数控机床维修教学中CDIO项目教学法的应用

【摘 要】针对目前数控机床维修教学中存在的问题，简要介绍CDIO项目教学法在数控机床维修课程中的应用思路，并从课程项目的构思、设计、实施、运行与评价全过程探讨CDIO项目教学法的具体实施路径。

【关键词】CDIO项目教学法 数控机床维修 教学 应用

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2014）12C-0147-02

一、研究背景

当前随着科技的进步和经济的发展，我国的制造业正在进行升级换代，而数控机床作为先进装备制造业的关键设备，已经在企业中得到了广泛的应用。数控机床是以数控技术为核心典型的机电一体化设备，数控技术涉及多门学科，如机械制造技术、自动化控制技术、计算机技术、电子技术等。虽然数控加工大幅度提高了机械制造的精度和效率，但是由于数控机床体系结构复杂，发生故障后，对故障的检测和维修比较麻烦，如果不能及时排除故障，就会影响生产，造成较大的经济损失。这就对数控机床维修工的能力提出了较高要求。数控机床维修工主要从事数控机床的装配、调试和检修工作，一名合格的数控机床维修工不仅要有较高的数控技术的专业理论知识，还要具备分析、判断故障，快速准确地维修好机床的能力。当前，多数数控机床维修人员来自高职院校，然而高职数控机床维修课程教学存在重理论轻实践、理论教学和实践教学分离的现象，学生的职业素质离企业的要求还有一定的距离。这导致了工厂企业招不到合适的数控维修工、数控专业毕业的学生难以对口就业的矛盾。对此，需要对高职数控机床维修教学进行改革与创新，探索学校、学生和企业都能共同参与、共同获益的教学方法。CDIO项目教学法可以说是一种有益的尝试。

二、CDIO项目教学法概述

CDIO是一种工程教育模式，它代表先进的工程教育思想，是国际工程教育改革的最新成果，是工程教育理念的继承和发展。C代表构思、D代表设计、I代表实施、O代表运行。CDIO理念核心为“做中学”，它以真实的工程项目为载体，通过从项目构思到项目运行整个过程的训练，让学生在实际工程环境中学习专业知识和训练职业技能，接受优秀企业文化的熏陶，养成良好的职业素质。CDIO项目教学法充分体现了现代教育的特点，它注重培养学生的工程系统能力、职业素质、创新能力和人际团队能力。目前国内外多所大学引入CDIO项目教学法进行教学改革，都取得了良好的效果。

三、数控机床维修教学中CDIO项目教学法的应用程序

数控机床维修这门专业课程综合性强，需要学生具备扎实的理论基础和较强的动手能力，要开展好该课程的教学工作并不容易。在传统的课程教学模式下教师按知识点循序渐进地组织教学，内容缺乏弹性，学生的学习比较被动，缺乏独立分析和解决实际问题的能力。CDIO项目教学法是以项目为主线来组织课堂教学，将课程的培养目标融入项目教学过程中，通过规划、设计项目，将整个课程体系有机地结合起来。该教学法的引入将枯燥刻板的课堂教学变成了生动有趣的实验项目，可以充分调动学生的学习兴趣，改变学生的学习方式，提高课堂教学的质量。

在数控机床维修教学中应用CDIO项目教学法，主要是根据CDIO教育模式的原理和要求，结合学校的实际情况，对数控机床维修课程的教学模式进行改革。主要围绕理论和实践相融合展开，按照CDIO大纲对课程体系的具体要求，以“项目构思―项目设计―项目实施―项目运作”为主线构建课程项目，实现课程理论知识和实践技能一体化教学。课程开始之前，学生以4～5人为单位组成项目小组。在项目的构思阶段，指导老师给学生讲明项目的目的和任务，引导学生思考如何开展工作。在项目设计阶段，项目小组的全体成员通过学习讨论，设计出项目的实施方案。在项目实施阶段，项目小组合作进行实验，检验自己设计的实施方案。在项目运作阶段，考评小组根据任务要求及项目开展的情况，对项目小组每位学生进行评价和反馈。

四、数控机床维修教学中CDIO项目教学法的实施路径

（一）课程项目的构思

CDIO项目教学法在工程的背景下，以项目为载体实施课程，学生亲身体验项目实施的整个过程。课程项目要符合课程教学目标的要求，要与企业生产实际相结合，还要符合学生当前的实际水平。课程项目的开发最好由学校教师、企业技术人员及行业专家共同研讨，按照课程相关的技能要求，结合企业实际工作任务，精选出有代表性的工程案例，依托真实的生产环境实施项目制教学，充分实施“做中学”的教学方法。

项目的构思首先要考虑如何将工程案例融合到项目教学中。在项目的选题上，尽量采用企业做过的项目。来自产业一线的项目既贴合工业生产的实际情况，又能保证教学内容与企业生产同步。也可采用与企业联合开发具有市场价值的项目，在保证学生学习和训练的同时，也实现产学结合。还可以让学生参加开发一些简单的课程项目或者引导学生自选一些有意义的项目。

