《数控机床故障诊断与维修》活页式教材开发与应用

刘文超

（山东劳动职业技术学院 山东 济南 250022）

“数控机床故障诊断与维修”课程的理论性高，实践性强，是高职院校数控、机电等专业的重要专业课。该课程要求学生不仅要掌握数控机床的使用、保养、维修等基础知识，还要在课程学习过程中了解职业、熟悉岗位，养成良好的职业素养。新型活页式教材是高职院校提高课程教学质量，实现复合型人才培养目标的重要手段[1]。“数控机床故障诊断与维修”课程要以活页式教材开发与应用为契机，进行教学改革，提高技术技能型人才培养质量。

1 活页式教材开发思路

活页式教材开发时，教材编写团队应依据课程标准，规范编写流程，从以下方面着手活页式教材编写：①立德树人，德技并修。“数控机床故障诊断与维修”课程应把德育放在首位，结合职业教育特点，融入工匠精神、劳动精神等课程思政，充分发挥教材育人功能。②贴合岗位，优化内容。针对我国数控机床维修高技能人才缺口大这一现状，着眼于数控机床维修岗位需求，选取典型工作任务，培养一大批从事数控机床维修的技术人员。③丰富资源，体现特色。随着网络技术的发展和智能终端的普及，学生对“数控机床故障诊断与维修”课程的资源需求越来越丰富。在活页式教材编写过程中，要丰富数字化资源，打造信息化教学平台，增强学习者的学习兴趣，为线上、线下教学打好基础。

2 活页式教材开发过程

2.1 课程内容选取

为合理选择课程教学内容，面向学生、教师、技术人员及企业，以座谈、调查问卷的形式进行了大量调研。根据调研结果，从实用的原则出发，确定了8个教学项目，分别是：①数控机床的维护规划与实施。该项目包括数控机床的日常维护与保养、数控系统数据备份与恢复及数控系统的维修。②数控机床的安装、调试及验收。该项目包括数控机床的安装、数控机床的调试及数控机床的验收。③数控系统的参数设置与调整。该项目包括数控系统的参数介绍；常见数控系统参数的设定与调整。④数控系统故障诊断与维修。该项目包括FANUC 0i-D数控系统连接、MDI方式下不能运行故障分析与处理及急停故障分析与处理。⑤进给系统故障诊断与维修。该项目包括伺服参数的设定与调整、伺服系统的故障分析与处理及位置检测装置的故障分析与处理。⑥主轴驱动系统故障诊断与维修。该项目包括主轴驱动系统概述、模拟量控制的主轴驱动装置与维修及串行控制的主轴驱动装置与维修。⑦数控机床PMC控制与应用。该项目包括数控机床用PMC认知、工作状态开关PMC控制、辅助功能代码PMC控制。⑧机械装置的故障诊断与维修。该项目包括主轴部件的故障分析及处理、刀库及换刀装置故障分析与处理、导轨副的故障分析及处理。

2.2 典型工作任务提取

按照课程标准之要求，对照数控机床维修岗位技能标准，深入企业一线调研，收集典型案例，提取出数控机床在安装、调试、使用及维修中的23个常见典型任务。每一个任务包含理论知识、专业技能及职业素养的内容及要求，在教学中融入课程思政，学生既能提升专业技能，又能提高职业道德素养。部分课程教学项目及典型工作任务设计如表1所示。

表1 部分教学项目设计

2.3 丰富教学资源

活页式教材开发对数字化教学资源的依赖越来越严重。教学化教学资源除应包括教案、课件等传统教学资源外，还应包括数字教材、实训仿真系统、学习网站等。对一些抽象的概念和工作原理要多用动画、虚拟教学平台来展示[2]，比如将数控机床安装、调试、验收等环节的技术要求和操作步骤制作成微课，学生可在线自主学习。教学化教学资源要体现职业教育特色，具有开放性和共享性，提升学生学习兴趣，改善学习效果。

3 活页式教材的应用

3.1 教学设计

从人才培养目标出发，结合数控机床实际应用场景，设计课堂教学任务，通过理论学习与实践操作，使学生了解数控机床的故障诊断与维修工作，掌握理论知识，提升岗位技能，培养职业素养。以“机床的急停故障分析与处理”任务为例，该任务是项目四“数控系统故障诊断与维修”的重要内容。依据教学标准，确定该任务是项目四的教学重点。根据教学目标要求，学生在熟悉急停控制回路工作过程基础上，能分析并找到急停故障原因，提出急停故障排除方法，并能正确排除急停故障。教学过程中不仅要让学生掌握急停相关知识，还要锻炼学生的逻辑思维能力和动手能力。

3.2 理论学习

在教学过程中，教师提前把完成工作任务需要的理论知识、技能要点归纳整理，以教学资源的形式悉数传递给学生，可采取线上与线下教学结合的方式，也可采用学生自学探究方式，引导学生对理论知识的理解。

