六步教学法在“数控机床故障诊断与维修”课程中的应用

摘 要：针对“数控机床故障诊断与维修”课程教学中存在的问题，采用德国行动导向六步教学法进行课程设计和实践应用，以“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”为主要教学过程，学生在做中理解知识点，真正实现“任务引领、教师主导、学生主体”的教学特点。教学实践结果表明，该教学模式的运用不仅强化了学生自主学习能力和团队合作意识，而且课程的有效教学质量也得到极大提升。

关键词：六步教学法；数控维修；真实工作任务；有效教学

Application of Sixstep Teaching Method in

the Course of Fault Diagnosis and Maintenance of CNC Machine Tools

Wu Jianwei

Lishui Vocational and Technical College ZhejiangLishui 323000

Abstract：Aiming at the existing problems found out in teaching of “Fault Diagnosis and Maintenance of CNC machine Tools”，the German actionoriented sixstep teaching method is adopted for curriculum design and practical application.The main teaching process is "information，planning，decisionmaking，implementation，inspection and evaluation".Students understand knowledge in doing，and really achieving the teaching characteristics of "task leading，teacher leading and student as the main body".According to the teaching practice result，it shows that this teaching pattern cant build their autonomy and team work capacity only，but also highly improve the course of the effective teaching quality.

Keywords：Six step teaching method；CNC maintenance；Real work tasks；Effective teaching

“數控机床故障诊断与维修”作为数控技术专业的一门专业技术课，具有内容跨度大、覆盖面广、实践性强等特点，要求学生既要掌握机械、电气和液压等原理知识，又要具备在实践中进行综合诊断与维修的实践能力。在传统的教学中，教师通常花大量时间传授基础知识，缺乏项目引导，学生难以理解，只能机械地背诵知识点，长期如此，学生的兴趣消磨殆尽。同时，在实训过程中，由于人数多、实训设备少、实训时间短，导致教学效果不够理想，学生获得感较差［1］。因此，课程需要更新传统教学观念，使学生善于从真实工作任务中发现与解决问题，实现知识点的学习从任务中来，到任务中去的目的，进一步调动学生参与探究和动手操作的积极性，提升学生的综合实践能力，为今后的学习和应用奠定扎实基础［23］。

当前，德国“双元制”职业教育模式受到越来越多关注，2019年8月12日—2019年8月27日，笔者有幸参加了由德国柏林职业教育集团组织的“专业骨干教师培训项目”，其培训领域为数控切削技术。在德国研修期间，近距离、深层次地学习了原汁原味的德国“双元制”职业教育理念和具体做法，在整个活动中，教师和学生采取互动、交流、共同参与等方式一起完成教学任务，把教与学进行了最大程度的优化与融合。在“数控机床故障诊断与维修”课程中，通过借鉴行动导向六步教学法，以“任务驱动”为基础，按照循序渐进的原则设计学习情景，强调以学生为中心，教师为主导，学生为主体，教学做一体化开展教学活动［4］，能很好地达到预期教学目标。

1 行动导向六步教学法

德国行动导向六步教学法是通过分组教学的形式，以工作任务为导向，学生在真实情景中学习，并促使脑、心、手同时并用的一种教学方法。在实践过程中，学生不是什么都学，而是用到什么学什么，侧重培养其收集信息、独立思考、制订计划、小组协作、沟通表达、解决问题等关键能力。具体六步教学法实施流程如图1所示。

1.1 学习内容及任务体系

通过充分调研和学生实际情况，根据行业需求和职业岗位要求，结合相应的职业资格鉴定考核标准，将课程内容分为4大模块，序化为6个学习情境，15个任务（如图2所示）。

其中，任务越真实，越能调动学生的学习积极性和投入度，因此，在课程任务设计时，尽可能选择职业相关的真实项目，组合典型工作项目和基础性学习项目一起构建基于工作过程的学习情景，真正形成“教学做”合为一体。

1.2 六步教学法结构模式

结合“数控机床故障诊断与维修”课程，构建“12364”完整的行动序列教学模式（如图3所示），即一任务（真实工作任务）、双贯穿（德技双修）、三阶段（要做什么、怎么做、做得怎样）、六步骤（资讯、计划、决策、实施、考核、评价）、四统一（实训场所与工作环境统一、学习情境与工作情境统一、项目要求与工作任务统一、训练规程与工作流程统一）［5］。

2 六步教学法在数控机床故障诊断与维修教学过程中的应用

以“FANUC变频主轴故障维修”为例，基于六步教学法设计工作任务单，具体实施过程如下：

2.1 情景创设

通过播放一段机床主轴故障的视频，引导学生观察故障现象是怎么样的？若想排除该故障，需要掌握哪些知识点？从而引出如下设计问题：

（1）主轴电机控制电路如何连接？

（2）变频器参数如何调试？

（3）通讯连接怎么建立？如何实现PMC程序下载与上传？

2.2 资讯

学生在一体化环境中，在规定时间内，通过各种渠道（如查阅手册、浏览网页、教材、小组讨论、动手实验、向老师请教等）收集“工作任务单”中相对应的3类问题，并做好记录，具体问题如下：

