張英華

隨著加工行業(yè)數(shù)控機(jī)床的大量應(yīng)用，企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床操作、安裝調(diào)試等人員的需求很大，特別是維修人員。為滿足企業(yè)需求，很多學(xué)校都開設(shè)了數(shù)據(jù)機(jī)床維修的相關(guān)課程。數(shù)控機(jī)床維修一方面內(nèi)容跨度大、綜合性高，另一方面具有非常強(qiáng)的實(shí)踐性要求，因此，該類人才的培養(yǎng)除傳統(tǒng)的理論教學(xué)外，需要大量高質(zhì)高效的實(shí)踐練習(xí)。筆者根據(jù)多年的維修經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)積累，在數(shù)控機(jī)床維修實(shí)踐教學(xué)改革方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐，收到了良好效果。

一、傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的典型問題

（一）實(shí)踐課占總課時(shí)比例偏小，內(nèi)容單調(diào)

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、控制等一體化的設(shè)備，技術(shù)先進(jìn)、原理和機(jī)械組成復(fù)雜，這要求維修人員理論扎實(shí)，而且還需要實(shí)踐操作能力強(qiáng)，工作經(jīng)驗(yàn)豐富。但是大多數(shù)學(xué)校偏重于理論教學(xué)，實(shí)踐學(xué)時(shí)少，學(xué)生對(duì)教材上一些案例甚至連某些機(jī)床的外觀都不清楚，學(xué)習(xí)興趣下降，學(xué)習(xí)效果差。培養(yǎng)出來的學(xué)生，維修理論不熟悉，實(shí)際維修更是手足無措。而且通常是理論與實(shí)踐脫節(jié)，先講理論后進(jìn)行實(shí)踐，實(shí)踐時(shí)，理論知識(shí)已經(jīng)忘得差不多了，實(shí)踐效果大打折扣。

（二）實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備缺乏

數(shù)控機(jī)床維修的實(shí)踐教學(xué)需要大量設(shè)備支持。然而，大多數(shù)學(xué)校更重視數(shù)控操作加工的實(shí)踐設(shè)備，很少給機(jī)床維修提供專用實(shí)踐平臺(tái)，現(xiàn)有的設(shè)備如果直接用于故障點(diǎn)的設(shè)置、排除，設(shè)備的維護(hù)和多次使用是個(gè)難題。

（三）教師缺乏實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)

實(shí)踐課需要的是具有豐富實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)、又有一定理論水平的“雙師型”專業(yè)教師。當(dāng)前大多數(shù)教師理論上比較熟悉，但對(duì)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際缺乏經(jīng)驗(yàn)，制約著數(shù)控維修人才培養(yǎng)水平的提高。

二、提高實(shí)踐教學(xué)水平和質(zhì)量的探索與實(shí)踐

（一）明確教改的原則

數(shù)控機(jī)床維修課程實(shí)踐教學(xué)改革的原則為經(jīng)過系統(tǒng)實(shí)踐練習(xí)，使學(xué)生由基本技能型向綜合型創(chuàng)新型發(fā)展，能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)問題。實(shí)踐教學(xué)要秉承以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則，充分利用各種先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和手段。特別要在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加綜合性、拓展型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。教師要加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，并深入一線參與生產(chǎn)實(shí)際，認(rèn)真鉆研教學(xué)，達(dá)到教學(xué)方法科學(xué)、教學(xué)內(nèi)容貼合生產(chǎn)實(shí)際的要求。

（二）加大實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入

加大實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，特別引入仿真教學(xué)軟件。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備是提高實(shí)踐教學(xué)水平的保證。沒有硬件設(shè)備構(gòu)建實(shí)踐環(huán)境，數(shù)控機(jī)床維修的實(shí)踐教學(xué)也只能是“紙上談兵”。而設(shè)備的配置需要針對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的不同階段，引入不同的設(shè)備。機(jī)械部件類、電機(jī)類等單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以在相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，綜合類項(xiàng)目則必須購(gòu)置成套設(shè)備，如數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)上可以完成電氣控制類多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并最后進(jìn)行數(shù)控機(jī)床電氣連線與調(diào)試實(shí)訓(xùn)，而上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利開展，可以使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床的原理和組成等維修的基本知識(shí)。針對(duì)更高層次的綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，則應(yīng)購(gòu)置更貼合生產(chǎn)實(shí)際的數(shù)控維修綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)，配置半實(shí)物機(jī)床或?qū)嵨餀C(jī)床。

