高職院?！皵?shù)控機床安裝與調(diào)試”課程教學改革探索

蔣峰

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院 江蘇 無錫 214153）

近年來，隨著我國數(shù)控設(shè)備的不斷普及，數(shù)控機床安裝與維修人員的短缺成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸，嚴重制約我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！皵?shù)控機床安裝與調(diào)試”這門課程旨在培養(yǎng)學生對數(shù)控機床的安裝調(diào)試能力，是機床操作、機電設(shè)備維修等技術(shù)人員必須掌握的崗位核心能力。因此，該課程在數(shù)控設(shè)備應用與維護專業(yè)的專業(yè)課程體系中處于核心地位。

一、以專業(yè)崗位能力為培養(yǎng)要求，明確教學目標

數(shù)控設(shè)備應用與維護專業(yè)學生主要從事數(shù)控機床操作、數(shù)控加工工藝與編程、數(shù)控機床安裝與調(diào)試、數(shù)控機床故障診斷與維修等工作。要勝任上述工作，必須具備機床操作和工裝裝調(diào)、工藝編制、程序編程、機床機械結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整、機床電氣安裝調(diào)試、數(shù)控系統(tǒng)安裝調(diào)試、機床故障排除和維修等能力。為滿足數(shù)控設(shè)備應用與維護專業(yè)崗位及崗位群的能力培養(yǎng)需要，將該專業(yè)原有課程進行了重新構(gòu)建。“數(shù)控機床安裝與調(diào)試”課程開設(shè)在第三學期，共計64學時，4學分。

根據(jù)崗位能力要求，該課程以典型數(shù)控機床為對象，以培養(yǎng)學生專業(yè)、方法、社會這三個方面的能力為目標，如表1所示。

表1 培養(yǎng)目標表

二、構(gòu)建“以工作過程為導向、職業(yè)崗位能力為核心”的課程體系

（一）校企合作，基于工作過程的項目式教學

我院數(shù)控設(shè)備應用與維護專業(yè)是江蘇省特色專業(yè)，我院也是無錫市開放共享的數(shù)控設(shè)備維護維修實訓基地。定位上強調(diào)“高起點、高目標”，建設(shè)上必須“多渠道、特色鮮明”。校企合作是高職院校培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的重要模式。我院主動了解本地區(qū)和區(qū)域內(nèi)各大企事業(yè)單位的用人需求，積極主動地與企事業(yè)單位溝通協(xié)商，先后與南通科技投資有限公司、無錫市海鴻精工機械制造有限公司等多家單位深入合作。根據(jù)企業(yè)急需的職業(yè)崗位知識和技能，制定切合培養(yǎng)目標的教學計劃和開課計劃，并與企業(yè)共同組織實施教學，對學生進行定向培養(yǎng)。本課程基于“工作過程為導向”，以“數(shù)控機床安裝調(diào)試工藝”為主線構(gòu)建課程內(nèi)容，內(nèi)容由南通科技集團技術(shù)人員、專家及全體教師共同參與制定，完全按照數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程來組織安排，課程的授課順序就是數(shù)控機床的生產(chǎn)工藝過程。

（二）以“崗位能力”為本，以“必需、夠用”為度

數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，設(shè)備種類多、安裝與調(diào)試涉及的知識面廣、技能要求高，具有綜合性、復雜性的特點。依據(jù)數(shù)控機床裝調(diào)維修工國家職業(yè)標準及數(shù)控設(shè)備應用與維護專業(yè)培養(yǎng)目標，通過對企業(yè)調(diào)研，參照專家描述，聽取同行意見，結(jié)合支撐崗位能力的知識點，來確定本課程的教學內(nèi)容。同時，摒棄傳統(tǒng)的、過多的理論講授，以符合實際應用為目的，以“必需、夠用”為度。教學內(nèi)容設(shè)計是循序漸進的過程，尊重學生的認知規(guī)律，增強教學內(nèi)容的針對性與實用性。

根據(jù)以上兩個原則，將課程的教學內(nèi)容劃分為三個模塊，如表2所示。

表2 教學內(nèi)容表

作為我國職業(yè)教育的成功經(jīng)驗，模塊化教學能夠在最短的時間、以最有效的方法使學生掌握某項技能。課程三大教學模塊按如下方式進行組織與安排。

模塊一：數(shù)控機床機械安裝調(diào)試。此部分教學將以加工中心機械安裝方法為主要講授重點。按照數(shù)控機床廠的裝配工藝流程，依次分解為導軌的安裝調(diào)試，軸承座的安裝調(diào)試，滾珠絲杠安裝與檢驗，床鞍與床身，工作臺與床鞍的裝配與檢驗，立柱與銑頭裝配，立柱與床身精度校正，加工中心精度檢驗等項目。目的是使學生掌握數(shù)控機床的裝配工藝及調(diào)試方法。

