基于工作過程的數(shù)控設備故障診斷與維修課程開發(fā)與實踐

胡宗政

（蘭州職業(yè)技術學院 機電工程系，甘肅 蘭州 730070）

1 基于工作過程的課程開發(fā)思路

基于工作過程的課程開發(fā)就是將學習過程、工作過程與學生的能力和個性發(fā)展聯(lián)系起來進行的課程開發(fā)［1］。其強調(diào)職業(yè)工作的整體性，強調(diào)方法能力、社會能力的培養(yǎng)與專業(yè)能力培養(yǎng)的融合，強調(diào)“工作過程的完整性”。基于工作過程的課程開發(fā)流程如圖1所示。首先根據(jù)崗位分析一個職業(yè)的典型工作任務，然后以工作過程為導向確定教學單元。通常一個崗位有一個或多個典型工作任務，一個工作任務對應一個或多個學習領域［1－3］的課程，一個學習領域課程由若干個學習情境（學習單元）組成，每個教學單元又包含學習目標、學習與工作內(nèi)容、學時要求、教學方法與組織形式說明、學業(yè)評價方式等具體要素［4］。

2 基于工作過程的數(shù)控設備故障診斷與維修課程設計

數(shù)控設備故障診斷與維修課程［5］是數(shù)控技術相關專業(yè)核心職業(yè)能力課程之一，是一門理論性與實踐性很強的綜合性課程。本課程要求學生掌握典型數(shù)控系統(tǒng)相關知識，掌握數(shù)控設備故障診斷與維修的基本方法與步驟，旨在訓練學生對數(shù)控設備安裝、調(diào)試、日常維護及故障診斷與維修能力，培養(yǎng)學生的崗位能力、社會能力，進一步提升學生的職業(yè)能力與素養(yǎng)，為提高學生就業(yè)競爭力及職業(yè)生涯持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎。

通過對蘭州周邊地區(qū)以及長江三角洲、珠江三角洲地區(qū)相關企業(yè)的深入調(diào)研，針對數(shù)控設備故障診斷與維修方向?qū)I(yè)人才需求現(xiàn)狀，針對企業(yè)對數(shù)控設備故障診斷與維護專業(yè)技術人員的基本知識和技能要求，以職業(yè)崗位綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為目標，進行了基于工作過程的職業(yè)能力課程開發(fā)的探索實踐。

圖1 基于工作過程的課程開發(fā)流程

2.1 課程目標設計

一個職業(yè)具有特殊的工作過程［6］，即在工作的對象、方式、內(nèi)容、方法、組織以及工具等方面有它自身的方法。因此，基于工作過程的課程需要制定符合某一職業(yè)需要的知識、技能態(tài)度［7］（方法能力、社會能力、專業(yè)能力）的培養(yǎng)目標。通過對調(diào)研結果的分析，確定該課程具體實現(xiàn)的能力目標如表1所示。

表1 數(shù)控設備故障診斷與維修課程能力目標

2.2 學習情境設計

學習情境［8－9］是組成基于工作過程課程方案的結構要素。學習情境的設計要體現(xiàn)出工作過程的相對固定性、完整性以及工作要素的全面性，要體現(xiàn)出范例性、可操作性、結果驅(qū)動性、趣味性、靈活性等特點。簡單地講，學習情境是構成教學內(nèi)容的“小型”主題學習單元，基于工作過程的課程方案的設計也就是學習情境的設計。學習情境的設計需要重點解決以下問題：

（1）本課程所要培養(yǎng)的專業(yè)能力、方法能力、素質(zhì)能力，在學習情境設計中，要明確這3項能力的具體要求。在整個學習情境的教學實施過程中，應貫穿素質(zhì)能力的培養(yǎng)和方法能力的培養(yǎng)。

（2）確定可以培養(yǎng)前述能力的學習領域內(nèi)容和學習任務。根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H經(jīng)濟現(xiàn)狀和學校自身軟硬件資源，選擇數(shù)控機床這一載體，圍繞“機械”、“電氣”兩條主線，擇取專業(yè)知識點，根據(jù)認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，按照由簡單到復雜、由單一到綜合的認知規(guī)律，解構、重構、序化“知識點”，確定知識目標，實現(xiàn)學生由初學者到有能力者的過渡。

