《数控机床装调与维修》课堂教学改革

吴晓东　朱堂葵



《数控机床装调与维修》课堂教学改革

吴晓东朱堂葵

摘要：《数控机床装调与维修》是数控技术应用、电气自动化技术、机械设计与制造、机电一体化技术等专业的必修课程，学生除了要掌握必要的理论知识之外，还需要积累一定的实践经验，文章结合笔者从事《数控机床装调与维修》课程的教学及工作经验，认真分析了在《数控机床装调与维修》教学中存在的问题，提出了教学改革措施。

关键词：数控机床装调维修；教学改革；理论与实践相结合

一、引言

随着工业自动化的普及与基础装备制造业的发展，社会对数控技术人才的需求不断提高，从传统的数控操作、数控加工编程逐渐转向技术含量较高的数控机床安装与调试、数控机床的日常保养以及数控机床维修。目前影响数控机床普及率与使用率的主要因素是数控机床维修人才的缺乏，维修水平普遍偏低，极大地影响了数控技术在工业自动化中的应用。

培养数控专业维修人才时，高校不仅要教授学生数控维修方面的相关理论知识，而且还要加强学生的基本技能训练。《数控机床装调与维修》课程已经成为机电一体化技术、电气自动化技术等专业学生的一门重要的专业技能课。高等职业教育致力于培养技术应用人才，面向制造业生产第一线，培养适应数控机床生产企业、数控机床使用企业中数控机床机械部件的安装与调整、电气线路的安装与调试、数控机床的操作与日常维护保养等工作岗位的要求，能完成数控机床机械部件与电气零件的安装，普通机床、数控机床电气线路的安装与调试等工作任务，会使用数控机床完成常规机械零件的加工，能完成数控机床的日常维护保养工作，能完成数控机床常见故障的诊断与排除任务的高级技能型人才。高职院校非常重视对学生的动手能力和专业技能的培养，专业技能课的教学只有从以传统的理论教学为主转变为技能训练为主，学生才能掌握数控机床装调与维修的相关技能，毕业后才能迅速胜任工作岗位，适应社会需要。鉴于教学方式直接影响到教学质量，所以，高职院校《数控机床装调与维修》课程的教学改革势在必行。

二、《数控机床装调与维修》课程在教学中存在的问题

数控机床装调与维修是机电一体化技术等专业的专业课程，是考取数控机床装调维修工职业资格证书的基础。融合了机械制造、气动、光电、计算机、液压、自动控制及传感检测方面的技术，涉及的知识面相当广，是对前导课程的总结和提升。通过该课程的学习，学生在数控机床安装与调试、故障诊断与维修方面的分析能力与解决问题能力得以有效提高。学生在了解常用数控机床的结构、数控系统、数控伺服系统、主轴系统、冷却和刀架系统工作原理的基础上，通过对一些常见故障特点和发生原因地分析，掌握数控机床故障诊断所必需的理论知识，并开展相关的实训练习，在理论与实践相结合的基础上，学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，发现故障，并学会用基本方法去排除一些常见故障。由于本课程涵盖的知识面广，涉及的原理多，在传统的教学模式下学生学习起来很费劲，因此，只有通过课堂教学改革，改变教学模式，才能顺利完成教学任务，让学生在有限时间里获得更多的知识，知识面得到扩宽，进而成为社会企业需要的高素质技能型人才。

鉴于学生素质、教学条件等原因，本课程在教学中存在以下几个问题：

1.装调过程无法实现

现有数控维修教学手段不足，在数控维修专业的教学中，对应的课程教学实验室基本上有以下三类：数控机床电气试验室、数控机床综合实验室、数控机床拆装实验室。从数控配备的规模调查结果来看，数控机床作为一种昂贵的机械加工设备，由于院校受资金投入的限制不能按要求配置设备，目前大部分院校只配备了以上三种实验室中的一种或两种。［1］

义乌工商职业技术学院现有的THWSKW-2B型数控机床维修实训台，侧重于维修，学生在学习装调的过程中，以理论为主，维修实训台上讲解、观看为辅，对数控机床装调理解地不够深刻，致使装调实践教学环节比较薄弱，而把现有的THWSKW-2B型数控机床维修实训台拆了让学生装调，一次课无法完成，另外在拆装的过程中势必会造成现有设备无法正常运行，影响平行班的教学。

《数控机床装调与维修》的教学仍然以理论教学为主，在实践教学过程中，由于实训设备不足，只能开展一些认知性实验，这使得实训时间得不到保证，学生的实际动手能力难以提高。