此模塊是本課程的一個重、難點。重點在于機械安裝調(diào)試，對機床的精度起著重要、直接的影響,而且機械安裝調(diào)試是學生畢業(yè)后主要從事的工作之一。難點在于難以真實復原生產(chǎn)企業(yè)完整的裝配工藝流程，部分項目實施起來難度較大。比如，項目4由于床鞍、工作臺等部件相對比較重，需要專用起吊裝置。同時，按照南通科技集團加工中心的實際組裝情況，2至3位熟練裝配工通常需要10天左右的時間完成一臺加工中心的裝配。在24個課時內(nèi)完成整臺加工中心機械部分安裝調(diào)試的教學內(nèi)容是非常困難的。因此，在這個模塊中，需選取部分具備操作性和可行性的項目作為考核重點。其他內(nèi)容主要以傳授安裝、調(diào)試方法為主，并配以仿真教學軟件，動態(tài)演示裝配過程，模擬仿真安裝流程，幫助學生理解。

當今社會，基于GPS技術(shù)的房產(chǎn)測繪已成為房產(chǎn)企業(yè)日常管理的必要途徑，在GPS房產(chǎn)測繪技術(shù)的支持下，可以有效幫助房產(chǎn)管理人員繪制房產(chǎn)平面效果圖、建立房產(chǎn)分層模型以及完成數(shù)字自動化管理等重要工作。因此，在房產(chǎn)測繪管理工作中，對GPS技術(shù)的需求非常迫切。同時，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多用戶現(xiàn)只需通過網(wǎng)絡(luò)平臺就能了解房產(chǎn)的全部信息。鑒于這種情況，房產(chǎn)企業(yè)需要有效利用GPS技術(shù)進行房產(chǎn)的全方位管理，包括將信息庫的建立以及新信息的更改等。

模塊二：數(shù)控機床電氣電路分析與檢測。此部分教學主要以數(shù)控維修實驗臺為基礎(chǔ)，現(xiàn)場進行數(shù)控機床電氣分析與檢測。該模塊劃分為3個項目，項目1為主電路分析，項目2為控制電路分析，項目3為電路連接檢測。目的是使學生能夠正確識讀數(shù)控機床電氣線路原理圖，并進行通電前的檢測。

模塊三：SIEMENS840D數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試。利用數(shù)控維修實驗室數(shù)控維修實驗臺和西門子實驗室的實驗臺進行數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試。分為3個項目，項目1為數(shù)控系統(tǒng)硬件連接，項目2為基礎(chǔ)功能安裝調(diào)試，項目3為數(shù)控機床功能優(yōu)化。目的是使學生掌握SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)硬件連接關(guān)系及軟、硬件和調(diào)試過程。

三、改革教學方法和手段，發(fā)揮學生主體作用，提高教學質(zhì)量和效率

（一）理實一體化，發(fā)揮學生的主體作用

將多媒體教學設(shè)備和數(shù)控機床同置一室，將專業(yè)理論課與實訓教學環(huán)節(jié)在教學內(nèi)容上重新分解、整合，教學被安排在實訓室中進行。師生雙方共同完成某一個項目、任務(wù)，在這一過程中充分發(fā)揮學生的主體作用。

1．仿真教學

課程采用Onesoft虛擬數(shù)控機床培訓系統(tǒng)，使學生能夠從任意角度觀察數(shù)控機床的安裝及拆卸過程，這樣既給初學者提供了逼真的模擬操作環(huán)境，又可避免因誤操作造成數(shù)控機床的損壞。該軟件同時可以讓學生全面了解數(shù)控機床電路的原理及故障維護。

2．校內(nèi)實訓

數(shù)控維修實訓室現(xiàn)有學院自主研制的SIEMENS 802S數(shù)控車床實驗臺和FANUC0iMateC數(shù)控銑床實驗臺等數(shù)控設(shè)備，主要進行數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)認識、電氣硬件連接、PLC調(diào)試、機床和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等操作和訓練。

西門子數(shù)控實訓室是學院與西門子（中國）公司合作共建的實訓室，也是西門子公司在無錫的數(shù)控培訓基地。實訓室配有SINUMERIK801、SINUMERIK 802S、SINUMERIK 802C、SINUMERIK 802D、SINUMERIK 810D、SINUMERIK 840D系列數(shù)控系統(tǒng)的實驗實訓教學平臺，主要可進行數(shù)控系統(tǒng)各部件的電氣連接、數(shù)控系統(tǒng)各部分參數(shù)設(shè)定、PLC初始化、安裝、調(diào)試等操作與訓練。

（二）采用五步教學法，充分體現(xiàn)學生為學習主體

以模塊一中的項目2（軸承座的安裝調(diào)試）為例說明五步教學法的實施過程。

1．明確任務(wù)

教師引入案例：某臺加工中心Y軸在運動過程中出現(xiàn)聲音異常，初步判斷是Y軸前端軸承座安裝存在問題，分析出現(xiàn)該問題的原因和可能對機床造成的損壞。通過案例引導學生思考如何正確安裝軸承座。學生通過教師的講解，學習有關(guān)軸承座安裝調(diào)試的專業(yè)知識，并以小組為單位，采用分組討論、查閱相關(guān)資料等形式，研究方案、制定實施計劃。這一環(huán)節(jié)應鼓勵所有學生參與其中，并讓學生單獨完成。

