《数控机床故障诊断与维修》课程任务驱动教学中的任务设计*

刘加勇

（北京市工贸技师学院 北京 100097)

《数控机床故障诊断与维修》课程任务驱动教学中的任务设计*

刘加勇

（北京市工贸技师学院 北京 100097)

从任务驱动的内涵入手，探讨了任务驱动教学法在《数控机床故障诊断与维修》课程中的应用，并对典型工作任务、任务实施流程及教学过程进行了设计。

数控机床故障诊断与维修；任务驱动；设计；典型工作任务

《数控机床故障诊断与维修》课程是职业学校数控维修类专业最核心的专业技能课，具有内容跨度大、覆盖面广、实践性强等特点，要求学生既要掌握机械、电气和液压等原理知识，又要具备在实践中进行综合诊断与维修的实践能力。在传统教学中，重视以“知识点”构筑知识体系，重视循序渐进地实施教学，教学方法以教师为中心，主要采用讲授的教学方式，忽视学生的认知主体作用，导致学生学习主动性不强、学习效率低下。任务驱动教学法以面向任务的模式教学，将教学、求知、做事与技能结合在一起，在做中学、做中教，能有效提高学生的学习兴趣，并且提高学生的动手能力。

任务驱动的内涵

任务驱动教学法是让学生的学习活动与工作任务相结合，模拟职业环境，让学生带着真实的任务学习。学习的新知识隐含在一个或多个任务之中，学生对任务进行分析、讨论，找出解决问题的方法，明确要涉及哪些知识，并找出哪些是旧知识，哪些是新知识，以问题来引导和维持学生的学习兴趣和动机，使学生拥有学习的主动权。教师则紧紧围绕着任务活动中心，不断地引导和激励学生前进，使学生由浅入深地完成难度有一定梯度的各个任务，进而建构一种学习实践活动。

任务驱动教学法一般有六个基本环节：（1）任务引入。提出一个具体任务；（2）任务分析。教师分析完成任务所需的知识和技能；（3）相关知识讲解。教师讲解完成任务所需的知识；（4）任务实施。完成任务的方法和步骤，重在交待知识的应用方法及技能和经验；（5）任务评价。制定评分标准，进行量化考核；（6）任务拓展。以同等难度的任务练习巩固所学的知识和技能。

实践证明，任务驱动教学法的学习效果明显，不同学习方法学生掌握知识程度比较如表1所示。

表1 不同学习方法学生学习效果比较一览表

典型任务设计

在《数控机床故障诊断与维修》课程任务驱动教学中，任务是“载体”，“典型任务”是关键，所以，任务设计是教师备课的重点。任务应该覆盖学生应掌握的所有技能点和知识点，同时要有系统性和层次性、趣味性和创造性，要考虑学生的个体差异性，任务设计的质量直接关系到教学效果。

有资料表明：由于操作、保养和调整不当所产生的故障占数控机床整个故障的57%，伺服系统、电源及电气控制部分的故障占数控机床整个故障的37.5%，而数控系统的故障只占整个故障总数的5.5%。而由于操作、保养和调整不当所引起的机械、电气和液压故障中，典型性故障主要发生在主轴系统、进给系统和刀架、刀库等辅助装置中。通过召开企业“实践专家——技术工人访谈会”，可总结出：返回参考点故障、拉刀故障、主轴传动故障、主轴驱动故障、进给传动故障、进给驱动故障、回转刀架故障和刀库换刀故障为典型性故障。于是，围绕这8个典型故障，精选了20个企业典型维修案例作为教学任务，这些典型维修案例占了企业数控机床总故障的80%以上，具有较宽的覆盖范围。20个典型工作任务按照由易到难、由简单到复杂的顺序来安排教学，便于学生学习，如表2所示。

