數(shù)控專業(yè)故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐課程教學(xué)改革與探索

馮淑敏　黃惠珠

[摘 要]故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐課程是機(jī)械制造及自動化專業(yè)數(shù)控方向重要的實(shí)踐課程?；谛Ｆ蠛献鳈C(jī)制，該課程教學(xué)可以從實(shí)踐課程軟硬件建設(shè)、過程考核、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行全方位的改革與探索，為應(yīng)用型、復(fù)合型本科高層次數(shù)控人才的培養(yǎng)和師資培養(yǎng)提供了良好的平臺。近兩年的實(shí)踐證明，經(jīng)過改革，學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力以及就業(yè)競爭力得到了顯著的提升。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控技術(shù)；故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐；應(yīng)用型本科；校企合作

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）04-0057-03

一、課程改革的背景及意義

（一）課程改革的背景

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，機(jī)械制造業(yè)又是制造業(yè)的支柱與核心。數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈發(fā)重要?，F(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的數(shù)控化率可達(dá)30%以上，數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)械制造業(yè)的主要設(shè)備，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造企業(yè)提高競爭力的有效途徑。

我國需要大量數(shù)控設(shè)備操作人員和相應(yīng)的數(shù)控設(shè)備專業(yè)維修人員。然而，目前我國數(shù)控設(shè)備操作與專業(yè)維修人員還相當(dāng)匱乏，大多數(shù)畢業(yè)生僅能從事數(shù)控編程方面的技術(shù)工作，所以培養(yǎng)數(shù)控機(jī)床的調(diào)試、維護(hù)等方面的應(yīng)用型高端人才已成為當(dāng)務(wù)之急。

故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐課程是我校數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)為期兩周的綜合實(shí)踐課程。由于實(shí)驗(yàn)條件所限，目前故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐課程的很多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏重于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)字控制原理等，這也是大多數(shù)學(xué)校目前的狀況。而缺乏對于數(shù)控機(jī)床調(diào)試及排故、PLC編程及調(diào)試等方面的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其培養(yǎng)出來的學(xué)生只能從事基本的數(shù)控編程與數(shù)據(jù)機(jī)床的操作，對數(shù)控設(shè)備的調(diào)試及日常的維護(hù)乃至故障診斷等方面的技能明顯不足。

而且，綜合實(shí)踐課程中大多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是驗(yàn)證性、認(rèn)識性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而缺乏綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生的積極性得不到應(yīng)有發(fā)揮，學(xué)生的綜合技能得不到顯著提升，這些都極大地制約了我校應(yīng)用型、高層次數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)。

（二）課程改革的意義

通過課程改革，壓縮傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，我校創(chuàng)建了包括“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—綜合實(shí)驗(yàn)”三大模塊的多層次遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從不同層次上鞏固理論知識、強(qiáng)化實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在理論教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容兩方面，充分融合基礎(chǔ)知識與前沿科技成果、理論知識學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力培養(yǎng)。做好實(shí)踐課程的綜合改革與建設(shè)規(guī)劃，確保課程建設(shè)的科學(xué)性。通過本實(shí)踐課程的建設(shè)，提升我校學(xué)生的就業(yè)競爭力，培養(yǎng)高水平、卓越的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

二、課程改革的思路及原則

故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐課程是在前期數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)兩門理論課程修完之后進(jìn)行的獨(dú)立實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜數(shù)控設(shè)備的故障診斷與維修技能，提高學(xué)生對數(shù)控機(jī)床疑難故障的分析、處理能力。課程用理論聯(lián)系實(shí)際來了解解決數(shù)控機(jī)床常見故障的方法，了解如何分析測量與判斷，怎樣確診排除故障；并了解掌握常用的具體檢修方法，為更好、更科學(xué)地展開數(shù)控機(jī)床的檢修工作打基礎(chǔ)。課程改革對于提高數(shù)控方向?qū)I(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量、提升畢業(yè)生就業(yè)能力與就業(yè)質(zhì)量具有重要意義。

