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數控機床編程課程是高職院校數控專業的一門核心課程,也是一門實踐性較強的課程。該課程要求學生通過學習,掌握一定的編程知識及操作數控機床的能力。因中職學生對理論學習的興趣不高,先理論后實踐的教學模式往往會造成學生在實踐的時候什么也不會,使教學陷入困境。
一、傳統課堂教學存在的問題
數控機床編程課程應該完全是一門實踐類課程,相應的理論教學應該在實操的教學過程中進行適時地補充。然而,教學過程中的實際情況是,數控理論和實操教學被切分成了兩個學科,有的中職類學校甚至是只學理論,拋開實操教學的過程。這樣的教學方法完全有悖于現代生產制造的過程。
如何提高課堂學習效率,調動學生學習的積極性,是學校在教學中遇到的最大的問題。
二、理論與實際一體化教學方式
理論與實際一體化教學方式充分發揮教師的主導作用,通過設定教學任務和教學目標,讓師生雙方邊教、邊學、邊做豐富課堂教學和實踐教學環節,提高教學質量。在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,沒有固定的先理論后實踐的模式。突出學生動手能力和專業技能的培養,充分調動和激發學生學習興趣的一種教學方法。
1.一體化教學內容體系的建設
一體化教學也不是野蠻教學,不能讓學生學習理論知識后直接沖到機床上操作,在不熟悉程序的情況下操作機床容易出現危險,因此,理論與實踐中間應該有一個承上啟下的鏈接,這個鏈接就是仿真操作,所以,一個適合數控機床編程課程的一體教學模式應該是理論―仿真操作―實踐實習。
2.一體化教學內容體系的實施
(1)使用仿真軟件教學
傳統課堂教學容易使學生產生枯燥情緒,導致厭學。使用數控仿真軟件教學,可以在學習實操之間,將整個的加工生產過程生動地展現在學習者面前。仿真軟件不同于實際的生產過程,不會發生撞刀、飛件、斷刀等生產事故,學習者可以在仿真軟件上無所畏懼地學習和進行實操模擬。這種軟件使得數控課程的學習能夠一目了然、立竿見影,學習興趣和效果都會大大提高,也大大提高了教師在教學過程中的樂趣,最主要的是能夠大大降低生產事故的發生率。
(2)學生實習指導
有了前期學習的基礎,學生可以開始實際加工練習。加工練習場所是實訓車間,教師進行現場指導。這一階段的主要內容是學生練習數控機床操作加工的基本技能,教師在旁邊觀察學生的操作方法,發現問題及時給予幫助,讓學生能真正學會、學好數控機床的操作技能。練習結束后,教師總結學生練習過程中存在的問題,結合課堂講授的內容,找到解決問題的方法,讓學生能用理論知識去指導實踐。
(3)一體化教學的方法
目前較為流行的項目教學法非常適合一體化教學,項目教學法是當前職業教育中一種得以廣泛運用的“做中學、做中教”式教學法,其強調學生在教學中的主觀能動作用,師生之間的活動是互動的,適合在一體化教學中使用。
(4)教學效果反饋
實際的教學實踐效果顯示,這種改革之后的教學方法能夠更好地適用現代生產技術的發展,課程內容及學習順序的安排也都符合實際的數控生產過程,并且多媒體技術及仿真模擬軟件的使用能夠大大調動學生的學習興趣,最大限度地提高數控專業的教學和學習效率。
數控專業數控機床編程課程的一體化教學改革改變了該課程理論教學與實踐教學相分離的做法,強調了教學內容和方法的應用性,基本做到了“教學做”一體化。一方面提高了教師的教學水平,另一方面學生在教學中的中心地位得到體現,提高了學生的學習積極性,使學生能夠真正掌握所需的知識和技能
參考文獻:
[1]鄧劉生.淺談數控專業理實一體化教學改革[J].職業技術教育,2012(05).
[關鍵詞]數控仿真軟件;數控機床;教學實踐
中圖分類號:H319 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)18-0227-01
主要內容:
工業化和自動化已經成為制造生產領域的發展主題,隨著智能加工理念和自動化加工需求的不斷深化,以數控機床為代表的新一代自動加工設備開始在制造業中普及開來。我們可以看到數控機床在集成了柔性加工、多維加工、曲面加工和多軸聯動等最新加工技術的同時,還兼容了數字編程和輔助設計等功能,這使得每一個數控機床都能成為一個不同規模的加工中心,滿足不同的加工需求。但是正是由于數控機床的功能多樣性,使得數控機床的操作要求十分嚴格,操作者不僅需要具備扎實的機械加工基礎知識和操作技能,還需要對數控編程技巧、數控加工技術原理和加工工藝制定等具備一定的知識儲備,這就對當前的數控機床操作人才的培訓模式提出了很高的要求,如何進一步強化數控機床操作人才培訓的有效性和成材率,這將是本文要集中探討的話題。
一、數控仿真軟件概述
從技術層面來看,數控仿真軟件集成了虛擬現實技術和計算機圖形學技術,并且能夠實現虛擬現實的數控機床操作試練。虛擬現實技術通過量化實際系統的系統參數、系統環境、聲光電等現象,能夠真實的還原系統操作環境,給與操作者以極高的真實體驗;可以對設備進行操縱,可以查看生產過程、實驗過程、施工圖過程、供應過程等活動的各種技術參數的動態值,從而確認現實系統是否有能力完成預定的任務和如何去完成,也可從中發現運動過程的缺陷和問題,予以改進。
目前來看,數控仿真軟件主要包括了兩種,一種是模擬數控機床加工環境和加工過程的虛擬數控機床仿真軟件,另一種就是以零件設計和加工程序為主線的CAD/CAM一體化軟件。數控機床仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉數控機床的結構組成、工作流程和操作要領,通過外接數據庫,能夠對當前主要的數控機床進行針對性培訓,效果十分突出;零件加工仿真軟件則將重心主要集中在零部件設計、零部件加工工藝設置、數控加工程序編制等環節上,目前常見的零部件仿真軟件主要有solid edge、Pro/engineer、MasterCAM、Solidworks、CAXA等,這些仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉機械加工過程,培養機械專業技能。
二、數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用
