《數控機床裝調與維修》課堂教學改革

吳曉東　朱堂葵

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《數控機床裝調與維修》課堂教學改革

吳曉東朱堂葵

摘要：《數控機床裝調與維修》是數控技術應用、電氣自動化技術、機械設計與制造、機電一體化技術等專業的必修課程，學生除了要掌握必要的理論知識之外，還需要積累一定的實踐經驗，文章結合筆者從事《數控機床裝調與維修》課程的教學及工作經驗，認真分析了在《數控機床裝調與維修》教學中存在的問題，提出了教學改革措施。

關鍵詞：數控機床裝調維修；教學改革；理論與實踐相結合

一、引言

隨著工業自動化的普及與基礎裝備制造業的發展，社會對數控技術人才的需求不斷提高，從傳統的數控操作、數控加工編程逐漸轉向技術含量較高的數控機床安裝與調試、數控機床的日常保養以及數控機床維修。目前影響數控機床普及率與使用率的主要因素是數控機床維修人才的缺乏，維修水平普遍偏低，極大地影響了數控技術在工業自動化中的應用。

培養數控專業維修人才時，高校不僅要教授學生數控維修方面的相關理論知識，而且還要加強學生的基本技能訓練。《數控機床裝調與維修》課程已經成為機電一體化技術、電氣自動化技術等專業學生的一門重要的專業技能課。高等職業教育致力于培養技術應用人才，面向制造業生產第一線，培養適應數控機床生產企業、數控機床使用企業中數控機床機械部件的安裝與調整、電氣線路的安裝與調試、數控機床的操作與日常維護保養等工作崗位的要求，能完成數控機床機械部件與電氣零件的安裝，普通機床、數控機床電氣線路的安裝與調試等工作任務，會使用數控機床完成常規機械零件的加工，能完成數控機床的日常維護保養工作，能完成數控機床常見故障的診斷與排除任務的高級技能型人才。高職院校非常重視對學生的動手能力和專業技能的培養，專業技能課的教學只有從以傳統的理論教學為主轉變為技能訓練為主，學生才能掌握數控機床裝調與維修的相關技能，畢業后才能迅速勝任工作崗位，適應社會需要。鑒于教學方式直接影響到教學質量，所以，高職院校《數控機床裝調與維修》課程的教學改革勢在必行。

二、《數控機床裝調與維修》課程在教學中存在的問題

數控機床裝調與維修是機電一體化技術等專業的專業課程，是考取數控機床裝調維修工職業資格證書的基礎。融合了機械制造、氣動、光電、計算機、液壓、自動控制及傳感檢測方面的技術，涉及的知識面相當廣，是對前導課程的總結和提升。通過該課程的學習，學生在數控機床安裝與調試、故障診斷與維修方面的分析能力與解決問題能力得以有效提高。學生在了解常用數控機床的結構、數控系統、數控伺服系統、主軸系統、冷卻和刀架系統工作原理的基礎上，通過對一些常見故障特點和發生原因地分析，掌握數控機床故障診斷所必需的理論知識，并開展相關的實訓練習，在理論與實踐相結合的基礎上，學會用數控機床中常用的檢測技術與方法去分析現象，發現故障，并學會用基本方法去排除一些常見故障。由于本課程涵蓋的知識面廣，涉及的原理多，在傳統的教學模式下學生學習起來很費勁，因此，只有通過課堂教學改革，改變教學模式，才能順利完成教學任務，讓學生在有限時間里獲得更多的知識，知識面得到擴寬，進而成為社會企業需要的高素質技能型人才。

鑒于學生素質、教學條件等原因，本課程在教學中存在以下幾個問題：

1.裝調過程無法實現

現有數控維修教學手段不足，在數控維修專業的教學中，對應的課程教學實驗室基本上有以下三類：數控機床電氣試驗室、數控機床綜合實驗室、數控機床拆裝實驗室。從數控配備的規模調查結果來看，數控機床作為一種昂貴的機械加工設備，由于院校受資金投入的限制不能按要求配置設備，目前大部分院校只配備了以上三種實驗室中的一種或兩種。［1］

義烏工商職業技術學院現有的THWSKW-2B型數控機床維修實訓臺，側重于維修，學生在學習裝調的過程中，以理論為主，維修實訓臺上講解、觀看為輔，對數控機床裝調理解地不夠深刻，致使裝調實踐教學環節比較薄弱，而把現有的THWSKW-2B型數控機床維修實訓臺拆了讓學生裝調，一次課無法完成，另外在拆裝的過程中勢必會造成現有設備無法正常運行，影響平行班的教學。

《數控機床裝調與維修》的教學仍然以理論教學為主，在實踐教學過程中，由于實訓設備不足，只能開展一些認知性實驗，這使得實訓時間得不到保證，學生的實際動手能力難以提高。

