數(shù)控機床維修教學(xué)中CDIO項目教學(xué)法的應(yīng)用

岑華

【摘 要】針對目前數(shù)控機床維修教學(xué)中存在的問題，簡要介紹CDIO項目教學(xué)法在數(shù)控機床維修課程中的應(yīng)用思路，并從課程項目的構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行與評價全過程探討CDIO項目教學(xué)法的具體實施路徑。

【關(guān)鍵詞】CDIO項目教學(xué)法 ?數(shù)控機床維修 ?教學(xué) ?應(yīng)用

【中圖分類號】 G 【文獻標(biāo)識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）12C-0147-02

一、研究背景

當(dāng)前隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，我國的制造業(yè)正在進行升級換代，而數(shù)控機床作為先進裝備制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，已經(jīng)在企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)控機床是以數(shù)控技術(shù)為核心典型的機電一體化設(shè)備，數(shù)控技術(shù)涉及多門學(xué)科，如機械制造技術(shù)、自動化控制技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)等。雖然數(shù)控加工大幅度提高了機械制造的精度和效率，但是由于數(shù)控機床體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障后，對故障的檢測和維修比較麻煩，如果不能及時排除故障，就會影響生產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟損失。這就對數(shù)控機床維修工的能力提出了較高要求。數(shù)控機床維修工主要從事數(shù)控機床的裝配、調(diào)試和檢修工作，一名合格的數(shù)控機床維修工不僅要有較高的數(shù)控技術(shù)的專業(yè)理論知識，還要具備分析、判斷故障，快速準(zhǔn)確地維修好機床的能力。當(dāng)前，多數(shù)數(shù)控機床維修人員來自高職院校，然而高職數(shù)控機床維修課程教學(xué)存在重理論輕實踐、理論教學(xué)和實踐教學(xué)分離的現(xiàn)象，學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)離企業(yè)的要求還有一定的距離。這導(dǎo)致了工廠企業(yè)招不到合適的數(shù)控維修工、數(shù)控專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生難以對口就業(yè)的矛盾。對此，需要對高職數(shù)控機床維修教學(xué)進行改革與創(chuàng)新，探索學(xué)校、學(xué)生和企業(yè)都能共同參與、共同獲益的教學(xué)方法。CDIO項目教學(xué)法可以說是一種有益的嘗試。

二、CDIO項目教學(xué)法概述

CDIO是一種工程教育模式，它代表先進的工程教育思想，是國際工程教育改革的最新成果，是工程教育理念的繼承和發(fā)展。C代表構(gòu)思、D代表設(shè)計、I代表實施、O代表運行。CDIO理念核心為“做中學(xué)”，它以真實的工程項目為載體，通過從項目構(gòu)思到項目運行整個過程的訓(xùn)練，讓學(xué)生在實際工程環(huán)境中學(xué)習(xí)專業(yè)知識和訓(xùn)練職業(yè)技能，接受優(yōu)秀企業(yè)文化的熏陶，養(yǎng)成良好的職業(yè)素質(zhì)。CDIO項目教學(xué)法充分體現(xiàn)了現(xiàn)代教育的特點，它注重培養(yǎng)學(xué)生的工程系統(tǒng)能力、職業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新能力和人際團隊能力。目前國內(nèi)外多所大學(xué)引入CDIO項目教學(xué)法進行教學(xué)改革，都取得了良好的效果。

三、數(shù)控機床維修教學(xué)中CDIO項目教學(xué)法的應(yīng)用程序

數(shù)控機床維修這門專業(yè)課程綜合性強，需要學(xué)生具備扎實的理論基礎(chǔ)和較強的動手能力，要開展好該課程的教學(xué)工作并不容易。在傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式下教師按知識點循序漸進地組織教學(xué)，內(nèi)容缺乏彈性，學(xué)生的學(xué)習(xí)比較被動，缺乏獨立分析和解決實際問題的能力。CDIO項目教學(xué)法是以項目為主線來組織課堂教學(xué)，將課程的培養(yǎng)目標(biāo)融入項目教學(xué)過程中，通過規(guī)劃、設(shè)計項目，將整個課程體系有機地結(jié)合起來。該教學(xué)法的引入將枯燥刻板的課堂教學(xué)變成了生動有趣的實驗項目，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量。