在目前的數控機床操作人才培訓中,主要也是針對上述兩種仿真軟件形式,進行針對性極強的教學實踐培訓,詳細應用內容如下所述:
1)數控機床仿真軟件在數控機床實踐教學中的應用
數控機床仿真軟件是基于虛擬現實系統平臺而搭建起來的操作系統,它可以在虛擬現實數控機床數據庫的支持下,完美的再現當前主要數控機床的結構組成和工作環境,在數控機床的教學實踐過程中,首要科目是要熟悉數控機床的結構組成,受到經濟條件的限制,多數數控機床加工學校很難對當前的各種類型的數控機床進行現場拆裝,數控機床仿真軟件中的模塊分解過程能夠實現全息裝配過程,仿照真實數控機床零部件尺寸,進行的實際工業化裝配流程的演練,能夠進一步加深學生對于數控機床的進給系統、多軸聯動系統、曲面加工系統的空間形象的理解;其次是典型加工工藝的教學實踐,數控機床仿真軟件能夠對工件毛胚定位、工件裝夾、夾具工作原理、壓板安裝流程、加工基準對刀原則、刀具安裝和選用規范、機床手動操作和自動操作指令條碼等,進行逐一的繁復講解,而且允許學生在課后進行溫習和嘗試;再者是完善的圖形數據和加工標準數據庫資料,使得學生可以在仿真軟件自帶的典型數控機床編程程序的指導下,進行實際編程,并且在虛擬加工平臺上,對自定義的工件進行工藝設定,并且檢查加工工件的尺寸誤差和質量達標情況;該仿真軟件系統結合自動化考核系統,能夠實現教學、實踐和考核一體化的培訓模式。
2)零部件加工仿真軟件的教學實踐應用
熟知零部件的造型原理和加工工藝流程是保證數控機床操作者能夠進行復雜加工過程的技術基礎,零部件加工仿真軟件為學習者提供了一個高仿真度的零部件數模設計,包括了曲面造型設計和參數化設計這兩種主要的形式,對于簡單曲面造型和復雜曲面的造型原理都能有一個清晰的理解過程;其次是對零部件加工工藝的熟悉過程,工件加工的第一道工序是要進行基準對刀,不同的零件對刀的原則和位置選擇都大相徑庭,比如軸對稱零部件、桿件、板件、螺旋件以及內內孔加工等等,這都需要學生們在平時的學習過程中熟練的分析不同類型零部件的加工工藝選擇準則;再者是對數控加工刀具的走刀過程和走刀程序進行針對性的講解,這種直觀的培訓模式有助于學生養成數控加工思維,結合實踐性極強的零部件金工實習,使得學生們在自己動手加工典型零部件時,對于零部件造型保持的關鍵性因素、令不加加工失效的主要原因以及加工過程的重點注意事項都能有一個直觀而且親身經歷的過程,經過這種培訓模式所培養出來的數控機床操作人才將兼具專業知識背景和機床操作技能,能夠適應快節奏、高技術含量的操作需求。
總結:
隨著自動化技術和機械加工技術的不斷發展,數控加工已經成為機械加工領域使用最為廣泛的技術形式。數控機床的使用需要一定的專業知識背景和操作編程經驗,相關操作技術人員已經成為當前機械加工市場的稀缺人才。本文概述了數控加工仿真系統在數控機床教學領域的應用現狀,并就完善數控仿真軟件的教學價值提供了新的思路。
參考文獻
[關鍵詞] 虛擬技術 學科教育 數控機床
繼多媒體教學浪潮之后,教學技術領域又出現了一個新型教學媒體,它就是虛擬技術(Virtual Reality)。虛擬技術雖然早在1965年就被提出,但直到上世紀80年代和90年代才有所發展,所以它仍被認為是一項新的技術。隨著計算機技術的迅猛發展,特別是多媒體和網絡技術的蓬勃發展,為教育教學提供了現代化環境,虛擬技術才逐漸得以在教育領域獲得應用,并對現代教育模式產生了深遠的影響。
1虛擬技術及其特征
虛擬技術是利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及高分辨顯示技術,生成三維逼真的虛擬環境,使客戶成為虛擬環境的一員,進行實時交互,感知和操作虛擬世界中的各種對象,從而獲得身臨其境的感受和體驗。
虛擬技術的基本特征是沉浸性、交互性和想象性。沉浸性是指由計算機生成的逼真的三維立體圖像,使用戶產生一種身臨其境的感覺,如同在真實的客觀世界一樣。交互性是指用戶能夠自然地同虛擬環境中的對象進行交互操作,從而感知和響應虛擬環境。想象性是指虛擬環境向用戶提供了發揮想象力的機制,能夠啟發用戶的創造性思維,提高感性認識和理性認識。
由于虛擬技術具有可操作性、真實性、可重復性等優點,應用在教育行業上為教育技術的發展提供了一個飛躍的平臺,它營造了“自主學習”的環境,由傳統的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過自身與信息環境的互動來獲得知識和技能的新型學習方式。它已經成為了當今教育技術和計算機多媒體輔助教學的重要發展方向之一。
2虛擬技術應用在教育行業上的優勢
2.1 虛擬教學上的優勢
虛擬技術應用到教學上,一方面能使教學靈活方便,傳統教學中教師的任務繁重,尤其是在機械類課程教學過程中,常常被紛繁復雜的原理圖、機械圖的繪制折騰得焦頭爛額。虛擬現實教學系統為教師提供教學所需的所有課件(原理闡述、原理圖、機械拆裝演示等),并可隨時自主進行課件更新,無須再為復雜的教案而煩惱,為教師教學帶來了極大的方便。另一方面還能提高學生的學習積極性,虛擬現實技術可以為學生提供一個生動、逼真的學習環境,讓學生成為虛擬環境的一名參與者,變被動的傳授為主動的交互學習,對調動學生的學習積極性,突破教學的重點、難點,培養學生的技能都將起到積極的作用。
2.2 虛擬實驗操作上的優勢
利用虛擬技術建立起來的各種虛擬實驗室及各種虛擬機械拆裝實訓平臺等其“設備”與“部件”根據實際使用設備(如數控機床)的3D模型制作而成,并可根據需要隨時生成新的設備。教學內容還可以不斷更新,使實踐訓練及時跟上技術的發展。現已從多方面證明了虛擬實驗操作擁有傳統實驗室難以比擬的優勢:其一,規避了真實實驗或操作所帶來的各種風險。利用虛擬技術進行虛擬實驗,學生在虛擬實驗環境中,可以放心地去做各種危險的實驗。例如,機械類產品的虛擬強電試驗,可以有效避免強電流帶來的人身危險。其二,減少實驗設備因誤操作而導致的磨損。虛擬技術很好地避免了實際實驗操作過程中因學生不熟悉操作流程或不了解機器構造而導致誤操作,造成對機器設備的損害。其三,打破時間、空間的限制,學生可以隨時隨地進行實驗操作。利用虛擬技術,學生只需打開電腦就可以獲得跟實際試驗操作一樣的真實體驗,并可以不厭其煩地反復練習,直至掌握操作技能為止,無需再為有限的實驗設備操作課程而苦惱。
3虛擬技術在數控機床教學領域中的應用
