六步教學法在“數控機床故障診斷與維修”課程中的應用

摘?要：針對“數控機床故障診斷與維修”課程教學中存在的問題，采用德國行動導向六步教學法進行課程設計和實踐應用，以“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價”為主要教學過程，學生在做中理解知識點，真正實現“任務引領、教師主導、學生主體”的教學特點。教學實踐結果表明，該教學模式的運用不僅強化了學生自主學習能力和團隊合作意識，而且課程的有效教學質量也得到極大提升。

關鍵詞：六步教學法；數控維修；真實工作任務；有效教學

Application?of?Sixstep?Teaching?Method?in

the?Course?of?Fault?Diagnosis?and?Maintenance?of?CNC?Machine?Tools

Wu?Jianwei

Lishui?Vocational?and?Technical?College?ZhejiangLishui?323000

Abstract：Aiming?at?the?existing?problems?found?out?in?teaching?of?“Fault?Diagnosis?and?Maintenance?of?CNC?machine?Tools”，the?German?actionoriented?sixstep?teaching?method?is?adopted?for?curriculum?design?and?practical?application.The?main?teaching?process?is?"information，planning，decisionmaking，implementation，inspection?and?evaluation".Students?understand?knowledge?in?doing，and?really?achieving?the?teaching?characteristics?of?"task?leading，teacher?leading?and?student?as?the?main?body".According?to?the?teaching?practice?result，it?shows?that?this?teaching?pattern?cant?build?their?autonomy?and?team?work?capacity?only，but?also?highly?improve?the?course?of?the?effective?teaching?quality.

Keywords：Six?step?teaching?method；CNC?maintenance；Real?work?tasks；Effective?teaching

“數控機床故障診斷與維修”作為數控技術專業的一門專業技術課，具有內容跨度大、覆蓋面廣、實踐性強等特點，要求學生既要掌握機械、電氣和液壓等原理知識，又要具備在實踐中進行綜合診斷與維修的實踐能力。在傳統的教學中，教師通常花大量時間傳授基礎知識，缺乏項目引導，學生難以理解，只能機械地背誦知識點，長期如此，學生的興趣消磨殆盡。同時，在實訓過程中，由于人數多、實訓設備少、實訓時間短，導致教學效果不夠理想，學生獲得感較差［1］。因此，課程需要更新傳統教學觀念，使學生善于從真實工作任務中發現與解決問題，實現知識點的學習從任務中來，到任務中去的目的，進一步調動學生參與探究和動手操作的積極性，提升學生的綜合實踐能力，為今后的學習和應用奠定扎實基礎［23］。

當前，德國“雙元制”職業教育模式受到越來越多關注，2019年8月12日—2019年8月27日，筆者有幸參加了由德國柏林職業教育集團組織的“專業骨干教師培訓項目”，其培訓領域為數控切削技術。在德國研修期間，近距離、深層次地學習了原汁原味的德國“雙元制”職業教育理念和具體做法，在整個活動中，教師和學生采取互動、交流、共同參與等方式一起完成教學任務，把教與學進行了最大程度的優化與融合。在“數控機床故障診斷與維修”課程中，通過借鑒行動導向六步教學法，以“任務驅動”為基礎，按照循序漸進的原則設計學習情景，強調以學生為中心，教師為主導，學生為主體，教學做一體化開展教學活動［4］，能很好地達到預期教學目標。

1?行動導向六步教學法

德國行動導向六步教學法是通過分組教學的形式，以工作任務為導向，學生在真實情景中學習，并促使腦、心、手同時并用的一種教學方法。在實踐過程中，學生不是什么都學，而是用到什么學什么，側重培養其收集信息、獨立思考、制訂計劃、小組協作、溝通表達、解決問題等關鍵能力。具體六步教學法實施流程如圖1所示。

1.1?學習內容及任務體系

通過充分調研和學生實際情況，根據行業需求和職業崗位要求，結合相應的職業資格鑒定考核標準，將課程內容分為4大模塊，序化為6個學習情境，15個任務（如圖2所示）。

其中，任務越真實，越能調動學生的學習積極性和投入度，因此，在課程任務設計時，盡可能選擇職業相關的真實項目，組合典型工作項目和基礎性學習項目一起構建基于工作過程的學習情景，真正形成“教學做”合為一體。

1.2?六步教學法結構模式

結合“數控機床故障診斷與維修”課程，構建“12364”完整的行動序列教學模式（如圖3所示），即一任務（真實工作任務）、雙貫穿（德技雙修）、三階段（要做什么、怎么做、做得怎樣）、六步驟（資訊、計劃、決策、實施、考核、評價）、四統一（實訓場所與工作環境統一、學習情境與工作情境統一、項目要求與工作任務統一、訓練規程與工作流程統一）［5］。

2?六步教學法在數控機床故障診斷與維修教學過程中的應用

以“FANUC變頻主軸故障維修”為例，基于六步教學法設計工作任務單，具體實施過程如下：

2.1?情景創設

通過播放一段機床主軸故障的視頻，引導學生觀察故障現象是怎么樣的？若想排除該故障，需要掌握哪些知識點？從而引出如下設計問題：

（1）主軸電機控制電路如何連接？

（2）變頻器參數如何調試？

（3）通訊連接怎么建立？如何實現PMC程序下載與上傳？

2.2?資訊

學生在一體化環境中，在規定時間內，通過各種渠道（如查閱手冊、瀏覽網頁、教材、小組討論、動手實驗、向老師請教等）收集“工作任務單”中相對應的3類問題，并做好記錄，具體問題如下：

