數控機床維修教學中CDIO項目教學法的應用

岑華

【摘 要】針對目前數控機床維修教學中存在的問題，簡要介紹CDIO項目教學法在數控機床維修課程中的應用思路，并從課程項目的構思、設計、實施、運行與評價全過程探討CDIO項目教學法的具體實施路徑。

【關鍵詞】CDIO項目教學法 ?數控機床維修 ?教學 ?應用

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）12C-0147-02

一、研究背景

當前隨著科技的進步和經濟的發展，我國的制造業正在進行升級換代，而數控機床作為先進裝備制造業的關鍵設備，已經在企業中得到了廣泛的應用。數控機床是以數控技術為核心典型的機電一體化設備，數控技術涉及多門學科，如機械制造技術、自動化控制技術、計算機技術、電子技術等。雖然數控加工大幅度提高了機械制造的精度和效率，但是由于數控機床體系結構復雜，發生故障后，對故障的檢測和維修比較麻煩，如果不能及時排除故障，就會影響生產，造成較大的經濟損失。這就對數控機床維修工的能力提出了較高要求。數控機床維修工主要從事數控機床的裝配、調試和檢修工作，一名合格的數控機床維修工不僅要有較高的數控技術的專業理論知識，還要具備分析、判斷故障，快速準確地維修好機床的能力。當前，多數數控機床維修人員來自高職院校，然而高職數控機床維修課程教學存在重理論輕實踐、理論教學和實踐教學分離的現象，學生的職業素質離企業的要求還有一定的距離。這導致了工廠企業招不到合適的數控維修工、數控專業畢業的學生難以對口就業的矛盾。對此，需要對高職數控機床維修教學進行改革與創新，探索學校、學生和企業都能共同參與、共同獲益的教學方法。CDIO項目教學法可以說是一種有益的嘗試。

二、CDIO項目教學法概述

CDIO是一種工程教育模式，它代表先進的工程教育思想，是國際工程教育改革的最新成果，是工程教育理念的繼承和發展。C代表構思、D代表設計、I代表實施、O代表運行。CDIO理念核心為“做中學”，它以真實的工程項目為載體，通過從項目構思到項目運行整個過程的訓練，讓學生在實際工程環境中學習專業知識和訓練職業技能，接受優秀企業文化的熏陶，養成良好的職業素質。CDIO項目教學法充分體現了現代教育的特點，它注重培養學生的工程系統能力、職業素質、創新能力和人際團隊能力。目前國內外多所大學引入CDIO項目教學法進行教學改革，都取得了良好的效果。

三、數控機床維修教學中CDIO項目教學法的應用程序

數控機床維修這門專業課程綜合性強，需要學生具備扎實的理論基礎和較強的動手能力，要開展好該課程的教學工作并不容易。在傳統的課程教學模式下教師按知識點循序漸進地組織教學，內容缺乏彈性，學生的學習比較被動，缺乏獨立分析和解決實際問題的能力。CDIO項目教學法是以項目為主線來組織課堂教學，將課程的培養目標融入項目教學過程中，通過規劃、設計項目，將整個課程體系有機地結合起來。該教學法的引入將枯燥刻板的課堂教學變成了生動有趣的實驗項目，可以充分調動學生的學習興趣，改變學生的學習方式，提高課堂教學的質量。

在數控機床維修教學中應用CDIO項目教學法，主要是根據CDIO教育模式的原理和要求，結合學校的實際情況，對數控機床維修課程的教學模式進行改革。主要圍繞理論和實踐相融合展開，按照CDIO大綱對課程體系的具體要求，以“項目構思—項目設計—項目實施—項目運作”為主線構建課程項目，實現課程理論知識和實踐技能一體化教學。課程開始之前，學生以4～5人為單位組成項目小組。在項目的構思階段，指導老師給學生講明項目的目的和任務，引導學生思考如何開展工作。在項目設計階段，項目小組的全體成員通過學習討論，設計出項目的實施方案。在項目實施階段，項目小組合作進行實驗，檢驗自己設計的實施方案。在項目運作階段，考評小組根據任務要求及項目開展的情況，對項目小組每位學生進行評價和反饋。

四、數控機床維修教學中CDIO項目教學法的實施路徑

（一）課程項目的構思

CDIO項目教學法在工程的背景下，以項目為載體實施課程，學生親身體驗項目實施的整個過程。課程項目要符合課程教學目標的要求，要與企業生產實際相結合，還要符合學生當前的實際水平。課程項目的開發最好由學校教師、企業技術人員及行業專家共同研討，按照課程相關的技能要求，結合企業實際工作任務，精選出有代表性的工程案例，依托真實的生產環境實施項目制教學，充分實施“做中學”的教學方法。

項目的構思首先要考慮如何將工程案例融合到項目教學中。在項目的選題上，盡量采用企業做過的項目。來自產業一線的項目既貼合工業生產的實際情況，又能保證教學內容與企業生產同步。也可采用與企業聯合開發具有市場價值的項目，在保證學生學習和訓練的同時，也實現產學結合。還可以讓學生參加開發一些簡單的課程項目或者引導學生自選一些有意義的項目。

根據職業崗位的要求并結合學校的實訓條件，筆者將數控機床維修課程的教學內容提煉為四個大項目，分別為：GSK980TA數控車床機械結構的拆裝與維修、FANUC0i數控加工中心系統的連接與調試、西門子802s數控銑床電氣系統故障的診斷與維修、數控機床PLC控制的應用與調試。根據課程項目的工作任務及包含的知識點，再把每個項目分解為若干個模塊，各模塊按照由易到難、由簡單到復雜、由淺入深的順序設置。數控機床電氣系統故障很多，以西門子802s數控銑床電氣系統故障的診斷與維修為例，將該項目歸納為開關故障診斷、主軸啟動故障診斷、機床坐標軸不移動故障診斷、刀架換刀故障診斷、伺服電機故障診斷等模塊。