近年來,隨著我國經濟建設的飛速發展,社會各行業對制造業提出了更高的要求,數控技術是現代機械制造業的核心技術,其技術的應用水平將直接影響產品的加工水平。在現今數控技術人才極度匱乏的情況下,如何將最新、最實用的數控技術高效地傳授給數控技術學習者,是數控技術教學要著重考慮的問題。由于數控技術教學和培訓都離不開數控機床,而數控機床本身價格比較昂貴,限制了學校的購買能力。同時,隨著招生規模的不斷擴大,使教學環境和教學資源不能滿足日益增長的教學需求。虛擬技術的出現,為這些問題的解決提供了良好的手段。采用虛擬仿真技術來模擬實際的數控加工環境,可以讓學生盡快熟悉數控機床的操作方法和真實的加工過程。根據中職院校對學生動手能力要求高的特點,虛擬技術可以從以下幾個方面應用在數控機床教學上:
3.1 利用虛擬技術進行數控機床、刀具等設備的立體演示
在傳統的教學模式中,學生對數控機床、刀具等設備的感性認識只有通過課本的平面圖形或者到現場觀察實際的教學設備來獲得。平面圖形限制了學生的空間想象力,實際現場教學又增加了學校的投入。采用虛擬現實,我們可以將實物虛化,如采用CATIA建立與各種設備相同的三維物體模型,并存放到虛擬教室里,我們只要進入這個空間,就能隨時隨地地認識這些設備,而且觀察到其內部的結構,輔助數控教學過程,增強教學效果。
3.2 利用虛擬技術進行數控模擬加工和仿真教學
隨著虛擬技術和計算機技術的發展,出現了可以模擬實際數控機床加工環境及其工作狀態的計算機仿真加工系統。這就是某一特定數控系統借助計算機軟硬件的功能,通過用戶控制計算機的演示,分析數控加工從零件設計圖到動態切削演示實現的全過程。仿真機床操作的整個過程包括:機床與數控系統的選擇、毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、安裝刀具、基準對刀、機床手動操作等內容。虛擬數控加工仿真教學系統完全模擬真實零件的加工過程,可以檢驗各種數控指令是否正確,能提供與真實機床完全相同的操作面板,其調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能也一應俱全。學習者可身臨其境地操作各類數控加工設備,能有充分的機會去練習數控加工中的常用操作,如基本運行方式的選擇操作、對刀操作、刀具補償量的確定及輸入輸出操作和程序的編輯修改操作等。解決了初學數控技術者需要的大量機床操作練習,提高了機床操作訓練的時間。把數控加工仿真教學系統引入到教學之中,這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的機床的損壞,又可以使操作人員在對仿真數控機床操作過程中產生現場感和真實感。同時由于其成本較低,可以大量地配置終端,徹底解決了數控機床數量不足的難題,使每位學生都能夠有足夠多的實踐機會,從而為數控機床教學提供良好的教育平臺。
3.3 利用虛擬技術實現數控機床維修人才的培養
數控機床的大量使用,帶來了生產效率的提高,同時也帶來了機床的故障維修問題。為了保證教學和生產的可持續發展,機床故障維修技術的培養必不可少。由于數控機床設備大多昂貴,將新設備給用戶拆裝來獲得維修的實踐經驗不大現實。利用虛擬技術可以建立數控機床培訓操作平臺來達到培養數控機床維修、維護人才的需要,比如廈門創壹軟件有限公司開發的創壹虛擬數控機床培訓系統。該系統采用虛擬現實技術制作數控機床主機及其部件,并具有逼真3D互動虛擬實驗、3D動畫演示與相關原理文字自動同步顯示、3D數控機床模型或其部件模型任意方向旋轉及視點變換等功能。能夠實現大量并行用戶快速下載及構建渲染動態3D場景,確保用戶與3D場景互動的即時性,所有部件都可360度全方位觀看,具有直觀立體,真實互動的效果。
該系統充分利用三維技術與圖片文字相結合,不僅對整機進行解析,還可對具體部件進行拆卸與安裝,并對所有的電路進行仿真模擬,全方位地讓學員了解并掌握數控機床的結構及原理。同時用戶不僅可以動手對機床進行虛擬仿真操作,了解機床每個細節,熟悉機床工作原理,而且還可以進入“虛擬故障模擬系統”進行多種情況下不同部件的機械及電路故障排除模擬操作,從而能夠積累實踐經驗。
4虛擬技術在教學應用中存在的問題及展望
可以預測,虛擬技術在教學領域上的優勢,將使其日益廣泛地被應用于各學科的教學。但目前的虛擬技術仍存在一定的問題,主要表現在兩方面:一個是虛擬現實與真實環境之間的差異。學生在虛擬環境中學習,雖然可以有身臨其境的感受,獲得操作上的真實體驗,但畢竟與在真實環境里訓練有區別,所以在教學思想上要指導學生明白真正動手操作機器的效果要強于任何媒體教學。因此,虛擬技術不能完全替代具體真實的操作,它只能起到輔助教學,增強理解的作用。另一個是虛擬技術實現成本還有待降低。虛擬現實系統應用的相關設備價格也比較昂貴,且這些設備局限性大,需要進一步發展其結構和制造技術,使其輕巧化而降低成本,才能更有利于推廣應用。
虛擬技術作為新型的教學媒體,應用在數控機床教學上,使得教學過程生動、形象,有助于加深學生對教學內容的理解,大大提高了學生的學習興趣和感知水平;有助于提高學生的動手操作能力;有助于促進數字化校園的建設。21世紀是虛擬技術更加成熟的時代,這種新的教學媒體最終將在現代教育領域中發揮其重要作用。
參考文獻:
[1] 劉振華.虛擬現實技術在教育領域中的應用研究[J].濱州職業學院學報,2006,3(3):38.
Abstract: The maintenance of CNC machine tools and comprehensive grasp of the principles of CNC machine tools are unrealistic for the average student. I think we can focus on the treatment of several common faults.With the prolong of machine tools using time,the CNC machine tools will appear failure,taking the economical CNC common faults as an example,the paper talked about some solutions and the teaching experience.
