数控设备安装调试及维修实验台教学项目设计与实施

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1、数控设备安装调试及维修实验台教学项目设计与实施　　摘要：为了提高机械设计制造及其自动化专业学生的工程意识和综合实践能力，依据CDIO工程教育的理念，按照能力进阶型系列化探究式项目教学法的基本思路，结合学生课外科技创新和毕业设计，开发了数控设备安装调试及维修综合性教学项目，给出了该项目的具体实施过程。对该项目在学生综合素质培养中的作用以及项目教学对教师和学生的要求做了分析。　　关键词：数控安装调试及维修试验台CDIO工程教育教学改革能力进阶型系列化项目教学法　　荀子有这样一句话：不闻不若闻之，闻之不若见之，

2、见之不若知之，知之不若行之。西方社会则流传着一句异曲同工的格言：WhatIhear，Iforget.WhatIsee，Iremember，WhatIdo，Iunderstand.李开复博士在给中国大学生的信中引用了这句格言，他说：我听到的会忘掉，我看到的能记住，我做过的才真正明白！　　实践的重要性早已深入人心，无论学习什么专业，什么课程，都必须在学习中努力实践，做到融会贯通。数控设备安装调试及维修技术涉及机械、计算机、电气控制、PLC（可编程控制器）等多方面的知识，同时数控设备的安装调试及维修也是一项注重

3、实践、对实践经验要求很高的技术，只有通过不断实践才能真正掌握。　　充分借鉴CDIO工程教育理念，按照能力进阶、系列化、探究式项目教学的思路，针对本科学生设计了综合训练项目―数控设备安装调试及维修实验台开发[1-3]。要求学生能够完成数控调试维修实验设备的方案设计、电气控制系统设计、PLC程序设计，完成实验设备的安装调试，并撰写项目报告。　　1项目提出　　数控机床是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化，提高制造业产品质量和劳动生产率的物质基础。目前，数控设备维修力量不足是影响数控机床利用率和完好率的主要因素

4、，汽车、模具、装备制造企业急需大量数控机床维修专门人才。一方面，企业不可能将用于生产的数控机床作为维修培训、实验装置；另一方面，一旦机床出现故障又需要维修人员在最短的时间内排除故障，以恢复生产。同时，用于生产的数控机床追求的是其功能完备性、高可靠性，缺乏实验、培训设备所需的开放性、灵活性。因此，开发数控调试维修实验设备对于专业人才培养至关重要[4]。　　该项目融合了机床电气与PLC、数控原理与系统、伺服系统、数控机床故障诊断与维修等核心课程所要求的知识和技能，重点突出对数控设备的安装调试及维修能力。通过该

5、项目的综合训练，可以使学生将所学的知识和技能综合运用，提高工程意识和工程能力。　　2项目目标　　教学项目的设计必须充分考虑到学生的知识能力和具体情况，才能达到项目的预期目标。该项目旨在通过数控调试维修实验设备的开发，提高学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的工程能力，提高工程设计及综合实践能力。培养认真负责的工作态度、踏实严谨的工作作风及交流合作的团队精神。要求每一个参与者具有主动性与责任感，在项目实施过程中，重视相互间的技术交流与探讨[5-6]。　　该项目针对大学本科学生进行，在项目实施之前，学生已经

6、基本掌握了电气制图、机床电气与PLC、数控原理与系统、伺服系统、数控机床故障诊断与维修等课程的基本知识和基本技能，并完成了面向单一课程的实验、实习和课程设计，积累了一定的理论和实践经验。在该项目实施中，教师有目的地引导学生通过亲身实践和实际操作来提高解决实际问题的综合能力，并在工程实践与项目研究过程中学习和领会相应的科学方法，达到项目的预期目标。　　3项目实施　　3.1项目内容　　（1）根据原始数据及设备的功能要求做出整体方案设计；　　（2）设备的机械结构设计；　　（3）电气控制原理图、实验板PCB设计；

7、　　（4）PLC控制程序设计及编程；　　（5）设备的安装与调试。　　各项内容之间的先后顺序和关系如图1所示。　　图1项目主要内容描述　　3.2项目过程　　本项目过程按照CDIO的理念，分为四个步骤，分别完成对数控调试维修实验设备的构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），每个步骤规定不同的任务，按照要求提交相应的成果，具体如图2所示。　　图2项目实施过程　　在项目教学过程中，坚持以学生为中心，充分发挥教师的协助作用。既充分发挥学生的主动性和创新精神

8、，让学生根据自身行为的信息来实现自我反馈；同时又重视教师的指导作用，教师是教学过程中的帮助者、促进者，负责整个教学的设计和组织，直接参与学生的讨论。在项目教学过程中，教师需要让学生有多种机会在不同的情景下应用所学习的知识，给学生提供多种学习的资源；积极创造条件引导学生进行小组讨论、交流，让学生在群体中协商解决各种问题，培养团队合作能力，最后，根据学生完成项目的情况来评价学生学习效果。　　在项目教学过程中，重视项目的完成，但不能