高职院校“数控机床安装与调试”课程教学改革探索

2015-10-24蒋峰

职业教育研究 2015年7期

蒋峰

（江苏信息职业技术学院江苏无锡 214153）

近年来，随着我国数控设备的不断普及，数控机床安装与维修人员的短缺成为企业发展的瓶颈，严重制约我国数控机床产业的发展。“数控机床安装与调试”这门课程旨在培养学生对数控机床的安装调试能力，是机床操作、机电设备维修等技术人员必须掌握的岗位核心能力。因此，该课程在数控设备应用与维护专业的专业课程体系中处于核心地位。

一、以专业岗位能力为培养要求，明确教学目标

数控设备应用与维护专业学生主要从事数控机床操作、数控加工工艺与编程、数控机床安装与调试、数控机床故障诊断与维修等工作。要胜任上述工作，必须具备机床操作和工装装调、工艺编制、程序编程、机床机械结构安装调整、机床电气安装调试、数控系统安装调试、机床故障排除和维修等能力。为满足数控设备应用与维护专业岗位及岗位群的能力培养需要，将该专业原有课程进行了重新构建。“数控机床安装与调试”课程开设在第三学期，共计64学时，4学分。

根据岗位能力要求，该课程以典型数控机床为对象，以培养学生专业、方法、社会这三个方面的能力为目标，如表1所示。

表1 培养目标表

二、构建“以工作过程为导向、职业岗位能力为核心”的课程体系

（一）校企合作，基于工作过程的项目式教学

我院数控设备应用与维护专业是江苏省特色专业，我院也是无锡市开放共享的数控设备维护维修实训基地。定位上强调“高起点、高目标”，建设上必须“多渠道、特色鲜明”。校企合作是高职院校培养高素质技能型人才的重要模式。我院主动了解本地区和区域内各大企事业单位的用人需求，积极主动地与企事业单位沟通协商，先后与南通科技投资有限公司、无锡市海鸿精工机械制造有限公司等多家单位深入合作。根据企业急需的职业岗位知识和技能，制定切合培养目标的教学计划和开课计划，并与企业共同组织实施教学，对学生进行定向培养。本课程基于“工作过程为导向”，以“数控机床安装调试工艺”为主线构建课程内容，内容由南通科技集团技术人员、专家及全体教师共同参与制定，完全按照数控机床生产企业的生产工艺流程来组织安排，课程的授课顺序就是数控机床的生产工艺过程。

（二）以“岗位能力”为本，以“必需、够用”为度

数控机床是典型的机电一体化产品，设备种类多、安装与调试涉及的知识面广、技能要求高，具有综合性、复杂性的特点。依据数控机床装调维修工国家职业标准及数控设备应用与维护专业培养目标，通过对企业调研，参照专家描述，听取同行意见，结合支撑岗位能力的知识点，来确定本课程的教学内容。同时，摒弃传统的、过多的理论讲授，以符合实际应用为目的，以“必需、够用”为度。教学内容设计是循序渐进的过程，尊重学生的认知规律，增强教学内容的针对性与实用性。

根据以上两个原则，将课程的教学内容划分为三个模块，如表2所示。

表2 教学内容表

作为我国职业教育的成功经验，模块化教学能够在最短的时间、以最有效的方法使学生掌握某项技能。课程三大教学模块按如下方式进行组织与安排。

模块一：数控机床机械安装调试。此部分教学将以加工中心机械安装方法为主要讲授重点。按照数控机床厂的装配工艺流程，依次分解为导轨的安装调试，轴承座的安装调试，滚珠丝杠安装与检验，床鞍与床身，工作台与床鞍的装配与检验，立柱与铣头装配，立柱与床身精度校正，加工中心精度检验等项目。目的是使学生掌握数控机床的装配工艺及调试方法。

此模块是本课程的一个重、难点。重点在于机械安装调试，对机床的精度起着重要、直接的影响,而且机械安装调试是学生毕业后主要从事的工作之一。难点在于难以真实复原生产企业完整的装配工艺流程，部分项目实施起来难度较大。比如，项目4由于床鞍、工作台等部件相对比较重，需要专用起吊装置。同时，按照南通科技集团加工中心的实际组装情况，2至3位熟练装配工通常需要10天左右的时间完成一台加工中心的装配。在24个课时内完成整台加工中心机械部分安装调试的教学内容是非常困难的。因此，在这个模块中，需选取部分具备操作性和可行性的项目作为考核重点。其他内容主要以传授安装、调试方法为主，并配以仿真教学软件，动态演示装配过程，模拟仿真安装流程，帮助学生理解。

当今社会，基于GPS技术的房产测绘已成为房产企业日常管理的必要途径，在GPS房产测绘技术的支持下，可以有效帮助房产管理人员绘制房产平面效果图、建立房产分层模型以及完成数字自动化管理等重要工作。因此，在房产测绘管理工作中，对GPS技术的需求非常迫切。同时，随着网络技术的不断发展，很多用户现只需通过网络平台就能了解房产的全部信息。鉴于这种情况，房产企业需要有效利用GPS技术进行房产的全方位管理，包括将信息库的建立以及新信息的更改等。

模块二：数控机床电气电路分析与检测。此部分教学主要以数控维修实验台为基础，现场进行数控机床电气分析与检测。该模块划分为3个项目，项目1为主电路分析，项目2为控制电路分析，项目3为电路连接检测。目的是使学生能够正确识读数控机床电气线路原理图，并进行通电前的检测。

