高職專業核心課程金字塔動態分層遞進循環式教學模式的研究與實踐

摘 要：以“數控機床故障診斷與維修”的實訓課程為例，分析了這類課程的常規教學模式，探索了金字塔動態分層遞進循環式的教學模式，并在“數控機床故障診斷與維修”的課程教學中實踐。實踐結果表明，該模式在有效提高學生整體的學習效率和質量方面起到很好的效果和作用，值得推廣應用。

關鍵詞：數控機床故障診斷與維修 金字塔動態分層遞進循環式 教學模式

教育2006年出臺的《教育部關于提高高等職業教育教學質量的若干意見》（〔2006〕16號）中明確提出：“教學做一體化”是高等職業教育培養職業人的教學模式。通過分析研究此模式在教學實施中存在的問題，并提出了針對性的解決對策與措施[1]。

對于教學做一體化的教學模式，研究者在不同層面進行了一定的研究和實踐。早期的高等職業教育三大結構要素“教、學、做”的6種不同組態，每兩種組態可構建出適應不同教學項目、課程運用時的多種結構化教學模式[2]。從課程論的視角，構建“三位一體”實踐教學模式[3]。高職院校“分流培養、分層教學”人才培養模式[4]。盡管一體化教學模式的研究文獻很多，但據統計，有78.8%的研究文獻集中在專業、課程的應用實踐層面，多局限于操作經驗的介紹[5]。

1 高職“數控機床故障診斷與維修”課程教學模式的現狀

十多年來高等職業院校在“數控機床故障診斷與維修”課程的教學模式上進行了各種改革研究和探索，但是大都只限于課程教學結構或類型的模式方面，對課程具體的教學組織過程研究的較少。

課程實踐是驗證教學模式效果和質量最有效的方式。高職專業核心課程實施項目化集中教學[6]。借助于網絡教學平臺，在教學過程中采用線上線下混合式教學模式，打破了學習時間和空間上的限制[7]。數控機床故障診斷與維修課程“做中學”教學模式的研究與實踐[8]。基于EPIP理念的混合式教學[9]。“4321”專業課程教學模式[10]。德國行動導向六步教學法在“數控機床故障診斷與維修”課程中的應用[11]。

2 “數控機床故障診斷與維修”課程的性質和地位、教學目標

2.1 課程的性質和地位

“數控機床故障診斷與維修”課程是機電設備類專業的專業核心課程，是一門機電高度綜合的實訓課程。課程的任務是培養學生具備數控機床故障診斷與維修相關理論知識與技能，能正確分析判斷與處理典型故障的技能型人才。通過本門課程的學習，培養學生對數控機床的故障診斷與維修有一個總體性的把握，掌握數控機床的維修知識，會判斷數控機床故障類型并提出維修處理方案，熟悉數控機床故障診斷與維修的作業流程。

2.2 課程的教學目標

（1）掌握數控系統的硬件組成、模塊功能、電氣原理等；

（2）能夠熟練調試數控系統的參數、數據備份與恢復；

（3）能夠掌握數控系統PMC設計與編程；

（4）能使用數控系統相關的說明書和數控機床電氣原理圖紙按照維修規范要求，對數控機床進行檢測、故障的診斷并排除故障；

（5）能夠對數控機床的典型故障進行分析判斷，并采取有效的措施排除故障；

（6）具有獲取、分析新知識的能力；

（7）具有良好的溝通能力和團隊協作能力。

3 “數控機床故障診斷與維修”課程教學模式的簡介

“數控機床故障診斷與維修”課程的教學模式是金字塔動態分層遞進循環式。

該教學模式主要依據學情分析，學生的學習能力和效果參差不齊，基本上都是呈現為金字塔式的結構，即學習能力較慢的學生位于金字塔的底部，占據多數；學習能力中等的學生位于金字塔的中部，占據部分；學習能力快的學生位于金字塔的塔尖，占據少數。依據金字塔式的學情分析，對學生實行動態流轉學習過程管理，測評學生掌握學習單元中工作任務的效果，進行分層遞進流轉，實現快-中-慢動態循環流轉。

根據設備臺套數和教學模式的要求把班級學生分成若干組，組員動態調整。學生根據分組在分配的設備上一起練習任務1，老師在各組之間巡堂指導。

任務1練習時間結束，組間互評，然后老師評分。順利通過任務1的學生進入任務2編組練習，未通過的學生編為一組，繼續留在任務1中練習。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1的學生。

任務2練習時間結束，組間互評，然后老師評分。順利通過任務2的學生進入任務3編組練習，未通過的學生編為一組，繼續留在任務2中練習。同時考核練習任務1的學生，通過則進入任務2練習；不通過，繼續練習任務1。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1、任務2的學生。

任務3練習時間結束，組間互評，然后老師評分。順利通過任務3的學生進入任務4編組練習，未通過的學生編為一組，繼續留在任務3中練習。同時考核練習任務1、任務2的學生，通過則進入任務2、任務3練習；不通過，繼續練習任務1、任務2。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1、任務2、任務3的學生。

如果還有后續任務X要學習，以此類推，往復循環，直至出現有學生完成全部任務。完成全部任務的學生將協助老師指導其他各流轉任務組的學生，以此檢驗塔尖學生學習成果的應用能力，展現團隊互助的氛圍，共同進步，形成良性循環。如圖1所示。

