大特点是符合学生对事物的认知过程，通过问题式教学模式训练的学生，不仅基础理论功底扎实，而且实践能力得到了很大提升，处理复杂问题的能力很强。
1 液压系统故障诊断课程存在的问题
液压系统故障诊断是机械设计制造及其自动化专业流体传动与控制方向的一门专业课程，其特点是内容多，涉及的知识点广泛，实践性非常强，在有限的课时内要达到预期的教学效果难度较大。如何利用液压系统故障诊断这门课程将学生掌握的孤立的知识点有机串联起来，相互融合最终将理论知识应用于工程实际成为授课的难点。
2 问题式教学法在液压系统故障诊断课程中的应用
2.1 案例的合理选择
典型案例的选择是问题式教学法有效实施的关键之一，在典型案例确定后针对案例所能涉及到的知识点开发设计相关问题。典型案例包括组合机床动力滑台液压系统（自动化生产设备）、钢包滑动水口液压系统（冶金机械设备）、汽车起重机支腿收放液压系统（工程机械设备）、注塑机液压系统（轻工机械设备）以及压力加工机液压系统（重型机械设备）等五个案例，为分属于不同机械行业的典型液压设备。典型案例涉及到的液压系统其工作环境、主机的工作性能要求各不相同，可以涵盖大部分已学相关课程的知识点。其中，钢包滑动水口液压系统为课程组横向课题项目内容，在授课过程中可以结合工程实际介绍各知识点。
2.2 问题设计方法
问题式教学方法实施成功的关键还在于“问题设计”上，教师应将与典型案例相关的教材上的知识结构转化为问题结构，这个转化过程是对教师综合知识能力的考验。液压系统故障诊断课程“问题设计”应针对典型案例中的元件问题、设计问题、安装问题等等，将其他相关课程的知识点穿插进去。例如，当液压系统因吸空出现爬行时，可以练习流体力学的知识，还可以分析爬行出现的原因，联系公差测量课程的知识，机械制造工艺以及设备安装等课程的知识。再比如，当分析因回路设计问题出现系统故障时，可引导学生联系液气传动中液压系统设计部分的相关点。通过问题设计可以将相关的基础课程及专业基础课程的知识点串起来，有机融合到一起，使学生能将理论知识真正应用到工程实际中去。
2.3 实施案例
以典型案例组合机床动力滑台液压系统为例介绍“问题设计方法”。
针对组合机床动力滑台液压系统设计如下问题：（1） 为什么选用变量泵？可以用双联叶片泵吗？有何优缺点？（2） 从哪些角度考虑动力元件的选择？（3） 调速方式如何选择才能满足系统快进的技术要求？（4） 系统速度由快进到一工进换接需要考虑哪些因素？（5） 系统速度由一工进到二工进的换接能用电磁换向阀吗？（6） 系统中压力控制元件的作用？（7） 压力继电器的安装对于不同的调速方式有何不同？（8） 液压系统换向阀分类有几种？如何合理选择液压系统的换向阀？（9） 如何根据系统的需要合理选择换向阀中位机能？（10） 元件安装、管道布置对油温有何影响？（11） 油温对液压系统有何影响？（12） 油温对床身的精度有何影响？（13） 系统的油箱有几种类型？有何优缺点？（14） 液压系统出现爬行的原因有哪些？如何避免？（15） 液压系统温升过高的原因有哪些？如何避免？（16） 如何实现死挡铁停留？（17） 若调速阀堵塞液压系统会出现哪些故障现象？（18） 液压系统的卸荷方式有几种？（19） 若选用双泵供油，如何实现两种工进压力的控制？（20） 远程调压支路中，换向阀与直动式溢流阀的连接方式对液压系统有何影响？（21） ……
问题构思方法：因为机床液压系统的动作要求有快进、一工进、二工进、死挡铁停留及快退。由于动作速度比较大，因此在选择动力元件时要考虑流量足够大，而且工进过程中需要的切削力很大，因此在选择动力元件时要考虑泵的额定压力要满足动作要求，动力元件的选择方案至少有三种可以满足以上要求，但是不同的方案优缺点不同，因此设计问题时要考虑到动力元件的选择方式。这部分问题可以考察学生对液压系统动力元件的结构、原理、性能及应用的理解。
由于组合机床液压系统速度换接的要求，另外还要考虑加工精度及系统运行的平稳性，因此设计问题时要考查学生对速度换接回路设计的相关内容的掌握程度，有速度换接方式的选择，另外还要考查学生对换向阀类元件相关知识点的掌握情况。对于不同的速度控制回路，压力控制元件的安装位置不同，因此专门设置相关问题考查学生对相关问题的掌握程度。对于组合机床来讲，油箱不同于其他类液压系统，是整体式油箱，因此专门设计问题考查学生对相关内容的掌握。该案例问题涉及到液压动力元件、液压控制元件、液压辅助元件的相关内容。具有典型性和针对性。
3 结束语
问题式教学方法在液压系统故障诊断课程教学应用过程中，首先要选好典型案例，典型案例应尽量涵盖多个行业，案例确定以后关键在于针对典型案例的“问题设计”，在案例问题的安排上，要注意由易到难不断递进，将相关知识点穿插到问题当中，提纲挈领地将与课程相关的知识有机融合，符合学生的认知规律。问题式教学法使枯燥无味的说教式的传统教学方法转变成问题驱动课堂进程，学生在思考问题-分析问题-解决问题的过程中获得新的知识，并且完成旧知识的回顾和巩固，这个过程使学生增强了继续探索问题的信心，激发了学生的求知欲望，解决了传统教学方法的问题，培养了学生思考、分析、解决问题的方法，课堂教学效果可以得到有效提高。