2.真實維修過程難以模仿

隨著高職院校的擴招，學生素質普遍偏低，多數學生基礎理論知識薄弱，動手能力差、缺乏實際經驗，表現為抽象思維能力較弱，接受專業知識的興趣和能力都較低。［2］

在實際的維修過程中，很多可能是某個電氣元件燒毀或者是接錯線了，但在學習的過程中，沒有那么多的故障元件可以提供給學生檢修實訓，而光靠講解和演示，學生并不愛聽，效果也難以檢驗；而對接錯線故障的排除，在實訓的過程中，效果不容樂觀。學生往往上了實訓臺，不是先看有什么故障，而是先看線哪里松了，或者接錯了的地方，更有甚者，一場維修實訓下來，學生根本沒有使用萬用表的檢測工具就完成了檢修。

當前，雖然很多高職學校都開設了本課程，并且開展了數控機床的維修實訓，但是因為開展數控機床維修實訓所需的低壓電氣元器件種類繁多，數控系統、主軸系統、刀架系統和伺服系統之間的連接電纜不宜經常性地插拔，所用導線、端子等耗材消耗嚴重，所需工具多，教師對學生接線正確與否的排查工作量大等原因，使得實際動手率大大下降。［3］

3.教學人數過多

《數控機床裝調與維修》課程涉及機械、液壓、氣動、計算機、控制及檢測方面的技術，涉及的知識面較廣。一次教學時間一般為四節課，這四節課往往還得給學生講解部分理論，由于人數眾多，實訓過程需分幾個人一組進行。鑒于高職院校的學生素質普遍偏低，多數學生基礎理論知識薄弱，動手能力差、缺乏實際經驗，積極性不是很高，往往只有那么幾個學生在實際操作，課堂教學效果并不理想。

4.課程教學考核方式不易開展

《數控機床裝調與維修》是基礎知識和專業技能綜合運用的結果。目前的考核方式為平時考核和期末考核兩種，兩種方式都以故障檢修的操作考核為主，限于高職院校的學生的素質水平，以接線檢修為主。平時考核存在以下問題：單人檢修分批進行，前面的學生檢修好了之后由于上課時間的限制，不能離開實訓室，將和待考的同學處于同一環境，勢必造成泄題，有失考試的公平性，從時間上來說又只能制造一個故障點，往往有的學生上來就不是看有什么故障，而是看哪里線沒有接好；而采用分組檢修考核勢必造成僅有那么幾個學生在考核，其余學生在觀望。

三、《數控機床裝調與維修》課程的教學改革方案

《數控機床裝調與維修》是一門實踐性很強的專業技能課，本課程的教學目標是使學生成為在數控機床方面掌握分析、解決問題能力的技術型人才。根據當前人才培養模式，結合筆者多年的工作經驗所了解的企業對該專業技術人員的要求標準，該課程在教學過程中應從以下幾方面進行改革：

1.開展逆向裝調實訓

根據筆者多年的工作經驗，在數控機床裝調與維修的工作過程中，裝調的工作流程是：繪制原理圖和接線圖、安裝電氣元器件、調試；維修的工作流程是：根據原理圖和接線圖分析故障原因、找到故障點、解決故障點。不管是裝調還是維修，都必須了解機床的工作原理和接線。

以繪制原理圖和接線圖的方式開展裝調實訓，有利于學生加深對原理的認識，同時提高畫接線圖的能力；有利于檢修時查線或檢查故障，接近于工廠的實際情況，比教師講解的方式更有利于學生的發展。

鑒于在現有條件下難以實現裝調實訓，而實際工作中裝調是必不可少的，因此可以通過逆向裝調的形式展開實訓：讓學生用CAD繪制THWSKW-2B型數控機床維修實訓臺原理圖和接線圖，以此來達到加深裝調原理的目的，同時不僅鞏固學生查看繪制原理圖和接線圖的能力，而且還能有效地防止學生拆完實訓臺之后不能裝回去進而影響教學事故發生。

2.真實化的維修

數控機床裝調與維修專業是一個復合專業，對于機械、電氣、計算機軟硬件、編程、控制等方面的知識和技能要求均較高，企業對數控設備調試與維修專業人員的素質提出了較高的要求。對于生產數控機床的企業來說，數控機床裝調維修人員在機床生產過程中，需要完成安裝、調試、檢測等工作，同時還承擔著產品的售后服務維修的工作，是企業與用戶之間的紐帶與橋梁；而對于使用數控機床的企業來說，在數控機床的使用中，數控機床裝調維修人員負責數控機床保養、維護、數控加工工藝流程設計的參與和實施等工作。