關鍵詞:數控車床;霍爾開關;伺服驅動;學生
Key words: CNC lathe;hall switch;servo drives;students
中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0254-01
1換刀裝置故障
數控車換刀一般的過程是:換刀電機接到換刀信號后,通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉,由霍爾元件發出刀位信號,數控系統再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉縮緊刀架。在我維修數控車的過程中遇到了以下幾個故障現象。
故障一:一臺四刀位數控車床,發生一號刀位找不到,其它刀位能正常換刀的故障現象。
故障分析:由于只有一號刀找不到刀位,可以排除機械傳動方面的問題,確定就是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題,導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發現:1號刀位霍爾元件的24V供電正常,GND線路為正常,T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。
解決辦法:更換新的霍爾元件后故障排除,一號刀正常找到。
故障二:一臺六刀位數控車床,換刀時所有刀位都找不到,刀架旋轉數周后停止,并且數控系統顯示換刀報警:換刀超時或沒有信號輸入。
故障分析查找:對于該故障,仍可以排除機械故障,歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原因有以下幾種:①磁性元件脫落;②六個霍爾元件同時全部損壞;③霍爾元件的供電和信號線路開路導致無電壓信號輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來電路圖,利用萬用表對霍爾元件的電氣線路的供電線路進行檢查。結果發現:刀架檢測線路端子排上的24V供電電壓為0V,其它線路均正常。以該線為線索沿線查找,發現從電氣柜引出的24V線頭脫落,接上后仍無反應。由此判斷應該是該線斷線造成故障。
解決辦法:利用同規格導線替代斷線后,故障排除。
故障三:一臺配有FANUC-0imate系統大連機床廠的六刀位車床,選刀正常,但是當所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統報警:換刀超時。
故障分析查找:刀架選刀正常,正轉正常,就是不能反向鎖緊。說明蝸輪蝸桿傳動正常,初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上,發現刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關來控制發出的,是不是該開關即周圍線路存在問題呢?為了確認這個故障原因,打開刀架的頂蓋和側蓋,利用萬用表參照電路圖檢查線路,發現線路未有開路和短路,通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關,觀察梯形圖顯示有信號輸入,至此排除電氣線路問題。推斷可能是擋塊運動不到位,位置微動開關未動作。于是重新換刀一次來觀察一下,結果發現:擋塊未運動到位。于是把擋塊螺栓擰緊,試換刀一次正常。再換一次刀,原故障又出現了,同時發現蝸桿端的軸套打滑并且爬升現象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開關的擋塊不能到位?于是把該軸套進行了軸向定位處理,將刀架頂蓋裝好。結果刀架鎖緊正常了。
解決辦法:對軸套進行軸向定位故障解決。
2穩壓電源故障
機床在運行時機床照明燈突然不亮,機床操作面板燈也不亮,系統電源正常,同時系統急停報警,和主軸無信號警。關機后重新上電故障依舊。
故障分析檢查:經詢問當時操作人員,沒有違規操作,排除人為原因,也可以排除機械原因,應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示,這些失電區域都和24V有關,并且該機床擁有兩個穩壓電源,一個是I/O接口電源,另一個為系統電源。失電區域都與I/O接口有關,于是打開電氣柜觀察發現I/O接口穩壓電源指示燈未能點亮,說明該電源未能正常工作或損壞。由穩壓電源的工作原理知道,穩壓電源有電流短路和過載保護的功能,當電源短路或過載時自動關斷電源輸出,以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來,結果發現重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源,負載不大,也不會出現過載現象,應該是輸出回路中有短路故障。原因很明顯:由于該線與機床發生對地短路,造成該穩壓電源處于自我保護狀態,使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止,導致發生以上故障。
解決辦法:用絕緣膠布把接頭處重新包好,重新上電開機所有故障解決,報警解除照明燈也亮了。
3系統程序鎖故障
一臺數控車,配有FANUC-0i-mate系統,無法輸入對刀值等參數,不能編輯程序,并伴有報警。
故障分析檢查:對此現象首先想到了程序保護開關,通過對比正常的系統發現:與系統鎖住時現象一樣。所以懷疑系統鎖開關壞了,但經過短接,仍不能解決問題。通過觀察故障系統的梯形圖發現X56輸入點無信號輸入,說明這條輸入線路斷路。沿著這條線號利用萬用表檢查,發現在操作面板后面選軸開關接頭處線頭脫落,導致線路無法輸入信號,使PLC邏輯關系不正確,才出現以上故障。
解決辦法:用烙鐵焊錫把脫落的線頭重新焊接好,報警解除,參數輸入正常,故障消失。
4結束語
以上維修案例,可作為類似故障的排除參考。一般地,對于任何故障,首先是根據現象,根據原理來判斷故障點,分析每一個可能性,如一個開關,一個線接頭,一個螺釘都會是故障原因,參照之前的操作、維修歷史進行分析,能有利于縮小查找范圍,有利于提高維修的效率。
參考文獻:
[1]FANUC-0i-mate使用說明書[Z].
關鍵詞:說課;高職;數控機床控制技術;教學
一、引 言
“說課”是教師從教育理論和教學實踐相結合的高度與同行和專家作交流的一種科研活動形式,它不僅要說“教什么”、“怎么教”,更要說“為什么這樣教”。筆者參加過多種場合展示的高職說課觀摩,發現有的說課沒能說明設計的理論依據,僅是敘述教學的過程;有的沒能把過程和依據整合在一起,理論與實踐兩張皮。筆者在多年的高職教學過程中也發現,《數控機床控制技術》課程的教學效果不盡人意,主要是受傳統教學思想與教學模式的影響,加上這門技術課程本身的特點所致。
對于高職教育,筆者認為教育工作者要樹立“高職教育要為社會實踐服務,要實現學校與企業的零對接”,把“需要工作的人,變成工作需要的人。”的教育教學理念。下面以“說課”的形式談談自己對高職《數控機床控制技術》課程所進行的建設、改革及教學設計的理念與做法等,以期為同行進行高職說課提供參考模板,并對高職《數控機床》課程教學提供一些參考。
二、課程整體設計
本課程是數控技術專業的一門專業核心課程,我校在第三學期開設,計劃課時90學時。首先從課程定位、課程設計、內容選取、內容組織四個方面闡述這門課程的整體設計。
1.課程定位(主要回答“這是一門怎樣的課程,為什么要教這門課程”)。從數控技術專業課程體系看:我校數控專業面向的崗位為6個,通過對這6個崗位的典型工作任務分析得出4項專業核心能力,每項能力都有相應的專業核心課程支撐,《數控機床電氣控制》是一門支撐“數控機床裝調與維修能力”的專業核心課程。
在數控技術人才培養目標中,本課程的主要任務是介紹數控機床的電氣控制原理與數控系統的應用,實現相關的知識目標、技能目標、態度目標。知識目標為熟悉數控機床機械部件、常用檢測裝置的結構與工作原理,掌握CNC系統硬件和軟件的組成、特點、功能、結構,掌握步進、交直流伺服驅動裝置的結構與工作原理,掌握機床參數及PLC在數控機床控制中的作用。技能目標為會正確使用和熟練操作各類數控機床:能識讀數控機床連接圖和電氣控制圖,能識別數控機床的主要結構與電器元件,能正確分析數控機床各個功能的實現原理,能熟練查閱機床說明書和相關文件。態度目標為培養良好的行為習慣和職業道德:培養學生的溝通能力和團隊協作精神;培養學生工作、學習的主動性;培養學生的創新能力;培養學生愛崗敬業的工作作風;培養學生表達能力;培養學生自我發展能力;培養學生效率觀念;培養學生的安全意識與環保意識。