（3）學習情境的具體化就是課程。學習情境的設計要針對專業(yè)、工作崗位，要與職業(yè)實踐密切相關。其載體可以是項目、任務、案例、現(xiàn)象、設備、活動、產(chǎn)品、零部件、構件、材料、場地、系統(tǒng)、問題、設施、對象、工位、類型、崗位、生產(chǎn)過程、運輸工具等。每一個學習情境應該是一個完整的工作過程，要體現(xiàn)課程培養(yǎng)目標，要便于通過實驗室和實訓室實現(xiàn)工作過程導向的轉(zhuǎn)換，便于激發(fā)學生的興趣和聯(lián)想思維，培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力。例如在數(shù)控機床維修工作中，有電氣裝配與調(diào)試、系統(tǒng)連接與調(diào)試、精度檢測與調(diào)試、機械裝配與調(diào)試等，可以設計相應的學習情境。

（4）企業(yè)典型工作任務的 “教學化設計”。具體教學載體的選擇，應根據(jù)企業(yè)工作過程，對典型任務進行必要的“教學加工”，實現(xiàn)“職業(yè)性”到“教育性”的轉(zhuǎn)換。

根據(jù)前期調(diào)研，結合我院軟硬件條件以及學生實際情況，本課程在數(shù)控機床的眾多故障中選取了部分典型常見故障，設計了學習情境，如圖2所示［10］。

圖2 學習情境設計

2.3 教學實施方案設計

針對某一學習情境，從典型故障案例出發(fā)，以具體情境任務作為課程載體，設計教學單元，編寫任務書和實訓報告書，按照資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價6步工作法組織教學。如“情境4刀架換刀不能到位”中的“任務1刀架電路檢修”的課程單元設計如表2、表3所示。

表2 基于工作過程的課程單元（情境任務）設計

表3 基于工作過程的課程單元組織

續(xù)表

3 基于工作過程的數(shù)控設備故障診斷與維修課程教學方法和手段

3.1 教學方法

基于工作過程課程教學方法的核心是“以學生為主”的行動導向的教學方法［7］，包括項目教學法、任務驅(qū)動教學法、實驗教學法、模擬教學法、案例分析教學法、引導文教學法等。在實際教學工作中，主要就以下幾個方面進行了實踐。

（1）任務驅(qū)動，項目導向。從真實的故障診斷任務出發(fā)，以典型實際故障現(xiàn)象為任務內(nèi)容，對學生進行相應崗位技能的訓練。針對該課程特點，拓展機、電、氣、液交叉科學技能的訓練，引導多元化學習，擴大學生知識面，以滿足職業(yè)生涯可持續(xù)發(fā)展能力培養(yǎng)的需要［11－12］。

（2）教學生產(chǎn)化，學生主體化。按實際生產(chǎn)模式，將工作對象、工作方法、工作要求及工具等生產(chǎn)要素融入教學全過程，讓校內(nèi)學習與實際生產(chǎn)相一致，實現(xiàn)教學生產(chǎn)化的新型教學模式。探索引導學生自主學習，增加學習深度。

（3）綜合運用案例式、討論式等多元教學方法。利用教學設備，模擬設置故障，通過教師實際案例分析與示范，引導學生模擬工作；通過實際故障診斷排除工作，增加真實工作經(jīng)驗，親身體驗數(shù)控故障診斷工作任務；分組討論，優(yōu)化對比，集體協(xié)作，完成工作任務，在取得共同學習成果的同時，培養(yǎng)學生社會能力。

（4）搜集案例，及時更新教學資源。及時從企業(yè)收集典型的故障案例，整理并以“活頁教材”的形式納入課程教學。強調(diào)企業(yè)標準、規(guī)范、工作過程，拓展故障排除的思路，分享工作過程中的技巧。

3.2 虛擬仿真

充分利用多媒體技術、信息技術等現(xiàn)代教學手段和模擬仿真軟件，創(chuàng)設虛擬實訓環(huán)境，采用形式多樣的教學手段。

3.3 技能比賽，以賽促學

以職業(yè)技能大賽為切入點，嘗試“賽課結合”的教學模式，以技能訓練為主，提升學生職業(yè)能力。我院每年圍繞全國職業(yè)院校技能大賽開展與課程相關的技能競賽月，如數(shù)控機床裝調(diào)維修競賽、數(shù)控加工競賽等，優(yōu)勝者獲得相應的職業(yè)資格證書的同時，推薦參加更高級別比賽。技能競賽活動與學生年度評優(yōu)及獎學金評定互相聯(lián)系，有效提高了參與度，激發(fā)和提高了學生學習的積極性，以賽促學，成效明顯。

4 基于工作過程的數(shù)控設備故障診斷與維修課程實訓環(huán)境創(chuàng)設

基于工作過程的課程實施，需要一定的軟硬件資源及其相關外部環(huán)境的支持。如何按照真實工作背景創(chuàng)設學習環(huán)境是一個關鍵環(huán)節(jié)。在多年的教學改革中，針對我院設備欠缺等實際條件，主要采取了以下措施。

