高职“数控机床故障诊断与维修”课程改革研究与实践

张新亮

（重庆工业职业技术学院 重庆 401120）

2007年以来，重庆工业职业技术学院（以下简称我院）多次派教师赴德国考察学习，在借鉴德国基于工作过程的先进教育理念的基础上，积极推进以工作过程为导向、以培养职业能力为核心、以学生为主体和教师为主导的课程改革与实践，基本建成了具有“地方特色、校本特色”的基于工作过程的精品课程教学体系，培养了一大批能从事数控故障诊断与维修岗位的优秀毕业生，实现了学生与企业的“零距离”对接。

一、课程改革的必要性

高职教育的目标是培养技能型、应用型人才，突出适用性和针对性，重在培养实际应用和操作能力，“以服务为宗旨，以就业为导向”是其教育方针。本课程是专业培养的最后课程，前导课程比较多，具有实践性强、理论教学难度大、知识面涉及广、师资培养和设备投资多的特点，而且高职学生普遍存在理论知识基础薄弱，尤其电方面的知识对于机械学院的学生来说理解掌握难度较大。传统的课程标准是基于学科体系架构设计的，设置单独的实验实训环节，教师作为知识的垄断者和传播者以讲授为主，学生学习是集体化和被动的。这样，即使教师的水平再高，采用先进的教学手段如虚拟实验室、先进故障检测诊断设备和实验教学用数控系统平台等，也难以真正改变理论与实训教学相脱节的现状，难以充分发挥实训设备和校企合作的作用，常会造成学非所用、学非所需、边学边忘、知识与能力割裂的状况。另外，由于数控系统品牌多，技术发展迅速，不同数控系统机床在故障诊断与维修方面存在不小差异，传统教学体系一般只以一种数控系统为主进行教学设计，缺乏方法能力的培养，难以提高学生的创造性和独立解决问题的能力，造成学生的职业能力与企业岗位的需求脱节。

传统的课程标准已不能满足新形式下高职教育的发展需求，本课程就是在课程改革的大环境下，用基于工作过程系统化的方法设计课程标准体系，开发融合“教学做”为一体的任务驱动的行动导向课程。

二、基于工作过程的课程改革理论研究

“以工作过程为导向”的职业教育理论源自德国的“双元制”教育，其核心思想是从职业需要的角度出发，紧随岗位典型工作任务需求，开发工作过程系统化的课程体系，强调教学过程与工作过程的深度融合，以岗位涵盖的典型工作任务为载体，将理论实践学习过程、岗位工作过程和学生职业素养培养过程结合起来，打破理论课与实践课的界限，学生能够在逼真的企业环境中做到边学边用，体现工学结合的高职教育特征。课程改革含课程定位和目标、课程内容、教学模式和教学支持四方面的改革与实践，如图1所示。

图1 基于工作过程的课程改革思路图

改革思路如下：

由院系领导、专业教师和教育专家组成的专业团队与企业专家进行基于职业的深入分析，获取足够多的信息并提炼出专业的岗位群、能力群和一级典型任务群，建立校企合作下的课程体系群，并给出课程体系中各课程的性质、目标、地位和理念等，实现专业与行业之间的对接，落实专业的培养目标。

由教育、企业和实践方面专家进行基于工作过程的课程开发，经多维度的企业调研，对岗位群及其成长历程和发展方向进行研讨，对课程相关岗位工作过程、岗位需求和岗位技能等进行分析，结合国家职业标准，进行针对工作任务的行动领域分析，获取一系列二级典型工作任务；由教育和企业专家对工作任务进行归纳、整理和提炼，形成若干个内部各任务相互关联的任务集合；教师团队和企业人员进行学习领域的分析设计，也就是基于工作过程的课程开发，得到工学结合的教学内容。学习情境的载体可以是项目、任务、案例、产品和工艺等。情境及其内部各载体按由浅入深、由易到难的顺序安排，每个学习情境和情境下的各载体都有相应的能力目标。这一环节将实现课程与企业间对接，落实职业能力。

由教师团队和企业人员进行学习领域的分析设计和学习情境的设计开发，然后进行基于任务的以行动为导向的课程实施和推动改革，课程实施中要进行教学条件和教学模式开发、改进和革新，要对重要资料和经验等进行保存，并向专业委员会和课程负责人等及时反馈相关信息用于课程调整或进一步改革。这一环节主要实现理论和实践的融合与执行，落实培养。