圖1 我院數控技術專業課程體系
與相關課程的銜接:在修本課程前需要有電工電子基礎、機械基礎、PLC基礎和數控機床操作基礎,本課程為后續的《數控機床故障診斷與維修》課程起支撐作用。
2.課程設計(主要回答“怎么教這門課程”)。本課程是基于工作過程的設計理念:根據職業能力確定教學目標,根據工作任務整合教學內容,根據工作崗位設計教學情境,根據工作流程設計教學過程,根據職業標準設計評價標準。
具體的設計思路是:針對課程所面向的崗位進行企業調研,調研分析后確定崗位所需的職業能力與職業素養,再按照職業成長規律與學習規律確定課程的學習目標與內容。
本課程所面向的崗位是數控機床裝調維修員崗位和數控設備的銷售與售后服務崗位,本課程所支撐的就是這兩個崗位所需的部分職業能力和職業素養。
3.課程內容選取(主要回答“這門課程教什么”)。根據數控行業的發展需求和職業崗位所需要的知識能力素質要求,打破傳統學科體系課程內容結構,解構本專業原設的《數控原理》、《電氣控制》等課程,按照“行動導向”的認知規律,以情境教學的形式,對課程進行重構。教學內容的選取以實際數控機床設備或機床配件為載體。
本課程根據數控機床裝調工作設計了6個學習情境,即認識數控機床,數據機床結構,數控系統,數控機床檢測裝置,數據機床伺服系統,數據機床電氣控制系統;每個情境選取數控機床設備為載體。
4.課程內容組織與安排(主要回答“怎么教這門課程”)。課程內容組織原則是課程內容與職業標準相結合,以數控機床安裝調試的工作過程序化教學內容,載體選取突出服務面向的行業特色,載體及時更新,吸納新知識、新技術、新標準。根據這個原則我們將課程內容分到6個學習情境中,選取典型的載體以29個學習性工作任務驅動,計劃總課時是90學時。
三、教學實施
1.教學組織。教學組織過程中堅持學生主體、教師主導的原則,根據課程單元內容的難易程度與特點分別選用導向性、自主性、工作情境實戰性教學模式。
2.教學方法與手段。在教學手段上充分利用學院教學資源,突出實踐體驗,采用“理實一體化”的形式,將教、學、做在一個綜合職業環境下完成。本課程常用的教學方法有:項目教學法、任務驅動教學法、仿真教學法、現場教學法、小組討論教學法。
3.教學資源。為保證以上教學方法與教學手段的實施,本課程的實訓項目條件有理實一體化專用多媒體教室、數控機床操作與結構仿真機房、數控原理與數控維修實訓室、數控機床操作與裝調實訓車間。
關鍵詞:數控機床維修;CDIO;教學改革
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)07-0101-02
一、CDIO創新教育概述
CDIO含義是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(Operate),四個詞匯英文第一個字母縮寫。2000年,在美國麻省理工學院工程院院士Ed.Crawley教授為首的團隊和瑞典皇家工學院等3所大學組成跨國研究組合,獲Knut and Alice Wallenberg 基金會近1600萬美元巨額資助,經過四年探索,創立了CDIO工程教育理念,并成立CDIO國際合作組織。CDIO工程教育的理念是:充分利用大學學科齊全、學習資源豐富的條件,以盡可能接近工程實際,涉及技術、經濟、企業和社會的團隊綜合設計,以產品研發到產品運行的生命周期為主要載體,結合專業核心課程的教學,使學生在學習中從理論知識、個人素質和發展、協作能力和對社會大系統的適應與調控能力四個方面得到全面的訓練和提高。
二、數控機床維修課程概述
(一)目前教學模式分析
1、課程性質與定位
《數控機床維修》課程的主要目標是使學生能夠完成數控裝備制造類企業電氣裝調崗位的典型工作任務,能夠運用數控原理進行數控機床控制系硬統件配置、數控機床一般功能調試以及簡單故障分析,使學生掌握數控機床安裝、調試、維修手段,學會普通機床數控化改造等專業技能,能更快地適應以后專業崗位工作。
2、傳統的教學模式
《數控機床維修》課程是一門綜合性很強的課程,其知識點涵蓋了數控設備各方面的基礎知識,包括機械基礎知識,電氣控制技術基礎知識、數控系統知識等,傳統的教學方法是各塊分開教學,如下圖1所示。
傳統的教學方法,是以教師單向的知識傳授為主,這種方法最大的弊端是容易忽略學生個體差異逐漸,這些差異包括性格,對基礎知識和社會知識的掌握等。如果全班訓練內容都一樣,那么這種方法可能成為抄襲的最大驅動力,其原因在于學生沒有自己擬定調試與維修的方案,只不過是按照教師制定的方法走一個過程,起不到鍛煉創新能力目的,很多學生僅僅為通過考核而學習,沒有主動參與的熱情,也體會不到學習的樂趣所在,也培養不了創新能力。
(二)課程改革現狀及存在問題分析
伴隨著國家示范院校建設,《數控機床維修》課程目前教學在示范中進行了項目教學改革,通過崗位分析,任務驅動,將數控機床維修課程分為了六個模塊教學包括數控機床操作,數控機床電氣調試與維修,數控機床機械調試及維修,驅動部分故障診斷與調整PLC功能及PLC控制故障診斷與調整以及數控機床驗收、采購及日常維護常識等內容進行了教學改革試點工作。
圖1 傳統教學方法數控機床維修課程教學模式
從試點情況來看,取得了一定的成效,學生對學習數控機床維修興趣有了明顯提高,學生在參加2009年全國高職技能數控機床安裝、調試與維修項目大賽,也取得了國家二等獎的成績。但是總體看,學生學習興趣還有待進一步提高,特別是分組教學中由于每一組教學內容一樣,造成了基本一組只有一、兩個學生學習為主,其他學生參與度不高,造成了總體班級教學效果不理想、缺乏團隊合作精神、項目組織管理能力。特別是學校推進創新型人才培養的背景下,為此針對此種情況有必要進一步推進教學改革,以加強學生團隊合作、技術交流、項目組織管理能力培養。
三、基于CDIO理念的教學模式
(一)課程改革思路及特點
教學模式改革的思路是首先研究國內外工程教育中的CDIO教學模式理論,特別是其中的Sill-CDIO教學方式理論;按照數控機床維修課程教學目標,重構課程教學體系,更新教學內容,將數控機床維修教學內容從單一模塊化,重新設計成幾個互相關聯相對獨立的單元;改革教學方法和方式,將現有的簡單的分組學習,轉變為一個獨立的項目組,明確各成員的目標和任務;即將CDIO教學模式理論應用于數控機床維修課程,進一步培養學生在數控設備維修領域里工程化的應用意識。學生通過在CDIO項目實踐過程中,理解和把握課程要求的知識和技能,體驗過程的探索帶來的樂趣,培養學生分析問題和解決問題的思想和方法,鍛煉團隊意識,培養學生的終身學習能力和實際處理問題能力。該項目成功實施將為數控類其它專業課程引入CDIO教學模式借鑒經驗,同時也為學校推進教學改革提供參考的案例。
該項教學改革的推行將有利于《數控機床維修課程》教學質量提升。CDIO在教學模式的教學方法上一般實施探究式學習、參與學習和主動實踐學習,不再以教師教授為主,而是師生基于問題解決的互動學習,將學生以繼承知識為主的學習引導至對未知事物主動探索的學習。老師主要幫助學生明確所學內容在學科知識體系中的位置,找到建立和優化自身知識框架的方向和途徑,使學生學習的方向性和主動性大大提高,課堂氛圍也更輕松活躍,通過CDIO教學模式的實施,將大大激發學生的學習興趣,提升教學質量。
(二)改革后的教學模式
1、構思階段
項目構思階段,主要是加強專業技術知識和專業技術技能的傳授,為學生打下扎實的專業基礎知識和基本技能;同時進一步加強現代工程技術科學和技術發展的介紹、多學科工程應用知識的介紹,使學生了解較寬的科學基本原理,也就是寬口徑、厚基礎。設計的項目不僅讓學生需要掌握機械制圖、同時還要會電氣制圖、必要的電路分析,以及一定的數控原理知識。
2、設計階段