4.1 用足用活現(xiàn)有硬件資源

針對實訓設備數(shù)量不足等實際情況，我們對現(xiàn)有數(shù)控實驗臺以及數(shù)控機床進行了模塊化改造，重新進行功能布局，使其一方面能夠適應不同學習情境下不同子任務的實踐教學要求；另一方面能夠通過模塊化的組合完成整體綜合實訓項目的實踐教學。同時，優(yōu)化整合教學資源，借助于“生產(chǎn)實訓環(huán)節(jié)”淘汰的“普通二手設備”創(chuàng)設了真實工作背景下數(shù)控設備機械部分調(diào)試、調(diào)整、維修的真實工作環(huán)境，降低了教學成本，實現(xiàn)了教學目標。

4.2 借助仿真軟件創(chuàng)設工作環(huán)境

通過仿真軟件創(chuàng)設虛擬環(huán)境或工具，模擬真實案例進行操作、調(diào)試、檢測、驗證等實踐教學模式。比如動態(tài)、實時展示數(shù)控機床三維虛擬總成，對各個組成部件進行翻轉(zhuǎn)、平移、縮放等操作，對整機及各總成部件進行逐步分解和裝配調(diào)整，完成電氣設計及其調(diào)試等。這種教學方法生動形象，有利于提高學生興趣，使學生在短時間內(nèi)進入相應情境，真實地體驗在現(xiàn)實生活中進行操作的感覺，同時節(jié)省了訓練設備和場地等經(jīng)費投入，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。

4.3 合理組織教學資訊，注重軟資源建設

利用活頁教材等多種方式，模塊化分配學習任務，合理規(guī)劃子任務課時單元，以每個子任務為單位制訂教學實施方案。從細微處入手，創(chuàng)設真實、逼真的基于工作過程的實踐訓練環(huán)節(jié)，在夯實基礎能力的同時，拓展職業(yè)能力，實現(xiàn)職業(yè)生涯可持續(xù)發(fā)展。

5 結束語

本文按照基于工作過程導向的課程開發(fā)理念和開發(fā)模式，對數(shù)控設備故障診斷與維修課程內(nèi)容結構進行了設計。在實訓室模擬真實的工作過程組織教學實施，在高效利用教學資源的同時實現(xiàn)教學和企業(yè)工作崗位的零距離對接，建立了學習過程、工作過程與學生能力和個性發(fā)展的有機聯(lián)系，融合了專業(yè)能力、方法能力和素質(zhì)能力的完整性培養(yǎng)機能，取得了較好的效果，為欠發(fā)達地區(qū)相關專業(yè)課程的建設提供了一定的借鑒作用。

（

）

［1］沈玲.基于工作過程的高職課程建設研究［D］.長沙：湖南師范大學，2012.

［2］勞耐爾F.職業(yè)教育與培訓學習領域課程開發(fā)手冊［M］.北京：高等教育出版社，2007：6.

［3］王茜.“學習領域”在《數(shù)控機床電氣控制及故障維修》課程中的實踐［J］.新課程研究，2009（1）：89－90.

［4］姜大源.論工作過程系統(tǒng)化的課程開發(fā)［J］.新課程研究，2012（9）：5－7.

［5］郭江平，周蘭，李舒燕，等.基于工作體系的知識、技能、態(tài)度三位一體的課程建設模式研究與實踐［J］.武漢船舶職業(yè)技術學院學報，2009（1）：64－68.

［6］余斌.工作過程導向課程開發(fā)及其評價探索［J］.職業(yè)教育研究，2012（12）：11－12.

［7］趙志群.職業(yè)教育學習領域課程及課程開發(fā)［J］.徐州建筑職業(yè)技術學院學報，2012（2）：1－8.

［8］甄久軍，楊紅科.高職數(shù)控機床故障診斷與維修課程建設初探［J］.中國教育技術裝備，2010（5）：26－27.

［9］胡宗政.基于工作過程的《數(shù)控維修》課程教學實施方案設計［J］.甘肅科技縱橫，2013（8）：108－111.

［10］鐘波，李小軍.基于工作過程的以職業(yè)能力為導向的制造類專業(yè)課程體系建設研究與實踐［J］.岳陽職業(yè)技術學院學報，2010（4）：5－10.

［11］甄久軍.基于項目化教學的《數(shù)控機床故障診斷與維修》課程改革與實踐［J］.職業(yè)技術教育，2010（8）：26－28.

［12］管懷蓉.項目驅(qū)動式教學在《數(shù)控機床安裝調(diào)試與維修》課程上的應用［J］.機電技術，2011（1）：162－164.