表2 典型工作任务一览表

代表数控机床维修的典型工作任务确定后，就要对典型工作任务进行描述，寻找教学载体（设备、系统），创造教学情境（场地、故障设置），设计教学任务。

任务实施流程设计

从任务驱动教学法的各个环节可以看出，任务实施是核心，也是难点，下面对任务实施流程进行具体设计。数控机床故障诊断与维修课程的任务实施一般包括以下三个步骤。

（一）故障勘探

故障勘探是指维修人员深入故障现场，通过询问、观察、测试、查看故障记录单、机床说明书等，了解故障现象，曾采取过什么措施等，充分掌握维修所需的第一手材料。为此，从系统外观到系统内部，从机床主体到各印制电路板等均应细心查看是否有异常之处。在确认系统通电无危险的情况下方可通电，观察系统有何异常情况。

（二）故障诊断

故障诊断是指维修人员在故障勘探的基础上，借助机床说明书，从故障现象出发，根据故障机理，罗列出多种可能产生该故障的原因，然后通过交换、隔离等方法对这些原因逐点进行分析，排除不正确的原因，逐步分离出故障的部件或模块，最后确定故障点。一般情况下，数控机床故障部位判别如图1所示。

图1 数控机床故障部位判别框图

罗列故障因素 故障发生后，通过故障勘探，将故障的表现特点、数控系统提示的报警信息、硬件模块的指示灯状态及报警代码等各方面信息，以及从各种说明书、参考资料和有关软件查阅到的信息汇总起来，进行综合分析，罗列出各种可能引起故障的诸多因素。做到这一步就已经基本掌握了故障的全面信息，接下来的整体方向是要确定故障出现在电气、机械、液压等系统的可能性，然后进一步缩小故障范围，最后确定故障点，并将这些故障点按照引起故障概率的大小顺序依次排列。

设计诊断流程图 数控机床的故障诊断过程需要抓住一个主线，通过主干、支干、分支逐级分析来寻找故障产生的原因，提出解决问题的办法，一般故障诊断维修流程图如图2所示。

图2 数控机床故障诊断维修流程图

故障维修 故障维修就是按照故障诊断维修流程图，将故障定位到产生故障的模块或元器件，及时排除故障或更换元件，直至故障消失。设备维修完毕之后，教师应向学生详细说明故障产生的原因及其危害，并就产生的故障讲述在使用过程中应注意的事项。

总之，要做好故障的诊断与维修，需要抓住以下几个要点：一是要善于观察，详细调查；二是要理清机床的控制原理，正确设计诊断流程图；三是要不断积累现场经验。

任务驱动教学过程设计

一堂课是否成功是有很多因素决定的，其中关键的就是课堂教学过程的组织。《数控机床故障诊断与维修》是一门专业性、实践性很强的课程，不易学也难教，为达到教学目的，培养学生综合职业能力，在教学过程中推荐采用“五步教学法”，在学习过程中推荐采用8人小组协作学习法，在组织过程中可以采用小组轮换法和比赛法。

（一）五步教学法

在深入了解数控机床故障诊断与维修工作过程的基础上，运用基于工作过程的现场与资讯、分析与计划、诊断与决策、实施与检查、总结与评价、课后练习与反馈的五步教学法，结合任务驱动的六个基本环节，对整个教学过程设计如下：

第一步，教师进行安全规范教育，下达教学任务，提供相关技术资料，讲解相关知识，让学生充分了解故障现象，并到现场进行实地勘探，从而全面获得故障的相关信息。

第二步，学生根据获得的故障信息，利用“头脑风暴法”从数控机床的机械系统、数控系统、电气系统等方面进行全面深入分析，并制定该故障诊断与维修的实施计划。

第三步，学生根据分析的原因，排定主次，制定故障诊断维修流程方案，反复讨论可行性，在教师的指导下，最终形成合理的故障诊断维修流程。

第四步，学生根据制定好的诊断维修流程图，按照分工，实施操作，边诊断、边维修、边调试，直至数控机床恢复正常。

第五步，教师组织学生进行组内、组间的交流和汇报，最后进行点评。教师点评是以各组故障诊断与维修的完成质量及效率标准，并结合各组的团队协作、安全操作规范、维修记录等情况，评定学习成绩。

