基于工作過程的數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程開發(fā)與實踐

胡宗政

（蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，甘肅 蘭州 730070）

1 基于工作過程的課程開發(fā)思路

基于工作過程的課程開發(fā)就是將學(xué)習(xí)過程、工作過程與學(xué)生的能力和個性發(fā)展聯(lián)系起來進(jìn)行的課程開發(fā)［1］。其強(qiáng)調(diào)職業(yè)工作的整體性，強(qiáng)調(diào)方法能力、社會能力的培養(yǎng)與專業(yè)能力培養(yǎng)的融合，強(qiáng)調(diào)“工作過程的完整性”?；诠ぷ鬟^程的課程開發(fā)流程如圖1所示。首先根據(jù)崗位分析一個職業(yè)的典型工作任務(wù)，然后以工作過程為導(dǎo)向確定教學(xué)單元。通常一個崗位有一個或多個典型工作任務(wù)，一個工作任務(wù)對應(yīng)一個或多個學(xué)習(xí)領(lǐng)域［1－3］的課程，一個學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程由若干個學(xué)習(xí)情境（學(xué)習(xí)單元）組成，每個教學(xué)單元又包含學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)與工作內(nèi)容、學(xué)時要求、教學(xué)方法與組織形式說明、學(xué)業(yè)評價方式等具體要素［4］。

2 基于工作過程的數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程設(shè)計

數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程［5］是數(shù)控技術(shù)相關(guān)專業(yè)核心職業(yè)能力課程之一，是一門理論性與實踐性很強(qiáng)的綜合性課程。本課程要求學(xué)生掌握典型數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)知識，掌握數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修的基本方法與步驟，旨在訓(xùn)練學(xué)生對數(shù)控設(shè)備安裝、調(diào)試、日常維護(hù)及故障診斷與維修能力，培養(yǎng)學(xué)生的崗位能力、社會能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的職業(yè)能力與素養(yǎng)，為提高學(xué)生就業(yè)競爭力及職業(yè)生涯持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

通過對蘭州周邊地區(qū)以及長江三角洲、珠江三角洲地區(qū)相關(guān)企業(yè)的深入調(diào)研，針對數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修方向?qū)I(yè)人才需求現(xiàn)狀，針對企業(yè)對數(shù)控設(shè)備故障診斷與維護(hù)專業(yè)技術(shù)人員的基本知識和技能要求，以職業(yè)崗位綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，進(jìn)行了基于工作過程的職業(yè)能力課程開發(fā)的探索實踐。

圖1 基于工作過程的課程開發(fā)流程

2.1 課程目標(biāo)設(shè)計

一個職業(yè)具有特殊的工作過程［6］，即在工作的對象、方式、內(nèi)容、方法、組織以及工具等方面有它自身的方法。因此，基于工作過程的課程需要制定符合某一職業(yè)需要的知識、技能態(tài)度［7］（方法能力、社會能力、專業(yè)能力）的培養(yǎng)目標(biāo)。通過對調(diào)研結(jié)果的分析，確定該課程具體實現(xiàn)的能力目標(biāo)如表1所示。

表1 數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程能力目標(biāo)

2.2 學(xué)習(xí)情境設(shè)計

學(xué)習(xí)情境［8－9］是組成基于工作過程課程方案的結(jié)構(gòu)要素。學(xué)習(xí)情境的設(shè)計要體現(xiàn)出工作過程的相對固定性、完整性以及工作要素的全面性，要體現(xiàn)出范例性、可操作性、結(jié)果驅(qū)動性、趣味性、靈活性等特點。簡單地講，學(xué)習(xí)情境是構(gòu)成教學(xué)內(nèi)容的“小型”主題學(xué)習(xí)單元，基于工作過程的課程方案的設(shè)計也就是學(xué)習(xí)情境的設(shè)計。學(xué)習(xí)情境的設(shè)計需要重點解決以下問題：

（1）本課程所要培養(yǎng)的專業(yè)能力、方法能力、素質(zhì)能力，在學(xué)習(xí)情境設(shè)計中，要明確這3項能力的具體要求。在整個學(xué)習(xí)情境的教學(xué)實施過程中，應(yīng)貫穿素質(zhì)能力的培養(yǎng)和方法能力的培養(yǎng)。

（2）確定可以培養(yǎng)前述能力的學(xué)習(xí)領(lǐng)域內(nèi)容和學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和學(xué)校自身軟硬件資源，選擇數(shù)控機(jī)床這一載體，圍繞“機(jī)械”、“電氣”兩條主線，擇取專業(yè)知識點，根據(jù)認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，按照由簡單到復(fù)雜、由單一到綜合的認(rèn)知規(guī)律，解構(gòu)、重構(gòu)、序化“知識點”，確定知識目標(biāo)，實現(xiàn)學(xué)生由初學(xué)者到有能力者的過渡。