4 教學模式實施過程

4.1 教學內容

選取學習任務1.數控車床故障診斷與維修；學習單元1.2主軸不能啟動故障診斷與維修為例，演示該教學模式的實施過程。

4.2 教學組織形式

采用集中教學+分組學習的課堂組織形式，首先集中在多媒體教室講解數控系統的相關基礎理論知識和電氣原理圖，然后再集中在數控車床前進行現場設備講解，最后分組到每一臺設備由學生展開組內學習討論。如圖2所示。

4.3 教學條件與學習資源

課程電子資源：教學必備的教學資料、課程網站、機電設備技術專業教學資源庫；教學硬件條件：多媒體教室、數控車床實訓設備。

4.4 教學單元設計案例

4.4.1 理論教學

在多媒體教室集中講授相關的基礎理論知識：（1）主軸傳動系統的工作過程；（2）主軸接口連接與控制；（3）變頻器的工作原理及應用。學生可以通過課程電子資源進行相關理論知識的預習、復習和拓展提升。

4.4.2 現場教學

在實訓室的數控車床設備前現場講解（1）主軸傳動系統的工作過程；（2）主軸接口連接與控制。學生可以通過課程電子資源進行相關操作技能知識的預習、復習和拓展提升。

4.4.3 實訓教學

（1）工作任務1：數控系統與變頻器的安裝連接

學生根據分組安排在對應的數控車床上一起學習討論、練習任務1，老師在各組之間巡堂指導。任務1練習時間結束，先各組之間互評，然后老師評分。通過任務1測評的學生進入任務2重新編組練習，未通過測試的學生另外編為一組（F1組），繼續流轉任務1中練習。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1的學生。如圖3所示。

（2）工作任務2：變頻器的面板操作和參數設置

任務2練習時間結束，組間互評，然后老師評分。通過任務2測評的學生進入任務3重新編組練習，未通過的學生另外編為一組（F2組），繼續練習任務2。同時測評練習任務1的學生，通過則進一步練習任務2；不通過，則繼續流轉練習任務1。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1、任務2的學生。如圖4所示。

（3）工作任務3：數控系統主軸控制參數設置

任務3練習時間結束，組間互評，然后老師評分。通過任務3測評的學生進入任務4重新編組練習，未通過的學生另外編為一組（F3組），繼續練習任務3中。同時測評練習任務1、任務2的學生，通過則進一步練習任務2、任務3；不通過，繼續流轉練習任務1、任務2。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1、任務2、任務3的學生。如圖5所示。

（4）工作任務4：主軸不能啟動故障診斷與維修

任務4練習時間結束，組間互評，然后老師評分。通過任務4測評的學生就完成了全部任務的學習，歸為S組，未通過的學生另外編為一組（F4組），繼續重復練習任務3。同時測評練習任務1、任務2、任務3的學生，通過則進一步練習任務1、任務2、任務3；不通過，繼續流轉練習任務1、任務2、任務3。老師巡堂指導，同時加強指導流轉練習任務1、任務2、任務3、任務4的學生。如圖6所示。

（5）循環互助學習

以此類推，往復循環。完成全部任務的S組學生將協助老師指導其他各流轉任務小組（F1-F4組）的學生練習。如圖7所示。

4.4.4 實訓室“6S”管理

課程結束分組進行實訓室設備保養及衛生清潔等工作。

5 結論

綜上所述，通過金字塔動態分層遞進循環式教學模式在《數控機床故障診斷與維修》的實訓課程中的應用實踐，不僅能有效提高學生整體的學習效率和質量，兼顧不同學習進度學生的學習情況，還能擴大老師的教學效果，提高學生整體技能水平，為不同層次拔尖學生提供檢驗學習成效的條件和平臺，值得推廣應用。

基金項目：2022年度柳州教育科學“十四五”規劃課題《數字化轉型背景下高職數字化應用人才培養的研究與實踐-以機電設備技術專業群為例》（2022ZJC003）；2020年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目（項目編號：2020KY31007）。

參考文獻：

[1]康曉明，許冰冰.高職“教學做一體化”實施中存在的問題及對策研究[J].中國職業技術教育，2014（02）：11-13.

[2]曾向昌.高等職業教育結構要素組態及其教學模式[J].中國高教研究，2011（03）：83-84.

[3]潘望遠，王旭東.高職院校“三位一體”實踐教學模式的構建與思考[J].職業技術教育，2013，34（02）：55-57.

[4]葛阿萍，江熒.高職院校“分流培養、分層教學”人才培養模式探索與實踐[J].科教文匯（上旬刊），2021（34）：119-122.

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[6]陳炳森，陳韶光.高職專業核心課程實施項目化集中教學的研究——以數控機床故障診斷及維修課程為例[J].廣西教育，2012（47）：151-152.

[7]劉勝永，杜皓.混合式教學模式在數控機床維修教學中的應用[J].內燃機與配件，2021（10）：231-232.

[8]王志成.數控機床故障診斷與維修課程“做中學”教學模式的研究與實踐[J].沈陽工程學院學報（社會科學版），2012，8（03）：397-399.

[9]李香飛，吳鴻雁，張曉光.基于EPIP理念的混合式教學研究與實踐——以數控機床維修實訓教學課程為例[J].工業技術與職業教育，2022，20（01）：53-58.

[10]郝雙雙，鄭欣欣，劉萬村.“新工科”理念下高校“數控機床故障診斷與維護”課程教學模式的研究與實踐[J].無線互聯科技，2020，17（23）：173-174.

[11]吳建偉.六步教學法在“數控機床故障診斷與維修”課程中的應用[J].科技風，2023（16）：112-114.