數控機床電氣安裝與調試實踐課程項目化教學體系探究

曹錦江

南京工程學院自動化學院 江蘇南京 211167

數控機床電氣安裝與調試實踐課程是我校自動化、自動化(數控技術)、自動化(機器人)方向專業學生實踐環節重要的必修課程。由于該課程實踐涉及綜合性知識較多，既有計算機、自動控制、檢測知識，也有機械、液(汽)壓、機床電氣等綜合知識[1]；既有技能性動手實踐內容(如電器拆裝、布線)，也有智能性的邏輯訓練實踐內容(如PLC程序的開發)。課程教學大綱要求學生從電氣設計、安裝、調試、程序開發、文檔整理等多方面進行實踐培養學習，該課程實習對培養學生工程實踐能力、綜合素質以及創新能力具有很重要的作用[2]。近幾年考研學生增多，畢業后轉行的學生也占一定比例，鑒于這些新的情況，在保證總體教學質量前提下，如何更好地個性化培養學生，值得指導教師思考。

1 項目化體系建立的必要性

數控機床電氣安裝與調試實踐課程作為我校自動化專業一個大型綜合性實踐課程，涉及的實踐知識比較多，學生動手環節多，實踐教學計劃安排3周時間，要求學生在有限的時間內完成全部實習任務有一定的困難。從多年教學效果來看，最后學生成績水平不一：有的學生完成任務后，還有多余時間，有的學生還未完全掌握實習內容。由于該教學實踐課程計劃安排在大四上學期，在此學期，學生有的計劃考研、有的提前參加招聘就業，有的計劃改行，學生個人志向不同，每年都有學生由于種種原因在教學計劃時間內不能順利完成課程實習，只能在畢業前安排最后一次重修，大大影響了原有教學計劃的順利進行，但學校安排專業方向的教學大綱核心內容不能更改。

如何順利完成實踐課程教學計劃，又能個性化培養人才，對專業指導教師提出了新的問題，原有的教學安排必須做出改革才能適應新的教學情況。

2 項目化教學體系的建立

我校數控機床電氣安裝與調試實踐課程，實踐任務分機床電氣安裝調試、普及型數控系統電氣安裝調試、FANUC數控系統綜合實踐等[2]，實習時間為3周，根據不同的專業，安排學生選擇不同的組合實習任務。

教學大綱要求學生“掌握數控機床部分電氣設計方法、機床電器元件的選擇，掌握普及型數控機床電氣布線、安裝與調試以及數控機床機電聯調的過程，掌握中高檔數控系統硬件連接、電氣圖設計、PMC(PLC)的編程開發和常見參數設置調試過程”。

針對我校現有的教學設備條件和教學大綱要求以及不同的實踐主題任務安排，把各個大的實踐任務分解成不同的子項目，子項目完成從易到難，分為必修和選修，滿足不同學生的學習需求。

為此，針對普及型數控機床電氣安裝與調試實踐任務[2]，建立了項目化實習體系(見表1)。

表1 普及型數控機床電氣安裝與調試項目化實習體系

項目一的任務是必須完成的項目。該實踐課程教學大綱要求本科生具備一定的設計能力，在整個實習過程中，只在實驗裝置上提供了基本參考圖，不提供完整的設計圖紙，由學生根據指導教師對課題知識點的講解、任務需求以及前面課程掌握的知識點和電氣軟件工具進行獨立設計繪圖。學生設計任務完成后，指導教師對學生的設計圖紙進行修改，學生自行更正后再完成任務二電氣安裝調試。

項目二的任務是以廣數數控系統為控制核心的數控車床電氣主電源的分配安裝調試實習，實習主要任務為元器件的識別、拆裝、安裝工藝的理解、導線布線施工，也是大綱規定的基本電氣安裝要求。

項目三的任務是對普及型數控車床基本輸入輸出信號的理解應用以及掌握輸入輸出信號的調試和維修方法，模擬現場工程師角色從事設備功能調試工作。學生理解和掌握該部分內容任務也是比較簡單的。

