基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》教学改革与实践

摘要：为提高职业学校学生学习的积极性和主动性，突出学生能力培养，以《数控机床故障诊断与维修》课程教学改革的实施过程为基础，通过对课程特点和教学中存在的问题进行分析，提出了基于工作过程的教学改革措施，阐述了课程教学体系的构建过程和具体教学实施过程，并对教学改革的效果进行分析，为职业学校的教学改革提供了新的思路。

关键词：工作过程；数控机床；故障诊断与维修；教学改革

中图分类号：G712？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）40-0046-02

“以学生为主体，以能力为本位”是职业学校教学改革的方向。基于工作过程的教学模式，让学生在“学中做，做中学”，达到对知识的理解和技能的提高。为了突出这一目标，在《数控机床故障诊断与维修》课程教学中，根据企业现场故障诊断与维修的实际过程，及学生的认知规律对教学内容进行整合并进行教学改革，使学生的学习过程与工作过程一致，学习任务与工作任务一致。

一、基于工作过程教学模式的内涵

基于工作过程教学模式的实质是课程内容和结构追求的不是学科架构的系统化，而是工作过程系统化，其强调的是教学过程与工作过程的深度融合，将理论知识、实践技能和自主学习能力并举进行。以基于工作过程教学模式为理念的教学改革，要求通过职业岗位分析，开发出一系列的典型工作任务，按照人的职业能力形成规律进行序列化，最后形成学习领域的课程，当然其符合教学规律和课程规律。基于工作过程教学模式以岗位（群）涵盖的典型工作任务为教学载体，教学内容指向工作的目标、内在规律、前后衔接以及活动所涉及的相关知识。基于工作过程教学模式，是以培养能力为主线，按工作过程的不同工作任务的相关性来实现知识和实践技能的整合的“串行”体系。这类课程具有明显的职业特点，符合或贴近本专业毕业生面对的岗位（群）的能力要求。

二、《数控机床故障诊断与维修》课程改革的必要性

（一）课程分析

随着数控机床和数控设备在现代制造行业的迅速普及，我国在2006年将数控机床维修工列入到劳动和社会保障部的新职业，因此，大多数职业院校在数控技术专业或机电专业都开设了《数控机床故障诊断与维修》课程。该课程的主要任务是培养学生在数控机床诊断与维修方面具有分析问题与解决基本问题的能力，使学生确立《数控机床故障诊断与维修》的基本思路与原则。其前导课程有：《机械基础与技能》、《液压与气动技术》、《数控机床电气控制》、《数控机床机械装调》、《数控系统安装与调试》，其后续课程为顶岗实习。本门课程是一门理论与实践结合很强的课程，要求学生能够利用故障诊断理论和相关专业知识，确定故障点，并进行故障排除。

（二）课程教学面临的问题

本课程在教学中主要面临的问题有：（1）课程教学中涉及的知识面广，如数控系统、数控机床硬件组成、机械结构、电气控制、电工电子、液压与气动、检测技术等，虽然已经安排了相关的前置课程，但是由于在前期教学中，学生大都只是孤立的接受知识，而本课程是将这些知识集中到一门课程当中，加之职业学校学生的文化基础相对比较薄弱，大部分同学感到学习难度大，不能对知识进行综合应用。（2）数控系统的品牌多，更新快，不同品牌、不同型号的数控系统，其结构、故障诊断方法、参数设置存在一定的差异。而在本课程的课堂教学中一般只是以一种数控系统为载体进行教学设计与安排，缺乏对《数控机床故障诊断与维修》方法能力的培养，因此，很难培养走出校门就基本满足企业需要的数控维修调试人员。（3）大多数学校由于设备、仪器以及课时等的限制，教学中，并不对设备进行拆卸，而是以一些认知性的实验代替实训课，或者只是对老师设定的简单故障点进行排除，实习时间不能得到有效的保证，学生的实践能力、综合动手能力难以提高，在很大程度上使《数控机床故障诊断与维修》课程的理论教学和实践教学严重脱节，从而影响了教学效果，不能满足现场对数控机床维修工的需求。

三、基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》课程体系构建

通过深入企业调研，了解职业岗位对人才的要求，并对本校数控专业毕业生就业情况进行跟踪调查，结合职业学校学生的现状，参考“数控机床故障诊断维修工”职业标准，对《数控机床故障诊断与维修》课程的教学目标、教学内容、教学方法、课程评价体系按照基于工作过程的教学模式进行重新构建，力求体现职业教育的技能性、应用性、创新性特色，着重培养学生的实践应用技能和处理实际问题的能力，力求达到理论够用、技能过硬并具有可持续发展。

