六步教學(xué)法在“數(shù)控機床故障診斷與維修”課程中的應(yīng)用

摘?要：針對“數(shù)控機床故障診斷與維修”課程教學(xué)中存在的問題，采用德國行動導(dǎo)向六步教學(xué)法進行課程設(shè)計和實踐應(yīng)用，以“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價”為主要教學(xué)過程，學(xué)生在做中理解知識點，真正實現(xiàn)“任務(wù)引領(lǐng)、教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的教學(xué)特點。教學(xué)實踐結(jié)果表明，該教學(xué)模式的運用不僅強化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團隊合作意識，而且課程的有效教學(xué)質(zhì)量也得到極大提升。

關(guān)鍵詞：六步教學(xué)法；數(shù)控維修；真實工作任務(wù)；有效教學(xué)

Application?of?Sixstep?Teaching?Method?in

the?Course?of?Fault?Diagnosis?and?Maintenance?of?CNC?Machine?Tools

Wu?Jianwei

Lishui?Vocational?and?Technical?College?ZhejiangLishui?323000

Abstract：Aiming?at?the?existing?problems?found?out?in?teaching?of?“Fault?Diagnosis?and?Maintenance?of?CNC?machine?Tools”，the?German?actionoriented?sixstep?teaching?method?is?adopted?for?curriculum?design?and?practical?application.The?main?teaching?process?is?"information，planning，decisionmaking，implementation，inspection?and?evaluation".Students?understand?knowledge?in?doing，and?really?achieving?the?teaching?characteristics?of?"task?leading，teacher?leading?and?student?as?the?main?body".According?to?the?teaching?practice?result，it?shows?that?this?teaching?pattern?cant?build?their?autonomy?and?team?work?capacity?only，but?also?highly?improve?the?course?of?the?effective?teaching?quality.

Keywords：Six?step?teaching?method；CNC?maintenance；Real?work?tasks；Effective?teaching

“數(shù)控機床故障診斷與維修”作為數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課，具有內(nèi)容跨度大、覆蓋面廣、實踐性強等特點，要求學(xué)生既要掌握機械、電氣和液壓等原理知識，又要具備在實踐中進行綜合診斷與維修的實踐能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師通常花大量時間傳授基礎(chǔ)知識，缺乏項目引導(dǎo)，學(xué)生難以理解，只能機械地背誦知識點，長期如此，學(xué)生的興趣消磨殆盡。同時，在實訓(xùn)過程中，由于人數(shù)多、實訓(xùn)設(shè)備少、實訓(xùn)時間短，導(dǎo)致教學(xué)效果不夠理想，學(xué)生獲得感較差［1］。因此，課程需要更新傳統(tǒng)教學(xué)觀念，使學(xué)生善于從真實工作任務(wù)中發(fā)現(xiàn)與解決問題，實現(xiàn)知識點的學(xué)習(xí)從任務(wù)中來，到任務(wù)中去的目的，進一步調(diào)動學(xué)生參與探究和動手操作的積極性，提升學(xué)生的綜合實踐能力，為今后的學(xué)習(xí)和應(yīng)用奠定扎實基礎(chǔ)［23］。

當前，德國“雙元制”職業(yè)教育模式受到越來越多關(guān)注，2019年8月12日—2019年8月27日，筆者有幸參加了由德國柏林職業(yè)教育集團組織的“專業(yè)骨干教師培訓(xùn)項目”，其培訓(xùn)領(lǐng)域為數(shù)控切削技術(shù)。在德國研修期間，近距離、深層次地學(xué)習(xí)了原汁原味的德國“雙元制”職業(yè)教育理念和具體做法，在整個活動中，教師和學(xué)生采取互動、交流、共同參與等方式一起完成教學(xué)任務(wù)，把教與學(xué)進行了最大程度的優(yōu)化與融合。在“數(shù)控機床故障診斷與維修”課程中，通過借鑒行動導(dǎo)向六步教學(xué)法，以“任務(wù)驅(qū)動”為基礎(chǔ)，按照循序漸進的原則設(shè)計學(xué)習(xí)情景，強調(diào)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，教學(xué)做一體化開展教學(xué)活動［4］，能很好地達到預(yù)期教學(xué)目標。

1?行動導(dǎo)向六步教學(xué)法

德國行動導(dǎo)向六步教學(xué)法是通過分組教學(xué)的形式，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，學(xué)生在真實情景中學(xué)習(xí)，并促使腦、心、手同時并用的一種教學(xué)方法。在實踐過程中，學(xué)生不是什么都學(xué)，而是用到什么學(xué)什么，側(cè)重培養(yǎng)其收集信息、獨立思考、制訂計劃、小組協(xié)作、溝通表達、解決問題等關(guān)鍵能力。具體六步教學(xué)法實施流程如圖1所示。