與理論教學相比,實踐教學在培養實踐能力和創新能力人才方面,又具有不可替代的作用。機械結構裝配、電氣柜裝配、數控系統連接與調試實驗教學中,以提高教學質量、培養學生的工程意識和提高學生工程素養為核心,以激發學生的學習興趣和潛能為重點,以培養學生團隊精神和創新意識為目的,在教學體系、教學方法、教學內容等方面進行深入的改革與創新。將此機械結構知識、電氣柜設計與連接知識、數控系統硬件連接知識,放在數控機床維修課程項目學習過程中,能將學到的知識內容與數控設備維修行業實際維修聯系在一起,將課程經典知識與現代技術有機結合,更新了設計手段和設計方法,極大地提高了學生的學習興趣和實踐能力。
3、實施階段
主要強調對“實現”(Implement)環節的過程驗證。要求學生熟悉和理解診斷流程,明確診斷方法和步驟,具體實施的細節部分。重點訓練操作的規范性,邏輯思維能力和邏輯推理能力;在實現過程中,使學生體驗團隊協作的意義和作用,若實現過程受挫,則啟發學生尋找、分析失敗原因,總結操作過程中存在的不足之處,培養整體思考能力和發現問題的能力。重新制定新的方法和步驟,并進一步實施,以強化對相關知識的理解和運用。在實現過程中,考核學生操作的規范性,監視操作過程中的安全事項。
4、運作階段
企業實際數控機床維修項目是項目運作的前提和基礎,這就對學校教師能力提出了新要求,必須要求相關專業教師深入掌握數控機床維修技術,深入企業承接實際數控機床維修項目,并將項目帶入到教學之中,學生以“職業工程師”的身份參與實際工作,在工作實踐中學習成長。在此項目中,由教師指導,完成相應項目的實際診斷和檢測實現學生角色向職業人角色的轉變。注重培養學生綜合運用能力、創新能力、舉一反三的能力和解決關鍵技術問題的能力,形成具有獨立主持項目等管理能力和項目執行能力。
四、結束語
基于CDIO模式的項目教學有效地解決了理論教學與實踐教學脫節的問題。項目實施中,每個學生都有自己的任務,都要接受檢查、考核,成績評定注重過程考核,有效激發了學習興趣,提高了學習效率,而且也構建了較好的學習環境,還可鍛煉學生多方面的能力,為學生今后開展工作打下良好基礎。
參考文獻:
關鍵詞:數控機床;理實一體化;學生
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)34-0225-02
一、課程概述
《數控機床編程與操作》課程是高職院校數控專業的一門核心課程,也是一門實踐性較強的課程。該課程要求學生通過學習,掌握一定的編程知識及操作數控機床的能力。因高職學生對理論學習的興趣一般都不高,先理論后實踐的教學模式往往會造成學生在實踐的時候什么也不會,使教學陷入困難的境地。《數控機床編程與操作》課程主要內容包括:數控機床基本知識、數控車床編程與操作、數控銑床編程與操作、加工中心編程與操作、數控線切割機床的編程與操作、自動編程軟件的應用等。這些內容實踐性強,需要將理論上所學的各種數控機床的編程及加工知識運用到實際的機床上去。這樣才能讓學生真正掌握正確合理的編程方法和機床的操作技能。
二、理實一體化教學基本理念
理實一體化教學法即理論實踐一體化教學法。突破以往理論與實踐相脫節的現象,教學環節相對集中。它強調充分發揮教師的主導作用,通過設定教學任務和教學目標,讓師生雙方邊教、邊學、邊做,全程構建素質和技能培養框架,豐富課堂教學和實踐教學環節,提高教學質量。在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,直觀和抽象交錯出現,沒有固定的先實后理或先理后實,而理中有實,實中有理。突出學生動手能力和專業技能的培養,充分調動和激發學生學習興趣的一種教學方法。
三、合理選擇教材
理實一體化教學要有與專業相配套的教材。傳統的教材一般都強調理論的全面性和系統性,不能適應理實一體化教學的需要。理實一體化教材要摒棄傳統的專業教學課程方案,根據教學目標和任務,將各個知識點分解實踐訓練任務,有計劃地開展技能訓練。在訓練中讓學生知其然。教師將學生實踐中出現的問題,用專業理論知識來加以解釋,使學生知其所以然,從而實現理論與實踐的有機結合。《數控機床編程與操作》課程教材應根據高職院校對技術應用型人才的專業技術能力培養要求編寫。在內容組織上,注意以社會需求為目標,以技術應用能力為主線,注重理論聯系實際,并以夠用為度;編程與應用部分應注重實用性、先進性和可操作性。
四、《數控機床編程與操作》課程理實一體化教學的實施
1.課堂講授加仿真演示相結合。課堂上講授數控機床的編程與操作,首先通過仿真軟件將一臺仿真機床展示在學生面前,讓他們認識數控機床的基本結構和操作方法。在接下來的授課過程中會接觸數控機床的編程,數控機床的程序由各種功能指令組成,一次講解很難讓學生理解指令的用法及編程規則,所以老師在講授過程中可以通過數控機床仿真軟件演示每一個指令的用法,這樣不僅加深學生對編程指令的理解,同時也熟悉數控機床的基本操作。例如,數控車床的編程與操作這部分內容的學習,首先通過仿真軟件讓學生對數控車床的基本結構,操作方法及注意事項有感性的認識。接下來是數控車床編程的基本指令的學習,每個指令的學習又可以通過仿真軟件進行演示,讓學生真正理解每個指令的用法。最后,對車削加工零件進行編程及仿真加工,為實際操作數控車床加工做好準備。傳統課堂講授模式一般是先介紹編程指令的功能、編程格式等,很難讓學生學會指令的實際用法,課堂講授的同時加入仿真演示很好的解決了這一問題。
2.實訓車間操作示范。經過課堂上的理論學習及仿真演示,學生還沒有達到可以獨自操作數控機床的程度,因為操作仿真軟件和操作實際機床還有很大的區別,學生即使對數控機床的編程很熟悉,對仿真機床的操作也很熟練,但面對實際機床也會存在畏懼心理,這時要求授課教師進行操作示范。操作示范場所安排在實訓車間,操作示范的內容包括:機床的操作流程、數控加工程序的輸入、加工工件裝夾、刀具的安裝、工件的加工過程、加工結果的分析。操作示范完成后,學生對數控機床加工的整個過程有了基本的了解,對課堂上所學理論知識有了更深刻的理解,為下一步的實踐打下了基礎。操作示范要求示范教師要一邊示范,一邊將理論知識應用在操作示范過程中,讓學生不僅學習了數控機床的操作,也理解了課堂上所講的理論知識。
3.學生練習加教師指導。有了前期學習的基礎,學生可以開始實際加工練習。加工練習場所是實訓車間,教師進行現場指導。這一階段的主要內容是學生練習數控機床操作加工的基本技能,教師在旁邊觀察學生的操作方法,發現問題及時給予幫助,讓學生能真正學會、學好數控機床的操作技能。練習結束后,教師總結學生練習過程中存在的問題,結合課堂講授的內容,找到解決問題的方法,讓學生能用理論知識去指導實踐。例如數控車床加工練習,先給學生零件圖紙,首先是對零件圖紙進行分析,制定合理的加工方案。然后是進行數控程序的編制,程序編好后輸入數控系統,檢查校驗,最后安裝毛坯進行加工。
五、適合理實一體化的師資
實施理實一體化教學不同于理論教學,也不同于實習實訓課。不同于理論課是因為在上課的同時要求學生動手,不同于實習實訓課是因為在學生動手的同時隨時要停下來講授理論。所以對教師的要求非常高,因為在學生做項目的過程中隨時都可能遇到問題,這就要求老師能夠及時處理。這些問題包括動手方面的,也包括用理論知識去解釋動手過程中的問題,所以理實一體化教學的老師不但對自己的學生有多少能力了如指掌,同時對實施理實一體化教學的設備要運用自如,運用自如不但要會,還要會調,更會簡單的維修。針對這些要求,學校應組建一支業務能力比較高、肯鉆研、要求上進的師資隊伍,這樣才能正常的開展理實一體化教學。
六、理實一體化教學效果
理實一體化教學模式旨在使理論教學與實踐教學交互進行,融為一體。一方面,提高了理論教師的實踐能力,實訓教師的理論水平,培養了一支高素質的師資隊伍。另一方面,教師將理論知識融于實踐教學中,讓學生在學中干、干中學,在學練中理解理論知識、掌握技能,打破教師和學生的界限,教師就在學生中間,就在學生身邊,這種方式可大大激發學生學習的熱忱,增強學生的學習興趣,學生邊學邊練邊積極總結,能達到事半功倍的教學效果。但班級人數較多會在一定程度上影響理實一體化教學的效果,合理的班級人數應該在20人左右。
七、結束語
理實一體化教學不僅僅是理論教學與實踐教學內容的一體化,也是教師在知識、技能、教學能力上的一體化,同時,還包含教學場所的一體化。因此,“理實一體化”絕不是理論教學和實習教學在形式上的簡單組合,而是從學生技能技巧形成的認知規律出發,實現理論與實踐的有機結合。開展理實一體化教學一定要認真分析課程性質,充分利用教學設施,調動學生學習積極性,真正通過理實一體化教學提高教學效果。
參考文獻:
[1]杜家熙.數控機床編程與操作[M].北京:機械工業出版社.2011.