（一）制订教学目标

按照“以能力为本位、以就业为导向”的职业教育指导思想，制订出《数控机床故障诊断与维修》课程的教学目标为，培养学生的素质目标、知识目标和能力目标，完全符合专业人才培养方案对本门课程的要求。知识目标包括：认识数控机床的硬件、软件构成；掌握CNC数控装置的构成及电气连接与调试方法；掌握数控系统参数类型及调整方法；掌握伺服驱动系统的安装、调试与维修方法；掌握数控机床主传动系统的构成及机械结构的维护、维修方法；掌握数控机床进给传动系统的构成及机械结构的维护、维修方法；掌握数控机床的刀库及换刀装置的构成及维护、维修方法；掌握数控机床的验收、安装与调试及日常保养的注意事项与基本步骤。能力目标包括：能识读机械、电气系统图纸，看懂机床说明书及维修资料；具备一定的资料查阅与整理能力；能正确使用常用的机床维修工具、仪器、仪表等；具备典型故障分析与排除能力；能正确利用数控机床的自诊断功能进行故障排除；能进行机械部件的安装、调试与精度检验；能对故障原因、维修过程进行正确、全面的总结。素质目标包括：具备“6S”的基本素养，学生具有高度的安全意识；培养学生规范调试与维护数控机床的职业素养；培养学生沟通协调能力，具有团队合作意识；培养学生分析问题、解决问题的能力。

（二）确定教学内容

基于工作过程的课程教学内容要求以典型项目为载体，让学生在真实或接近真实的实践情境中获得知识和技能。通过开展企业调研、召开企业专家研讨会和企业员工座谈会等多种途径，获取典型工作任务，并结合数控机床维修工的国家职业技能鉴定标准对典型工作任务的教学内容进行整合，确定出《数控机床故障诊断与维修》八个不同的学习情境，并精选了企业现场典型的维修案例作为教学任务，这些典型维修案例具有较宽的覆盖范围。工作任务按照由易到难、由简单到复杂的顺序来安排教学，便于学生学习，具体内容见表1如下。

四、基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》课程教学实施

（一）教学准备

基于工作过程的课程教学模式主要体现的是学生的主体作用，让学生在完成项目任务的过程中获取知识和技能。因此，教师必须在课前做大量的准备工作，以保证课堂教学的顺利完成。针对《数控机床故障诊断与维修》的课程特点，在项目教学开展之前，教师主要做好以下工作。

1.提前设置好故障点，并对故障进行多种方法的分析与排除。

2.准备机床说明书、故障记录单、电气原理图、机械结构图、故障分析与排除所用的工具、仪器、仪表。

3.按照故障分析与排除过程设计学习页，让学生能参考学习页在小组讨论学习的基础上自主完成项目任务。

4.为了提升学生的技能，还应准备相应的工作页，以保证学生能真正掌握项目所涵盖的知识点。

5.依据学生特点和项目的实际要求，做好自评表、互评表，及时进行课堂评价，为过程性评价积累资料。

（二）课程教学实施过程

《数控机床故障诊断与维修》的基本过程是故障勘探—故障点确定—故障排除。依据这个过程并按照项目教学法的基本步骤组织教学，具体教学实施过程如下。

1.设置情境，明确任务。采用故障再现的方法，引导学生观察故障现象，并下达任务书，发放学习资料，同时进行安全教育。

2.搜集信息，制订计划。按照异质分组的原则，将5人分成一组，将学生分成讨论小组；组长带领组员到现场进行实地勘探，采用“望、闻、问、切”的方法，充分了解故障现象，查看故障记录单、搜集相关的资料。采用“头脑风暴法”，指导学生从数控机床的机械结构、数控系统、电气控制等方面进行全面深入的分析，并制定该故障诊断与维修的实施计划，完成工作页中“学习任务表”的填写，进行小组成员的任务分工。

3.确定诊断流程。按照实施计划表，指导学生参考学习页、教材和相关技术资料，从故障现象出发，根据故障机理，罗列出多种可能产生该故障的原因，然后通过交换、隔离等方法对这些原因逐点进行分析，并排定主次；对重点过程和知识点，教师进行指导和讲解；制订故障诊断维修流程方案，小组讨论可行性，老师对小组方案进行完善，最终形成合理的诊断流程。

4.故障分析与排除。学生按照制定好的诊断流程图，参考学习页的步骤，进行故障点的确定与排除；这个过程要求学生要注意分工协调，注意安全，采用边诊断、边维修、边调试的方法，直至数控机床恢复正常；教师巡回指导，及时纠正课堂出现的问题。

通过将《数控机床故障诊断与维修》的实际工作过程与项目教学法的课堂组织环节有效结合，让学生在完成《数控机床故障诊断与维修》的过程中，自主探究、相互讨论，获取知识，提升技能，取得了较好的效果。

五、课程改革的效果与存在问题

基于工作过程《数控机床故障诊断与维修》课程的教学改革，符合现代职业教育的理念，将“教、学、做”相互结合，课堂气氛活跃，学生学习的积极性提高，真正实现了学生学习的主体作用；注重学生学习能力、方法能力的培养，学习效果显著。但是，由于数控技术的飞速发展，数控维修的专业教师必须定期参加企业实践，亲自参与企业产品设计、调试和维护，提高自身水平，才能保证教学项目的实际性和可实施性；另外，定期聘请生产一线有实践经验的高级工程技术人员和教师学生座谈或指导实践教学，及时将企业需求和维修技术方向带入课堂教学也是非常必要的；最后，学校的实训设备也要随着企业的发展进行更新，或组织学生深入企业，进行现场教学，才能保证学生毕业后迅速适应工作岗位，缩短适应期，实现“零距离”就业。

作者简介：文娟萍（1973-），女，汉族，陕西韩城人，硕士研究生，现为北京铁路电气化学校机电专业讲师，主要从事机电和数控专业课程的教学与研究工作。