2.真实维修过程难以模仿

随着高职院校的扩招，学生素质普遍偏低，多数学生基础理论知识薄弱，动手能力差、缺乏实际经验，表现为抽象思维能力较弱，接受专业知识的兴趣和能力都较低。［2］

在实际的维修过程中，很多可能是某个电气元件烧毁或者是接错线了，但在学习的过程中，没有那么多的故障元件可以提供给学生检修实训，而光靠讲解和演示，学生并不爱听，效果也难以检验；而对接错线故障的排除，在实训的过程中，效果不容乐观。学生往往上了实训台，不是先看有什么故障，而是先看线哪里松了，或者接错了的地方，更有甚者，一场维修实训下来，学生根本没有使用万用表的检测工具就完成了检修。

当前，虽然很多高职学校都开设了本课程，并且开展了数控机床的维修实训，但是因为开展数控机床维修实训所需的低压电气元器件种类繁多，数控系统、主轴系统、刀架系统和伺服系统之间的连接电缆不宜经常性地插拔，所用导线、端子等耗材消耗严重，所需工具多，教师对学生接线正确与否的排查工作量大等原因，使得实际动手率大大下降。［3］

3.教学人数过多

《数控机床装调与维修》课程涉及机械、液压、气动、计算机、控制及检测方面的技术，涉及的知识面较广。一次教学时间一般为四节课，这四节课往往还得给学生讲解部分理论，由于人数众多，实训过程需分几个人一组进行。鉴于高职院校的学生素质普遍偏低，多数学生基础理论知识薄弱，动手能力差、缺乏实际经验，积极性不是很高，往往只有那么几个学生在实际操作，课堂教学效果并不理想。

4.课程教学考核方式不易开展

《数控机床装调与维修》是基础知识和专业技能综合运用的结果。目前的考核方式为平时考核和期末考核两种，两种方式都以故障检修的操作考核为主，限于高职院校的学生的素质水平，以接线检修为主。平时考核存在以下问题：单人检修分批进行，前面的学生检修好了之后由于上课时间的限制，不能离开实训室，将和待考的同学处于同一环境，势必造成泄题，有失考试的公平性，从时间上来说又只能制造一个故障点，往往有的学生上来就不是看有什么故障，而是看哪里线没有接好；而采用分组检修考核势必造成仅有那么几个学生在考核，其余学生在观望。

三、《数控机床装调与维修》课程的教学改革方案

《数控机床装调与维修》是一门实践性很强的专业技能课，本课程的教学目标是使学生成为在数控机床方面掌握分析、解决问题能力的技术型人才。根据当前人才培养模式，结合笔者多年的工作经验所了解的企业对该专业技术人员的要求标准，该课程在教学过程中应从以下几方面进行改革：

1.开展逆向装调实训

根据笔者多年的工作经验，在数控机床装调与维修的工作过程中，装调的工作流程是：绘制原理图和接线图、安装电气元器件、调试；维修的工作流程是：根据原理图和接线图分析故障原因、找到故障点、解决故障点。不管是装调还是维修，都必须了解机床的工作原理和接线。

以绘制原理图和接线图的方式开展装调实训，有利于学生加深对原理的认识，同时提高画接线图的能力；有利于检修时查线或检查故障，接近于工厂的实际情况，比教师讲解的方式更有利于学生的发展。

鉴于在现有条件下难以实现装调实训，而实际工作中装调是必不可少的，因此可以通过逆向装调的形式展开实训：让学生用CAD绘制THWSKW-2B型数控机床维修实训台原理图和接线图，以此来达到加深装调原理的目的，同时不仅巩固学生查看绘制原理图和接线图的能力，而且还能有效地防止学生拆完实训台之后不能装回去进而影响教学事故发生。

2.真实化的维修

数控机床装调与维修专业是一个复合专业，对于机械、电气、计算机软硬件、编程、控制等方面的知识和技能要求均较高，企业对数控设备调试与维修专业人员的素质提出了较高的要求。对于生产数控机床的企业来说，数控机床装调维修人员在机床生产过程中，需要完成安装、调试、检测等工作，同时还承担着产品的售后服务维修的工作，是企业与用户之间的纽带与桥梁；而对于使用数控机床的企业来说，在数控机床的使用中，数控机床装调维修人员负责数控机床保养、维护、数控加工工艺流程设计的参与和实施等工作。