2．示范講解

在任務(wù)實施之前，教師應對每組學生制定的計劃進行檢查，發(fā)現(xiàn)嚴重錯誤應及時指導學生修改。同時，教師應在每組實施之前，對軸承座安裝過程及調(diào)試方法可能出現(xiàn)的問題或危險性較大的環(huán)節(jié)，應重點提醒學生。如有必要，還應進行示范演示。

3．學生實施

學生分組按照制定的計劃實施任務(wù)，教師在巡回檢查過程中，若發(fā)現(xiàn)問題，應先讓學生自己解決，使其在解決問題的過程中得到鍛煉和提高，同時增強他們的自信心與成就感。

4．學生自檢

學生以小組為單位進行演練，學生根據(jù)“學生自檢表”在小組內(nèi)部進行完善，修改操作中的不足之處，完成自我檢查。同時，每組應該派出一名學生代表進行自評。通過自我梳理，及時發(fā)現(xiàn)本組的不足，學習其他組好的思路和做法。這個過程是自我總結(jié)和相互學習的過程。

5．教師總結(jié)

最后，教師對本次任務(wù)進行綜合、全面的總結(jié)，并對每名學生在本次任務(wù)中的表現(xiàn)進行考核評分。

通過五步教學法，可以極大調(diào)動學生的學習興趣，充分體現(xiàn)“以任務(wù)為主線、以學生為主體、以教師為主導”的教學模式。

（三）校企合作，為學生提供實踐場所

南通科技投資集團股份有限公司前身為成立于1956年的南通機床廠，2006年12月由南通市政府實施重組成為國資控股的上市公司。南通科技是國內(nèi)生產(chǎn)銑床、立式加工中心的重點骨干企業(yè)，設(shè)計年產(chǎn)數(shù)控機床20億元的生產(chǎn)能力。該公司與我院已有多年合作，主要為學生提供機械、電氣裝配，系統(tǒng)調(diào)試，精度檢測等項目的實習。學生在企業(yè)師傅的指導下實現(xiàn)輪崗實操培訓，熟悉一線相應崗位的實際操作流程與要求，同時熟悉企業(yè)環(huán)境，感受企業(yè)文化。在這過程中，學生的知識得到了運用，能力得到了鍛煉，部分優(yōu)秀學生在實習期間與實習單位達成了就業(yè)意向，實現(xiàn)了學校、企業(yè)的“雙贏”。

（四）在合作中提升學生的職業(yè)素養(yǎng)

針對學生具有較強的溝通、交流能力和表現(xiàn)欲望等特點，該課程同時采用團隊學習法。學生完成任務(wù)是以小組討論、協(xié)作操作和小組自查形式進行，每個小組5至6人。在協(xié)助完成任務(wù)的過程中，學生能夠發(fā)揮各自的認知能力，相互幫助、相互提示和分工合作。學生是學習者也是指導者，角色互換，以最優(yōu)結(jié)果完成任務(wù)，全面提升學生的職業(yè)素養(yǎng)。

四、打破傳統(tǒng)考核方式，以項目考核為基礎(chǔ)，體現(xiàn)過程性考核

考核方式在一定程度上對學生的學習起到督促作用，合理的考核方式可以使學生變被動學習為主動學習。全課程共安排6個項目進行分別考核。下頁表3為項目考核1評分標準，考核包括基本操作、現(xiàn)場考核、裝配圖的繪制、方案制定、項目總結(jié)和思考與練習六個部分。這六個部分涵蓋了項目完成的全部過程，充分體現(xiàn)了過程性考核。其中，基本操作涉及軸承座安裝調(diào)試的每個步驟，并配以相應的考核要求及分值。現(xiàn)場考核主要反映學生在操作過程中的安全文明、設(shè)備使用、工量具使用等情況。

五、改革成果及努力方向

（一）改革成果

在教學方法手段上，采用理論實踐一體化、五步教學法、校企合作、團隊學習法等多種形式。改變過去傳統(tǒng)教學模式，學生在做中學、學中做，充分發(fā)揮學生的主體地位，極大提高他們學習的主動性和積極性。

表3 項目考核1評分標準表

以工作過程為導向的課程開發(fā)使學生在學校學習的內(nèi)容與企業(yè)工作過程中所需的知識和技能一致，畢業(yè)后學生完全能夠勝任企業(yè)的具體工作，實現(xiàn)了學校與企業(yè)的“零距離”接觸。畢業(yè)生走向工作崗位后，能在較短時間內(nèi)適應工作崗位的需求。

（二）努力方向

由于設(shè)備數(shù)量、課時的限制，不能較好地發(fā)揮學生的動手能力，今后應重視設(shè)備資金的投入。與此同時，以小組為單位共同完成任務(wù)，容易出現(xiàn)“兩極分化”的現(xiàn)象，少數(shù)學生存在依賴心理。如何進一步完善、優(yōu)化考核方式也需要在教學實踐中不斷探索。

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