根据职业岗位的要求并结合学校的实训条件，笔者将数控机床维修课程的教学内容提炼为四个大项目，分别为：GSK980TA数控车床机械结构的拆装与维修、FANUC0i数控加工中心系统的连接与调试、西门子802s数控铣床电气系统故障的诊断与维修、数控机床PLC控制的应用与调试。根据课程项目的工作任务及包含的知识点，再把每个项目分解为若干个模块，各模块按照由易到难、由简单到复杂、由浅入深的顺序设置。数控机床电气系统故障很多，以西门子802s数控铣床电气系统故障的诊断与维修为例，将该项目归纳为开关故障诊断、主轴启动故障诊断、机床坐标轴不移动故障诊断、刀架换刀故障诊断、伺服电机故障诊断等模块。

（二）课程项目的设计

在CDIO项目教学法中学生是主角，指导老师要善于扮演好配角。围绕确定的项目模块，学生项目小组进行分析和讨论，提出项目模块的设计方案或解决问题的可行性办法。以“刀架换刀故障”诊断为例。首先，分析故障现象。“刀架换刀故障”可以分为“刀架换刀时不转”、“刀架换刀时不停旋转”、“刀架换刀时找不到刀架”等若干个故障现象。其次，分析故障产生的原因。指导老师通过提问的形式，启发学生分析是机械故障还是电气故障，引导学生思考机械故障、电气故障的检测办法，指导学生查阅机械零件图、电子零件图、机床使用手册等资料。最后，项目小组集体学习，运用课程的有关知识与技术，寻找处理故障的办法。通过“头脑风暴”、交流讨论，项目小组形成统一的意见，撰写和提交工作方案。在这个阶段，学生独立分析问题的能力、解决问题的能力、自主学习的能力得到了锻炼和提高。

另外，也要重视CDIO实训场所的设计与建设。传统的实训室功能简单，不能满足CDIO面向工程、理实一体化教学的要求。学校要通过校企合作，设计和建设开放式的教学工厂型实训基地，把专业知识学习、职业技能训练、生产加工、科技创新及社会服务结合起来。

（三）课程项目的具体实施

项目小组提交的工作方案是否能够正确地排除故障，还需要通过实验来进行验证。例如，对“刀架换刀时不停旋转”这个故障，在教师的指导下，项目小组根据工作任务进行分工，共同协作对机床进行机械部件拆装、电子元件检测、系统调试等。项目实施过程中，学生要绘制图纸、编写数控加工程序，记录和整理实验数据、撰写实验报告。通过反复实验，逐一排除不可行的方案，最终找到正确的工作方案。项目完成后，指导老师要给学生讲解故障的正确解决办法，让学生进一步理解故障的产生原因和检测方法，还要帮助学生分析项目失败的原因，指出项目实施过程中存在的问题和不足并指导学生加以改进。课程项目的实施过程体现了CDIO “做中学”的理念，学生边做边学，锻炼了实践动手能力、团队协作能力，加深了对理论知识的理解，培养了工程的思维模式。

课程项目完成后，接着是项目的展示。安排以小组为单位进行答辩，项目小组要进行项目实践演示，对项目工作方案的设计思路、故障原因、检测与诊断的关键要素、实验过程中遇到的疑难问题及实验失败的原因等进行汇报。答辩完后学生负责撰写项目报告，总结课程项目的学习成果，分享心得和体会。

（四）课程项目的运行与评价

课程项目在学校的环境中运行有一定难度，学校可以与企业合作创办校办工厂，面向市场承接数控机床的维修业务，实现学习、工作、生产的有机结合。课程项目在社会的环境中运行，接受市场的检验，可以直接获得客户的意见反馈，有利于项目的不断改进和提高。CDIO的评价方法重在学生的能力培养，以过程性考核为主，采用多元化的评价方法，全面考核学生的综合职业能力。考核的内容包括：学生的职业素质、个人能力、团队合作能力、工程项目的完成效果等。课程项目的每个阶段都有考核标准和考核成绩，通过开展个人自评、小组互评和教师评价共同完成学生阶段考核成绩的评定，各阶段考核成绩按比例构成学生的课程综合成绩。

五、结语

在实施CDIO项目教学法的过程中，教师起着重要的作用。然而，目前高职院校部分工科教师缺乏产业经验，CDIO能力不足。对此，各高职院校可考虑与企业建立人才共同培养的机制，邀请优秀的企业工程师到学校兼课和让专业教师到企业兼职锻炼。同时，课程项目教学实行双导师制，由企业工程师和学校教师共同担任课程的指导老师。此外，鼓励教师和企业合作开展课题研究、技改项目、产品设计开发，不断提升教师的工程实践能力。

总之，CDIO项目教学法主要是以学生为中心、以培养学生的职业综合技能为目标，通过项目来组织和实施课程，给学生以完整的工程项目体验。数控机床维修课程实施了CDIO项目教学法后，学生的学习潜力被激发出来，学生亲自动手拆装机床，做实验分析、检测故障，设计维修方案和完成机床维修的工作任务。一体化的教学模式让学生不再害怕数控机床维修抽象难懂的理论知识，每个故障的成功解决都会增强学生的自信心。通过CDIO项目训练，学生的专业知识、实践技能和职业素质提高很快，为他们今后的学习和就业打下了很好的基础。

【参考文献】

[1]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）

[2]周美茹，沈春宝，纪春明.“教学做一体”的CDIO教学模式实践[J].职业，2011（26）

[3]陈文杰，任立军.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009（35）

【作者简介】岑 华，男，广西现代职业技术学院机电工程系讲师，硕士，研究方向：数控专业。

（责编 王 一）