虽然越来越多的高校开展了数控机床装调与维修实训，但是由于实验室规模的限制，配备的数量往往有限，而在数控机床的实训中，学生不仅要通过实训台了解机床的部件，而且还要利用数控机床综合实践平台进行实训练习。另外，实训室还需要配备足够数量的传感检测元件，以开展维修实训，但由于其价格昂贵，以目前的仪器和工具水平，只能达到检查线有没有接错和线松了的问题，难以达到真实的维修水平，应找一些损坏的元器件，比如说继电器，接触器，开关电源等安装到现有的设备上让学生检修，以此提高检修难度，接近实际情况。

前期学生学习《电工基础》《电机与PLC》、《数控加工与编程》和《CAD/CAM技术》课程的效果直接影响到检修实训模块的开展。根据企业的工作模式，实际的检修除了线接错外，还有元器件的故障等方面的原因，而实际的检修过程中，往往只有一人或两人操作。因此，检修实训应尽量接近实际情况，提高检修难度，使得学生在实训中掌握数控机床装调与维修方面的技能，以适应社会与企业的需要。

3.小班化教学

小班化教学模式的改革被誉为“教学领域的一场革命”，国内外教育部门、高校教育专家和各个阶段的学校联合进行了对小班化教学模式地探索，政府部门给予资金支持，高校教育专家给予理论支持，学校及一线教师也展开对小班化教学模式的实践性探索。

由于目前只有8台THWSKW-2B型数控机床维修实训台，而上课人数达到27人，在实训过程中，要想提高检修难度，只能分组进行，3-4人为一组的检修实训难以达到预期效果，而实行单人检修实训，由于时间限制，又难以提高难度。

在实际工作中，检修时往往需要2人进行，互相合作，一人启动设备，另一人观察故障现象，笔者结合本课程的实践特点，采取小班化小组合作的教学策略，学生看得清楚，听得仔细，既提高了教学效果，又提高了学生的积极性，使每个学生都有动手的机会，同时也方便教师督促学生，高职院校的学生的学习能力、空间思维要较本科院校的学生差，自信心也不足，展开2人一组的检修实训，既接近实际工作，又容易把握检修难度，增加学生的自信心，提高教学效果。

4.考核方式

要建立一体化教学体系，就必须建立与此相应的考核评价体系。显然以往一张试卷来考查学生的考试模式已经不再适合。要摒弃传统教学中一张期末试卷决定成绩的考核模式，就需要建立完整的评价体系［4］，综合地考查学生的基础知识与专业技能。结合本课程的特点，考核评价体系应包括：①基本知识的考查。绘制原理图和接线图、识图技巧、常用电气设备的原理。②基本检修能力考查。包括平时的考核和期末的考核，分项目考核，兼顾学习过程考核和项目终结考核，在把故障元器件安装在现有实训台的基础上，尽量接近实际，让学生检修，避免学生只会检查线是否接错等情形。③综合素质考查。考查学生综合运用所学知识修改某些功能的能力，比如以修改梯形图的逻辑来修改某些功能，通过调整参数的方式来调整运行状态。

四、总结

当前社会正处在高速发展阶段，科学技术的发展革新带来的是全球经济结构的调整、劳动组织结构的变化，社会和企业对专业技术人员提出了更高的要求，以适应时代的发展，各级各类教育也在通过不断的改革与发展，以适应当前的社会发展需求。要使职业教育培养的人才适应和满足社会发展的需求，必须加快和深化职业教育改革，重点放在课程改革上。而课程是教学思想、方法、内容的有效载体，因此，职业教育课程改革意义重大。［5］

目前，课程教学改革已成为高等职业教育改革的核心关键，《数控机床装调与维修》作为一门实践性很强的专业技能课，在传统重知识传授而轻技能培养的教学模式下，课程改革任重道远。笔者希望通过以上的一些教学改革措施，可以使该课程教学更接近实际工作情况，提高学生的实际动手能力，使其满足社会和企业对从业人员的需求。

参考文献

［1］陈罡.数控机床在大学生实践教学中的应用及存在的问题［J］，价值工程，2014.

［2］闫存富，刘学友.《数控机床》课程教学改革的探讨［J］，机械管理开发，2010.

［3］吴金娇，刘树青.虚拟数控机床在数控维修教学中的应用［J］，中国现代教育装备，2011.

［4］陈佶.《数控机床机械结构》课程教学改革研究［J］，价值工程，2014.

［5］江辉.数控机床装调与维修专业一体化课程模式研发［D］.成都：西华大学，2014.

（作者单位：义乌工商职业技术学院）

DOI：10.16653/j.cnki.32-1034/f.2016.10.044

［基金项目：本研究项目来源于义乌工商职业技术学院教学改革研究项目“数控机床装调与维修课堂教学改革”］