“工作任务驱动”理实一体化教学法在数控机床维修教学中的应用

【摘要】针对数控机床维修教学上的难点，精选有代表性的企业工作任务，按照技术形成的“三级递进”规律组织教学，能促进理论教学与实践教学的有机结合，切实提高教学水平。

【关键词】数控机床维修任务驱动理实一体化三级递进

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）10C-0142-03

目前，我国已经成为数控机床的最主要的生产国和消费国。数控机床的广泛使用，一方面提高了我国产品的生产质量，与此同时，也带来了数控机床的维修和维护的问题。据统计，我国数控机床的开工率不高，主要原因是数控机床维修力量薄弱。

数控机床是机电一体化在机械加工领域中的典型产品。它是将电子电力、自动化控制、检测技术、计算机、机床、液压、气动和加工工艺等技术集中于一体的自动化设备，因此合格的数控机床维修人员必须是集上述技能于一身的综合性人才，这决定了数控维修人才培养的困难性。因此寻找一种符合企业需要、学生易于接受的数控机床维修教学法至关重要。通过与企业合作，利用企业的工作任务，探索符合企业要求的数控机床人才的培养方法，学生在企业工作后，证实了该力法的可行性。

一、工作任务驱动教学方法

近年来，理实一体化教学由于其具有将理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体的优点，逐渐被各个院校所认同。针对数控机床维修方面的教学尤为重要，一方面由于数控机床的控制原理的复杂性，涉及知识的多样性，造成学生感觉抽象难懂，单纯的理论教学或实践教学无法实现理论指导实践、实践强化理论的目的；另一方面传统的教学方式也造成了教学内容与工程实际脱离，由于教学内容来源于现有的课本，与工程实际的距离大，造成学生“学与用”的不统一，学生不满意，企业也不满意。因此探索符合企业要求的教学方法成为必然。

进行理实一体化教学需要具备的条件和注意事项，已经有许多论述，例如教师的双师素质、课程教学计划的修改、设备的供应等。但是理实一体化教学的具体实施过程和相应的注意事项论述较少，尤其针对数控机床故障诊断与维修教学尚未在文献中发现完整的论述，本文针对这个问题主要论述。

为了解决理论和实践的脱离，学校教学与工程需要的脱离，本院教师经过在上汽通用五菱公司、玉柴机器有限公司等大中型企业调查研究，与企业技术人员、行业专家协商、探讨，终于探索出了一条行之有效的“工作任务驱动”的理实一体化的教学方法。

二、工作任务的选取

通过与企业技术人员和行业专家的研讨，分解了数控机床维修技能相关的知识点，然后按照技能需要选取典型的、具有代表性的工作任务。

数控机床是机电一体化的典型产品，维修时涉及以下能力：

①机械拆卸、装配、调整和精度检验能力；

②电气线路的检测、安装和调整能力；

③PLC程序的编制、调整和应用PLC诊断故障能力；

④机械电器联调能力和故障诊断能力。

对应上述能力要求，结合企业实际遇到的工作任务，将工作任务分为机械结构拆装及精度检验，电气线路拆装、调试及故障诊断，PLC程序控制原理分析、程序编制及程序调试等三个大类，然后针对每个大类，选择如表1所示的典型的、具有代表性的工作任务。

三、任务驱动教学过程的开展

每一个任务均采用“三级递进”的技能培养过程，分为技能认知、技能认同和技能熟练几个步骤。

（一）技能认知阶段

技能认知阶段是学生对技能的感官了解阶段。

1.阶段目标。

此阶段主要是对技能进行初步的认知，主要是了解技能关联的机床单元在机床中的作用，包含的内容。

2.教学组织。

教师提出项目，然后带领学生到实训机床前进行实地观察，从感官上了解项目的内容和技能要求。如进给传动机构拆装及精度检验项目，学生首先观察进给传动机构的组成、结构、安装方式，教师开动机床演示进给机构的工作过程，从而使学生对要解决的技术问题有初步的认识。

（二）技能认同阶段

技能认同阶段是学生在理论上全面分解技能、熟悉技能的阶段。

1.阶段目标。

本阶段锻炼学生自主学习、自主分析问题、从理论到实践解决问题的能力，实现对技能从理论到实践的认同。具体是指针对每一项目，教师将项目分解为若干问题，学生通过自主查找资料、小组探讨和小组协同实践解决上述问题，从而初步形成这一方面的技能。针对项目问题的分解举例如下。

进给传动机构拆装及精度检验项目提出如下问题。

①滚珠丝杠螺母幅的结构与普通机床丝杠传动结构的区别；

②滚珠丝杠螺母幅的支撑方式包括哪几种，分别适应何种机床；

③安装滚珠丝杠螺母幅要保证集中精度，如何检验；

④安装角接触球轴承的注意事项；

⑤滚珠丝杠螺母幅的间隙如何消除；

⑥制定滚珠丝杠螺母幅的安装工艺。

2.教学组织。

（1）问题解决方案的分析。

将学生进行小组划分，采用“思考帽”管理思维法协调小组人员的思路，保证每个人都能够独立自主地思考问题。具体做法是：按照“思考帽”方法的要求，6个学生分为一个小组。小组成员中戴“蓝色帽子”的小组成员担任组长，对问题进行观察和总结；戴“黄色帽子”的小组成员对问题提出积极的并且有建设性的意见；戴“黑色帽子”的小组成员对问题提出谨慎的并且带有批判性的意见；戴“绿色帽子”的小组成员对问题提出具有创新的意见，分析是否有更好的解决问题的办法；戴“红色帽子”的小组成员对问题的意见来自于自身的直觉和感性，而不做理论的分析；戴“白色帽子”的小组成员对问题提出具有客观的并且具有实际例证的意见。通过6个人的协同工作，对提出的问题得出合理的解决方案。