[2]趙華.數控機床編程與操作模塊化教程[M].北京:清華大學出版社.2011.
關鍵字:數控機床;實踐教學;導生制
技工學校的數控機床實習課的任務是為現代企業培養熟練的操作工,要求學生掌握本工種的基本操作技能,具有數控機床中等操作工的技能與技巧。但技工學校的學生普遍存在著理論基礎知識、動手操作能力參差不齊的問題。針對學生的這一實際情況,教師如何在幫助、引導差生的同時,充分挖掘和發展有潛力的優秀學生的智能,全而提高教學質量,是我們在教學實踐中經常思考的問題。本文結合數控機床實習課的特點敘述了“導生制”在數控機床實習教學實踐中的應用。
一、“導生制”簡介
18世紀70年代工業革命的爆發對英國初等教育的普及提出了迫切要求,要求對童工及貧困人口廣施教化以滿足英國工廠對勞動力的需求。但由于當時的教育仍掌握在國教會、慈善團體和個人手中,尚未納入政府的職權范圍;再加上當時英國連年戰亂、國虛民弱、師資險乏和經費緊張,英國的普及教育遇到極大的障礙。18世紀90年代初,印度馬德拉斯的英國國教會牧師安德魯貝爾和英國倫敦的公誼會教徒約瑟夫蘭卡斯特幾乎同時創行了一種新的教學組織形式,稱為“蘭貝制”或“級長制”,即導生制。但是據史料記載,導生制思想的發端在一千多年前的中國《漢書董仲舒傳》記載“董仲舒,下川人也,以治春秋,孝景時為博士,下帷講誦,弟子傳以久次相受業,或莫見其面”,就是類似的教學方法[1]。20世紀我國的偉大的人民教育家陶行知先生在“蘭貝制”銷聲百年后,用另一種形式興起了導生制—“小先生制”[2],來普及我國的教育。
(一)數控機床實習引入導生制的需要
1.中等職業學校數控機床實踐教學中面臨的難題
(1)班級學生數量過多,有很多學校每個班50多名學生是很常見的,多的甚至達到70多人。然而在數控實習教學中,一個班一般至多只能配兩名教師,一名教師要維持5臺左右機床的教學與指導,不能保證及時有效地指導學生實踐,既難以保證教學質量,又會導致有些實習學生無事可做,串崗、閑聊及其它違紀行為發生,造成課堂紀律的混亂。此外,數控加工是高效率的加工,機床的速度很快,當發生錯誤時,沒有經驗的學生無法做出正確處理,往往會導致設備或人身事故,因此,師資力量不足,教師教學力不從心,已經成為數控加工技能訓練迫切需要解決的問題。
(2)由于中職學校的學生基礎普遍較差,起點水平較低,因此,在教師面對全體學生進行實訓操作的規范講解時,能較快接受并理解的學生所占比例較小,有不少學生需要一對一的接受指導才能掌握操作要領,但作為教師,很難做到對每個學生都能進行一對一的指導。
2.導生制是目前解決師資欠缺的有效途徑
目前,在學校不能增添教師數量的前提下,導生制是解決以上問題的一個很有效的辦法。導生在教師的指導和組織下,輔助教師完成教學任務,輔助教師完成操作環節的講解和演示、機床的安全監督與使用管理、教學紀律的維持與考核等各項工作,每一位導生在實習教學中都發揮了指導老師的作用,這樣在實際教師數量沒有增加的情況下,加大了實習的指導力度,有效地提高了教學質量。
三、“導生制”在數控機床實習教學中的實施
(一)導生的基本選拔
導生選拔的好差,是運用導生制在實習課教學中成敗的關鍵。在數控機床實習中,導生的角色就是任課教師的左右臂,導生的主要作用一方面是輔助教學,傳授編程與操作技能,另一方面是保障安全,維持紀律,為同學服務。因此,教師要留心平時的教學活動,通過多種途徑調查摸底,物色出3- 4名技能高、行為素質好、責任心強的導生,并隨著教學的進展,不斷發現有潛力的新導生苗子,交替充實導生隊伍的力量。某一個導生確定后,教師要對其提出要求,明確目的和任務,并給導生提供鍛煉的機會,使導生不僅能率先掌握好知識技能,還能學會教師授課的思路和方法。“選”和“訓”是備好導生的主體。
(二)導生的預培訓
由于數控機床實習中的具體操作,教師需要在工作臺上進行邊操作,邊講解,不可能在班上面對全體學生進行學,因此,要讓“導生”在全體學生實訓時能對學生起到“導”的作用,必須要提前對“導生”進行培訓、實踐,讓“導生”首先做到能單獨完成實訓任務。這種預培訓需要犧牲一些教師的課余時間,來專門對“導生”進行培訓,具體時間可由教師靈活安排,所需時間的長短與“導生”的素質有關,一般來說不會很長。教師在對“導生”進行技能培訓的同時,還要向“導生”傳輸一些必要的“教”的技巧和方法,讓這些“小先生”真正能成為教師的左膀右臂。
(三)導生的使用
1.發揮導生的幫教作用
在實習課教學的“講解—示范—巡回指導—檢驗評定”的四個環節中,教師除讓導生全程參與外,應把導生的作用重點放在分組練習、定組指導上。因為分組練習巡回指導是實習課的主體環節,也是教師教學組織工作的難點。每組5-10人,可指配1名導生獨立工作,在組內進行詳細的、可見度高的重復示范,面對面的指導,手把手的幫教,并及時報告異常情況,完成小組評定等任務。這時教師可環顧全面動向,有重點地巡視指導有關導生和能力特別差的學生,處理突發事件。這樣,實習的內容通過“點”(導生),快速地輻射到“面”(組內學生)上,組內學生間的討論熱烈,身心放開,掌握規范操作的速率和矯正防范的效度得到改觀。導生由此鍛煉了組織能力,教師也由此走出了那種“單兵指教、應接不暇、忙亂辛苦”的怪圈子。
2.導生使用要注意的問題
(1)要制定嚴格的導生紀律
導生需要遵守一定的紀律,例如對同學的問題要耐心解答,導生組內的學生也要遵守一定的紀律,例如要尊重做導生的同學。這樣才能形成一個良好的學習交流氛圍,不會使導生制流于形式或無法實施。
(2)要進行合理的分組
全班同學進行分組。以后所有的教學實踐活動都將以導生為組長,以組為單位進行活動。對每一個組的成員,教師要按操作能力進行搭配,每組各位同學之間能力呈梯次,但各組水平層次差異不要太大,還要注意男女生的比例分配,以保證各級教學的同步性。