（1）画出变频主轴驱动系统的电气原理图以及说明如何实现主轴正反转；（2）变频器参数N2.00、N2.01具体含义是什么？如何编写PMC程序，使得主轴倍率开关按50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%相对应的倍率速度输出？（3）RS232通讯连接的建立需要设置哪些参数？分别在什么地方设置？

2.3 计划、决策与实施

学生完成资讯环节后，已经基本具备完成任务所需的知识点。主轴电机为什么运转不了？目前设备状况：

（1）主轴电路线路部分未连接；

（2）部分参数丢失、变频器参数已经复位清零；

（3）主轴倍率开关程序错误。

任务要求：

（1）根据电气原理图，完成主轴线路连接；

（2）完成系统参数、变频器参数调节；

（3）编写倍率开关控制程序，并建立通讯连接；

（4）在线调试，实现主轴在不同倍率下能够正常工作。

2.3.1 计划

按照记录员、安全员、程序员、接线员、机修员等岗位完成小组成员分工，各小组商讨，确定维修步骤，先做什么，再做什么，哪一步该怎么做，需要用到哪些维修工具，质量、安全、工艺措施如何，将计划记录在“工作任务单”中。

2.3.2 决策

组内及组间相互交流讨论工作计划，检查维修方法、维修思路以及步骤是否存在问题，比较后进行优化，计划提交小组讨论或指导老师检查，形成实施性方案。

2.3.3 实施

有条不紊地按照计划执行，并及时记录实施过程中出现的问题、原因分析、解决办法，学有余力的同学可以帮助其他小组解决维修实施问题。

2.4 考核

考核分为过程考核和结果考核，过程考核包括常用仪表使用、接线工艺、6S管理、安全文明生产等；结果考核包括参数设置是否正确，能否正确编写PMC程序并完成上传，变频器、倍率开关功能正常与否，主轴能否运转等。从资讯到评价六步教学中，考核始终存在。具体考核项目及标准如下：

（1）准备工作：工具、仪表、器材是否缺少，理论依据、参考资料是否齐全，工作页、任务表是否领取等；

（2）安装、接线工艺：元件布置是否合理，是否牢固，是否出现布线不進线槽、不美观、损坏元件、接点松动、露铜过长等问题；

（3）通电前检查：是否出现线漏接、有打滑松脱现象、部分连接不牢靠等问题；

（4）参数是否设置正确；

（5）通电试验：是否出现操作步骤不规范、通讯传送有误、PMC程序编写不当、倍率开关不正常等现象；

（6）安全文明生产：是否出现带电插拔RS232插头、带电拆装等现象。

2.5 评价

评价内容分为方法能力、专业能力、社会能力。最后，教师组织各个小组上台分享工作成果，介绍在故障排除任务实施过程中所运用到的知识、方法和原理，遇到难题时的解决办法以及下一个任务中可以改进之处，同时其他小组可以提出质疑。具体评价内容及标准如下：

（1）方法能力：资料收集资料能力、制订计划、做出决策、实施方案能力、自主学习、独立思考、反思能力；

（2）专业能力：通信连接、程序传输实践、变频器参数调试及原理分析、电气装调能力、安全用电操作能力、常用工具和仪表的使用等；

（3）社会能力：沟通协调能力、语言表达能力、团队组织能力、安全与自我保护能力、责任心、道德与职业素养等。

在整个评价过程中，教师扮演参与者，及时发现并记录各小组的闪光之处，并提出故障排除的修改建议，最后进行总结。

3 结论

（1）以职业活动为导向，基于行动导向六步教学法，将知识点融于真实工作任务中，学生能够独立处理和实施工作计划，“探新知、会共处、能排故、善总结”等各项关键能力得到增强。

（2）通过小组成员合作分工，设置资料员、安全员、程序员、接线员等岗位，并严格按照计划实施任务，使学生的学习质量和排故效率得到提升。

（3）在任务实施环节引入企业“6S”管理制度，引导学生强化安全意识、规范意识、纪律意识、文明意识、节能环保意识等，进一步培养学生良好的职业素养和职业道德。

（4）在教学过程中融入善于借助信息技术的理念（比如投屏技术），并时刻关注学生的“想、讨、析、练、协、检、修”，真正实现以“学生为主体、教师为主导”的教学理念，激发学生的学习兴趣。

参考文献：

［1］李莹莹，张晓光.数控维修实训课程教学改革与实践研究［J］.农机使用与维修，2021（12）：137138.

［2］韩校粉，李志尊，孙立明.行动导向教学在机械基础课程中的应用［J］.中国现代教育装备，2021（17）：155157.

［3］梁娟.行动导向理念在机电自动化课程教学中的运用研究［J］.中国金属通报，2022（1）：184186.

［4］夏婷婷，蒋艺，江玲.“六步教学法”在MATLAB课程中的应用——以武夷学院为例［J］.武夷学院学报，2019，38（9）：9295.

［5］李志梅，魏本建.以工作页为载体的完整行动模式教学研究与实践——以“数控机床装调与维修”课程为例［J］.沙洲职业工学院学报，2014，17（04）：4650.

基金项目：丽水职业技术学院校级教学改革课题项目（编号：LZYJG201916）

作者简介：吴建伟（1993— ），男，浙江丽水人，在读博士，丽水职业技术学院机电工程学院讲师，主要从事电气控制课程教学和机电系统故障诊断与维修研究。