液压与气动技术教学和科研相结合的探索

　　大学教师和学生都是研究者。“在高等学术机构中,教师与学生的关系与在中学迥然不同,教师不是为学生而存在,两者都为科学而共处。[1]”大学是既包括教师也包括学生的探索高深学问的学者社团,大学里的教师和学生是独立的研究者和受到指导的研究者。学生在研究中学习和在学习中研究。“大学教师的主要任务不全是教,大学学生的主要任务也不全是学;大学生需要独立地自己去从事‘研究’,至于教授的工作则在诱导学生研究的兴趣,再进一步指导并帮助学生做研究工作。[2]”中国教育部2001年颁布的旨在加强本科教学工作的4号文件要求,创造条件使学生较早地参与科学研究。该文以液压与气动技术教学改革为例,探讨将科学研究引入教学过程的方法。

　　一、课堂教学与科研相结合

　　对于本科教学而言,课堂教学仍然是主要阵地。研究性学习不是对班级授课制的否定,而是对班级授课制的弘扬与补充。班级授课是宏观的教学计划安排、中观的课程改造、微观的课堂学习和作业都有所体现的“第一课堂”[3]。

　　液压与气动技术课程的实践性强,其研究和创新都要基于一定的知识和经验基础上进行。课堂教学的目标是使学生快速掌握一定的基础知识,了解每一个知识点在实践中的应用,目前最新的发展状况,以及工程实践中存在的问题。比如对于齿轮式液压泵的教学,其基本原理、排量计算等内容通过讲授和演示学生可以很快地掌握,随即在教学中提出这种齿轮泵在工程应用中出现的以下问题。

　　(1)齿轮泵的从动轮轴承比主动轮轴承更快损坏;

　　(2)齿轮泵运行噪声、振动大;

　　(3)齿轮泵高压运行时内部泄漏大,容积效率低;

　　(4)齿轮泵变量问题;

　　(5)齿轮泵的流量脉动问题。

　　结合结构、原理方面和齿轮式液压马达相似的齿轮式气动马达,继续提出以下问题。

　　(6)齿轮式液压马达的效率分析;

　　(7)齿轮式气动马达的数学模型;

　　(8)齿轮式气动马达的性能优化;

　　(9)齿轮式气动马达的噪声特性分析;

　　(10)齿轮式气动马达的消声器设计。

　　针对工程应用和研究前沿提出的具体问题,可以提高学生的兴趣。提出了具体问题后,还需要引导学生分析、解决问题。课堂上对问题(1)做分析:齿轮泵从动轮和主动轮齿数相同,转速相同,影响齿轮泵轴承寿命的因素主要为受力。对两齿轮进行受力分析,则发现两齿轮的径向受力不同,即所谓“径向力不平衡现象”,分析出原因,促使学生发散思维,想出解决问题的多种方法。对问题(2)和(3)做类似的分析,发现“齿轮泵困油现象”、“浮动侧板技术”的主要演变和发展历程。这种通过分析、解决问题的途径获得的知识,不仅使学生掌握的知识全面、深刻,也使学生了解技术创新的方法。问题(4)-(10)都是目前研究中的问题,尚没有成熟的解决方法,但可以引导学生讨论。在课堂教学之后,学生不只是掌握了学科的基本知识,更了解了目前存在的问题。这些问题将在实验教学中得到延伸,并成为课外小组的选题热点,从而把第一课堂和第二课堂连接了起来。