（3）學(xué)習(xí)情境的具體化就是課程。學(xué)習(xí)情境的設(shè)計要針對專業(yè)、工作崗位，要與職業(yè)實踐密切相關(guān)。其載體可以是項目、任務(wù)、案例、現(xiàn)象、設(shè)備、活動、產(chǎn)品、零部件、構(gòu)件、材料、場地、系統(tǒng)、問題、設(shè)施、對象、工位、類型、崗位、生產(chǎn)過程、運(yùn)輸工具等。每一個學(xué)習(xí)情境應(yīng)該是一個完整的工作過程，要體現(xiàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)，要便于通過實驗室和實訓(xùn)室實現(xiàn)工作過程導(dǎo)向的轉(zhuǎn)換，便于激發(fā)學(xué)生的興趣和聯(lián)想思維，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。例如在數(shù)控機(jī)床維修工作中，有電氣裝配與調(diào)試、系統(tǒng)連接與調(diào)試、精度檢測與調(diào)試、機(jī)械裝配與調(diào)試等，可以設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境。

（4）企業(yè)典型工作任務(wù)的 “教學(xué)化設(shè)計”。具體教學(xué)載體的選擇，應(yīng)根據(jù)企業(yè)工作過程，對典型任務(wù)進(jìn)行必要的“教學(xué)加工”，實現(xiàn)“職業(yè)性”到“教育性”的轉(zhuǎn)換。

根據(jù)前期調(diào)研，結(jié)合我院軟硬件條件以及學(xué)生實際情況，本課程在數(shù)控機(jī)床的眾多故障中選取了部分典型常見故障，設(shè)計了學(xué)習(xí)情境，如圖2所示［10］。

圖2 學(xué)習(xí)情境設(shè)計

2.3 教學(xué)實施方案設(shè)計

針對某一學(xué)習(xí)情境，從典型故障案例出發(fā)，以具體情境任務(wù)作為課程載體，設(shè)計教學(xué)單元，編寫任務(wù)書和實訓(xùn)報告書，按照資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價6步工作法組織教學(xué)。如“情境4刀架換刀不能到位”中的“任務(wù)1刀架電路檢修”的課程單元設(shè)計如表2、表3所示。

表2 基于工作過程的課程單元（情境任務(wù)）設(shè)計

表3 基于工作過程的課程單元組織

續(xù)表

3 基于工作過程的數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程教學(xué)方法和手段

3.1 教學(xué)方法

基于工作過程課程教學(xué)方法的核心是“以學(xué)生為主”的行動導(dǎo)向的教學(xué)方法［7］，包括項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、實驗教學(xué)法、模擬教學(xué)法、案例分析教學(xué)法、引導(dǎo)文教學(xué)法等。在實際教學(xué)工作中，主要就以下幾個方面進(jìn)行了實踐。

（1）任務(wù)驅(qū)動，項目導(dǎo)向。從真實的故障診斷任務(wù)出發(fā)，以典型實際故障現(xiàn)象為任務(wù)內(nèi)容，對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)崗位技能的訓(xùn)練。針對該課程特點，拓展機(jī)、電、氣、液交叉科學(xué)技能的訓(xùn)練，引導(dǎo)多元化學(xué)習(xí)，擴(kuò)大學(xué)生知識面，以滿足職業(yè)生涯可持續(xù)發(fā)展能力培養(yǎng)的需要［11－12］。

（2）教學(xué)生產(chǎn)化，學(xué)生主體化。按實際生產(chǎn)模式，將工作對象、工作方法、工作要求及工具等生產(chǎn)要素融入教學(xué)全過程，讓校內(nèi)學(xué)習(xí)與實際生產(chǎn)相一致，實現(xiàn)教學(xué)生產(chǎn)化的新型教學(xué)模式。探索引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，增加學(xué)習(xí)深度。

（3）綜合運(yùn)用案例式、討論式等多元教學(xué)方法。利用教學(xué)設(shè)備，模擬設(shè)置故障，通過教師實際案例分析與示范，引導(dǎo)學(xué)生模擬工作；通過實際故障診斷排除工作，增加真實工作經(jīng)驗，親身體驗數(shù)控故障診斷工作任務(wù)；分組討論，優(yōu)化對比，集體協(xié)作，完成工作任務(wù)，在取得共同學(xué)習(xí)成果的同時，培養(yǎng)學(xué)生社會能力。