课前发布预习通告，学生在教学平台完成视频观看、测验作答等任务，教师通过教学平台统计数据，实时掌握学生预习效果。根据学生预习效果，教师及时调整教学策略。课上教师可通过播放教学视频、结合具体实例讲解等方式，对工作任务相关知识进行阐述，针对学生预习中反映的难点要重点分析，帮助学生理解。为鼓励学生参与课堂教学，也可邀请学生分享在课前预习中遇到的困难，采取的解决办法，学到的知识等，加深对相关知识的理解。

为了收到更好的学习效果，培养学生的自主学习意识和团队合作精神，可将班级学生按学习成绩、性格特点等划分成几个小组，组内成员互帮互助，组间“比、学、赶、帮、超”，共同完成学习任务。

3.3 模拟示范

针对数控机床维护和保养中的典型工作任务，以认识数控机床急停控制回路为例，针对本次任务重点，推送数控机床急停控制回路工作原理视频，帮助学生了解急停控制回路，熟悉急停工作过程，引导学生对该问题进行探究。根据视频演示和教师讲解，学生运用仿真软件进行急停控制回路的模拟连接，并拍摄连接过程视频，将结果上传至教学平台。进行教师评价和小组间互评，指出问题，提出改进意见。

3.4 思考与实践

学生针对工作任务，利用教学资源，在教师指导下，开展小组讨论，探究完成工作任务的正确流程和方法。

学生针对仿真模拟处理工作任务时出现的错误，结合改进措施，再次验证无误后，然后动手操作完成工作任务。教师进行巡视指导，确保工作过程安全顺利，灵活引入活页式教材中的工匠精神、劳模事迹等，让学生浸润于“大思政”氛围之中，实现“立德树人”的教育目标[3]。每个小组派代表分享本小组在任务实施过程中取得的学习成果。教师根据工作过程中的表现，对学生进行精讲点评。教师针对学生表现，借助学习通、智慧课堂等平台差异化推送作业，学生在线查看并完成作业，实现精准巩固练习；教师对学生作业进行评价，根据学生对知识的掌握情况，反思并总结，进一步优化教学设计。发布拓展任务，锻炼学生学以致用、举一反三的能力。

3.5 总结评价

在总结评价阶段，应注重建立多主体、全过程、多维度的考核评价体系。

评价主体多元化。校内教学考核由专兼职教师和学生共同完成，校外教学考核由企业和学生负责，技能竞赛考核、1+X证书考核则由相关的专家、评委实施。

评价过程全程化。评价应贯穿教学全过程，注重平时考核和期末考核相结合，加大过程性考核所占比重，关注学生在整个学习过程中的学习效果和表现，把其所学成果和学习过程的自我表现作为职业能力评估考核的依据[4]。

总结评价多维化。对平时考核可从理论应用、实践技能、职业素质三方面进行综合评价。理论应用在评价学生对基础知识掌握情况的同时，重点评价学生对与实践结合紧密的专业知识掌握上；实践技能主要考核学生实践操作的准确性、规范性，工作任务的完成度等；职业素质的考核应贯穿于课程教学全过程，理论教学考核学生对知识准确把握的科学严谨精神和对知识准确描述的语言表达能力等；实训教学考核学生操作规范、严谨细致、团体协作、节约意识、安全意识等，发挥课程思政育人作用。

期末考核在期末考试的基础上，可增加技能竞赛考核、1+X证书考核等。这种考核机制既能满足学生技能提升的需求，又能激发学生的求知欲。

4 活页式教材应用成效

“数控机床故障诊断与维修”课程运用活页式教材进行教学实践，取得了不错的教学效果。

知识目标达成。以数控机床故障诊断与维修为出发点，理论知识贯穿于教学的全过程，实现以学生为主体。学生在学中做中掌握知识要点，对工作任务中的重难点加深了理解，并提升了理论联系实践的能力。

能力目标达成。学生通过典型数控机床故障排除，锻炼了独立探索新知识的能力、专业工具的使用能力、动手操作能力，实现了工学一体。

素质目标达成。依据国家行业标准，完成典型的数控机床故障排除，培养了学生探索创新、攻坚克难的工匠精神，善沟通、能协作、高标准的专业素质，树立了规范、安全、勤奋的职业精神。

学习氛围改善。课堂活动形式多样，师生参与度高。小组讨论提升了学生分析、解决问题的兴趣；虚拟仿真促进了学生排除数控机床故障的积极性；学习成果展示提升了学生自信心，锻炼了语言表达能力。

学习成绩提高。通过应用活页式教材，采用多种教学手段，融入“岗课赛证”的教学理念，采取多元评价方法，学生的学习成绩显著提升。对比课程成绩发现，应用活页式教材的年级比采用传统教材的年级不及格率有所下降，优秀率明显提高。

5 总结

本文研究了《数控机床故障诊断与维修》活页式教材开发的思路，介绍了该活页式教材的开发过程，重点围绕活页式教材在教学实践中的应用展开了论述。在后续工作中，应紧盯行业、企业需求，及时更新活页式教材内容，优化教学方法，为数控机床故障诊断与维修行业培养更多技术技能型人才。