1.1?學(xué)習(xí)內(nèi)容及任務(wù)體系

通過充分調(diào)研和學(xué)生實際情況，根據(jù)行業(yè)需求和職業(yè)崗位要求，結(jié)合相應(yīng)的職業(yè)資格鑒定考核標準，將課程內(nèi)容分為4大模塊，序化為6個學(xué)習(xí)情境，15個任務(wù)（如圖2所示）。

其中，任務(wù)越真實，越能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和投入度，因此，在課程任務(wù)設(shè)計時，盡可能選擇職業(yè)相關(guān)的真實項目，組合典型工作項目和基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)項目一起構(gòu)建基于工作過程的學(xué)習(xí)情景，真正形成“教學(xué)做”合為一體。

1.2?六步教學(xué)法結(jié)構(gòu)模式

結(jié)合“數(shù)控機床故障診斷與維修”課程，構(gòu)建“12364”完整的行動序列教學(xué)模式（如圖3所示），即一任務(wù)（真實工作任務(wù)）、雙貫穿（德技雙修）、三階段（要做什么、怎么做、做得怎樣）、六步驟（資訊、計劃、決策、實施、考核、評價）、四統(tǒng)一（實訓(xùn)場所與工作環(huán)境統(tǒng)一、學(xué)習(xí)情境與工作情境統(tǒng)一、項目要求與工作任務(wù)統(tǒng)一、訓(xùn)練規(guī)程與工作流程統(tǒng)一）［5］。

2?六步教學(xué)法在數(shù)控機床故障診斷與維修教學(xué)過程中的應(yīng)用

以“FANUC變頻主軸故障維修”為例，基于六步教學(xué)法設(shè)計工作任務(wù)單，具體實施過程如下：

2.1?情景創(chuàng)設(shè)

通過播放一段機床主軸故障的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察故障現(xiàn)象是怎么樣的？若想排除該故障，需要掌握哪些知識點？從而引出如下設(shè)計問題：

（1）主軸電機控制電路如何連接？

（2）變頻器參數(shù)如何調(diào)試？

（3）通訊連接怎么建立？如何實現(xiàn)PMC程序下載與上傳？

2.2?資訊

學(xué)生在一體化環(huán)境中，在規(guī)定時間內(nèi)，通過各種渠道（如查閱手冊、瀏覽網(wǎng)頁、教材、小組討論、動手實驗、向老師請教等）收集“工作任務(wù)單”中相對應(yīng)的3類問題，并做好記錄，具體問題如下：

（1）畫出變頻主軸驅(qū)動系統(tǒng)的電氣原理圖以及說明如何實現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)；（2）變頻器參數(shù)N2.00、N2.01具體含義是什么？如何編寫PMC程序，使得主軸倍率開關(guān)按50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%相對應(yīng)的倍率速度輸出？（3）RS232通訊連接的建立需要設(shè)置哪些參數(shù)？分別在什么地方設(shè)置？

2.3?計劃、決策與實施

學(xué)生完成資訊環(huán)節(jié)后，已經(jīng)基本具備完成任務(wù)所需的知識點。主軸電機為什么運轉(zhuǎn)不了？目前設(shè)備狀況：

（1）主軸電路線路部分未連接；

（2）部分參數(shù)丟失、變頻器參數(shù)已經(jīng)復(fù)位清零；

（3）主軸倍率開關(guān)程序錯誤。

任務(wù)要求：

（1）根據(jù)電氣原理圖，完成主軸線路連接；

（2）完成系統(tǒng)參數(shù)、變頻器參數(shù)調(diào)節(jié)；

（3）編寫倍率開關(guān)控制程序，并建立通訊連接；

（4）在線調(diào)試，實現(xiàn)主軸在不同倍率下能夠正常工作。

2.3.1?計劃

按照記錄員、安全員、程序員、接線員、機修員等崗位完成小組成員分工，各小組商討，確定維修步驟，先做什么，再做什么，哪一步該怎么做，需要用到哪些維修工具，質(zhì)量、安全、工藝措施如何，將計劃記錄在“工作任務(wù)單”中。

2.3.2?決策

組內(nèi)及組間相互交流討論工作計劃，檢查維修方法、維修思路以及步驟是否存在問題，比較后進行優(yōu)化，計劃提交小組討論或指導(dǎo)老師檢查，形成實施性方案。

2.3.3?實施

有條不紊地按照計劃執(zhí)行，并及時記錄實施過程中出現(xiàn)的問題、原因分析、解決辦法，學(xué)有余力的同學(xué)可以幫助其他小組解決維修實施問題。