学习情境的开发包括5个方面，教学组织有个别教学、分组教学、开放教学、协作教学和设计教学等形式，教学组织的具体实施体现在学习活动设计上，应具有多样性。课时安排指对每个学习情境和情境下每个项目所占课时的分配。课程评价指在学生完成课程的理论和实践环节后给出的最后评价，采用百分制，主要依据平时项目完成的鉴定结果分、期末笔试分和学期综合表现等。教学支持指课程实施所要具备的软硬条件，包括教材、网络教学、实训设备、图文视频等资源，投影仪、幻灯机、网络、虚拟平台和计算机等教学工具，逼真的校内实训基地、校内工厂和校外实训基地等环境，课程专家、理论教师、实训教师和助讲组成的教学团队，校企合作的互惠和资源共享。

教学模式是实施教学的核心，分五个方面，针对每个学习项目，都要对学习者、学习需求和学习内容进行分析，然后以“六步法”的工作过程为引线进行教学策略设计。学习环境设计指学习者所需的问题情景、学习资源和认知工具设计，要考虑学校场地和宿舍、社会和家庭等因素。学习活动设计指自主学习、协作学习、学生知识与能力准备和教师指导等设计。过程控制是针对任务的每一个工作过程的教学控制，可以是观察、口头提问和书面问卷等，以一个或多个工作过程为单位进行鉴定，最后给出任务的综合评价结果。

三、课程的改革与实践

本课程的改革就是基于上述的思路逐步推进和完善的。

（一）课程定位、目标及理念

我院地处重庆市，依据地区产业特点，数控专业被我院定为重点建设专业。就业跟踪调查结果显示，数控专业就业岗位正从较低层次的操作工向较高层次的装调、维修和管理等岗位迁移，本课程被列为我院数控、机设和数设专业的专业核心课，电工电子、数控加工、机械装调、PLC在机床上应用和机床联调等都是其先导课程，该课程为数控维修顶岗实习和获得国家数控机床装调维修工职业资格证书奠定基础。

按照“能力为本位，就业为导向”的职业教育思想，本课程的社会能力目标有团队工作、交流组织协调能力、纪律性和环境保护等方面；方法能力目标有培养学习方法、逻辑思维、分析创造、信息获取、判断、解决问题策略和制定工作计划能力等；专业能力含知识目标和技能目标，知识目标体现在情境目标和子任务目标上，技能目标指培养具有较高职业道德素养、掌握数控机床操作和维护、掌握常用机床维修和检测工具仪表的使用、掌握数控机床的调试与检测方法、掌握数控机床常见机电故障的诊断与排除，能从事数控机床装调、维修维护工作的技能型人才。

课程理念为：确定目标明确、现实可行、有教育意义的典型工作任务，在完成工作任务的过程中实现教学的能力培养目标，以学生为主体、教师为引导、体验为先导、执行为目标，教学做一体化、学历教育与技能认证相结合的理念方法。

（二）课程内容设计

典型工作任务体现了对象、手段、方法、组织、产品和环境6个要素，我们确定了表1所示的8个学习情境，并精选了企业典型维修案例作为项目教学任务，每个项目都具有典型性和可操作性，每个情境都对应岗位，任务设计遵循简单到复杂。以FANUC、华中和西门子系统的机床为载体，各小组抽签选择载体。

（三）学习情境的设计开发

1．教学支持

经多年课程资源开发和条件建设，我院已拥有自编的精品课程教材和实训指导书，并精选出一些同类教材作为参考，有丰富的图片素材、视频动画、挂图、电子教案和教学仿真软件等资源，并组建了网络课堂，含电子学习、电子作业、虚拟实验室、电子测试批改、资料下载和视频动画播放等功能，有投影仪、幻灯机、局域网、摄像机和大屏幕液晶电视等教学工具，拥有国家级和多个市级称号的校内实训基地、FANUC应用中心、校办工厂和工学结合教室等校内环境，与重庆长安、中国嘉陵和重庆机床集团等32家知名企业合作建立了多个校外实训基地。拥有一个结构层次合理的教学团队，多数教师都是双师型，满足了理论教学、实训和科研的需要。

表1 基于工作过程的课程内容安排表

2．课程评价

本课程的最终评价由各项目总评占25%、实验报告及课后小作业占10%、期末理论考试占45%和综合实训考核占20%组成，理论考试采用闭卷笔试的方式，综合实训考核有8个题目供6组学生抽签选择，每个实训题目都细分为6个工作过程，让组内成员抽签选择过程任务，按工作任务顺序逐个完成并现场打分。