課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)基于以下原則來進(jìn)行建設(shè)：

（一）應(yīng)用性及崗位需求的原則

應(yīng)用性是人才培養(yǎng)的最終目標(biāo)，教學(xué)改革應(yīng)強(qiáng)調(diào)數(shù)控應(yīng)用型人才的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)[1]。

通過對從事數(shù)控領(lǐng)域的不同崗位進(jìn)行需求分析，數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生在課程內(nèi)容上應(yīng)設(shè)置數(shù)控原理（技術(shù)開發(fā)人員）—數(shù)控機(jī)床基本結(jié)構(gòu)及數(shù)控編程（數(shù)控編程員）—數(shù)控設(shè)備故障診斷與維護(hù)（設(shè)備維修員）等。其中，對于數(shù)控設(shè)備維修人員，要求其具備機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電氣、自動檢測等多領(lǐng)域交叉學(xué)科的專業(yè)知識，是各類人員中要求最高及培養(yǎng)難度最大的一個(gè)級別。

（二）先進(jìn)性原則

國內(nèi)外的數(shù)字控制技術(shù)日新月異，課程內(nèi)容的改革要根據(jù)最前沿的新技術(shù)、新理論不斷更新。

（三）集成化原則

通過課程改革構(gòu)建數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用—現(xiàn)代化設(shè)備—數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修多門課程集成為一體的故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐實(shí)踐教學(xué)體系，創(chuàng)建多模塊、多層次遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，從不同層次上鞏固理論知識、強(qiáng)化實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)；進(jìn)行實(shí)踐課程教材建設(shè)，教材內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，吸收數(shù)控領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容上，要壓縮傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。新設(shè)備的購置也應(yīng)考慮滿足新開綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需求，使其比例不低于實(shí)驗(yàn)總量的70%[1]。

三、課程的改革內(nèi)容

這次課程改革主要在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)條件、實(shí)踐教學(xué)方法的研究、師資隊(duì)伍的建設(shè)等方面進(jìn)行有益的探索，更好地服務(wù)于數(shù)控領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的需要。

（一）基于校企合作機(jī)制的多種教學(xué)方式的探索與實(shí)踐

數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)的更新?lián)Q代比較快，為及時(shí)掌握數(shù)控行業(yè)的新知識、新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新工具和新流程等，高校有必要和現(xiàn)代化的企業(yè)建立緊密的合作，走校企合作道路，由企業(yè)專家參與到課程建設(shè)與改革中來，共同制定新的課程大綱，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，企業(yè)家進(jìn)課堂，并指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)。由企業(yè)專家及時(shí)將行業(yè)發(fā)展趨勢、最新技術(shù)、崗位群的用工狀況及畢業(yè)生就業(yè)信息及時(shí)傳遞給學(xué)生，參與教學(xué)大綱的制訂及實(shí)驗(yàn)方案的制訂，管理、監(jiān)督學(xué)生的實(shí)踐內(nèi)容及評價(jià)實(shí)踐效果。近幾年每年的課程都有企業(yè)專家參與授課，并親自指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，極大地提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動性。

我院與企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地，并聘請上海電氣機(jī)床成套工程有限公司高級工程師為校外專家，并已指導(dǎo)多屆學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)。在提高學(xué)生工程實(shí)踐能力方面，收到了良好效果。

（二） 師資隊(duì)伍的建設(shè)

本課程教學(xué)隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、教學(xué)改革有創(chuàng)意、教學(xué)和科研能力強(qiáng)，課程組成員發(fā)表教改文章多篇，并承擔(dān)部分教學(xué)研究項(xiàng)目；完成了多項(xiàng)校內(nèi)基金、上海市青年教師基金、上海市教委基金及校外企業(yè)合作課題等多項(xiàng)項(xiàng)目，每年都有科研和教改論文發(fā)表。過去師資偏重機(jī)械的教師多，近兩年P(guān)LC控制、機(jī)電一體化領(lǐng)域的教師引進(jìn)2名，使師資隊(duì)伍趨于合理，為課程電氣控制領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)提供了技術(shù)人員的支持。