（1）畫出變頻主軸驅動系統的電氣原理圖以及說明如何實現主軸正反轉；（2）變頻器參數N2.00、N2.01具體含義是什么？如何編寫PMC程序，使得主軸倍率開關按50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%相對應的倍率速度輸出？（3）RS232通訊連接的建立需要設置哪些參數？分別在什么地方設置？

2.3?計劃、決策與實施

學生完成資訊環節后，已經基本具備完成任務所需的知識點。主軸電機為什么運轉不了？目前設備狀況：

（1）主軸電路線路部分未連接；

（2）部分參數丟失、變頻器參數已經復位清零；

（3）主軸倍率開關程序錯誤。

任務要求：

（1）根據電氣原理圖，完成主軸線路連接；

（2）完成系統參數、變頻器參數調節；

（3）編寫倍率開關控制程序，并建立通訊連接；

（4）在線調試，實現主軸在不同倍率下能夠正常工作。

2.3.1?計劃

按照記錄員、安全員、程序員、接線員、機修員等崗位完成小組成員分工，各小組商討，確定維修步驟，先做什么，再做什么，哪一步該怎么做，需要用到哪些維修工具，質量、安全、工藝措施如何，將計劃記錄在“工作任務單”中。

2.3.2?決策

組內及組間相互交流討論工作計劃，檢查維修方法、維修思路以及步驟是否存在問題，比較后進行優化，計劃提交小組討論或指導老師檢查，形成實施性方案。

2.3.3?實施

有條不紊地按照計劃執行，并及時記錄實施過程中出現的問題、原因分析、解決辦法，學有余力的同學可以幫助其他小組解決維修實施問題。

2.4?考核

考核分為過程考核和結果考核，過程考核包括常用儀表使用、接線工藝、6S管理、安全文明生產等；結果考核包括參數設置是否正確，能否正確編寫PMC程序并完成上傳，變頻器、倍率開關功能正常與否，主軸能否運轉等。從資訊到評價六步教學中，考核始終存在。具體考核項目及標準如下：

（1）準備工作：工具、儀表、器材是否缺少，理論依據、參考資料是否齊全，工作頁、任務表是否領取等；

（2）安裝、接線工藝：元件布置是否合理，是否牢固，是否出現布線不進線槽、不美觀、損壞元件、接點松動、露銅過長等問題；

（3）通電前檢查：是否出現線漏接、有打滑松脫現象、部分連接不牢靠等問題；

（4）參數是否設置正確；

（5）通電試驗：是否出現操作步驟不規范、通訊傳送有誤、PMC程序編寫不當、倍率開關不正常等現象；

（6）安全文明生產：是否出現帶電插拔RS232插頭、帶電拆裝等現象。

2.5?評價

評價內容分為方法能力、專業能力、社會能力。最后，教師組織各個小組上臺分享工作成果，介紹在故障排除任務實施過程中所運用到的知識、方法和原理，遇到難題時的解決辦法以及下一個任務中可以改進之處，同時其他小組可以提出質疑。具體評價內容及標準如下：

（1）方法能力：資料收集資料能力、制訂計劃、做出決策、實施方案能力、自主學習、獨立思考、反思能力；

（2）專業能力：通信連接、程序傳輸實踐、變頻器參數調試及原理分析、電氣裝調能力、安全用電操作能力、常用工具和儀表的使用等；

（3）社會能力：溝通協調能力、語言表達能力、團隊組織能力、安全與自我保護能力、責任心、道德與職業素養等。

在整個評價過程中，教師扮演參與者，及時發現并記錄各小組的閃光之處，并提出故障排除的修改建議，最后進行總結。

3?結論

（1）以職業活動為導向，基于行動導向六步教學法，將知識點融于真實工作任務中，學生能夠獨立處理和實施工作計劃，“探新知、會共處、能排故、善總結”等各項關鍵能力得到增強。

（2）通過小組成員合作分工，設置資料員、安全員、程序員、接線員等崗位，并嚴格按照計劃實施任務，使學生的學習質量和排故效率得到提升。

（3）在任務實施環節引入企業“6S”管理制度，引導學生強化安全意識、規范意識、紀律意識、文明意識、節能環保意識等，進一步培養學生良好的職業素養和職業道德。

（4）在教學過程中融入善于借助信息技術的理念（比如投屏技術），并時刻關注學生的“想、討、析、練、協、檢、修”，真正實現以“學生為主體、教師為主導”的教學理念，激發學生的學習興趣。

參考文獻：

［1］李瑩瑩，張曉光.數控維修實訓課程教學改革與實踐研究［J］.農機使用與維修，2021（12）：137138.

［2］韓校粉，李志尊，孫立明.行動導向教學在機械基礎課程中的應用［J］.中國現代教育裝備，2021（17）：155157.

［3］梁娟.行動導向理念在機電自動化課程教學中的運用研究［J］.中國金屬通報，2022（1）：184186.

［4］夏婷婷，蔣藝，江玲.“六步教學法”在MATLAB課程中的應用——以武夷學院為例［J］.武夷學院學報，2019，38（9）：9295.

［5］李志梅，魏本建.以工作頁為載體的完整行動模式教學研究與實踐——以“數控機床裝調與維修”課程為例［J］.沙洲職業工學院學報，2014，17（04）：4650.

基金項目：麗水職業技術學院校級教學改革課題項目（編號：LZYJG201916）

作者簡介：吳建偉（1993—?），男，浙江麗水人，在讀博士，麗水職業技術學院機電工程學院講師，主要從事電氣控制課程教學和機電系統故障診斷與維修研究。