項目四的任務是調試數控車床兩軸伺服電機的運動，通過項目四的實踐，要求學生理解數控機床基本的插補原理、理解數控系統如何控制伺服驅動器及電機、掌握伺服運動參數的調試、熟悉數控機床回零調試等，它也是數控車床安裝調試實習和工程化項目必須掌握的重要知識點。

項目五至項目七實習任務學生可以根據個人情況自行選擇是否選修。

最后，所有參與課程實習的學生都必須參加考核環節的答辯、實習報告的撰寫，也是實踐成績考核的必要步驟[3]。

鑒于FANUC數控系統綜合實踐任務環節實習知識點多、專業術語新、工程性概念多、與以往學習的課程差別比較大，為此建立了如表2所示的項目化教學實習體系。

表2 FANUC數控系統綜合實踐項目化教學實習體系

表2實習項目從易到難，項目一至項目五是教學大綱和學習FANUC知識點的基本要求，要求每個學生必須完成，項目分類在必修環節，每個項目都可以獨立完成和結果驗收；由于學習時間有限，項目六、項目七是學習FANUC知識點的重點和難點，項目分類在選修環節，指導教師再輔導選擇選修項目的學生，這樣既能完成教學大綱規定的實習任務，又能滿足個性化學習發展需要。

3 項目化教學體系的實施

綜合考慮了實踐課程內容和學生實際情況，擬把以往要求所有學生統一必須完成的任務分解成一個個子項目，根據教學大綱和考核等級把所有的實踐項目任務分解成必修和選修2種。學生完成必修實習項目內容，實習成績考核才能及格，就是對實踐課程不感興趣或計劃改行的學生也必須完成必修實習項目，才能符合實踐課程教學大綱基本要求。若對該實踐課程感興趣，可以選修更多的實踐任務，考核成績相應提高，同時也為選修學生安排更多的實踐機會，例如面向選修的學生，安排實驗室半開放，允許利用業余時間參加動手實踐，完成選修實習項目。

3.1 完善修訂指導書

根據教改思路、按照項目教學理念重新編寫了原來的實習指導書，在必修實習項目部分增加了務必掌握的考核知識點清單，把需要考核的基本內容讓學生提前知曉，學生學習有針對性目標，由原來被動完成任務到主動完成任務；在選修實習項目部分增加了與實習項目自學相關的知識點，擴展了學生的知識面。

3.2 優化安排分組

以前分組是根據學生動手情況、掌握知識差異化情況搭配組合，建立項目化教學實習體系后，實習分組除考慮各個學生不同情況差異化搭配組合外，主要以選修和必修為分組原則。

3.3 細化考核等級

由于以往是根據多元化和量化考核學生[3]，對所有學生采用同一標準考核，建立項目化教學體系后，根據必修和選修項目，重新制訂考核等級標準。

3.4 靈活安排實習時間

以前完成實習任務是串行計劃，學生若有事請假，就不能跟上小組實習，請假的學生后續就很難跟上實習進度，實習時間和實踐內容缺少，實踐環節動手能力和理解能力都不能達到實習要求，常常導致實習成績不及格。把實習內容項目化教學調整后，每個項目都是獨立可以完成的任務，學生可以根據分解的項目任務靈活安排時間補齊實習任務，實習期間實驗室在業余時間都對學生開放。

在部分班級試行項目化教學體系后，學生學習的積極性大大提高，學生根據自身情況選擇必修和選修的內容，特別對于考研的學生，集中時間和主動完成必修任務內容可以節省其他時間用于考研復習。對實習項目感興趣的學生，學習的內容更豐富了，得到了更多的實踐鍛煉機會，也得到了更多的輔導機會。

4 結語

數控機床電氣安裝與調試是我校的重要的實踐課程，該課程的教學改革有利于學生由被動學習變為主動學習，有利于指導教師進行更好的教學指導；有利于教學資源合理的利用，更有利于個性化培養學生[4]。該課程改革的思路也可以供其他實踐課程參考。