《液压与气动技术》课程四层架构融合改革探索^*

芮晓成

（1.湖州职业技术学院，浙江 湖州  313000）

摘  要：在《液压与气动技术》课程的传统教学过程中，存在着知识结构零散、实践条件受限、教学形式固化及思政育人流于表面等问题，为解决该问题，以“知识—技术—素养—产业”四层架构与“双向支持”为核心改革框架，对该课程进行融合改革探索。在知识基础层，整合核心知识点，并融入前沿科学知识，构建知识图谱；在技术工具层，依托虚拟仿真平台，引入FluidSIM等仿真软件与AI辅助工具，形成“虚拟仿真先行、实体操作跟进”的虚实融合教学模式；在职业素养层，构建“家国情怀—工匠精神—创新思维—责任担当”的思政育人体系，并优化融入方式；在产业适用层，以产业带动教学，教学应用于产业，使得教学更好地服务于产业。

关键词：液压与气动技术；课程改革；虚实结合； 思政育人

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1  引言

《液压与气动技术》是机械类专业的核心基础课，所培养的人才直接服务于智能制造、新能源装备等国家重点产业^[1]。在工业4.0理念下，液压与气动技术正朝着数智化、集成化方向快速发展。

该课程在当前教学过程中存在以下问题：一是知识结构零散，多以教材章节为核心，侧重理论知识灌输，与行业前沿技术、岗位实际需求脱节，数字液压、智能气动等新技术的融入较少^[2]；二是实践教学环节受制于实验设备的造价、维护成本与运行安全性，亦存在设备数量不足、更新不及时等问题，导致学生实操能力培养效果不佳^[3]；三是教学模式单一，仍以“教师讲授+课堂演示”为主，在调动学生主动性、互动性以及沉浸式体验方面存在显著不足；四是思政育人流于表面，多为简单说教，尽管力求思政元素与课程内容深度融合，但实践不足，难以实现“知识传授、能力培养、价值引领”三位一体的育人目标。

为解决上述问题，适应行业发展与人才培养需求，构建贴合产业需求、凸显能力培养、融入价值引领的教学体系，提升课程教学质量与人才培养效能，本文进行该课程的改革探索。

2  液压与气动技术课程建设改革方案

进入新时代，智能制造与新能源等行业快速发展，企业对人才的需求以“机电液一体化”复合型代替传统的操作维护型，要求人才理论基础扎实、技术工具应用熟练、职业素养严谨负责并具备一定的创新思维与能力。为适应行业发展需求，解决传统教学中的问题，特制定本《液压与气动技术》课程改革方案。

结合现有教学内容，优化构建“四层架构、双向支持、多元评价”的课程教学改革总体框架，既保留现有三位一体育人目标框架的核心逻辑，又整合拓展新兴知识与技术，融入数智赋能相关内容，实现传统教学与前沿技术的有机结合，具体课程改革方案如下：

如下图所示，该方案以“四层架构”为核心，即“知识-技术-素养-产业”四层架构。夯实并更新知识基础、强化技术工具应用、提升职业素养、衔接产业需求。四个层面并非固定不变，而是处于动态优化的过程中，将其分别融于教学与产业之中，既相互独立，又相互衔接，做到全面发展，尽可能满足产业发展与社会进步的切实需求。

对于“双向支持”，即以“知识基础-技术工具-职业素养”➡“产业适用”为教学方向，在教学过程中，讲知识，练技能，提素质，以产业适用为培养方向。以“产业对接”➡ “知识基础-技术工具-职业素养” 为教学优化方向。在产业应用过程中，则以产业适用为能力提升的主要载体，同时夯实与更新知识基础，提升技能，强化素养。作到教学与产业相互融合，协同发展。

 

“四层架构”与“双向支持”方案示意图

3 课程改革内容

3.1知识基础层重构：优化内容体系，对接产业前沿

知识基础层是教学改革的核心，以“实用、前沿、交叉”为原则，突破传统教材章节限制，重新整合教学内容，推动理论知识，产业需求以及前沿技术的精准对接。

3.1.1优化整合核心知识点，形成教学主线。梳理液压与气动技术核心知识，形成“液压基础—气动基础—元件结构与原理—回路设计与调试—系统集成与故障诊断”的教学主线，尽可能将机械设计制造、自动控制等交叉学科知识融入教学过程中，使得知识内容发散扩展，具备更强的系统性。例如，在“液压元件”模块中，融入零件结构设计知识；在“回路调试”模块中，融入闭环控制原理知识等。

3.1.2补充前沿科学技术知识，弥补知识滞后短板。对接行业发展趋势，新增数字液压元件、智能气动系统、新能源装备液压系统，AI等前沿知识内容，缩短与前沿科学知识的差距。

3.1.3构建知识图谱，实现可视化学习。借助AI技术，构建《液压与气动技术》课程知识图谱，将核心知识点、交叉知识、前沿技术、工程案例、思政元素进行关联，形成可视化的知识网络^[4]。学生可通过知识图谱快速梳理知识脉络，实现知识点的融会贯通，同时便于教师精开展针对性教学。

3.2技术工具层升级：数智赋能，实现虚实融合

针对实践教学受限的问题，以数智技术为支撑，升级教学工具，构建“虚拟仿真+实体操作+AI辅助”的虚实融合教学模式，缓解设备不足、安全风险高、实践效果不佳等难题，增强教学趣味性与实效性。