特別注意的是，硬件的不足可以通過數(shù)控機(jī)床維修仿真軟件來彌補(bǔ)。借助仿真軟件，學(xué)生可以反復(fù)在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)控機(jī)床的裝配、調(diào)試、測(cè)量、排除故障等過程進(jìn)行模擬練習(xí)，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的培訓(xùn)工具。無論是機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)、裝配與調(diào)整，還是電氣原理、數(shù)控系統(tǒng)操作以及數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)及排除，都可以在仿真軟件中進(jìn)行模擬訓(xùn)練。仿真軟件不僅能使教學(xué)直觀、形象、有趣，也是對(duì)目前實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足的有效補(bǔ)充，使每位學(xué)生都能得到訓(xùn)練機(jī)會(huì)。原先利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段在短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)的一些實(shí)踐內(nèi)容，利用仿真軟件能比較方便地實(shí)現(xiàn)。利用仿真軟件進(jìn)行練習(xí)，突出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)以學(xué)生為中心的原則，這種“以虛代實(shí)”“以軟代硬”的教學(xué)方法也是發(fā)展趨勢(shì)，在降低教學(xué)投入、提高實(shí)驗(yàn)效率的同時(shí)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和開發(fā)創(chuàng)新能力。

（三）增加實(shí)踐課時(shí)

增加實(shí)踐教學(xué)時(shí)間，嘗試采用“教—學(xué)—做”一體化的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)教學(xué)方式。前文已多次強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)在數(shù)控維修人才培養(yǎng)中的重要作用，因此，增加實(shí)踐教學(xué)時(shí)間，已經(jīng)成為提高數(shù)控機(jī)床維修課程教學(xué)效果必需的途徑。在實(shí)踐設(shè)備條件允許的情況下，采用“教—學(xué)—做”一體化的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)教學(xué)方式，將課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，甚至是車間。教學(xué)方法上，則可以采用“仿真教學(xué)——綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)安裝連線調(diào)試——綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)故障診斷與維修”三步曲方式。

1.仿真教學(xué)。主要開設(shè)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣連線仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)主要接口的硬件接線。借助仿真軟件，學(xué)生掌握實(shí)際動(dòng)手需要的理論基礎(chǔ)，并激發(fā)出學(xué)習(xí)的興趣。

2.綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)安裝連線調(diào)試。經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的原理與組成已經(jīng)有了充分的認(rèn)識(shí)。本步驟中，借助于數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，完成數(shù)控機(jī)床（特別是電控部分）的連接調(diào)試。教師則針對(duì)學(xué)生調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。只有了解了數(shù)控機(jī)床的組成和原理，才能真正進(jìn)行機(jī)床的維修。因此，仿真和連接調(diào)試的實(shí)踐教學(xué)非常重要，是數(shù)控維修的基礎(chǔ)，必須進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練。

3.實(shí)訓(xùn)臺(tái)故障診斷與維修。教師結(jié)合工廠維修實(shí)例，按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教學(xué)法，在數(shù)控維修綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)甚至是真正的機(jī)床上設(shè)置典型故障，再由學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行故障原因分析，利用相關(guān)儀器診斷，最后把故障排除。有條件的甚至可以將本部分改至車間內(nèi)的真實(shí)機(jī)床上進(jìn)行。

（四）改進(jìn)教學(xué)方法

改進(jìn)教學(xué)方法，增加綜合性、拓展型實(shí)驗(yàn)，并采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教學(xué)法。目前，本課程實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目大多比較陳舊，多為基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，限制了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為提高教學(xué)質(zhì)量，在基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，應(yīng)該開設(shè)綜合性、拓展型項(xiàng)目。