師資隊(duì)伍建設(shè)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革：

1.根據(jù)學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特點(diǎn)，教師積極到相關(guān)企業(yè)參加生產(chǎn)實(shí)踐，提高教師的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.組織教師編寫教材、案例庫、習(xí)題集，提高各位教師的教學(xué)綜合能力。

3.組織青年教師進(jìn)修和同校外同行進(jìn)行交流，參加有關(guān)教學(xué)會議，討論研究教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，獲取信息。提高青年教師的教學(xué)水平。

4.鼓勵(lì)中、青年教師依托先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備進(jìn)行科學(xué)研究，對設(shè)備進(jìn)行二次開發(fā)，使設(shè)備功能更加完備、豐富。

（三）教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)即綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)是本次課程建設(shè)的核心內(nèi)容。通過建設(shè)，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涵蓋數(shù)控機(jī)床整機(jī)及功能模塊基本結(jié)構(gòu)認(rèn)識—數(shù)控原理綜合實(shí)驗(yàn)—數(shù)控機(jī)床調(diào)試及維修三大模塊。

1.構(gòu)建特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

為配套此次課程改革，我院在原有的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)上，新引進(jìn)多臺數(shù)控機(jī)床功能部件及四軸鏜銑類數(shù)控加工中心。

新增的PLC編程和調(diào)試以及機(jī)床常見故障維修模塊是本課程的一大亮點(diǎn)及特色，首先利用數(shù)控仿真軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程、程序調(diào)試、排故的模擬，可以做到一人一機(jī)，然后以小組為單位在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行具體的程序運(yùn)行、調(diào)試、排故以及驗(yàn)證，既可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性，又可以緩解實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足，還可以有效地保護(hù)精密設(shè)備的安全[2]。

通過以上實(shí)驗(yàn)，學(xué)生逐漸從最初掌握功能部件結(jié)構(gòu)及工作原理到能夠進(jìn)行常見的故障排除，由淺入深、循序漸進(jìn)地鞏固所學(xué)知識；同時(shí)增強(qiáng)了讀寫電氣原理圖、PLC梯形圖方面的技能。這些實(shí)驗(yàn)真正做到了機(jī)械、電氣控制技術(shù)的結(jié)合，解決了機(jī)械專業(yè)學(xué)生的電氣知識薄弱的軟肋問題。

2.開展多種實(shí)踐教學(xué)模式，提高學(xué)生數(shù)控創(chuàng)新能力

課程教學(xué)改革應(yīng)強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)、興趣的培養(yǎng)。在教學(xué)改革中，應(yīng)積極推行基于項(xiàng)目的教學(xué)、案例教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件仿真、小組討論等多種教學(xué)模式與方法；除了常規(guī)教學(xué)學(xué)時(shí)以內(nèi)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)以外，要積極鼓勵(lì)與引導(dǎo)學(xué)生參與技能證書的考試、科技創(chuàng)新活動等，引導(dǎo)學(xué)生積極參加校級、省級以至國家級的數(shù)控技能比賽，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控創(chuàng)新能力。

（四）教學(xué)軟硬件條件的建設(shè)

我院擁有上海市級重點(diǎn)學(xué)科的工程中心來滿足教學(xué)要求，并為學(xué)生課外科技活動提供了便利條件。目前有上海市教學(xué)高地建設(shè)項(xiàng)目所購置的教學(xué)設(shè)備可以為本門課程的實(shí)驗(yàn)提供條件，并得到了上海電氣機(jī)床成套設(shè)備有限公司的大力支持。

1.數(shù)控設(shè)備及計(jì)算機(jī)軟件購置

近五年新購置先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括數(shù)控車床故障診斷及維修實(shí)訓(xùn)臺、數(shù)控銑床故障診斷及維修實(shí)訓(xùn)臺等先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及數(shù)控車床維修仿真軟件。數(shù)控機(jī)床各功能部件如鏈?zhǔn)降稁鞂?shí)訓(xùn)臺、數(shù)控齒牙盤分度實(shí)訓(xùn)臺、直線電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺、四軸鏜銑加工中心等新實(shí)驗(yàn)設(shè)備也已到位。

