论数控机床维修课程实践教学的改革

张英华

随着加工行业数控机床的大量应用，企业对数控机床操作、安装调试等人员的需求很大，特别是维修人员。为满足企业需求，很多学校都开设了数据机床维修的相关课程。数控机床维修一方面内容跨度大、综合性高，另一方面具有非常强的实践性要求，因此，该类人才的培养除传统的理论教学外，需要大量高质高效的实践练习。笔者根据多年的维修经验和教学积累，在数控机床维修实践教学改革方面进行了探索和实践，收到了良好效果。

一、传统实践教学存在的典型问题

（一）实践课占总课时比例偏小，内容单调

数控机床是集机、电、液、气、控制等一体化的设备，技术先进、原理和机械组成复杂，这要求维修人员理论扎实，而且还需要实践操作能力强，工作经验丰富。但是大多数学校偏重于理论教学，实践学时少，学生对教材上一些案例甚至连某些机床的外观都不清楚，学习兴趣下降，学习效果差。培养出来的学生，维修理论不熟悉，实际维修更是手足无措。而且通常是理论与实践脱节，先讲理论后进行实践，实践时，理论知识已经忘得差不多了，实践效果大打折扣。

（二）实验实训设备缺乏

数控机床维修的实践教学需要大量设备支持。然而，大多数学校更重视数控操作加工的实践设备，很少给机床维修提供专用实践平台，现有的设备如果直接用于故障点的设置、排除，设备的维护和多次使用是个难题。

（三）教师缺乏实际维修经验

实践课需要的是具有丰富实际工作经验、又有一定理论水平的“双师型”专业教师。当前大多数教师理论上比较熟悉，但对企业生产实际缺乏经验，制约着数控维修人才培养水平的提高。

二、提高实践教学水平和质量的探索与实践

（一）明确教改的原则

数控机床维修课程实践教学改革的原则为经过系统实践练习，使学生由基本技能型向综合型创新型发展，能综合运用所学知识解决相关问题。实践教学要秉承以学生为主体，教师为主导的原则，充分利用各种先进的教学设备和手段。特别要在传统实验基础上，增加综合性、拓展型实验项目，培养学生的综合能力和创新能力。教师要加强理论知识学习，并深入一线参与生产实际，认真钻研教学，达到教学方法科学、教学内容贴合生产实际的要求。

（二）加大实验设备投入

加大实验设备投入，改善实验环境，特别引入仿真教学软件。实验实训设备是提高实践教学水平的保证。没有硬件设备构建实践环境，数控机床维修的实践教学也只能是“纸上谈兵”。而设备的配置需要针对实验实训的不同阶段，引入不同的设备。机械部件类、电机类等单项实验可以在相关专业实验室内完成，综合类项目则必须购置成套设备，如数控综合实验台。在综合实验台上可以完成电气控制类多项实验任务，并最后进行数控机床电气连线与调试实训，而上述实验项目的顺利开展，可以使学生掌握数控机床的原理和组成等维修的基本知识。针对更高层次的综合性实验实训，则应购置更贴合生产实际的数控维修综合实训台，配置半实物机床或实物机床。

特别注意的是，硬件的不足可以通过数控机床维修仿真软件来弥补。借助仿真软件，学生可以反复在计算机上对数控机床的装配、调试、测量、排除故障等过程进行模拟练习，是一种经济可靠的培训工具。无论是机械零部件的结构、装配与调整，还是电气原理、数控系统操作以及数控机床故障检测及排除，都可以在仿真软件中进行模拟训练。仿真软件不仅能使教学直观、形象、有趣，也是对目前实训设备数量不足的有效补充，使每位学生都能得到训练机会。原先利用传统的实验手段在短时间内无法实现的一些实践内容，利用仿真软件能比较方便地实现。利用仿真软件进行练习，突出了实验教学环节以学生为中心的原则，这种“以虚代实”“以软代硬”的教学方法也是发展趋势，在降低教学投入、提高实验效率的同时，更好地培养学生的综合分析能力和开发创新能力。

（三）增加实践课时

增加实践教学时间，尝试采用“教—学—做”一体化的实验实训室内教学方式。前文已多次强调实践教学在数控维修人才培养中的重要作用，因此，增加实践教学时间，已经成为提高数控机床维修课程教学效果必需的途径。在实践设备条件允许的情况下，采用“教—学—做”一体化的实验实训室内教学方式，将课堂搬进实验室，甚至是车间。教学方法上，则可以采用“仿真教学——综合实验台安装连线调试——综合实训台故障诊断与维修”三步曲方式。

