“工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)”理實(shí)一體化教學(xué)法在數(shù)控機(jī)床維修教學(xué)中的應(yīng)用

【摘要】針對(duì)數(shù)控機(jī)床維修教學(xué)上的難點(diǎn)，精選有代表性的企業(yè)工作任務(wù)，按照技術(shù)形成的“三級(jí)遞進(jìn)”規(guī)律組織教學(xué)，能促進(jìn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，切實(shí)提高教學(xué)水平。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床維修任務(wù)驅(qū)動(dòng)理實(shí)一體化三級(jí)遞進(jìn)

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）10C-0142-03

目前，我國(guó)已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床的最主要的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。數(shù)控機(jī)床的廣泛使用，一方面提高了我國(guó)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，與此同時(shí)，也帶來了數(shù)控機(jī)床的維修和維護(hù)的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的開工率不高，主要原因是數(shù)控機(jī)床維修力量薄弱。

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化在機(jī)械加工領(lǐng)域中的典型產(chǎn)品。它是將電子電力、自動(dòng)化控制、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)、機(jī)床、液壓、氣動(dòng)和加工工藝等技術(shù)集中于一體的自動(dòng)化設(shè)備，因此合格的數(shù)控機(jī)床維修人員必須是集上述技能于一身的綜合性人才，這決定了數(shù)控維修人才培養(yǎng)的困難性。因此尋找一種符合企業(yè)需要、學(xué)生易于接受的數(shù)控機(jī)床維修教學(xué)法至關(guān)重要。通過與企業(yè)合作，利用企業(yè)的工作任務(wù)，探索符合企業(yè)要求的數(shù)控機(jī)床人才的培養(yǎng)方法，學(xué)生在企業(yè)工作后，證實(shí)了該力法的可行性。

一、工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法

近年來，理實(shí)一體化教學(xué)由于其具有將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)融于一體的優(yōu)點(diǎn)，逐漸被各個(gè)院校所認(rèn)同。針對(duì)數(shù)控機(jī)床維修方面的教學(xué)尤為重要，一方面由于數(shù)控機(jī)床的控制原理的復(fù)雜性，涉及知識(shí)的多樣性，造成學(xué)生感覺抽象難懂，單純的理論教學(xué)或?qū)嵺`教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐強(qiáng)化理論的目的；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)方式也造成了教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際脫離，由于教學(xué)內(nèi)容來源于現(xiàn)有的課本，與工程實(shí)際的距離大，造成學(xué)生“學(xué)與用”的不統(tǒng)一，學(xué)生不滿意，企業(yè)也不滿意。因此探索符合企業(yè)要求的教學(xué)方法成為必然。

進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)需要具備的條件和注意事項(xiàng)，已經(jīng)有許多論述，例如教師的雙師素質(zhì)、課程教學(xué)計(jì)劃的修改、設(shè)備的供應(yīng)等。但是理實(shí)一體化教學(xué)的具體實(shí)施過程和相應(yīng)的注意事項(xiàng)論述較少，尤其針對(duì)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修教學(xué)尚未在文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)完整的論述，本文針對(duì)這個(gè)問題主要論述。

為了解決理論和實(shí)踐的脫離，學(xué)校教學(xué)與工程需要的脫離，本院教師經(jīng)過在上汽通用五菱公司、玉柴機(jī)器有限公司等大中型企業(yè)調(diào)查研究，與企業(yè)技術(shù)人員、行業(yè)專家協(xié)商、探討，終于探索出了一條行之有效的“工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的理實(shí)一體化的教學(xué)方法。

二、工作任務(wù)的選取

通過與企業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)專家的研討，分解了數(shù)控機(jī)床維修技能相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，然后按照技能需要選取典型的、具有代表性的工作任務(wù)。

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，維修時(shí)涉及以下能力：

①機(jī)械拆卸、裝配、調(diào)整和精度檢驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

②電氣線路的檢測(cè)、安裝和調(diào)整能力；

③PLC程序的編制、調(diào)整和應(yīng)用PLC診斷故障能力；

④機(jī)械電器聯(lián)調(diào)能力和故障診斷能力。

對(duì)應(yīng)上述能力要求，結(jié)合企業(yè)實(shí)際遇到的工作任務(wù)，將工作任務(wù)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)拆裝及精度檢驗(yàn)，電氣線路拆裝、調(diào)試及故障診斷，PLC程序控制原理分析、程序編制及程序調(diào)試等三個(gè)大類，然后針對(duì)每個(gè)大類，選擇如表1所示的典型的、具有代表性的工作任務(wù)。

三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程的開展

每一個(gè)任務(wù)均采用“三級(jí)遞進(jìn)”的技能培養(yǎng)過程，分為技能認(rèn)知、技能認(rèn)同和技能熟練幾個(gè)步驟。

（一）技能認(rèn)知階段

技能認(rèn)知階段是學(xué)生對(duì)技能的感官了解階段。

1.階段目標(biāo)。

此階段主要是對(duì)技能進(jìn)行初步的認(rèn)知，主要是了解技能關(guān)聯(lián)的機(jī)床單元在機(jī)床中的作用，包含的內(nèi)容。