2.4?考核

考核分為過程考核和結(jié)果考核，過程考核包括常用儀表使用、接線工藝、6S管理、安全文明生產(chǎn)等；結(jié)果考核包括參數(shù)設(shè)置是否正確，能否正確編寫PMC程序并完成上傳，變頻器、倍率開關(guān)功能正常與否，主軸能否運轉(zhuǎn)等。從資訊到評價六步教學(xué)中，考核始終存在。具體考核項目及標準如下：

（1）準備工作：工具、儀表、器材是否缺少，理論依據(jù)、參考資料是否齊全，工作頁、任務(wù)表是否領(lǐng)取等；

（2）安裝、接線工藝：元件布置是否合理，是否牢固，是否出現(xiàn)布線不進線槽、不美觀、損壞元件、接點松動、露銅過長等問題；

（3）通電前檢查：是否出現(xiàn)線漏接、有打滑松脫現(xiàn)象、部分連接不牢靠等問題；

（4）參數(shù)是否設(shè)置正確；

（5）通電試驗：是否出現(xiàn)操作步驟不規(guī)范、通訊傳送有誤、PMC程序編寫不當、倍率開關(guān)不正常等現(xiàn)象；

（6）安全文明生產(chǎn)：是否出現(xiàn)帶電插拔RS232插頭、帶電拆裝等現(xiàn)象。

2.5?評價

評價內(nèi)容分為方法能力、專業(yè)能力、社會能力。最后，教師組織各個小組上臺分享工作成果，介紹在故障排除任務(wù)實施過程中所運用到的知識、方法和原理，遇到難題時的解決辦法以及下一個任務(wù)中可以改進之處，同時其他小組可以提出質(zhì)疑。具體評價內(nèi)容及標準如下：

（1）方法能力：資料收集資料能力、制訂計劃、做出決策、實施方案能力、自主學(xué)習(xí)、獨立思考、反思能力；

（2）專業(yè)能力：通信連接、程序傳輸實踐、變頻器參數(shù)調(diào)試及原理分析、電氣裝調(diào)能力、安全用電操作能力、常用工具和儀表的使用等；

（3）社會能力：溝通協(xié)調(diào)能力、語言表達能力、團隊組織能力、安全與自我保護能力、責(zé)任心、道德與職業(yè)素養(yǎng)等。

在整個評價過程中，教師扮演參與者，及時發(fā)現(xiàn)并記錄各小組的閃光之處，并提出故障排除的修改建議，最后進行總結(jié)。

3?結(jié)論

（1）以職業(yè)活動為導(dǎo)向，基于行動導(dǎo)向六步教學(xué)法，將知識點融于真實工作任務(wù)中，學(xué)生能夠獨立處理和實施工作計劃，“探新知、會共處、能排故、善總結(jié)”等各項關(guān)鍵能力得到增強。

（2）通過小組成員合作分工，設(shè)置資料員、安全員、程序員、接線員等崗位，并嚴格按照計劃實施任務(wù)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和排故效率得到提升。

（3）在任務(wù)實施環(huán)節(jié)引入企業(yè)“6S”管理制度，引導(dǎo)學(xué)生強化安全意識、規(guī)范意識、紀律意識、文明意識、節(jié)能環(huán)保意識等，進一步培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德。

（4）在教學(xué)過程中融入善于借助信息技術(shù)的理念（比如投屏技術(shù)），并時刻關(guān)注學(xué)生的“想、討、析、練、協(xié)、檢、修”，真正實現(xiàn)以“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻：

［1］李瑩瑩，張曉光.數(shù)控維修實訓(xùn)課程教學(xué)改革與實踐研究［J］.農(nóng)機使用與維修，2021（12）：137138.

［2］韓校粉，李志尊，孫立明.行動導(dǎo)向教學(xué)在機械基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2021（17）：155157.

［3］梁娟.行動導(dǎo)向理念在機電自動化課程教學(xué)中的運用研究［J］.中國金屬通報，2022（1）：184186.

［4］夏婷婷，蔣藝，江玲.“六步教學(xué)法”在MATLAB課程中的應(yīng)用——以武夷學(xué)院為例［J］.武夷學(xué)院學(xué)報，2019，38（9）：9295.

［5］李志梅，魏本建.以工作頁為載體的完整行動模式教學(xué)研究與實踐——以“數(shù)控機床裝調(diào)與維修”課程為例［J］.沙洲職業(yè)工學(xué)院學(xué)報，2014，17（04）：4650.

基金項目：麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級教學(xué)改革課題項目（編號：LZYJG201916）

作者簡介：吳建偉（1993—?），男，浙江麗水人，在讀博士，麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院講師，主要從事電氣控制課程教學(xué)和機電系統(tǒng)故障診斷與維修研究。