在數(shù)控機床維修教學(xué)中應(yīng)用CDIO項目教學(xué)法，主要是根據(jù)CDIO教育模式的原理和要求，結(jié)合學(xué)校的實際情況，對數(shù)控機床維修課程的教學(xué)模式進行改革。主要圍繞理論和實踐相融合展開，按照CDIO大綱對課程體系的具體要求，以“項目構(gòu)思—項目設(shè)計—項目實施—項目運作”為主線構(gòu)建課程項目，實現(xiàn)課程理論知識和實踐技能一體化教學(xué)。課程開始之前，學(xué)生以4～5人為單位組成項目小組。在項目的構(gòu)思階段，指導(dǎo)老師給學(xué)生講明項目的目的和任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何開展工作。在項目設(shè)計階段，項目小組的全體成員通過學(xué)習(xí)討論，設(shè)計出項目的實施方案。在項目實施階段，項目小組合作進行實驗，檢驗自己設(shè)計的實施方案。在項目運作階段，考評小組根據(jù)任務(wù)要求及項目開展的情況，對項目小組每位學(xué)生進行評價和反饋。

四、數(shù)控機床維修教學(xué)中CDIO項目教學(xué)法的實施路徑

（一）課程項目的構(gòu)思

CDIO項目教學(xué)法在工程的背景下，以項目為載體實施課程，學(xué)生親身體驗項目實施的整個過程。課程項目要符合課程教學(xué)目標(biāo)的要求，要與企業(yè)生產(chǎn)實際相結(jié)合，還要符合學(xué)生當(dāng)前的實際水平。課程項目的開發(fā)最好由學(xué)校教師、企業(yè)技術(shù)人員及行業(yè)專家共同研討，按照課程相關(guān)的技能要求，結(jié)合企業(yè)實際工作任務(wù)，精選出有代表性的工程案例，依托真實的生產(chǎn)環(huán)境實施項目制教學(xué)，充分實施“做中學(xué)”的教學(xué)方法。

項目的構(gòu)思首先要考慮如何將工程案例融合到項目教學(xué)中。在項目的選題上，盡量采用企業(yè)做過的項目。來自產(chǎn)業(yè)一線的項目既貼合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，又能保證教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)同步。也可采用與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)具有市場價值的項目，在保證學(xué)生學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的同時，也實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)結(jié)合。還可以讓學(xué)生參加開發(fā)一些簡單的課程項目或者引導(dǎo)學(xué)生自選一些有意義的項目。

根據(jù)職業(yè)崗位的要求并結(jié)合學(xué)校的實訓(xùn)條件，筆者將數(shù)控機床維修課程的教學(xué)內(nèi)容提煉為四個大項目，分別為：GSK980TA數(shù)控車床機械結(jié)構(gòu)的拆裝與維修、FANUC0i數(shù)控加工中心系統(tǒng)的連接與調(diào)試、西門子802s數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)故障的診斷與維修、數(shù)控機床PLC控制的應(yīng)用與調(diào)試。根據(jù)課程項目的工作任務(wù)及包含的知識點，再把每個項目分解為若干個模塊，各模塊按照由易到難、由簡單到復(fù)雜、由淺入深的順序設(shè)置。數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障很多，以西門子802s數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)故障的診斷與維修為例，將該項目歸納為開關(guān)故障診斷、主軸啟動故障診斷、機床坐標(biāo)軸不移動故障診斷、刀架換刀故障診斷、伺服電機故障診斷等模塊。

（二）課程項目的設(shè)計

在CDIO項目教學(xué)法中學(xué)生是主角，指導(dǎo)老師要善于扮演好配角。圍繞確定的項目模塊，學(xué)生項目小組進行分析和討論，提出項目模塊的設(shè)計方案或解決問題的可行性辦法。以“刀架換刀故障”診斷為例。首先，分析故障現(xiàn)象。“刀架換刀故障”可以分為“刀架換刀時不轉(zhuǎn)”、“刀架換刀時不停旋轉(zhuǎn)”、“刀架換刀時找不到刀架”等若干個故障現(xiàn)象。其次，分析故障產(chǎn)生的原因。指導(dǎo)老師通過提問的形式，啟發(fā)學(xué)生分析是機械故障還是電氣故障，引導(dǎo)學(xué)生思考機械故障、電氣故障的檢測辦法，指導(dǎo)學(xué)生查閱機械零件圖、電子零件圖、機床使用手冊等資料。最后，項目小組集體學(xué)習(xí)，運用課程的有關(guān)知識與技術(shù)，尋找處理故障的辦法。通過“頭腦風(fēng)暴”、交流討論，項目小組形成統(tǒng)一的意見，撰寫和提交工作方案。在這個階段，學(xué)生獨立分析問題的能力、解決問題的能力、自主學(xué)習(xí)的能力得到了鍛煉和提高。endprint

另外，也要重視CDIO實訓(xùn)場所的設(shè)計與建設(shè)。傳統(tǒng)的實訓(xùn)室功能簡單，不能滿足CDIO面向工程、理實一體化教學(xué)的要求。學(xué)校要通過校企合作，設(shè)計和建設(shè)開放式的教學(xué)工廠型實訓(xùn)基地，把專業(yè)知識學(xué)習(xí)、職業(yè)技能訓(xùn)練、生產(chǎn)加工、科技創(chuàng)新及社會服務(wù)結(jié)合起來。