2.教學(xué)組織。

教師提出項(xiàng)目，然后帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)訓(xùn)機(jī)床前進(jìn)行實(shí)地觀察，從感官上了解項(xiàng)目的內(nèi)容和技能要求。如進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拆裝及精度檢驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生首先觀察進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)、安裝方式，教師開動(dòng)機(jī)床演示進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作過程，從而使學(xué)生對(duì)要解決的技術(shù)問題有初步的認(rèn)識(shí)。

（二）技能認(rèn)同階段

技能認(rèn)同階段是學(xué)生在理論上全面分解技能、熟悉技能的階段。

1.階段目標(biāo)。

本階段鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主分析問題、從理論到實(shí)踐解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)技能從理論到實(shí)踐的認(rèn)同。具體是指針對(duì)每一項(xiàng)目，教師將項(xiàng)目分解為若干問題，學(xué)生通過自主查找資料、小組探討和小組協(xié)同實(shí)踐解決上述問題，從而初步形成這一方面的技能。針對(duì)項(xiàng)目問題的分解舉例如下。

進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拆裝及精度檢驗(yàn)項(xiàng)目提出如下問題。

①滾珠絲杠螺母幅的結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的區(qū)別；

②滾珠絲杠螺母幅的支撐方式包括哪幾種，分別適應(yīng)何種機(jī)床；

③安裝滾珠絲杠螺母幅要保證集中精度，如何檢驗(yàn)；

④安裝角接觸球軸承的注意事項(xiàng)；

⑤滾珠絲杠螺母幅的間隙如何消除；

⑥制定滾珠絲杠螺母幅的安裝工藝。

2.教學(xué)組織。

（1）問題解決方案的分析。

將學(xué)生進(jìn)行小組劃分，采用“思考帽”管理思維法協(xié)調(diào)小組人員的思路，保證每個(gè)人都能夠獨(dú)立自主地思考問題。具體做法是：按照“思考帽”方法的要求，6個(gè)學(xué)生分為一個(gè)小組。小組成員中戴“藍(lán)色帽子”的小組成員擔(dān)任組長(zhǎng)，對(duì)問題進(jìn)行觀察和總結(jié)；戴“黃色帽子”的小組成員對(duì)問題提出積極的并且有建設(shè)性的意見；戴“黑色帽子”的小組成員對(duì)問題提出謹(jǐn)慎的并且?guī)в信行缘囊庖姡淮鳌熬G色帽子”的小組成員對(duì)問題提出具有創(chuàng)新的意見，分析是否有更好的解決問題的辦法；戴“紅色帽子”的小組成員對(duì)問題的意見來自于自身的直覺和感性，而不做理論的分析；戴“白色帽子”的小組成員對(duì)問題提出具有客觀的并且具有實(shí)際例證的意見。通過6個(gè)人的協(xié)同工作，對(duì)提出的問題得出合理的解決方案。

例如，在解決“滾珠絲杠螺母幅的間隙如何消除”的問題時(shí)，“黃色帽子”的小組成員提出采用預(yù)緊的方法消除間隙，指出由于滾珠絲杠螺母幅與軸承傳動(dòng)有相似之處，可以采取相似的預(yù)緊方法。戴“黑色帽子”的小組成員指出實(shí)施預(yù)緊的方法是好的，但是軸承在安裝后是固定不動(dòng)的，而滾珠絲杠螺母幅中螺母是在絲杠上不斷移動(dòng)的，因此可行性不強(qiáng)。戴“綠色帽子”的小組成員指出根據(jù)普通車床的絲杠螺母間隙的調(diào)整方法和查閱資料后分析，可以采取雙螺母結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)緊，進(jìn)一步給出了建設(shè)性的意見。以此類推，其他小組成員依次給出自己的建議，最后戴“藍(lán)色帽子”的小組成員作為組長(zhǎng)對(duì)本組成員的探討意見進(jìn)行總結(jié)，得出結(jié)論，提交老師。

小組成員通過自主學(xué)習(xí)并協(xié)同工作，加上教師的指導(dǎo)，得出問題的解決方案，鍛煉了獨(dú)立分析問題、互助協(xié)作和自主學(xué)習(xí)的能力。

（2）問題的實(shí)踐鍛煉。

問題雖經(jīng)上述分析，但實(shí)踐情況是否如此，還要經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)。因此小組成員針對(duì)實(shí)際機(jī)床進(jìn)行親身實(shí)踐。實(shí)踐過程分為兩個(gè)步驟：第一步，利用虛擬軟件在計(jì)算機(jī)上對(duì)問題涉及的機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬拆裝操作，解決拆裝工藝問題，并驗(yàn)證小組分析得到的方法的正確性；第二步，根據(jù)得到的拆裝工藝對(duì)實(shí)際機(jī)床進(jìn)行實(shí)際拆裝、調(diào)試，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，并驗(yàn)證拆裝工藝的正確性。