例如，在解决“滚珠丝杠螺母幅的间隙如何消除”的问题时，“黄色帽子”的小组成员提出采用预紧的方法消除间隙，指出由于滚珠丝杠螺母幅与轴承传动有相似之处，可以采取相似的预紧方法。戴“黑色帽子”的小组成员指出实施预紧的方法是好的，但是轴承在安装后是固定不动的，而滚珠丝杠螺母幅中螺母是在丝杠上不断移动的，因此可行性不强。戴“绿色帽子”的小组成员指出根据普通车床的丝杠螺母间隙的调整方法和查阅资料后分析，可以采取双螺母结构进行预紧，进一步给出了建设性的意见。以此类推，其他小组成员依次给出自己的建议，最后戴“蓝色帽子”的小组成员作为组长对本组成员的探讨意见进行总结，得出结论，提交老师。

小组成员通过自主学习并协同工作，加上教师的指导，得出问题的解决方案，锻炼了独立分析问题、互助协作和自主学习的能力。

（2）问题的实践锻炼。

问题虽经上述分析，但实践情况是否如此，还要经过实践的检验。因此小组成员针对实际机床进行亲身实践。实践过程分为两个步骤：第一步，利用虚拟软件在计算机上对问题涉及的机床结构进行模拟拆装操作，解决拆装工艺问题，并验证小组分析得到的方法的正确性；第二步，根据得到的拆装工艺对实际机床进行实际拆装、调试，锻炼学生的动手能力，并验证拆装工艺的正确性。

通过上述实践过程，验证了理论，锻炼了实践能力，基本上实现了技能从理论到实践的认同。

（三）技术熟练阶段

技能熟练阶段是熟悉理论、熟练技能的过程。

1.阶段目标。

①熟悉理论；

②熟练操作技能；

③熟练工具的使用；

④具备独立解决简单实际问题的能力；

⑤积累经验。

2.教学组织。

此阶段主要是学生解决实际问题的阶段，教学组织主要注重应用理论分析问题，学生熟练技能，形成职业行为规范，进一步锻炼协作能力。本阶段对任务进行分解，形成不同的细分工作，然后由小组成员承担不同的细分任务，协作完成任务。完成一次后，小组成员间互换角色，然后再次进行工作，不断轮换，达到每个学生技能的熟练。

例如，在进行数控机床电路拆装工作时，工作任务细分为接线、掐线、查看电路图、接线质量检查等不同的内容，因此小组成员分别担任接线员、掐线员、电路图分析员和接线质量检查员，协作完成任务。完成一次任务后，小组成员互换角色，实现每个人都能完成所有的任务。又如在机械拆装工作中，把工作细分为工具管理、零件拆装、分体零件记录、零件测绘、精度检验等部分，小组成员分别担任工具管理员、零件的拆装人员、拆下零件的记录整理员、零件测绘员和精度检验员。同样是协作完成一次完整的工作后，成员间互换角色，再次工作，实现每位成员技能的熟练。

整体完成后，教师会给出一些故障，由小组成员共同协作解决，确保学生一方面了解本部分的常见故障，同时锻炼学生综合应用知识解决问题的能力。为了确保学生真正理解故障，清除故障产生的原理、分析过程、故障的定位方法和检测方法，故障解决后学生要写出上述内容，教师根据学生的书写情况，分析问题，找出不足，加以解决。

四、过程监控

“工作任务驱动”理实一体化教学效果的实现除了按照上述方案精心组织外，还需要完备的过程监控方案，以便及时地发现学生学习过程中出现的问题，并及时地解决。经过经验总结，采取的过程监控措施如下：

①根据每个工作任务，教师提出不同的问题，每个同学工作过程中思考问题，并得出自己的分析，然后小组成员间交换各自的意见，然后形成统一的答案。

②每两个小组安排一名教师在工作过程中进行指导，及时解决问题，同时对发现的问题进行汇总，然后工作期间或工作后进行集中讨论和讲解。

③每个工作任务完成后，安排以小组为单位的答辩过程，教师或其他小组提出问题，以此检验每个小组对知识的掌握程度。

④在每一个工作模块完成后，安排实操和理论相结合的考核，检验学生对知识的掌握程度。

五、注意事项分析

一是理实一体化教学必须体现理论和实践的结合，必须精心地安排教学内容，确保理论教学与实践教学的统一。

二是理实一体化教师必须具有坚实的理论基础和实践技能，即教师必须具备“双师”素质。

三是选取的教学任务必须有代表性，数控机床的复杂性决定了工作任务的多样性，因此必须选择有代表性的工作任务进行教学。

四是教学过程中要注意学生职业素质的培养，例如对学生的着装、工作过程行为进行规范，一切按照行业、企业要求进行。

五是教学过程中注重学生的主体地位，教师应该是组织者、指导者、监控人和分析员，但不是工作人。