基于工作过程的数控设备故障诊断与维修课程开发与实践

胡宗政

（兰州职业技术学院 机电工程系，甘肃 兰州 730070）

1 基于工作过程的课程开发思路

基于工作过程的课程开发就是将学习过程、工作过程与学生的能力和个性发展联系起来进行的课程开发［1］。其强调职业工作的整体性，强调方法能力、社会能力的培养与专业能力培养的融合，强调“工作过程的完整性”。基于工作过程的课程开发流程如图1所示。首先根据岗位分析一个职业的典型工作任务，然后以工作过程为导向确定教学单元。通常一个岗位有一个或多个典型工作任务，一个工作任务对应一个或多个学习领域［1－3］的课程，一个学习领域课程由若干个学习情境（学习单元）组成，每个教学单元又包含学习目标、学习与工作内容、学时要求、教学方法与组织形式说明、学业评价方式等具体要素［4］。

2 基于工作过程的数控设备故障诊断与维修课程设计

数控设备故障诊断与维修课程［5］是数控技术相关专业核心职业能力课程之一，是一门理论性与实践性很强的综合性课程。本课程要求学生掌握典型数控系统相关知识，掌握数控设备故障诊断与维修的基本方法与步骤，旨在训练学生对数控设备安装、调试、日常维护及故障诊断与维修能力，培养学生的岗位能力、社会能力，进一步提升学生的职业能力与素养，为提高学生就业竞争力及职业生涯持续发展打下坚实基础。

通过对兰州周边地区以及长江三角洲、珠江三角洲地区相关企业的深入调研，针对数控设备故障诊断与维修方向专业人才需求现状，针对企业对数控设备故障诊断与维护专业技术人员的基本知识和技能要求，以职业岗位综合职业能力培养为目标，进行了基于工作过程的职业能力课程开发的探索实践。

图1 基于工作过程的课程开发流程

2.1 课程目标设计

一个职业具有特殊的工作过程［6］，即在工作的对象、方式、内容、方法、组织以及工具等方面有它自身的方法。因此，基于工作过程的课程需要制定符合某一职业需要的知识、技能态度［7］（方法能力、社会能力、专业能力）的培养目标。通过对调研结果的分析，确定该课程具体实现的能力目标如表1所示。

表1 数控设备故障诊断与维修课程能力目标

2.2 学习情境设计

学习情境［8－9］是组成基于工作过程课程方案的结构要素。学习情境的设计要体现出工作过程的相对固定性、完整性以及工作要素的全面性，要体现出范例性、可操作性、结果驱动性、趣味性、灵活性等特点。简单地讲，学习情境是构成教学内容的“小型”主题学习单元，基于工作过程的课程方案的设计也就是学习情境的设计。学习情境的设计需要重点解决以下问题：

（1）本课程所要培养的专业能力、方法能力、素质能力，在学习情境设计中，要明确这3项能力的具体要求。在整个学习情境的教学实施过程中，应贯穿素质能力的培养和方法能力的培养。

（2）确定可以培养前述能力的学习领域内容和学习任务。根据区域实际经济现状和学校自身软硬件资源，选择数控机床这一载体，围绕“机械”、“电气”两条主线，择取专业知识点，根据认知规律和职业成长规律，按照由简单到复杂、由单一到综合的认知规律，解构、重构、序化“知识点”，确定知识目标，实现学生由初学者到有能力者的过渡。

（3）学习情境的具体化就是课程。学习情境的设计要针对专业、工作岗位，要与职业实践密切相关。其载体可以是项目、任务、案例、现象、设备、活动、产品、零部件、构件、材料、场地、系统、问题、设施、对象、工位、类型、岗位、生产过程、运输工具等。每一个学习情境应该是一个完整的工作过程，要体现课程培养目标，要便于通过实验室和实训室实现工作过程导向的转换，便于激发学生的兴趣和联想思维，培养学生的综合职业能力。例如在数控机床维修工作中，有电气装配与调试、系统连接与调试、精度检测与调试、机械装配与调试等，可以设计相应的学习情境。

（4）企业典型工作任务的 “教学化设计”。具体教学载体的选择，应根据企业工作过程，对典型任务进行必要的“教学加工”，实现“职业性”到“教育性”的转换。

根据前期调研，结合我院软硬件条件以及学生实际情况，本课程在数控机床的众多故障中选取了部分典型常见故障，设计了学习情境，如图2所示［10］。

图2 学习情境设计

2.3 教学实施方案设计

针对某一学习情境，从典型故障案例出发，以具体情境任务作为课程载体，设计教学单元，编写任务书和实训报告书，按照资讯、计划、决策、实施、检查、评价6步工作法组织教学。如“情境4刀架换刀不能到位”中的“任务1刀架电路检修”的课程单元设计如表2、表3所示。

