新工科背景下应用型本科院校液压传动课程教学探讨

    刘成强 李志 何绍华 张磊 刘磊 于萍

    摘? 要 对应用型本科院校液压传动课程教学如何践行新工科进行探讨，分析新工科对液压传动课程教学模式提出的新要求，提出新工科背景下液压传动课程的教学对策，促进在新工科背景下液压传动课程教学目标的达成。

    关键词 新工科;工程教育;液压传动课程;教学方法;教育理念

    Abstract This paper discusses how to practice new engineering in the teaching of hydraulic transmission course in applied undergra-duate colleges and universities， analyses the new requirements of new engineering for the teaching mode of hydraulic transmission course， and realizes the teaching course of hydraulic transmission under the background of new engineering.Key words new engineering; engineering education; hydraulic trans-mission course; teaching method; educational idea

    1 引言

    人类的科技进步日新月异，随着人类的科技进步产生了三次工业革命，目前德国提出的“工业4.0”和我国提出的“中国制造2025”“互联网+”等都代表了新的工业阶段和新的科技发展方向，第四次工业革命悄然而至，出现大量的新技术。科技的进步和新工业阶段对人才的需求反过来影响和鞭策工程人才的培养和教育。为顺应时代要求，教育部提出新工科计划。新工科，何以为新？李培根院士在相关文献中论述了新工科的内涵包括新素养、新结构、新方法的观点，其中新方法侧重论述教学的新方法[1-2]。

    液压传动是利用液体的压力能进行动力传动的一种传动形式，是与机械传动、电力传动相并列的传动形式。液压传动具有功率密度比大、布置灵活、控制灵活等优点，在各种机械设备中有着广泛应用。液压传动课程是机械专业的专业基础课程，在培养工程应用型人才中有着重要的作用。液压传动技术经过近百年的发展，技术相对比较成熟，目前很少有重大的创新和发展。液压传动课程的教学最近几十年也很少有新的发展，在目前新工科背景下，对传统的液压传动课程的教学提出新的挑战，教师需要积极探索新工科背景下液压传动课程的教学方法。

    2 新工科背景下液压传动课程教学需要新理念

    教育部高教司发布的《关于开展新工科研究与实践的通知》中指出，新工科的第一个新指的是工程教育的新理念，新工科教育需要新的教育理念来指引方向。

    新工科背景下，教师需要不断学习新的教育理念和指导思想，形成自己的教学准则来指导自己的教学活动。新工科要求教师有创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，全面创新工程教育观，立德树人，培养具有综合人文素养和卓越工程能力的现代工程技术人才。教师应树立创新工程教育理念，注重学生的工程和科技创新能力的培养、多学科和跨界领导力的培养;树立全面综合的工程教育理念，改变工科专业过窄过细的弊端，加强跨学科、多学科知识和能力、人文和管理能力、运用所学知识解决真实世界复杂工程问题的综合能力的培养。在液压传动课程教学过程中要始终贯穿新工科背景下的教学新理念，作为液压传动课程教学的指导思想[3]。

    3 新工科背景下液压传动课程教学需要新工具和新知识

    17世纪，帕斯卡提出静压传递原理，奠定了液压传动的理论基础;1795年，英国的约瑟夫·布拉曼在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机，以此为标志，液压传动经历了约200年的发展。

    液压传动课程作为一门专业基础课程，内容上已经比较成熟，鲜有新的、重大的突破。在新工科背景下，液压传动课程教学需要教师思考如何补充新知识、新工具。新技术的出现需要教师不断地更新思想观念和结合新知识来丰富液压传动课程的教学。比如3D打印增材制造的出现颠覆了传统减材制造的理念，新制造方法的出现使工程师在产品设计时需要考虑采用新的制造方法，设计思路需要彻底改变，在液压泵、液压阀的设计上产生颠覆式的改变。

    “互联网+”和个性化定制化制造对传统的刚性大规模流水线生产模式产生冲击，人工智能的出现改变了产品的设计思路等，需要教师基于新技术来更新自己的思想。这些新技术如何在液压传动教学中进行应用，需要教师进行学习和研究。科技的进步出现许多新的技术和新的工具，而新技术的出现到转化为液压传动课程的教学材料有一段时间的滞后。新工科教育需要教师有前瞻性，把握时效性，需要掌握当前的新技术并能预测液压传动技术未来的发展方向[4-5]。

    目前的网络资源也非常丰富，因此，教师需要充分利用网络上的视频和文献等资源，鼓励学生自己去寻找液压传动相关领域的新资料、新知识、新方法、新工具。随着科技的进步，液压传动领域新的仿真软件也越来越多，需要教师在液压传动课程教学时引入课堂。也可采用虚拟仿真代替实际的产品制造，现代信息与通信技术的发展正逐渐革新教学的内容和形式，未来VR?AI等将会作为工程教育教学手段的有效工具和载体，进行虚拟仿真实验教学，可以提高学习效率和实验教学质量。通过借鉴其他行业新技术、新工具的出现，教师在液压传动教学中可以进行消化和利用，产生液压传动课程的新知识、新工具、新方法，带来液压传动课程教学内容的与时俱进。