（4）搜集案例，及時更新教學(xué)資源。及時從企業(yè)收集典型的故障案例，整理并以“活頁教材”的形式納入課程教學(xué)。強(qiáng)調(diào)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、工作過程，拓展故障排除的思路，分享工作過程中的技巧。

3.2 虛擬仿真

充分利用多媒體技術(shù)、信息技術(shù)等現(xiàn)代教學(xué)手段和模擬仿真軟件，創(chuàng)設(shè)虛擬實訓(xùn)環(huán)境，采用形式多樣的教學(xué)手段。

3.3 技能比賽，以賽促學(xué)

以職業(yè)技能大賽為切入點，嘗試“賽課結(jié)合”的教學(xué)模式，以技能訓(xùn)練為主，提升學(xué)生職業(yè)能力。我院每年圍繞全國職業(yè)院校技能大賽開展與課程相關(guān)的技能競賽月，如數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修競賽、數(shù)控加工競賽等，優(yōu)勝者獲得相應(yīng)的職業(yè)資格證書的同時，推薦參加更高級別比賽。技能競賽活動與學(xué)生年度評優(yōu)及獎學(xué)金評定互相聯(lián)系，有效提高了參與度，激發(fā)和提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以賽促學(xué)，成效明顯。

4 基于工作過程的數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程實訓(xùn)環(huán)境創(chuàng)設(shè)

基于工作過程的課程實施，需要一定的軟硬件資源及其相關(guān)外部環(huán)境的支持。如何按照真實工作背景創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在多年的教學(xué)改革中，針對我院設(shè)備欠缺等實際條件，主要采取了以下措施。

4.1 用足用活現(xiàn)有硬件資源

針對實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足等實際情況，我們對現(xiàn)有數(shù)控實驗臺以及數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了模塊化改造，重新進(jìn)行功能布局，使其一方面能夠適應(yīng)不同學(xué)習(xí)情境下不同子任務(wù)的實踐教學(xué)要求；另一方面能夠通過模塊化的組合完成整體綜合實訓(xùn)項目的實踐教學(xué)。同時，優(yōu)化整合教學(xué)資源，借助于“生產(chǎn)實訓(xùn)環(huán)節(jié)”淘汰的“普通二手設(shè)備”創(chuàng)設(shè)了真實工作背景下數(shù)控設(shè)備機(jī)械部分調(diào)試、調(diào)整、維修的真實工作環(huán)境，降低了教學(xué)成本，實現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。

4.2 借助仿真軟件創(chuàng)設(shè)工作環(huán)境

通過仿真軟件創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境或工具，模擬真實案例進(jìn)行操作、調(diào)試、檢測、驗證等實踐教學(xué)模式。比如動態(tài)、實時展示數(shù)控機(jī)床三維虛擬總成，對各個組成部件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)、平移、縮放等操作，對整機(jī)及各總成部件進(jìn)行逐步分解和裝配調(diào)整，完成電氣設(shè)計及其調(diào)試等。這種教學(xué)方法生動形象，有利于提高學(xué)生興趣，使學(xué)生在短時間內(nèi)進(jìn)入相應(yīng)情境，真實地體驗在現(xiàn)實生活中進(jìn)行操作的感覺，同時節(jié)省了訓(xùn)練設(shè)備和場地等經(jīng)費(fèi)投入，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4.3 合理組織教學(xué)資訊，注重軟資源建設(shè)

利用活頁教材等多種方式，模塊化分配學(xué)習(xí)任務(wù)，合理規(guī)劃子任務(wù)課時單元，以每個子任務(wù)為單位制訂教學(xué)實施方案。從細(xì)微處入手，創(chuàng)設(shè)真實、逼真的基于工作過程的實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，在夯實基礎(chǔ)能力的同時，拓展職業(yè)能力，實現(xiàn)職業(yè)生涯可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

本文按照基于工作過程導(dǎo)向的課程開發(fā)理念和開發(fā)模式，對數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。在實訓(xùn)室模擬真實的工作過程組織教學(xué)實施，在高效利用教學(xué)資源的同時實現(xiàn)教學(xué)和企業(yè)工作崗位的零距離對接，建立了學(xué)習(xí)過程、工作過程與學(xué)生能力和個性發(fā)展的有機(jī)聯(lián)系，融合了專業(yè)能力、方法能力和素質(zhì)能力的完整性培養(yǎng)機(jī)能，取得了較好的效果，為欠發(fā)達(dá)地區(qū)相關(guān)專業(yè)課程的建設(shè)提供了一定的借鑒作用。

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