（三）課程項目的具體實施

項目小組提交的工作方案是否能夠正確地排除故障，還需要通過實驗來進行驗證。例如，對“刀架換刀時不停旋轉(zhuǎn)”這個故障，在教師的指導(dǎo)下，項目小組根據(jù)工作任務(wù)進行分工，共同協(xié)作對機床進行機械部件拆裝、電子元件檢測、系統(tǒng)調(diào)試等。項目實施過程中，學(xué)生要繪制圖紙、編寫數(shù)控加工程序，記錄和整理實驗數(shù)據(jù)、撰寫實驗報告。通過反復(fù)實驗，逐一排除不可行的方案，最終找到正確的工作方案。項目完成后，指導(dǎo)老師要給學(xué)生講解故障的正確解決辦法，讓學(xué)生進一步理解故障的產(chǎn)生原因和檢測方法，還要幫助學(xué)生分析項目失敗的原因，指出項目實施過程中存在的問題和不足并指導(dǎo)學(xué)生加以改進。課程項目的實施過程體現(xiàn)了CDIO “做中學(xué)”的理念，學(xué)生邊做邊學(xué)，鍛煉了實踐動手能力、團隊協(xié)作能力，加深了對理論知識的理解，培養(yǎng)了工程的思維模式。

課程項目完成后，接著是項目的展示。安排以小組為單位進行答辯，項目小組要進行項目實踐演示，對項目工作方案的設(shè)計思路、故障原因、檢測與診斷的關(guān)鍵要素、實驗過程中遇到的疑難問題及實驗失敗的原因等進行匯報。答辯完后學(xué)生負責(zé)撰寫項目報告，總結(jié)課程項目的學(xué)習(xí)成果，分享心得和體會。

（四）課程項目的運行與評價

課程項目在學(xué)校的環(huán)境中運行有一定難度，學(xué)?？梢耘c企業(yè)合作創(chuàng)辦校辦工廠，面向市場承接數(shù)控機床的維修業(yè)務(wù)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)、工作、生產(chǎn)的有機結(jié)合。課程項目在社會的環(huán)境中運行，接受市場的檢驗，可以直接獲得客戶的意見反饋，有利于項目的不斷改進和提高。CDIO的評價方法重在學(xué)生的能力培養(yǎng)，以過程性考核為主，采用多元化的評價方法，全面考核學(xué)生的綜合職業(yè)能力?？己说膬?nèi)容包括：學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)、個人能力、團隊合作能力、工程項目的完成效果等。課程項目的每個階段都有考核標(biāo)準(zhǔn)和考核成績，通過開展個人自評、小組互評和教師評價共同完成學(xué)生階段考核成績的評定，各階段考核成績按比例構(gòu)成學(xué)生的課程綜合成績。

五、結(jié)語

在實施CDIO項目教學(xué)法的過程中，教師起著重要的作用。然而，目前高職院校部分工科教師缺乏產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，CDIO能力不足。對此，各高職院?？煽紤]與企業(yè)建立人才共同培養(yǎng)的機制，邀請優(yōu)秀的企業(yè)工程師到學(xué)校兼課和讓專業(yè)教師到企業(yè)兼職鍛煉。同時，課程項目教學(xué)實行雙導(dǎo)師制，由企業(yè)工程師和學(xué)校教師共同擔(dān)任課程的指導(dǎo)老師。此外，鼓勵教師和企業(yè)合作開展課題研究、技改項目、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，不斷提升教師的工程實踐能力。

總之，CDIO項目教學(xué)法主要是以學(xué)生為中心、以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)綜合技能為目標(biāo)，通過項目來組織和實施課程，給學(xué)生以完整的工程項目體驗。數(shù)控機床維修課程實施了CDIO項目教學(xué)法后，學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力被激發(fā)出來，學(xué)生親自動手拆裝機床，做實驗分析、檢測故障，設(shè)計維修方案和完成機床維修的工作任務(wù)。一體化的教學(xué)模式讓學(xué)生不再害怕數(shù)控機床維修抽象難懂的理論知識，每個故障的成功解決都會增強學(xué)生的自信心。通過CDIO項目訓(xùn)練，學(xué)生的專業(yè)知識、實踐技能和職業(yè)素質(zhì)提高很快，為他們今后的學(xué)習(xí)和就業(yè)打下了很好的基礎(chǔ)。

【參考文獻】

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【作者簡介】岑 華，男，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系講師，碩士，研究方向：數(shù)控專業(yè)。

（責(zé)編 王 一）endprint