数控机床故障诊断与维修课程_做中学_教学模式的研究与实践_王志成

第8卷第3期2012年7月沈阳工程学院学报（社会科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Social Sciences ）Vol.8No.3Jul．2012收稿日期：2012－04－05作者简介：王志成（1963－），男，沈阳人，副教授，硕士。

数控机床故障诊断与维修课程“做中学”教学模式的研究与实践王志成（沈阳工程学院机械工程系，沈阳110136）摘要：项目教学法是行动导向教学法中的一种，强调“教、学、做”相统一，重在“做中学”。

通过结合实例，详细介绍了项目教学法在数控机床故障诊断与维修课程中的具体应用，包括学习项目的确定、具体实施过程及课程评价方法。

通过实施“做中学”的教学模式，学生能够把理论知识与实践操作有机地结合起来，能有效地培养他们的团结合作、分析问题和解决问题等综合能力。

关键词：数控机床维修；项目教学法；做中学中图分类号：G642.4文献标识码：A文章编号：1672－9617（2012）03－0397－03随着我国由机械制造大国向机械制造强国的转变，数控技术的应用正在日益普及。

数控机床作为装备制造企业的关键设备，任何故障都有可能造成机床停机而导致生产停顿，若不能及时正确地进行故障诊断和维修，将会给企业带来较大的经济损失。

数控机床的设计和制造涉及机械制造技术、自动控制与检测技术、计算机技术、电力电子技术和通信技术等，是典型的机电一体化产品。

尽管目前数控机床的可靠性有了很大的提升，但如此复杂的设备在使用过程中仍然会有一些故障发生。

而故障的诊断和排除需要维修人员具有高度的机、电系统综合能力和很强的实践性，由此可见，培养一名合格的数控设备维修人才难度很大。

因此，在数控机床故障诊断与维修课程教学中，改变传统的以教师为中心的教学方式，引入基于项目教学法“做中学”的先进教学理念，切实提高学生的数控机床调试维修能力，就具有了非常重要的现实意义。

一、数控机床故障诊断与维修课程的性质、目的和基本要求（1）课程性质和教学目的。

数控机床故障诊断与维修课程是数控技术专业（专科）一门重要的专业方向课。

该课程的教学目的，是使学生掌握数控机床的一般维修技术，通过维修实践环节，掌握数控机床的机械部分、电气控制系统的控制方法和调试维修技术，从而培养学生分析问题与解决问题的综合能力，培养学生较强的动手能力，为学生毕业后从事相关工作打下坚实的基础。

（2）课程基本要求。

1）了解职业岗位对数控维修从业人员的基本要求，掌握数控机床的日常维护与保养方法；2）掌握典型数控系统的硬件连接、参数设置及调试方法、数据备份，熟悉常用操作界面，并能正确使用以诊断故障原因；3）掌握典型伺服系统的安装调试方法、硬件连接、速度环和位置环参数调整等，并熟悉伺服系统常见故障及排除方法；4）掌握数控机床刀库、冷却和润滑等辅助系统的控制方法，并能够对相关故障进行诊断和排除；5）掌握数控机床机械结构的特点，能够对机械系统的常见故障进行诊断和排除；6）了解数控机床的验收和精度检验方法，熟悉精度补偿方法［1］。

二、传统的授课方式及缺陷目前，我国各高职高专院校的数控、机电类相关专业普遍开设了数控维修课程，但受各方面条件限制，教学模式多停留在传统的以理论知识为主、实践教学为辅，教学内容与生产实践结合不紧的层面。

学生毕业上岗后动手能力较弱，现场解决问题的能力不强，理论知识不能与工作实际相结合［2］。

造成这种局面的原因主要有三个方面：第一，传统的教学方式以教师为中心，课堂上学生没有或很少有参与的机会，导致其对知识的掌握不深刻，学生的自主学习性差。

第二，由于多数学校要求使用统编的规划的教材，这种教材的特点是虽有通用性但不具备特殊性，不一定与所在学校的·398·沈阳工程学院学报（社会科学版）第8卷实验设备匹配，导致理论知识无法用实验来验证。

第三，由于数控机床故障诊断与维修课程偏重于理论，数控机床故障诊断与维修实训课程偏重于实训，按照传统的教学计划安排，往往是先理论后实训，两者分开进行，这种教学安排会使理论与实践之间的衔接存在“时差”，即时效性差。

学生在实训的时候，前面所学的理论知识已经忘得差不多了，而失去了时效性的理论知识当然就失去其为实训服务的意义。

因此，传统的教学方式阻碍了学生对数控维修技能的全面掌握，数控维修教学的改革势在必行［3］。

三、基于项目教学法的“做中学”模式为了使理论教学与实践教学能高度融合，变学生被动接受知识为自主学习，应积极引入目前在高等职业教育中流行的项目教学法。

基于建构主义的项目教学法属于行动导向教学法中的一种，它又可称为实践导向、活动导向、行为引导、行动引导型教学法，它包括案例教学法、小组讨论法、情景模拟教学法、角色扮演法、现场辩论法、媒体展示法、头脑风暴法、任务驱动法、项目教学法等。

行动导向教学法强调：“教、学、做”相统一，重在“做中学”；以学生为中心，师生互动；体现因材施教，教学呈现开放性；以活动为导向、以能力为本位的教学；实现了“理论教学、实践教学和实习教学一体化”“教学资料、教学设备和教学方式一体化”［4］。

对于项目教学而言，课程教学内容的确定就是学习的项目的确定。

首先，通过召开企业专家研讨会，对在企业从事数控机床调试、安装与维修工作的员工和毕业生跟踪调查、分析后，得到他们的工作岗位和相应的工作任务，以及所需要的知识和能力要求。