通過上述實(shí)踐過程，驗(yàn)證了理論，鍛煉了實(shí)踐能力，基本上實(shí)現(xiàn)了技能從理論到實(shí)踐的認(rèn)同。

（三）技術(shù)熟練階段

技能熟練階段是熟悉理論、熟練技能的過程。

1.階段目標(biāo)。

①熟悉理論；

②熟練操作技能；

③熟練工具的使用；

④具備獨(dú)立解決簡(jiǎn)單實(shí)際問題的能力；

⑤積累經(jīng)驗(yàn)。

2.教學(xué)組織。

此階段主要是學(xué)生解決實(shí)際問題的階段，教學(xué)組織主要注重應(yīng)用理論分析問題，學(xué)生熟練技能，形成職業(yè)行為規(guī)范，進(jìn)一步鍛煉協(xié)作能力。本階段對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，形成不同的細(xì)分工作，然后由小組成員承擔(dān)不同的細(xì)分任務(wù)，協(xié)作完成任務(wù)。完成一次后，小組成員間互換角色，然后再次進(jìn)行工作，不斷輪換，達(dá)到每個(gè)學(xué)生技能的熟練。

例如，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床電路拆裝工作時(shí)，工作任務(wù)細(xì)分為接線、掐線、查看電路圖、接線質(zhì)量檢查等不同的內(nèi)容，因此小組成員分別擔(dān)任接線員、掐線員、電路圖分析員和接線質(zhì)量檢查員，協(xié)作完成任務(wù)。完成一次任務(wù)后，小組成員互換角色，實(shí)現(xiàn)每個(gè)人都能完成所有的任務(wù)。又如在機(jī)械拆裝工作中，把工作細(xì)分為工具管理、零件拆裝、分體零件記錄、零件測(cè)繪、精度檢驗(yàn)等部分，小組成員分別擔(dān)任工具管理員、零件的拆裝人員、拆下零件的記錄整理員、零件測(cè)繪員和精度檢驗(yàn)員。同樣是協(xié)作完成一次完整的工作后，成員間互換角色，再次工作，實(shí)現(xiàn)每位成員技能的熟練。

整體完成后，教師會(huì)給出一些故障，由小組成員共同協(xié)作解決，確保學(xué)生一方面了解本部分的常見故障，同時(shí)鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。為了確保學(xué)生真正理解故障，清除故障產(chǎn)生的原理、分析過程、故障的定位方法和檢測(cè)方法，故障解決后學(xué)生要寫出上述內(nèi)容，教師根據(jù)學(xué)生的書寫情況，分析問題，找出不足，加以解決。

四、過程監(jiān)控

“工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)”理實(shí)一體化教學(xué)效果的實(shí)現(xiàn)除了按照上述方案精心組織外，還需要完備的過程監(jiān)控方案，以便及時(shí)地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，并及時(shí)地解決。經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，采取的過程監(jiān)控措施如下：

①根據(jù)每個(gè)工作任務(wù)，教師提出不同的問題，每個(gè)同學(xué)工作過程中思考問題，并得出自己的分析，然后小組成員間交換各自的意見，然后形成統(tǒng)一的答案。

②每?jī)蓚€(gè)小組安排一名教師在工作過程中進(jìn)行指導(dǎo)，及時(shí)解決問題，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總，然后工作期間或工作后進(jìn)行集中討論和講解。

③每個(gè)工作任務(wù)完成后，安排以小組為單位的答辯過程，教師或其他小組提出問題，以此檢驗(yàn)每個(gè)小組對(duì)知識(shí)的掌握程度。

④在每一個(gè)工作模塊完成后，安排實(shí)操和理論相結(jié)合的考核，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

五、注意事項(xiàng)分析

一是理實(shí)一體化教學(xué)必須體現(xiàn)理論和實(shí)踐的結(jié)合，必須精心地安排教學(xué)內(nèi)容，確保理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的統(tǒng)一。

二是理實(shí)一體化教師必須具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能，即教師必須具備“雙師”素質(zhì)。

三是選取的教學(xué)任務(wù)必須有代表性，數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜性決定了工作任務(wù)的多樣性，因此必須選擇有代表性的工作任務(wù)進(jìn)行教學(xué)。

四是教學(xué)過程中要注意學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，例如對(duì)學(xué)生的著裝、工作過程行為進(jìn)行規(guī)范，一切按照行業(yè)、企業(yè)要求進(jìn)行。

五是教學(xué)過程中注重學(xué)生的主體地位，教師應(yīng)該是組織者、指導(dǎo)者、監(jiān)控人和分析員，但不是工作人。