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基于行为导向教学理念的《数控技术课程设计》

时间:2022-03-22 09:20:29 浏览次数:

【摘要】本文论述了基于行为导向教学理念的数控技术课程设计教学改革,指导教师以CL6132普通车床数控改造进给伺服系统、动力伺服系统设计、安装、施工和调试这一工作过程为参照物,指导学生拆卸、组装,掌握涉及的机械、电气知识点后再进行设计工作,学生设计思路非常清晰,明显提高了大学生的专业能力和素质。

【关键词】行为导向教学理念 数控技术 课程设计 进给伺服系统 动力伺服系统

【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)11 -0004-03

1. 引言

应用型本科教育是高等教育发展趋势,旨在促进我国高等工程教育更好地与社会工程技术接轨,让工程教育不再只局限于书本和有限的校内实验,而是回归工程自然,强调学生的工程设计能力、现场解决问题的能力培养和锻炼,其实质就是贯彻行为导向教学理念组织教学,更好地面向社会需求培养人才。2013年作者辅导机制专升本20位学生的《数控技术课程设计》,本文介绍了用行为导向教学理念进行课程设计的、实施要点和实施过程,教学效果很好。

2. 传统的以学科理论体系为主导的教学理念和行为导向教学理念的区别

2.1 传统的以学科理论体系为主导的教学理念

我国的高等教育传统上是以学科理论体系为主导的教学理念,教师的教学过程是先理论后实验。数控技术课程设计因受条件限制,也往往是教师给题目,学生查手册和参考书画进给私服系统装配图,计算机接口电路图,动力伺服系统原理图,计算有关参数,写说明书,一般没有实验实训教学环节,学生毕业后与工作接轨差距很大,很难承担企业数控技术机械和电气控制设计、安装、调试等工作,这种纯理论性的设计没有以学生就业后的工作过程为导向,就业后工作能力差。

2.2 行为导向教学理念的内涵

行为导向教学理念也叫以工作过程为导向的教学理念[1][2],在很多国家的职业教育和本科教育教学中,取得比较好的教学效 果[3][4][5]。培养的学生最终要从事专业技术工作,所以教学目标应该是以专业工作能力为本位,教学活动就应该是以教给学生工作过程相关能力为核心,所以教学过程应该以工作过程作为参照体系,强调通过对工作过程中的“教学”,强调“行动即学习、学中干,干中学”。

2.3 行为导向教学理念的心理学根据

认知心理学认为,人对客观事物的认识,听到的不如看到的,而看到的不如亲自去做到的,人的耳朵、视力、骨骼、肌肉和动作都具有更好的记忆功能,亲临其境做事,把学习者置于工作现场发挥耳朵听、眼睛看、头脑思考、肌肉、骨骼和情感全身心动作投入到事物上的教学过程,教学效率和效果最好,这就是行为导向教学理念的心理学根据。

3. 以行为导向教学理念为导向的《数控技术课程设计》实施过程和实施要点

3.1 分为4组布置4个设计题目,强调进给伺服系统和动力伺服系统综合设计

(1) 题目1: CA6140普通车床 Z 坐标进给私服系统设计及主轴和冷却电机控制设计。

(2) 题目2: CA6140普通车床 X 坐标进给私服系统设计及主轴和冷却电机控制设计。

(3) 题目3: CA6150普通车床 Z 坐标进给私服系统设计及主轴和冷却电机控制设计。

(4) 题目4: CA6150普通车床 X 坐标进给私服系统设计及主轴和冷却电机控制设计。

学生对如何设计心中没有感觉,指导教师以行为导向教学理念的组织实训,学生引人入胜后再开展课程设计工作。

3.2 以CL6132普车数控改造后的数控车床为参照物,理实一体化讲解、调试、运行车床

在实验室以图1所示一台CL6132普通车床数控改造后的设备为案例,组织学生现场调试、运行,增加学生对车床整体、进给伺服系统和动力伺服系统的感性认识,对照进给伺服系统装配图、带功能区图区的动力伺服系统原理图和安装接线图向学生讲解、拆卸X、Z两坐标进给伺服系统及图2所示电气控制柜,让学生充分认识理解机械、电气控制组成和原理,掌握电气控制原理图、电气安装接线图的画法,认识联轴器、法兰、齿轮变速箱、低压电器、接线端子排、导轨、号码管等等设备及其用途。

3.3 按照企业电气控制原理图、安装接线图的画法,画出电气控制原理图、安装接线图

让20位学生画出CL6132车床数控改造后带功能区、图区的电气控制原理图和安装接线图,注意画安装接线图要与图3所示在底板上现场摆布设备同时进行,摆放最合理即为画安装接线图的依据,接线端子排在底板最下一横排,注意:

(1) 在电气安装接线图中,所有电气元件的相对位置与实际安装的位置要一致,接线座的标注应与电气控制原理图中标注一致。

(2) 电气安装接线图上应将同一个电器元件中的各带电部分(如线圈、常开触点和常闭触点等)画在一起,并用细实线框入,线圈和触点接线端标号与原理图一致。

(3) 在电气控制柜外的电气设备要通过接线端子与电气控制柜内部的设备相连,动力线和测量信号线可以直接接到电气柜的接线端子上。

(4) 画安装接线图完毕,要每个学生写出完整的普通车床数控改造电气控制材料表。

3.4 进行电气柜底板上设备的安装接线

画完电气安装接线图后就进行底板上设备接线,注意每条线两端要有与原理图、安装接线图对应一致的号码管,底板上设备近处贴上与原理图、安装接线图上一致的设备符号,如KM1、FR1等,如图4所示为CL6132车床数控改造电气柜底板设备接线完毕照片。

3.5 将电气柜底板安装到电气柜中,进行外部设备与底板上接线端子的接线

如图5所示,将底板安装到电气柜中,按照安装接线图进行外部设备与底板上接线端子的接线,注意接线两端要有与原理图、安装接线图对应一致的号码管,接线安装完毕的照片如图2所示,检查无误后就可进行通电调试阶段。

3.6 通电调试步骤

把三个电机的接线从接线端子上撤下,在数控系统执行M03、M04、M05、M08、M09观察相应的直流继电器、接触器和交流继电器带电是否正确,若有误则检查接线故障进行改正,无误后把三个电机接到接线端子上,再次执行上述指令,观察相应电机运行情况是否正确,无误后把主电机三角皮带接上,通电运行车床运行状态,调试机械方面的问题,如机械刹车等。

4. 学生开始进行4个题目的设计工作

前述对运行、调试、拆卸、安装和调试过程就是企业数控机床进给伺服系统和动力伺服系统安装调试工作过程的主要步骤,就是按照行为导向教学理念进行教学的主要过程,因篇幅所限,有些知识点没有述及。经过这个理实一体化教学过程学生就自然掌握了课程设计题目的内容、设计方法、安装调试方法和步骤,再进行4个题目的设计工作学生自己就水到渠成了,并清晰地明白图纸内容、图纸画法、图纸之间的关系。

4.1 进给伺服系统设计

发挥学生的想像力,画出进给伺服系统装配图,要测量普通车床有关尺寸进行设计,思路更加清晰。

4.2 动力伺服系统设计

画出带功能区、图区的动力伺服系统原理图、安装接线图、整理材料表。

4.3 评价及答辩考评阶段

以往答辩往往是学生汇报设计内容,教师给出成绩,是教师与学生之间的检查与考核。今改革为学生自评、互评和教师点评。自评让学生展示学生设计思路和内容,指出自己的不足,培养学生的表达和概括能力,增强学生的自信心;互评能使学习的整个过程都确实以学生为主体,倾听别人发言,进行评价交流,为学生提供了发现、研究、探索知识的更大发展空间;教师点评对学生的思路方向是否正确,思路范围是否广阔,起到大海中的航标的作用;从而激发学生再思考,再创新,再完善。按照企业工作过程最后还有设计图纸整理和建档工作[6],在此略。这次教学改革也培养了大学生的团队协作精神,毕业后就能很快进入工作角色,行为导向教学理念取得了十分明显的教学效果,受到学生普遍好评。

参考文献:

[1] 张彦娜. 行为导向教学理念的应用探讨, 学理论,2010(15):213-214

[2] 刘雨兰. 基于工作过程的《机床电气的安装与调试》课程建设, 课程教育研究,2013(6期中旬刊):249-250

[3] 姜大源 著. 职业教育学研究新论, 教育科学出版社, 2007年1月第1版

[4] 朱晓海,李娅莉,骆勇. 行为导向教学法及其在交通工程专业教学中的应用, 高等教育研究, 2014(1):40-41

[5] 宋婀娜,李娜. 行为导向教育理念在电子技术课程中的应用, 高教论坛, 2008,25(4):74-75

[6] 赵庆志,魏修亭,赵玉刚. 在毕业设计过程中注重培养大学生人文素质的理论与实践, 中国校外教育, 2014,(4期下旬刊):33-35

1. 山东省2006年《数控技术》精品课程建设研究项目

2. 教育部、财政部中等职业学校教师素质提高计划机电设备安装与维修专业师资培训包研究开发项目(LBZD016)

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