同时参考现有项目教学法的教材，结合数控机床故障诊断与维修课程的主要特点，运用项目教学法的先进理念，可以将数控维修课程教学内容提炼为以下6个项目：1）数控机床强电回路故障诊断与维修；2）数控系统的连接与调试（F0i－C/802C/802D）；3）数控系统中PMC/ PLC控制的应用（F0i－C/802C/802D）；4）数控机床机械部件的结构与维修；5）数控机床典型故障诊断与维修；6）零件加工误差分析与排除。

根据项目的大小和包含知识点的多少，再将它们分成若干个模块，使每个模块有明确的工作任务并具有可操作性。

在各教学任务中融入课程相关知识点，通过完成任务使学生掌握各知识点。

实践表明，采用项目教学法可有效调动学生的学习积极性，效果较好［5］。

四、教学实施过程实践表明，虽然运用先进的项目教学法制定了切实可行的教学计划，并采取了“做中学”的方式，但能否真正达到理论教学与实践教学一体化，切实提高学生的数控维修能力，教学实施过程至关重要。

如果疏于过程管理，学生的学习过程就可能失控。

（1）教材整合。

目前《数控机床故障诊断与维修》（普通高等教育“十一五”国家级规划教材，刘江主编，2007年出版）比较适合项目教学法。

该教材打破了传统的学科性课程体系，以数控机床安装调试维修的工作任务为中心，按职业岗位的要求分为8个学习项目。

为便于教学实施，将每个项目又分解为若干模块，各模块按照由易到难、由简单到复杂、由浅入深的顺序设置，每个项目和模块都有明确的学习目标和工作任务。

但最大的问题是该教材与现有的实验设备不完全配套，按照教材精心设计的项目无法在实验室实施和验证。

因此，解决办法是，结合现有数控维修实验设备（802C数控铣床实验系统、802D数控铣床实验系统、F0i－TC数控车床实验系统），整合项目和模块内容，编写项目学习指导书，详细说明每个项目的学习思路、解决问题的参考方法、实践环节注意事项等，同时给学生提供每台设备的电气原理图、PLC控制梯形图和编程软件、数据传输软件，提供FANUC0i－TC和SINU-MERIK802C/D数控系统完整的电子档技术资料，便于学生课内和课外自主学习。

（2）项目实施。

项目教学法是一种以学生自主学习为主，教师引导为辅的教学方法，旨在把学生融入有意义的项目完成过程中，自主进行知识的建构。

教师鼓励学生提出自己的思路、方法，引导他们积极进行讨论，并适时给予点评。

它一般按照以下思路进行：提出项目学习任务→学生在现有资源的基础上寻找解决方案、发现问题→教师引导、补充理论知识和实践经验、共同讨论提出解决方案→学生实践、解决问题→总结、提升到理论认知的水平［2］。

教学内容的安排以现有实验设备为中心，每一个项目中需要掌握的知识点均按802C、802D、F0i－C数控系统分解，学生实验时在三种数控系统的实验台上轮流进行，这既可以扩大学生的知识面，又通过一定的重复而加深了印象。

对于每个项目中的模块，主要是明确工作任务，教师不急于讲怎么做，只讲实现的思路和关键的方法，给学生留下自主学习的时间和空间，让他们参考教材和第3期王志成：数控机床故障诊断与维修课程“做中学”教学模式的研究与实践·399·项目学习指导书的说明，初步完成项目的解决方案，发现问题后教师给予及时的辅导。

学生每5 8人组成一个学习小组，PMC/PLC编程软件的安装、使用练习可在机房完成，一人一机。

电子档的数控系统技术资料也可以在机房阅读，但主要由学生课后阅读（目前学生多数有电脑）。

学生在做好充分准备的基础上，到实验室进行实际操作，每个实验台3 5人，分批进行（由于实验设备台套数少而学生人数多，目前还不能直接在实验室进行讲、练结合），在此过程中，各组派代表讲述操作的过程、可能出现的问题及处理办法，组内成员可做补充说明，对于发现的问题，教师要及时提醒。

在学生实际操作过程中，老师要巡回检查，主要解决操作中的问题，并负责保护学生的人身和设备的安全，根据学生操作的熟练程度可判断其事先准备得是否充分，即自主学习的效果，对于理论上的共性问题，可以在课上总结时统一解决。

每一个项目结束后，采集一次各小组的整体成绩和每个学生的个人成绩（个人成绩和整体成绩是挂钩的）。

此项工作耗时长，主要在课外进行，对教师来说，相当于答疑和作业批改，因为数控维修课程在作业本上写作业的意义不大。

（3）考核评价。

项目教学法的考核强调过程性考核与终结性考核相结合，而且重在过程性考核，彻底改变了以往期末考试加平时成绩的做法。

为此本课程的考核方式确定为：项目评价*60%+考试*40%=总成绩。

项目评价即为过程性考核，是对实际动手能力的考核，包括完成项目的态度、本人在小组中的作用、数控机床调试能力和排除教师所设置故障的能力等，主要依据每个项目所采集的成绩，取六个项目的平均成绩（占总成绩的60%）为某位同学的项目评价成绩。

考试即期末理论知识的闭卷考试，主要考察数控机床故障诊断和维修的理论知识（占总成绩的40%）。

数控机床故障诊断与维课程“做中学”教学模式的实施，克服了传统的理论教学与实践环节脱节的不足。

学生通过完成一系列的项目任务，把理论知识与实践操作有机地结合起来，不仅提高了同学们的理论水平和实际操作技能，而且又在教师有目的的引导下，培养了同学们的团结合作、分析问题和解决问题等综合能力。