雖然越來越多的高校開展了數控機床裝調與維修實訓，但是由于實驗室規模的限制，配備的數量往往有限，而在數控機床的實訓中，學生不僅要通過實訓臺了解機床的部件，而且還要利用數控機床綜合實踐平臺進行實訓練習。另外，實訓室還需要配備足夠數量的傳感檢測元件，以開展維修實訓，但由于其價格昂貴，以目前的儀器和工具水平，只能達到檢查線有沒有接錯和線松了的問題，難以達到真實的維修水平，應找一些損壞的元器件，比如說繼電器，接觸器，開關電源等安裝到現有的設備上讓學生檢修，以此提高檢修難度，接近實際情況。

前期學生學習《電工基礎》《電機與PLC》、《數控加工與編程》和《CAD/CAM技術》課程的效果直接影響到檢修實訓模塊的開展。根據企業的工作模式，實際的檢修除了線接錯外，還有元器件的故障等方面的原因，而實際的檢修過程中，往往只有一人或兩人操作。因此，檢修實訓應盡量接近實際情況，提高檢修難度，使得學生在實訓中掌握數控機床裝調與維修方面的技能，以適應社會與企業的需要。

3.小班化教學

小班化教學模式的改革被譽為“教學領域的一場革命”，國內外教育部門、高校教育專家和各個階段的學校聯合進行了對小班化教學模式地探索，政府部門給予資金支持，高校教育專家給予理論支持，學校及一線教師也展開對小班化教學模式的實踐性探索。

由于目前只有8臺THWSKW-2B型數控機床維修實訓臺，而上課人數達到27人，在實訓過程中，要想提高檢修難度，只能分組進行，3-4人為一組的檢修實訓難以達到預期效果，而實行單人檢修實訓，由于時間限制，又難以提高難度。

在實際工作中，檢修時往往需要2人進行，互相合作，一人啟動設備，另一人觀察故障現象，筆者結合本課程的實踐特點，采取小班化小組合作的教學策略，學生看得清楚，聽得仔細，既提高了教學效果，又提高了學生的積極性，使每個學生都有動手的機會，同時也方便教師督促學生，高職院校的學生的學習能力、空間思維要較本科院校的學生差，自信心也不足，展開2人一組的檢修實訓，既接近實際工作，又容易把握檢修難度，增加學生的自信心，提高教學效果。

4.考核方式

要建立一體化教學體系，就必須建立與此相應的考核評價體系。顯然以往一張試卷來考查學生的考試模式已經不再適合。要摒棄傳統教學中一張期末試卷決定成績的考核模式，就需要建立完整的評價體系［4］，綜合地考查學生的基礎知識與專業技能。結合本課程的特點，考核評價體系應包括：①基本知識的考查。繪制原理圖和接線圖、識圖技巧、常用電氣設備的原理。②基本檢修能力考查。包括平時的考核和期末的考核，分項目考核，兼顧學習過程考核和項目終結考核，在把故障元器件安裝在現有實訓臺的基礎上，盡量接近實際，讓學生檢修，避免學生只會檢查線是否接錯等情形。③綜合素質考查。考查學生綜合運用所學知識修改某些功能的能力，比如以修改梯形圖的邏輯來修改某些功能，通過調整參數的方式來調整運行狀態。

四、總結

當前社會正處在高速發展階段，科學技術的發展革新帶來的是全球經濟結構的調整、勞動組織結構的變化，社會和企業對專業技術人員提出了更高的要求，以適應時代的發展，各級各類教育也在通過不斷的改革與發展，以適應當前的社會發展需求。要使職業教育培養的人才適應和滿足社會發展的需求，必須加快和深化職業教育改革，重點放在課程改革上。而課程是教學思想、方法、內容的有效載體，因此，職業教育課程改革意義重大。［5］

目前，課程教學改革已成為高等職業教育改革的核心關鍵，《數控機床裝調與維修》作為一門實踐性很強的專業技能課，在傳統重知識傳授而輕技能培養的教學模式下，課程改革任重道遠。筆者希望通過以上的一些教學改革措施，可以使該課程教學更接近實際工作情況，提高學生的實際動手能力，使其滿足社會和企業對從業人員的需求。

參考文獻

［1］陳罡.數控機床在大學生實踐教學中的應用及存在的問題［J］，價值工程，2014.

［2］閆存富，劉學友.《數控機床》課程教學改革的探討［J］，機械管理開發，2010.

［3］吳金嬌，劉樹青.虛擬數控機床在數控維修教學中的應用［J］，中國現代教育裝備，2011.

［4］陳佶.《數控機床機械結構》課程教學改革研究［J］，價值工程，2014.

［5］江輝.數控機床裝調與維修專業一體化課程模式研發［D］.成都：西華大學，2014.

（作者單位：義烏工商職業技術學院）

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

［基金項目：本研究項目來源于義烏工商職業技術學院教學改革研究項目“數控機床裝調與維修課堂教學改革”］