（二）課程項目的設計

在CDIO項目教學法中學生是主角，指導老師要善于扮演好配角。圍繞確定的項目模塊，學生項目小組進行分析和討論，提出項目模塊的設計方案或解決問題的可行性辦法。以“刀架換刀故障”診斷為例。首先，分析故障現象?！暗都軗Q刀故障”可以分為“刀架換刀時不轉”、“刀架換刀時不停旋轉”、“刀架換刀時找不到刀架”等若干個故障現象。其次，分析故障產生的原因。指導老師通過提問的形式，啟發學生分析是機械故障還是電氣故障，引導學生思考機械故障、電氣故障的檢測辦法，指導學生查閱機械零件圖、電子零件圖、機床使用手冊等資料。最后，項目小組集體學習，運用課程的有關知識與技術，尋找處理故障的辦法。通過“頭腦風暴”、交流討論，項目小組形成統一的意見，撰寫和提交工作方案。在這個階段，學生獨立分析問題的能力、解決問題的能力、自主學習的能力得到了鍛煉和提高。endprint

另外，也要重視CDIO實訓場所的設計與建設。傳統的實訓室功能簡單，不能滿足CDIO面向工程、理實一體化教學的要求。學校要通過校企合作，設計和建設開放式的教學工廠型實訓基地，把專業知識學習、職業技能訓練、生產加工、科技創新及社會服務結合起來。

（三）課程項目的具體實施

項目小組提交的工作方案是否能夠正確地排除故障，還需要通過實驗來進行驗證。例如，對“刀架換刀時不停旋轉”這個故障，在教師的指導下，項目小組根據工作任務進行分工，共同協作對機床進行機械部件拆裝、電子元件檢測、系統調試等。項目實施過程中，學生要繪制圖紙、編寫數控加工程序，記錄和整理實驗數據、撰寫實驗報告。通過反復實驗，逐一排除不可行的方案，最終找到正確的工作方案。項目完成后，指導老師要給學生講解故障的正確解決辦法，讓學生進一步理解故障的產生原因和檢測方法，還要幫助學生分析項目失敗的原因，指出項目實施過程中存在的問題和不足并指導學生加以改進。課程項目的實施過程體現了CDIO “做中學”的理念，學生邊做邊學，鍛煉了實踐動手能力、團隊協作能力，加深了對理論知識的理解，培養了工程的思維模式。

課程項目完成后，接著是項目的展示。安排以小組為單位進行答辯，項目小組要進行項目實踐演示，對項目工作方案的設計思路、故障原因、檢測與診斷的關鍵要素、實驗過程中遇到的疑難問題及實驗失敗的原因等進行匯報。答辯完后學生負責撰寫項目報告，總結課程項目的學習成果，分享心得和體會。

（四）課程項目的運行與評價

課程項目在學校的環境中運行有一定難度，學?？梢耘c企業合作創辦校辦工廠，面向市場承接數控機床的維修業務，實現學習、工作、生產的有機結合。課程項目在社會的環境中運行，接受市場的檢驗，可以直接獲得客戶的意見反饋，有利于項目的不斷改進和提高。CDIO的評價方法重在學生的能力培養，以過程性考核為主，采用多元化的評價方法，全面考核學生的綜合職業能力?？己说膬热莅ǎ簩W生的職業素質、個人能力、團隊合作能力、工程項目的完成效果等。課程項目的每個階段都有考核標準和考核成績，通過開展個人自評、小組互評和教師評價共同完成學生階段考核成績的評定，各階段考核成績按比例構成學生的課程綜合成績。

五、結語

在實施CDIO項目教學法的過程中，教師起著重要的作用。然而，目前高職院校部分工科教師缺乏產業經驗，CDIO能力不足。對此，各高職院?？煽紤]與企業建立人才共同培養的機制，邀請優秀的企業工程師到學校兼課和讓專業教師到企業兼職鍛煉。同時，課程項目教學實行雙導師制，由企業工程師和學校教師共同擔任課程的指導老師。此外，鼓勵教師和企業合作開展課題研究、技改項目、產品設計開發，不斷提升教師的工程實踐能力。

總之，CDIO項目教學法主要是以學生為中心、以培養學生的職業綜合技能為目標，通過項目來組織和實施課程，給學生以完整的工程項目體驗。數控機床維修課程實施了CDIO項目教學法后，學生的學習潛力被激發出來，學生親自動手拆裝機床，做實驗分析、檢測故障，設計維修方案和完成機床維修的工作任務。一體化的教學模式讓學生不再害怕數控機床維修抽象難懂的理論知識，每個故障的成功解決都會增強學生的自信心。通過CDIO項目訓練，學生的專業知識、實踐技能和職業素質提高很快，為他們今后的學習和就業打下了很好的基礎。

【參考文獻】

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[2]周美茹，沈春寶，紀春明.“教學做一體”的CDIO教學模式實踐[J].職業，2011（26）

[3]陳文杰，任立軍.新加坡理工學院基于CDIO模式的項目教學改革[J].職業技術教育，2009（35）

【作者簡介】岑 華，男，廣西現代職業技術學院機電工程系講師，碩士，研究方向：數控專業。

（責編 王 一）endprint