3.2.1搭建虚拟仿真平台，降低实操教学门槛。引入FluidSIM、AMESim等专业系统仿真软件，结合数字孪生技术^[5]，搭建液压与气动虚拟仿真实训平台，模拟液压与气动元器件的拆装、系统设计、故障模拟、调试与测试等实践场景。学生无需担心设备损坏以及其它安全风险，可以反复操作训练。

学生可自主对关键零部件进行CAD建模与设计，通过有限元分析软件模拟承压元器件在不同压力下的形变与压力分布情况，更直观的展现不合理的结构设计与压力分布可能产生的影响，既强化了技术工具的使用能力，又加深了对液压与气压传动系统的理解。

3.2.2实施虚实融合训练，巩固真实场景的操作能力。采用“虚拟仿真先行、实体操作跟进”的训练模式。学生先在虚拟平台中完成基础操作、反复操作训练使得操作流程与技术要点熟练掌握后，再进行实操，通过虚拟数据与实体数据的对比分析，优化操作方案与设计思路。

3.2.3引入人工智能应用技术等前沿技术工具，将AI 技术应用于系统的设计，故障分析等环节。如，利用AI技术实现对系统故障的快速诊断并给出相关解决方法。同时，利用AI技术实时记录与分析学生的实训数据，精准评价学习效果，提出改进建议，稳步提升实操能力。

3.3职业素养层深化：融入课程思政，培育工匠精神

在三位一体的育人理念下，结合液压与气动技术行业特点，深度挖掘思政元素，融入教学全过程^[6]。

3.3.1深度挖掘思政元素，构建思政育人体系。以“家国情怀—工匠精神—创新思维—责任担当”为核心思政育人体系，持续深入挖掘其它必要思政元素^[7]。

3.3.2优化融入方式，实现思政与教学“无形融合”。摒弃传统的说教方式，采用“案例导入—知识点讲解—价值升华”的思政融入方式，将思政元素与课程内容、实践教学深度且“无形”融合。例如，在讲解“液压系统集成”时，引入我国自主研发的大型液压工程机械案例，讲述科研工作者攻坚克难、自主创新的历程，增强学生科技报国信念；在故障处理教学中，培养学生严谨细致、勇于担当的职业素养。

3.3.3丰富实践活动，重视培养学生的职业素养。可以通过开展工匠进校园、企业研学、技能竞赛等多形式活动，邀请企业技术骨干、行业工匠开展专题讲座，以深入浅出的方式分享其工作经验与职业感悟；组织学生走进企业，参观设备生产、调试现场，了解岗位需求与职业标准；举办液压与气动技能竞赛，以赛促学、以赛促练，强化学生的职业认同感与竞争意识，培育学生的职业素养与团队协作能力。

3.4产业适用层拓展：深化产教融合，强化项目驱动

以产业带动教学，教学应用于产业。深化产教融合，在教学过程中融入项目，提升学生的工程实践能力与岗位适应能力。实现教学与产业的优化互动，融合促进。

3.4.1推行项目化教学，提升工程实践能力。以典型工程项目为载体，将课程内容分解为若干个项目任务，实施“任务驱动、小组协作、成果导向”的项目化教学模式。例如，设置“液压机械手设计与调试”“气动分拣系统设计与优化”等项目，以小组为单位，完成方案设计、回路搭建、调试优化等全过程。利用AI工具进行方案优化、故障诊断，提升项目完成质量。培养学生的系统性能力。

3.4.2深化产教融合，搭建协同育人平台。与当地工程机械、智能制造等企业共建实训基地，引入企业真实生产项目与设备，邀请企业导师参与课程教学、项目指导与评价。企业导师结合一线岗位需求，讲解行业最新技术与岗位技能要求，指导学生完成企业真实项目。同时，与企业共建课程资源，将企业的技术标准、操作规程融入课程内容，确保教学内容与岗位需求无缝对接^[8]。

3.4.3对接技能竞赛，以赛促学提升素养。对接全国大学生机械创新设计大赛等各类竞赛，将竞赛内容融入课程教学与实践训练，引导学生参与竞赛。通过竞赛，激发学生的学习兴趣与创新热情，提升学生的实践能力、创新能力与职业素养^[9]。

5总结

本文针对《液压与气动技术》课程知识零散、实践条件不足、教学模式单一、思政融入浅表等问题，构建四层架构、双向支持的教学改革体系。以知识基础层为核心，整合教学主线、融入前沿技术并搭建课程知识图谱；以技术工具层为支撑，搭建虚拟仿真平台，采用 “虚拟先行、实体跟进” 模式，结合 AI 与仿真软件实现虚实融合教学；以职业素养层为引领，构建 “家国情怀 — 工匠精神 — 创新思维 — 责任担当” 思政体系，推动思政与教学无形融合；以产业适用层为目标，推行项目化教学、深化产教融合、对接技能竞赛。

参考文献：

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[4]李锦珑，张维昭，包理群.AI驱动的“数据结构”课程教学改革路径与实践探索[J].物联网技术，2025，24：143-145.

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[6]张维谛.理工类专业课程中融入思政元素研究——以液压与气动技术为例[J].中国机械，2024，32：135-138.

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[8]黄书琴.产教融合视角下校企协同育人机制探索[J].创新创业理论研究与实践，2024，17：188-190.

[9]涂艳.基于赛教融合的高职院校专业课程教学改革实践与探索—以机械制图课程为例[J].职业培训与机电教学，2022，2：119-121.

基金项目：浙江省第二期高水平专业群——工业过程自动化技术专业群阶段性建设成果

作者简介：芮晓成（1994—），男，陕西宝鸡人，硕士，助教，研究方向为流体机械与散热系统创新。

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