表2 基于工作过程的课程单元（情境任务）设计

表3 基于工作过程的课程单元组织

续表

3 基于工作过程的数控设备故障诊断与维修课程教学方法和手段

3.1 教学方法

基于工作过程课程教学方法的核心是“以学生为主”的行动导向的教学方法［7］，包括项目教学法、任务驱动教学法、实验教学法、模拟教学法、案例分析教学法、引导文教学法等。在实际教学工作中，主要就以下几个方面进行了实践。

（1）任务驱动，项目导向。从真实的故障诊断任务出发，以典型实际故障现象为任务内容，对学生进行相应岗位技能的训练。针对该课程特点，拓展机、电、气、液交叉科学技能的训练，引导多元化学习，扩大学生知识面，以满足职业生涯可持续发展能力培养的需要［11－12］。

（2）教学生产化，学生主体化。按实际生产模式，将工作对象、工作方法、工作要求及工具等生产要素融入教学全过程，让校内学习与实际生产相一致，实现教学生产化的新型教学模式。探索引导学生自主学习，增加学习深度。

（3）综合运用案例式、讨论式等多元教学方法。利用教学设备，模拟设置故障，通过教师实际案例分析与示范，引导学生模拟工作；通过实际故障诊断排除工作，增加真实工作经验，亲身体验数控故障诊断工作任务；分组讨论，优化对比，集体协作，完成工作任务，在取得共同学习成果的同时，培养学生社会能力。

（4）搜集案例，及时更新教学资源。及时从企业收集典型的故障案例，整理并以“活页教材”的形式纳入课程教学。强调企业标准、规范、工作过程，拓展故障排除的思路，分享工作过程中的技巧。

3.2 虚拟仿真

充分利用多媒体技术、信息技术等现代教学手段和模拟仿真软件，创设虚拟实训环境，采用形式多样的教学手段。

3.3 技能比赛，以赛促学

以职业技能大赛为切入点，尝试“赛课结合”的教学模式，以技能训练为主，提升学生职业能力。我院每年围绕全国职业院校技能大赛开展与课程相关的技能竞赛月，如数控机床装调维修竞赛、数控加工竞赛等，优胜者获得相应的职业资格证书的同时，推荐参加更高级别比赛。技能竞赛活动与学生年度评优及奖学金评定互相联系，有效提高了参与度，激发和提高了学生学习的积极性，以赛促学，成效明显。

4 基于工作过程的数控设备故障诊断与维修课程实训环境创设

基于工作过程的课程实施，需要一定的软硬件资源及其相关外部环境的支持。如何按照真实工作背景创设学习环境是一个关键环节。在多年的教学改革中，针对我院设备欠缺等实际条件，主要采取了以下措施。

4.1 用足用活现有硬件资源

针对实训设备数量不足等实际情况，我们对现有数控实验台以及数控机床进行了模块化改造，重新进行功能布局，使其一方面能够适应不同学习情境下不同子任务的实践教学要求；另一方面能够通过模块化的组合完成整体综合实训项目的实践教学。同时，优化整合教学资源，借助于“生产实训环节”淘汰的“普通二手设备”创设了真实工作背景下数控设备机械部分调试、调整、维修的真实工作环境，降低了教学成本，实现了教学目标。

4.2 借助仿真软件创设工作环境

通过仿真软件创设虚拟环境或工具，模拟真实案例进行操作、调试、检测、验证等实践教学模式。比如动态、实时展示数控机床三维虚拟总成，对各个组成部件进行翻转、平移、缩放等操作，对整机及各总成部件进行逐步分解和装配调整，完成电气设计及其调试等。这种教学方法生动形象，有利于提高学生兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实地体验在现实生活中进行操作的感觉，同时节省了训练设备和场地等经费投入，具有很高的经济效益和社会效益。

4.3 合理组织教学资讯，注重软资源建设

利用活页教材等多种方式，模块化分配学习任务，合理规划子任务课时单元，以每个子任务为单位制订教学实施方案。从细微处入手，创设真实、逼真的基于工作过程的实践训练环节，在夯实基础能力的同时，拓展职业能力，实现职业生涯可持续发展。

5 结束语

本文按照基于工作过程导向的课程开发理念和开发模式，对数控设备故障诊断与维修课程内容结构进行了设计。在实训室模拟真实的工作过程组织教学实施，在高效利用教学资源的同时实现教学和企业工作岗位的零距离对接，建立了学习过程、工作过程与学生能力和个性发展的有机联系，融合了专业能力、方法能力和素质能力的完整性培养机能，取得了较好的效果，为欠发达地区相关专业课程的建设提供了一定的借鉴作用。

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［1］沈玲.基于工作过程的高职课程建设研究［D］.长沙：湖南师范大学，2012.

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