3.教師把好總結評價關
完成實訓任務后,可將學生組織起來,由各組導生帶領組員自己小結、自我進行評價,然后由教師進行歸類、講評,指出實際加工過程中存在的優點和不足,提出修改意見。這樣,既提高了學生對自己工作的總結能力,又深化了對數控加工技術的有關知識和技能,改進和完善自己的實施方案。通過這一教學環節,導生及其他學生都體會到從設計到加工,最后成為產品的喜悅,有一種“成就感”,從而激發了進一步搞好實訓的積極性。這樣既培養了學生善于思考、勇于探索、敢于創新的精神,又為其今后上崗與社會“接軌”奠定了良好基礎。
關鍵詞:行動導向教學法;數控機床故障維修;綜合能力;學習情境
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)09-0076-02
《數控機床故障維修》課程是以培養具有獨立排除數控機床運行故障能力的人才為目標,為滿足數控機床制造和使用行業對數控機床安裝調試維修崗位的工作需求而設置的一門數控設備應用與維護專業的核心課程。該課程圍繞數控機床實際運行故障的診斷與排除工作,培養學生依據工作任務單,運用常用數控設備維修工具,借助機床安裝與調試說明書、參數設置表及故障報警信號等,提出故障排除思路,經濟快速地確定故障部位,掌握簡單典型故障的排除方法,按照標準規范進行數控機床的故障診斷工作,并對已完成的工作進行記錄存檔,自覺安全作業及“5S”的工作能力。該課程具有很強的實踐性,若采用傳統的“粉筆+黑板”的教學模式和單一的理論考核方法,學生被動地接受、記憶、再現,將可能產生“教師累,學生睡”的結果,無法滿足高職教育培養面向生產、建設、管理、服務第一線工作需要的高技能人才的培養目標。針對這種狀況,筆者做了一些探索。
行動導向教學的內涵
行動導向教學源自德國,是在德國“雙元制”職業教育改革中產生和發展起來的。德國的實踐證明,行動導向教學有助于調動學生學習的自主性、積極性,變被動接受為主動探索,有助于培養學生的專業能力、方法能力、社會能力、創新能力等,使學生更有效地形成必要的職業能力。由于行動導向教學法對于培養學生具有十分重要的作用。因此,該教學法被譽為德國職業教育的“銳利工具”。在德國,運用行動導向教學法已經產生了良好的教學效果,很多國家都在效仿德國的做法。要發揮行動導向教學在職業教育中的優勢。筆者認為,首先,要更新傳統的教學觀、知識觀、學習觀、評價觀等,要變“知識本位”為“能力本位”,要重視“教學做”合一,要強調“為行動而學習”和“通過行動學習”,要以職業活動為導向,提高學生綜合能力,要培養學生“學會求知,學會做事,學會共處,學會生存,學會學習”。其次,實施行動導向教學不僅要重視教學理念的應用,也要重視具體教學方法的應用。
行動導向教學的應用
(一)合理設計學習情境
在行動導向教學中應強調學習情境的設計,要求建構合理、科學的學習情境,讓學習者在其中進行自由探索和自主學習。
《數控機床故障維修》課程學習情境的設計有以下原則:
1.貼合數控機床維修工作的實際情況,圍繞解決數控機床實際故障、調節常用數控參數設計學習情境。
2.主要按照機床工作過程設計學習情境。按照實際操作機床的工作過程,從機床上電到啟動數控系統、主軸系統、進給系統到最后零件加工,針對每一步工作過程中可能出現的故障,選取有代表性的故障現象為教學載體,完成學習情境的設計。
3.兼顧機床參數的設置和調節工作設計學習情境。在學習情境的設計中也要考慮到在數控維修過程中還要涉及數控系統參數的設置和調節,所以,應專門設計數控系統參數調節的學習情境。
4.按照循序漸進的原則設計學習情境。將數控機床的多發故障進行歸類,構建典型學習情境,將每個情境作為大類,以小的故障現象作為該學習情境的載體,對小的故障現象進行知識引入、故障排除,突出故障排除由簡單到復雜,由單一到復合的循序漸進的過程,選取比較常用的、重要的參數設置作為學習情境,重視參數設置方法的培養。
5.每一個學習情境都應是一個完整的排故或參數修改的過程。按照以上原則,最終構建成8個典型的學習情境(如表1 所示),在學習情境中包括數控系統技術、伺服驅動技術、變頻技術、PLC技術、傳感檢測技術、接口技術、數控編程技術等多種技術和多門學科的知識。
(二)研究教學方法、實施行動導向
行動導向教學法 在德國,行動導向教學模式的方法有一百多種,主要有項目教學法、引導教學法、案例教學法、實驗法、角色扮演法、結構任務法、自由學習法、考察法、問卷調查法等,每種教學方法都有其適用范圍,應用什么方法取決于課程的內容、實驗實訓設備和教師的課堂教學組織水平。各種教學方法無優劣之分,目的是培養不同專業、不同層次的學生。因此,德國職校教師行動導向教學模式的選擇與運用不是機械的,而是根據實際情況對各種教學方法進行藝術的再創造。將行動導向教學法應用到《數控機床故障維修》課程中,不僅可以傳授學生數控機床維修相關的專業知識,更能讓學生在維修中鍛煉計劃能力、學習能力、實施能力、交往能力、協作能力、質疑能力、探索能力等。要想達到這些目標,需要將案例教學法、項目教學法、角色扮演法、“頭腦風暴”法等多種具體的教學方法綜合運用,形成一種最優的學習情境,以最適宜的方式促進學習者的發展。在《數控機床故障維修》教學中,對機床故障的原因進行分析時,就可采用“頭腦風暴”法,引導學生自由發表意見,并對其意見的正確性或準確性暫不做任何評價,使其在最短的時間內獲得最多的想法。具體的實施步驟:描述或模擬故障現象分組討論故障可能的原因故障因果分析得出小組結論匯總討論整理記錄總結評價。在對故障描述時,可以采用角色扮演法,讓學生扮演機床的操作者和維修者,親身體驗角色的心理、態度、情境等,從而使學生了解學習的要求。數控機床的故障形式很多,故障的種類也很多,采用案例的形式,可以在解決問題和決策的行為環境中更好地形成職業行為能力。