    4 新工科背景下液压传动课程教学需要新策略

    新工科要求教师有新的教学策略，正如亚伦·萨姆斯所言：“作为一名教师，将课本中的内容传授给学生，这并不难，但要将课本中的内容概括出好的问题给学生，让学生来思考，这就不容易了。”新工科背景下要求未来的工程师具有分析新问题、解决新問题的能力。提出怎样的问题和设计怎样的任务，让学生动起来，训练学生查找新资料、分析新问题和解决新问题、创造新方法的能力，是达成学生高阶能力培养的关键，是实现新工科人才培养目标的关键。

    新工科背景下设计的问题或任务要体现前沿性、开放性，这样的问题和任务才适合高等工程教育的特色。知识的更新速度日新月异，新技术层出不穷，需要培养工科大学生的前沿眼光，才能面对未来的工作。新工科背景要求教师给学生设计液压传动领域的真问题、实际问题、面向未来发展前沿的探索性问题，只有真实的问题和实际的问题才能激发和维持学生的学习热情，培养学生理论联系实际的能力和解决实际问题的能力。来自企业实际的问题有助于提高大学生解决问题的兴趣，实现学生解决问题的高阶思维能力的培养，符合工科院校工程师人才培养要求。

    液压传动作为一门专业课程，在教学过程中存在一定的难度，概念比较抽象，公式推导比较枯燥，以及液压元件众多、液压回路和液压系统各异，学生学习起来很吃力，主动性难以发挥出来。因此，在新工科背景下，液压传动课程需要教师提出新的教学策略，可以通过提出企业实际面临的问题，结合当前新技术引导学生主动学习，主动查找资料，提出解决方案[3-5]。

    5 新工科背景下液压传动课程教学需要新反思

    沒有反思就没有进步。著名学者波斯纳设计了“经验+反思=成长”的教师成长公式，这表明自我反思对教师的成长具有重要意义。同时也是需要教师进行的教学反思：新工科教育理念有没有达成闭环控制？新工科背景下液压传动课程教学有没有实现学生的主动学习[6]？

    在文献[1]中，李培根院士提到新工科的“去中心化”，是指的去掉以教师为中心的教学方法，新教学方法提倡的“以学生为中心”“以学为中心”“少教多学”“让学生动起来”等理念，都是关注学生的“学”是否发生了。北京大学原副校长王义遒指出，教学的最根本的任务是要使学生学会自主地“学”。在科技日新月异的当下，学生应能自主地学，对未来社会出现什么新东西都能理解掌握，什么困难都能克服。为了能够“学”，学生需要有好的学习态度，有从“未知”过渡到“已知”的渴望，能够虚怀若谷地尊重“知”。

    新工科背景下液压传动课程的教学要以学生为中心，让学习的学习行为发生，变“让我学”为“我要学”，让学生养成一种主动学习的习惯，培养主动分析问题、解决问题的能力，随时随地都能思考。新工科背景下液压传动课程教学中有没有实现学生主动学习、主动思考、主动参与教学，这需要教师在进行教学反思时重点关注。

    在文献[1]中，李培根院士用重笔墨讲到新工科要求未来的工程人才具有“新素养”。工程人才的“新素养”的养成需要通过对学生的人文关怀来实现，未来的工程师从事的活动就是“人为、为人”，教育必须培养具有人文情怀的工程师。因此，新工科背景下的液压传动课程教学需要教师反思有没有实现对学生的人文关怀，需要教师在课堂中关注每一个学生，关注每一个学生是否积极地参与了深入学习，参与了问题的解决，是否让每个学生都得到了被关注、被关心，学生不再是大规模流水线上的一个零件，而是教师心目中的独一无二的艺术品。要对学生因材施教，促进学生的个性发展，与学生深入交流，让学生自由地表达思想。因此，新工科下的教学反思需要考虑如何实现学生的人文关怀。

    6 结语

    习近平总书记致“国际教育信息化大会”的贺信中提到：“推动教育变革和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，建设‘人人皆学、处处能学、时时可学的学习型社会。”随着科技的进步，新工科要求培养的工程型人才具有终身学习和不断进步的习惯。在新工科背景下，教师需终身学习，不断探索和践行适应新工科背景下液压传动教学的新方法。

    参考文献

    [1]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017（4）：1-4，15.

    [2]杨潇.“新工科”背景下应用型大学《微机原理与接口技术》课程教学探索[J].教育教学论坛，2019（22）：210-211.

    [3]赵继，谢寅波.新工科建设与工程教育创新[J].高等工程教育研究，2017（5）：13-17，41.

    [4]顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

    [5]王义遒.新工科建设的文化视角[J].高等工程教育研究，2018（1）：16-23.

    [6]吴石英，俞小和.教学反馈、教学反思与高校新任教师教学能力提升[J].华北理工大学学报：社会科学版，2019，19（4）：105-109.