模块三：SIEMENS840D数控系统调试。利用数控维修实验室数控维修实验台和西门子实验室的实验台进行数控系统调试。分为3个项目，项目1为数控系统硬件连接，项目2为基础功能安装调试，项目3为数控机床功能优化。目的是使学生掌握SIEMENS 840D数控系统硬件连接关系及软、硬件和调试过程。

三、改革教学方法和手段，发挥学生主体作用，提高教学质量和效率

（一）理实一体化，发挥学生的主体作用

将多媒体教学设备和数控机床同置一室，将专业理论课与实训教学环节在教学内容上重新分解、整合，教学被安排在实训室中进行。师生双方共同完成某一个项目、任务，在这一过程中充分发挥学生的主体作用。

1．仿真教学

课程采用Onesoft虚拟数控机床培训系统，使学生能够从任意角度观察数控机床的安装及拆卸过程，这样既给初学者提供了逼真的模拟操作环境，又可避免因误操作造成数控机床的损坏。该软件同时可以让学生全面了解数控机床电路的原理及故障维护。

2．校内实训

数控维修实训室现有学院自主研制的SIEMENS 802S数控车床实验台和FANUC0iMateC数控铣床实验台等数控设备，主要进行数控机床电气控制系统认识、电气硬件连接、PLC调试、机床和系统参数设置等操作和训练。

西门子数控实训室是学院与西门子（中国）公司合作共建的实训室，也是西门子公司在无锡的数控培训基地。实训室配有SINUMERIK801、SINUMERIK 802S、SINUMERIK 802C、SINUMERIK 802D、SINUMERIK 810D、SINUMERIK 840D系列数控系统的实验实训教学平台，主要可进行数控系统各部件的电气连接、数控系统各部分参数设定、PLC初始化、安装、调试等操作与训练。

（二）采用五步教学法，充分体现学生为学习主体

以模块一中的项目2（轴承座的安装调试）为例说明五步教学法的实施过程。

1．明确任务

教师引入案例：某台加工中心Y轴在运动过程中出现声音异常，初步判断是Y轴前端轴承座安装存在问题，分析出现该问题的原因和可能对机床造成的损坏。通过案例引导学生思考如何正确安装轴承座。学生通过教师的讲解，学习有关轴承座安装调试的专业知识，并以小组为单位，采用分组讨论、查阅相关资料等形式，研究方案、制定实施计划。这一环节应鼓励所有学生参与其中，并让学生单独完成。

2．示范讲解

在任务实施之前，教师应对每组学生制定的计划进行检查，发现严重错误应及时指导学生修改。同时，教师应在每组实施之前，对轴承座安装过程及调试方法可能出现的问题或危险性较大的环节，应重点提醒学生。如有必要，还应进行示范演示。

3．学生实施

学生分组按照制定的计划实施任务，教师在巡回检查过程中，若发现问题，应先让学生自己解决，使其在解决问题的过程中得到锻炼和提高，同时增强他们的自信心与成就感。

4．学生自检

学生以小组为单位进行演练，学生根据“学生自检表”在小组内部进行完善，修改操作中的不足之处，完成自我检查。同时，每组应该派出一名学生代表进行自评。通过自我梳理，及时发现本组的不足，学习其他组好的思路和做法。这个过程是自我总结和相互学习的过程。

5．教师总结

最后，教师对本次任务进行综合、全面的总结，并对每名学生在本次任务中的表现进行考核评分。

通过五步教学法，可以极大调动学生的学习兴趣，充分体现“以任务为主线、以学生为主体、以教师为主导”的教学模式。

（三）校企合作，为学生提供实践场所

南通科技投资集团股份有限公司前身为成立于1956年的南通机床厂，2006年12月由南通市政府实施重组成为国资控股的上市公司。南通科技是国内生产铣床、立式加工中心的重点骨干企业，设计年产数控机床20亿元的生产能力。该公司与我院已有多年合作，主要为学生提供机械、电气装配，系统调试，精度检测等项目的实习。学生在企业师傅的指导下实现轮岗实操培训，熟悉一线相应岗位的实际操作流程与要求，同时熟悉企业环境，感受企业文化。在这过程中，学生的知识得到了运用，能力得到了锻炼，部分优秀学生在实习期间与实习单位达成了就业意向，实现了学校、企业的“双赢”。

（四）在合作中提升学生的职业素养

针对学生具有较强的沟通、交流能力和表现欲望等特点，该课程同时采用团队学习法。学生完成任务是以小组讨论、协作操作和小组自查形式进行，每个小组5至6人。在协助完成任务的过程中，学生能够发挥各自的认知能力，相互帮助、相互提示和分工合作。学生是学习者也是指导者，角色互换，以最优结果完成任务，全面提升学生的职业素养。

四、打破传统考核方式，以项目考核为基础，体现过程性考核

考核方式在一定程度上对学生的学习起到督促作用，合理的考核方式可以使学生变被动学习为主动学习。全课程共安排6个项目进行分别考核。下页表3为项目考核1评分标准，考核包括基本操作、现场考核、装配图的绘制、方案制定、项目总结和思考与练习六个部分。这六个部分涵盖了项目完成的全部过程，充分体现了过程性考核。其中，基本操作涉及轴承座安装调试的每个步骤，并配以相应的考核要求及分值。现场考核主要反映学生在操作过程中的安全文明、设备使用、工量具使用等情况。