高职专业核心课程金字塔动态分层递进循环式教学模式的研究与实践

摘 要：以“数控机床故障诊断与维修”的实训课程为例，分析了这类课程的常规教学模式，探索了金字塔动态分层递进循环式的教学模式，并在“数控机床故障诊断与维修”的课程教学中实践。实践结果表明，该模式在有效提高学生整体的学习效率和质量方面起到很好的效果和作用，值得推广应用。

关键词：数控机床故障诊断与维修 金字塔动态分层递进循环式 教学模式

教育2006年出台的《教育部关于提高高等职业教育教学质量的若干意见》（〔2006〕16号）中明确提出：“教学做一体化”是高等职业教育培养职业人的教学模式。通过分析研究此模式在教学实施中存在的问题，并提出了针对性的解决对策与措施[1]。

对于教学做一体化的教学模式，研究者在不同层面进行了一定的研究和实践。早期的高等职业教育三大结构要素“教、学、做”的6种不同组态，每两种组态可构建出适应不同教学项目、课程运用时的多种结构化教学模式[2]。从课程论的视角，构建“三位一体”实践教学模式[3]。高职院校“分流培养、分层教学”人才培养模式[4]。尽管一体化教学模式的研究文献很多，但据统计，有78.8%的研究文献集中在专业、课程的应用实践层面，多局限于操作经验的介绍[5]。

1 高职“数控机床故障诊断与维修”课程教学模式的现状

十多年来高等职业院校在“数控机床故障诊断与维修”课程的教学模式上进行了各种改革研究和探索，但是大都只限于课程教学结构或类型的模式方面，对课程具体的教学组织过程研究的较少。

课程实践是验证教学模式效果和质量最有效的方式。高职专业核心课程实施项目化集中教学[6]。借助于网络教学平台，在教学过程中采用线上线下混合式教学模式，打破了学习时间和空间上的限制[7]。数控机床故障诊断与维修课程“做中学”教学模式的研究与实践[8]。基于EPIP理念的混合式教学[9]。“4321”专业课程教学模式[10]。德国行动导向六步教学法在“数控机床故障诊断与维修”课程中的应用[11]。

2 “数控机床故障诊断与维修”课程的性质和地位、教学目标

2.1 课程的性质和地位

“数控机床故障诊断与维修”课程是机电设备类专业的专业核心课程，是一门机电高度综合的实训课程。课程的任务是培养学生具备数控机床故障诊断与维修相关理论知识与技能，能正确分析判断与处理典型故障的技能型人才。通过本门课程的学习，培养学生对数控机床的故障诊断与维修有一个总体性的把握，掌握数控机床的维修知识，会判断数控机床故障类型并提出维修处理方案，熟悉数控机床故障诊断与维修的作业流程。

2.2 课程的教学目标

（1）掌握数控系统的硬件组成、模块功能、电气原理等；

（2）能够熟练调试数控系统的参数、数据备份与恢复；

（3）能够掌握数控系统PMC设计与编程；

（4）能使用数控系统相关的说明书和数控机床电气原理图纸按照维修规范要求，对数控机床进行检测、故障的诊断并排除故障；

（5）能够对数控机床的典型故障进行分析判断，并采取有效的措施排除故障；

（6）具有获取、分析新知识的能力；

（7）具有良好的沟通能力和团队协作能力。

3 “数控机床故障诊断与维修”课程教学模式的简介

“数控机床故障诊断与维修”课程的教学模式是金字塔动态分层递进循环式。

该教学模式主要依据学情分析，学生的学习能力和效果参差不齐，基本上都是呈现为金字塔式的结构，即学习能力较慢的学生位于金字塔的底部，占据多数；学习能力中等的学生位于金字塔的中部，占据部分；学习能力快的学生位于金字塔的塔尖，占据少数。依据金字塔式的学情分析，对学生实行动态流转学习过程管理，测评学生掌握学习单元中工作任务的效果，进行分层递进流转，实现快-中-慢动态循环流转。

根据设备台套数和教学模式的要求把班级学生分成若干组，组员动态调整。学生根据分组在分配的设备上一起练习任务1，老师在各组之间巡堂指导。

任务1练习时间结束，组间互评，然后老师评分。顺利通过任务1的学生进入任务2编组练习，未通过的学生编为一组，继续留在任务1中练习。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1的学生。

任务2练习时间结束，组间互评，然后老师评分。顺利通过任务2的学生进入任务3编组练习，未通过的学生编为一组，继续留在任务2中练习。同时考核练习任务1的学生，通过则进入任务2练习；不通过，继续练习任务1。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1、任务2的学生。

任务3练习时间结束，组间互评，然后老师评分。顺利通过任务3的学生进入任务4编组练习，未通过的学生编为一组，继续留在任务3中练习。同时考核练习任务1、任务2的学生，通过则进入任务2、任务3练习；不通过，继续练习任务1、任务2。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1、任务2、任务3的学生。

如果还有后续任务X要学习，以此类推，往复循环，直至出现有学生完成全部任务。完成全部任务的学生将协助老师指导其他各流转任务组的学生，以此检验塔尖学生学习成果的应用能力，展现团队互助的氛围，共同进步，形成良性循环。如图1所示。

4 教学模式实施过程

4.1 教学内容

选取学习任务1.数控车床故障诊断与维修；学习单元1.2主轴不能启动故障诊断与维修为例，演示该教学模式的实施过程。

4.2 教学组织形式

采用集中教学+分组学习的课堂组织形式，首先集中在多媒体教室讲解数控系统的相关基础理论知识和电气原理图，然后再集中在数控车床前进行现场设备讲解，最后分组到每一台设备由学生展开组内学习讨论。如图2所示。