五步教学法对于培养学生掌握数控机床故障诊断与维修的工作过程创造了很好的工作环境。课后还可组织学有余力的学生针对拓展任务进行训练，以巩固学习成果。

（二）8人小组协作学习法

根据班级建制以及数控维修设备相对稀缺的现状，数控机床故障诊断与维修课程可以从精细化教学组织入手，运用小组协作学习法。每个班以32个人为例，分4个小组，每组8人。8人小组分工如下（在随后的学习情境中，各人分工应不断调整、交换）：（1）组长：1人，负责整体协调、制定计划、任务检查和总结；（2）安全员：1人，负责电源总开关看护和“5S”管理标准的贯彻；（3）资料员：2人，负责资料查询和数据记录；（4）电气系统排查员：2人，负责电气系统故障的诊断与维修；（5）机械、液压系统排查员：2人，负责机械、液压系统故障的诊断与维修。8人小组协作学习中，学生学习过程如下：

第一步，以小组为单位，采用抽号的方式领取故障任务；第二步，组长统筹，分工负责，做好工具准备工作，要体现出团队合作精神；第三步，利用基于工作过程的五步学习法，完成故障诊断维修任务；第四步，小组成员完成《维修记录单》的填写，做好组内交流与总结；第五步，小组成员选派代表，进行任务的成果展示和讲解。；第六步，课代表填写《任务评价汇总表》，形成个人最终成绩。8人小组协作学习法不仅创造了人人动手实践的机会，以使有限的数控维修设备发挥了最大效率，在保证教学质量的前提下有效地降低了教学成本，而且在诊断维修过程中，可以激发学习兴趣，培养团结协作精神。

（三）小组轮换法

如果每个小组设置了不同的故障，通过小组轮换就可使每个学习小组获得4次实际操作机会，大大增强了学习效果。

（四）小组比赛法

如果每个小组或两组以上设置了相同的故障，可以组织两个或多个小组进行比赛，看哪个小组既迅速又准确地排除故障。这种方式可以激发学生的学习主动性，在掌握故障诊断维修技能的同时，有效地培养学生的团队协作精神和竞争意识。

总之，在任务驱动教学法下，提出明确具体的典型任务是前提，对典型任务进行设计是关键，在自主学习与协作学习中完成任务是重点，最后进行效果评价、形成反馈信息是总结提高阶段，每一个环节都必须统筹安排、合理兼顾。学生在完成任务过程中逐步掌握知识、技能和方法，训练创造性思维，全面提高综合素质。

目前，任务驱动教学法已被广泛应用。然而，教无定法，采用任务驱动教学的课程还有许多问题要解决，我们只有深入实践，才能教有所成。

[1]刘加勇.我国高职教育工学结合教学模式的构建[J].教育与职业，2008，（20)：12-14.

[2]姜振安.“任务驱动”教学法与学生实践能力培养[J].职教通讯，2003，（7).

[3]钱晓菩，马玉娟.试论任务驱动[J].中国电化教育，2002，（9).

[4]秦疏吕.浅谈“任务驱动”教学方法[J].中国科学教育, 2005，（3)：26.

[5]韩鸿鸾，张秀玲.数控机床维修技师手册[M].北京:机械工业出版社，2006.

[6]冯荣军.数控机床故障诊断与维修[M].北京:中国劳动社会保障版社，2007.

G712

：A

：1672-5727（2012）02-0128-03

刘加勇（1979—)，男，湖北襄阳人，工程硕士在读，北京市工贸技师学院讲师，机械系主任，研究方向为数控机床故障诊断与维修。

（本栏责任编辑：张维佳）

北京市工贸技师学院教学研究基金资助项目《数控机床典型故障诊断与维修的研究》（项目编号：GMKY201006)