1.仿真教学。主要开设数控机床机械结构和电气连线仿真实验，使学生掌握数控机床机械结构及数控系统主要接口的硬件接线。借助仿真软件，学生掌握实际动手需要的理论基础，并激发出学习的兴趣。

2.综合实验台安装连线调试。经过仿真实验后，学生对数控机床的原理与组成已经有了充分的认识。本步骤中，借助于数控综合实验台，完成数控机床（特别是电控部分）的连接调试。教师则针对学生调试过程中出现的问题进行现场指导。只有了解了数控机床的组成和原理，才能真正进行机床的维修。因此，仿真和连接调试的实践教学非常重要，是数控维修的基础，必须进行系统的训练。

3.实训台故障诊断与维修。教师结合工厂维修实例，按照任务驱动式项目教学法，在数控维修综合实训台甚至是真正的机床上设置典型故障，再由学生综合运用所学知识进行故障原因分析，利用相关仪器诊断，最后把故障排除。有条件的甚至可以将本部分改至车间内的真实机床上进行。

（四）改进教学方法

改进教学方法，增加综合性、拓展型实验，并采用任务驱动式项目教学法。目前，本课程实践教学项目大多比较陈旧，多为基础验证型实验，限制了学生实际动手能力、综合能力和创新能力的培养。为提高教学质量，在基础类实验项目的基础上，应该开设综合性、拓展型项目。

综合性项目强调技能训练的综合性。项目内容要以技能培养为主线，由浅至深、由单项技能到复合技能设置。如除设置变频主轴、PLC编程等单项技能训练外，还应设置整机机电联调等综合性强的课题，引导学生在解决问题过程中应用所学知识和技能掌握解决复杂问题的方式和方法。

拓展类项目则培养学生的自主性、创新性，使实验实训内容贴合生产实际，弥补学生实际经验的欠缺。拓展类项目可以以自选训练模块、参与教师科研项目、实验室设备自制、学生自拟课题、参与企业技改等形式进行，注重学生独立能力的培养。并特别鼓励和培育学科交叉、专业融合的项目。同时，结合校企合作，采用邀请企业一线技术人员专题讲座、技术技能实际案例教学、参与企业技术改造等多种形式，使实训教学贴合生产实际，全面提高学生的综合素质。

综合性、拓展型实践教学中，要以学生为主体，培养学生主动学习、独立思考、独立解决问题的能力，可以采用任务驱动式项目教学法。具体实施可划分为六个步骤，见右图。

根据右图所示内容，以“机床电源故障维修”为例，具体说明任务驱动式项目教学法的实施过程：第一步，教师布置任务和学生收集信息。由教师布置项目任务并以项目任务书的形式发给学生。提出问题，然后小组进行讨论和收集信息。最后由教师总结补充电源及其检测的相关背景知识。第二步，小组制订维修方案。每个小组拟订自己的工作方案，包括工作规范、工具清单、实施步骤等。第三步，维修方案论证分析。对各小组制订的检测与维修计划进行可行性分析，找出最佳方案。第四步，维修任务的实施。学生根据工作方案实施检测维修。实施过程中，教师要注意观察学生表现。第五步，最终检查与总结评价。项目实施完后，每个小组派代表进行总结发言。由教师进行点评。所有小组讲解完后，由教师进行总结，并对学生项目的实施效果进行评价。第六步，任务拓展。教师应根据任务完成情况，适当拓展至实际生产中常遇到的同类型的问题。如本任务中，可以拓展问题：工作过程中，机床突然出现系统掉电故障，分析并确定机床的维修方案。

任务驱动式项目教学法的实施过程图

需要注意的是：任务驱动式项目教学，要任务明确，理论与实践结合，且具有一定难度；应注重培养学生的自主性，自行分析和解决问题，教师主要起引导和监督作用；项目的选取要紧密联系企业生产实际。同时，要注意过程性考核。

（五）加强师资队伍建设

作为数控机床维修的实践课教师，必须具备丰富的实践知识，并且要不断加强自身学习，积极参与实验室建设和实验设备自制；要定期到一线企业或科研单位培训，参与企业产品设计、调试或生产线改造，提高自身水平。只有这样，才能跟上数控技术的发展，另一方面在教学和指导学生方面才能得心应手。另外，定期聘请生产一线有实践经验的高级工程技术人员和教师学生座谈或指导实践教学，了解企业的需求和维修技术发展方向，也是非常必要的。