4.3 教学条件与学习资源

课程电子资源：教学必备的教学资料、课程网站、机电设备技术专业教学资源库；教学硬件条件：多媒体教室、数控车床实训设备。

4.4 教学单元设计案例

4.4.1 理论教学

在多媒体教室集中讲授相关的基础理论知识：（1）主轴传动系统的工作过程；（2）主轴接口连接与控制；（3）变频器的工作原理及应用。学生可以通过课程电子资源进行相关理论知识的预习、复习和拓展提升。

4.4.2 现场教学

在实训室的数控车床设备前现场讲解（1）主轴传动系统的工作过程；（2）主轴接口连接与控制。学生可以通过课程电子资源进行相关操作技能知识的预习、复习和拓展提升。

4.4.3 实训教学

（1）工作任务1：数控系统与变频器的安装连接

学生根据分组安排在对应的数控车床上一起学习讨论、练习任务1，老师在各组之间巡堂指导。任务1练习时间结束，先各组之间互评，然后老师评分。通过任务1测评的学生进入任务2重新编组练习，未通过测试的学生另外编为一组（F1组），继续流转任务1中练习。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1的学生。如图3所示。

（2）工作任务2：变频器的面板操作和参数设置

任务2练习时间结束，组间互评，然后老师评分。通过任务2测评的学生进入任务3重新编组练习，未通过的学生另外编为一组（F2组），继续练习任务2。同时测评练习任务1的学生，通过则进一步练习任务2；不通过，则继续流转练习任务1。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1、任务2的学生。如图4所示。

（3）工作任务3：数控系统主轴控制参数设置

任务3练习时间结束，组间互评，然后老师评分。通过任务3测评的学生进入任务4重新编组练习，未通过的学生另外编为一组（F3组），继续练习任务3中。同时测评练习任务1、任务2的学生，通过则进一步练习任务2、任务3；不通过，继续流转练习任务1、任务2。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1、任务2、任务3的学生。如图5所示。

（4）工作任务4：主轴不能启动故障诊断与维修

任务4练习时间结束，组间互评，然后老师评分。通过任务4测评的学生就完成了全部任务的学习，归为S组，未通过的学生另外编为一组（F4组），继续重复练习任务3。同时测评练习任务1、任务2、任务3的学生，通过则进一步练习任务1、任务2、任务3；不通过，继续流转练习任务1、任务2、任务3。老师巡堂指导，同时加强指导流转练习任务1、任务2、任务3、任务4的学生。如图6所示。

（5）循环互助学习

以此类推，往复循环。完成全部任务的S组学生将协助老师指导其他各流转任务小组（F1-F4组）的学生练习。如图7所示。

4.4.4 实训室“6S”管理

课程结束分组进行实训室设备保养及卫生清洁等工作。

5 结论

综上所述，通过金字塔动态分层递进循环式教学模式在《数控机床故障诊断与维修》的实训课程中的应用实践，不仅能有效提高学生整体的学习效率和质量，兼顾不同学习进度学生的学习情况，还能扩大老师的教学效果，提高学生整体技能水平，为不同层次拔尖学生提供检验学习成效的条件和平台，值得推广应用。

基金项目：2022年度柳州教育科学“十四五”规划课题《数字化转型背景下高职数字化应用人才培养的研究与实践-以机电设备技术专业群为例》（2022ZJC003）；2020年度广西高校中青年教师基础能力提升项目（项目编号：2020KY31007）。

参考文献：

[1]康晓明，许冰冰.高职“教学做一体化”实施中存在的问题及对策研究[J].中国职业技术教育，2014（02）：11-13.

[2]曾向昌.高等职业教育结构要素组态及其教学模式[J].中国高教研究，2011（03）：83-84.

[3]潘望远，王旭东.高职院校“三位一体”实践教学模式的构建与思考[J].职业技术教育，2013，34（02）：55-57.

[4]葛阿萍，江荧.高职院校“分流培养、分层教学”人才培养模式探索与实践[J].科教文汇（上旬刊），2021（34）：119-122.

[5]张静.我国职业教育领域一体化教学模式研究文献综述——基于2006—2015年研究文献的统计分析[J].中国职业技术教育，2017（07）：44-48.

[6]陈炳森，陈韶光.高职专业核心课程实施项目化集中教学的研究——以数控机床故障诊断及维修课程为例[J].广西教育，2012（47）：151-152.

[7]刘胜永，杜皓.混合式教学模式在数控机床维修教学中的应用[J].内燃机与配件，2021（10）：231-232.

[8]王志成.数控机床故障诊断与维修课程“做中学”教学模式的研究与实践[J].沈阳工程学院学报（社会科学版），2012，8（03）：397-399.

[9]李香飞，吴鸿雁，张晓光.基于EPIP理念的混合式教学研究与实践——以数控机床维修实训教学课程为例[J].工业技术与职业教育，2022，20（01）：53-58.

[10]郝双双，郑欣欣，刘万村.“新工科”理念下高校“数控机床故障诊断与维护”课程教学模式的研究与实践[J].无线互联科技，2020，17（23）：173-174.

[11]吴建伟.六步教学法在“数控机床故障诊断与维修”课程中的应用[J].科技风，2023（16）：112-114.