3．教学模式

教学中以工作过程导向和实践行动内容为主，以科学性原则和理论的知识为辅，学习情境以项目任务驱动的形式进行行动导向模式教学，如下页表2所示。

（四）课程的实施

1.教学准备

项目教学开展前，要做好以下工作：

（1）分析学生的基本状况、学习实际需求和本次学习内容，做好自评表、互评表和教师记录表。

（2）做好学习环境、资源和认知工具的设计和准备。准备好任务中教学用的工具和设备，提前设好故障点，将相关说明书、学生用记录表、原理和结构图、工具、仪器仪表等分类集中摆放，让学生自行查询和使用。

（3）准备好任务页、解决思路页和联网电脑。任务页可发给学生，解决思路页可供学生在讨论研究之后仍有困难时备查，每看一次思路点要扣取相应分，若还未能解决，可申请询问相关教师。

2.任务实施

按照表3所示设计的“六步法”实施教学，完成如下工作。

（1）明确任务完成场景和工作学习任务，下达任务书，告知学生资料、设备和仪器仪表的位置和不同阶段的选用要求，针对项目中重要和比较难的知识和技能点进行现场集中讲授，同时进行安全教育，教师可采用板书、多媒体和幻灯片等进行图文讲解。

（2）按异质分组的原则，将5～8人分成一组，由组长带领组员先进行现场的“望、闻、问、切”，充分了解故障现象及产生过程等，查阅相关资料和记录单。教师采用“头脑风暴法”指导学生从机械结构、电气控制、数控系统等不同方面进行分析，最后由学生给出任务解决、零配件和工具选用方案等，进而给出该方案的实施计划和步骤，由组长负责填写资讯汇总表和行动计划表，并进行组内分工。教师在该阶段也要做好过程控制、阶段性鉴定、学生综合表现记录及问题和经验的保存。这一阶段鉴定主要由教师根据学生行为表现、提问和阶段成果来给出相应分值。

（3）学生按照制定的工作计划和任务页的步骤要求，进行故障排查和设备调试，这一过程要求学生注意分工协调和操控安全，严格执行科学的方法和步骤，采用循序渐渐的策略。教师要积极巡视，及时发现问题并进行单独或集中指导，必要时可进行引导性示范，但不能包揽，同时教师要做好该阶段的控制、鉴定、记录和保存工作。可采用教师评价与学生互评结合的鉴定方式。

（4）在项目完成之后要根据任务的验收标准进行任务实施中关键点的自检和互检，并给出自检和互检的模糊评价，最后由教师给出检查阶段的终结性评价。

（5）学生计算维修成本、记录工作过程和经验、提交总结报告、成果展示、尝试给出维修和保养方面更好的建议。教师要在项目结束后对项目完成情况和学生综合表现进行总评，兼顾过程评价和结果评价。教师根据学生的阶段表现记录和最后总评，填写项目考核表。同时，做好信息保存和反馈工作，把问题所在及时反馈给学生，把过程经验保存下来供教学改革研究用，并由教师给出改进和修改建议。

四、改革效果与结论

（一）改革效果

本课程于2008年成功申报为重庆市高等学校市级精品课程，2009年被评选为教育部高职高专机电设备技术类专业教学指导委员会精品课程。课程改革的实践收到了显著效果，我院数控、机设和数设专业学生理论知识、实践操作技能和综合职业素质都得到大幅度提高，受到用人单位的青睐。2012和2014年分别获得全国职业院校技能大赛高职组“数控机床装调、维修与升级改造”项目二等奖和一等奖，2013年获得全国职业技能大赛高职组“数控机床装配、调试与维修”一等奖。学生就业率逐年提高，越来越多学生被用人单位录用从事专业技术工作，并被单位部门所器重。

表2 基于工作过程的六步教学法在项目教学中的应用实例表

（二）结论与建议

基于工作过程的课程改革及实践，提高了学生的学习兴趣、对理论知识理解的深度速度、学习的主动性和竞争意识，增强了学生实践操作能力、创新意识和职业素养，体现了现代职业教育“能力为本”的价值取向，也提升了教师的教育水平和综合素养，使好的教育模式及改革理念传承下去。对用人单位的调查了解显示，学生的综合能力能适应企业岗位的要求，并有很大的提升空间。随着改革的完善和落实，必将培养出更多企业需要的技能型高素质人才。

课程改革是一个动态的过程，要及时完善与更新，院系要把最新改革成果的应用落实到位，同时也要努力做到：把握数控技术的发展动向和最新技术，对实训设备积极升级更新，积极安排一线理论和实践教师定期参加企业实践，要求核心教师要不断学习并总结教学经验，定期聘请生产一线的工程技术人员来校指导教学和组织学生深入企业参观学习等。做好以上几点，才能将基于工作过程的课程改革作用发挥到最佳，保证学生毕业后能迅速适应岗位并有大的发展空间，实现学生与企业的“零距离”对接。

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