考慮到學(xué)生將進(jìn)行職業(yè)考核或鑒定的需要，所有設(shè)備和上海市職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)中心的數(shù)控維修工職業(yè)鑒定所用設(shè)備均采購于同一廠家，但又不失其通用性[3]。

2.進(jìn)一步修訂、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，編寫本課程的教學(xué)資料

其中包括教學(xué)參考書、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)案例庫，并對習(xí)題集做進(jìn)一步的完善和修改。這些材料不僅可用于具體地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，而且對輔助學(xué)生課外學(xué)習(xí)起到了重要作用。但由于本門課程主要涉及發(fā)展迅速的數(shù)控科技前沿成就，各學(xué)校所編寫的教材改變較快，還有許多不足，所以我們計(jì)劃在條件成熟時(shí)編寫適合我校條件的、具有專業(yè)特色的教材、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書。

3.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的過程控制

各環(huán)節(jié)應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)硬件熟悉、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程、分析問題及解決問題、實(shí)驗(yàn)記錄、輔導(dǎo)答疑、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等；要建立課程組任課教師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)方案討論、教學(xué)研討制度，并做好記錄；要加強(qiáng)課程組的業(yè)務(wù)活動。

（五）探索實(shí)踐教學(xué)考核新模式

實(shí)踐教學(xué)課程的考核、評估相對于理論課程而言難度較大，不像理論課程有標(biāo)準(zhǔn)答案，因此注重過程考核應(yīng)是實(shí)踐教學(xué)考核的重要手段，以防止學(xué)生實(shí)踐過程中的抄襲現(xiàn)象及答辯之前的突擊復(fù)習(xí)。而過程考核的內(nèi)容應(yīng)包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力的考核、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及歸納能力的考核。

為考核學(xué)生實(shí)際操作及設(shè)備排故能力，本次新增設(shè)備均開發(fā)了與之配套的一定數(shù)量的題目，通過人機(jī)界面，教師可非常方便地設(shè)置各種不同的故障，學(xué)生只有在掌握電氣控制原理及讀懂電路圖基礎(chǔ)上才能找到設(shè)備的故障所在，切實(shí)做到學(xué)生一人一題，考核題目不重復(fù)，才能充分調(diào)動學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生的潛能。下一步我院將和上海市職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)中心數(shù)控維修實(shí)訓(xùn)室合作，組織學(xué)生參加數(shù)控維修職業(yè)技能鑒定，力爭大部分學(xué)生獲得數(shù)控維修中級技能證書，部分優(yōu)秀學(xué)生獲得數(shù)控維修高級技能證書，這將極大地提高學(xué)生參與綜合實(shí)驗(yàn)的積極性 [4]。

四、結(jié)論

為適應(yīng)數(shù)控技術(shù)新發(fā)展和數(shù)控設(shè)備維修應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合故障診斷與維護(hù)綜合實(shí)踐課程的改革，本文在校企合作機(jī)制研究、師資隊(duì)伍建設(shè)、過程考核模式、教學(xué)內(nèi)容改革及軟硬件建設(shè)等方面做了有益的探索[5]。

本課程的改革為學(xué)生提供了多樣性、個(gè)性化的實(shí)踐動手機(jī)會，不僅為把學(xué)生培養(yǎng)成復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才搭建了有力的平臺，同時(shí)通過教師參與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的二次開發(fā)、師資力量的建設(shè)、實(shí)踐課程的體系建設(shè)等諸多環(huán)節(jié)，極大地提高了廣大教師的教學(xué)、科研等綜合能力[5]。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[2] 孫新國，劉宏偉.仿真軟件在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2010，38（13）：171-172.

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[4] 陳英俊，黃崇林.面向卓越工程師培養(yǎng)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程建設(shè)與教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（1）：56-58.

[5] 胡斌.高校數(shù)控實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與思考[J].裝備制造技術(shù)，2009（10）：130-131.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]