綜合性項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)技能訓(xùn)練的綜合性。項(xiàng)目?jī)?nèi)容要以技能培養(yǎng)為主線，由淺至深、由單項(xiàng)技能到復(fù)合技能設(shè)置。如除設(shè)置變頻主軸、PLC編程等單項(xiàng)技能訓(xùn)練外，還應(yīng)設(shè)置整機(jī)機(jī)電聯(lián)調(diào)等綜合性強(qiáng)的課題，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題過程中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能掌握解決復(fù)雜問題的方式和方法。

拓展類項(xiàng)目則培養(yǎng)學(xué)生的自主性、創(chuàng)新性，使實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容貼合生產(chǎn)實(shí)際，彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的欠缺。拓展類項(xiàng)目可以以自選訓(xùn)練模塊、參與教師科研項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備自制、學(xué)生自擬課題、參與企業(yè)技改等形式進(jìn)行，注重學(xué)生獨(dú)立能力的培養(yǎng)。并特別鼓勵(lì)和培育學(xué)科交叉、專業(yè)融合的項(xiàng)目。同時(shí)，結(jié)合校企合作，采用邀請(qǐng)企業(yè)一線技術(shù)人員專題講座、技術(shù)技能實(shí)際案例教學(xué)、參與企業(yè)技術(shù)改造等多種形式，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)貼合生產(chǎn)實(shí)際，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

綜合性、拓展型實(shí)踐教學(xué)中，要以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問題的能力，可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教學(xué)法。具體實(shí)施可劃分為六個(gè)步驟，見右圖。

根據(jù)右圖所示內(nèi)容，以“機(jī)床電源故障維修”為例，具體說明任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過程：第一步，教師布置任務(wù)和學(xué)生收集信息。由教師布置項(xiàng)目任務(wù)并以項(xiàng)目任務(wù)書的形式發(fā)給學(xué)生。提出問題，然后小組進(jìn)行討論和收集信息。最后由教師總結(jié)補(bǔ)充電源及其檢測(cè)的相關(guān)背景知識(shí)。第二步，小組制訂維修方案。每個(gè)小組擬訂自己的工作方案，包括工作規(guī)范、工具清單、實(shí)施步驟等。第三步，維修方案論證分析。對(duì)各小組制訂的檢測(cè)與維修計(jì)劃進(jìn)行可行性分析，找出最佳方案。第四步，維修任務(wù)的實(shí)施。學(xué)生根據(jù)工作方案實(shí)施檢測(cè)維修。實(shí)施過程中，教師要注意觀察學(xué)生表現(xiàn)。第五步，最終檢查與總結(jié)評(píng)價(jià)。項(xiàng)目實(shí)施完后，每個(gè)小組派代表進(jìn)行總結(jié)發(fā)言。由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。所有小組講解完后，由教師進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)學(xué)生項(xiàng)目的實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。第六步，任務(wù)拓展。教師應(yīng)根據(jù)任務(wù)完成情況，適當(dāng)拓展至實(shí)際生產(chǎn)中常遇到的同類型的問題。如本任務(wù)中，可以拓展問題：工作過程中，機(jī)床突然出現(xiàn)系統(tǒng)掉電故障，分析并確定機(jī)床的維修方案。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過程圖

需要注意的是：任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教學(xué)，要任務(wù)明確，理論與實(shí)踐結(jié)合，且具有一定難度；應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的自主性，自行分析和解決問題，教師主要起引導(dǎo)和監(jiān)督作用；項(xiàng)目的選取要緊密聯(lián)系企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。同時(shí)，要注意過程性考核。

（五）加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

作為數(shù)控機(jī)床維修的實(shí)踐課教師，必須具備豐富的實(shí)踐知識(shí)，并且要不斷加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，積極參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制；要定期到一線企業(yè)或科研單位培訓(xùn)，參與企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、調(diào)試或生產(chǎn)線改造，提高自身水平。只有這樣，才能跟上數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，另一方面在教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生方面才能得心應(yīng)手。另外，定期聘請(qǐng)生產(chǎn)一線有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程技術(shù)人員和教師學(xué)生座談或指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)，了解企業(yè)的需求和維修技術(shù)發(fā)展方向，也是非常必要的。