机床电气线路故障诊断教学探索

机床电气线路故障排查（以下简称“排故”）教学是一门实践性很强的动手操作型课程，它既是“机床电气控制”课程的实践教学内容，也是国家职业资格维修电工（岗位）鉴定“应会”的必考项目。目前，工科类职业学院一般通过机床电气线路排故模拟实训设备开展教学，选用的机床有：C6140（6150）车床、X62W 万能铣床、T68 镗床、Z3040 摇臂钻床和M7130 磨床等。排故实训教学目的是让学生在熟悉几种常用的机床电气原理图及工作过程基础上，通过观察故障现象，分析故障原因，使用仪器仪表排查电气线路并排除故障， 以学会机床电气线路排故的基本方法。同时，为学生将来参加国家职业资格的鉴定和选择电气维修（护）岗位的工作打下基础。
一、教学准备
实训教学涉及方面较多，指导教师教学前既要考虑实训内容的选取，还要结合学校现有的实训设备种类、数量作出合理的安排等。以下从教学内容、教学安排、教学方法和考核评价等方面来介绍。
1.教学内容
“机床电气控制”实训课程是一门单列实训课程。本课程开设之前，学生已学过同名的理论课程，有一定的电气控制基础理论知识， 也实验过电气线路安装与调试的基本项目。据此，实训教学内容选取时要做到以学生所学为基础、“课证融通”为衔接、现有实训条件为支撑的三方面相结合。最终，确定了以X62W万能铣床、T68 镗床和Z3040 摇臂钻床作为机床电气线路排故实训内容。
2.教学安排
排故实训教学尝试采用“项目、任务”的形式开展。将某型号机床的电气线路排故作为一个项目，每一个项目按主电路和控制电路的不同功能划分为若干个子项目，如机床主电路子项目、控制电路中主运动区域控制子项目、进给运动控制子项目和辅助电路子项目等。每个子项目中都安排几项实训任务，如预习任务——要求熟悉各子项目中电路工作过程；故障现象与原因分析任务——思考“现象”与故障原因的关联； 故障排查任务——验证故障原因分析的正确性；实训小结任务——对排故实训的再认识等。
3.教学方法
实训教学是学生直接面对实训设备进行操作的学习过程。教学方法上以“演示法”为先导，引领与启发学生对排故的认知。在此认知基础上，采用“拓展法”让学生们通过“做中学”来完成每一项任务，以培养学生电气线路故障分析与排查的能力。
4.教学考核与评价
排故实训教学的考核参照国家职业资格维修电工鉴定中“应会”排故考核的办法，一般分为操作考试和书面回答两个部分。书面回答中有故障现象描述、故障原因分析、实际故障点记录等填写项目；操作考试中， 每位学生可以自主选择某型号机床模拟排故平台作为被考试对象， 由指导老师随机设置两个故障点，在规定的时间内独立完成考试项目。每个项目均设有评分要素，考试评分等级分为优、良、中、合格、不合格五级。
二、教学实施过程
1.实施分组教学，强化安全操作
实训教学前，先由学生自行找伙伴组成小组，人数2到3人为宜，并推选组长。以“10级”机电一体化专业两个班级教学为例： 平均每班约30人左右，各班分十组。指导老师根据分组情况微调，强弱搭配、优势互补，并实行组长负责制。指导老师与组长们一起设计了小组实训记录单， 确定了他们每次实训的职责和任务。实行分组教学管理既能调动学生的积极性，培养学生的团队意识，也能帮助指导老师及时了解学生的实训动态。
每次实训前，指导老师都应进行安全告知，即强调两点：（1）排故模拟实训设备使用380V 电源，要求穿电工鞋操作；（2）对排故模拟实训设备上裸露金属触点、接线端子排等，要求通电时不能用手去触碰。
2.通电演示为导入，引起学生的兴趣
指导教师首先启动排故模拟实训设备， 闭合每个开关， 向学生逐一演示正常情况下某台机床的运动，并结合机床电气原理图做简要分析；接着，让学生尝试自行操作， 逐步熟悉对某一机床各种运动控制过程；然后，要求学生在断电情况下，用万用表将排故模拟实训设备上各支路导线走向与电气原理图上的线号一一核实。这样，使学生对实训设备上各个元器件的实际接线做到心中有数， 也为下一步设置故障点的排故学习做好准备。
3.设置明显故障点，循序渐进教排故
排故教学开始时， 指导老师先任意设置故障现象明显且较易排查的故障点。笔者先在排故模拟实训设备上设置工作照明灯线路的故障， 使原本机床正常启动时就点亮的照明灯熄灭，让学生观察现象、思考故障原因。学生通过原因分析并对照电气原理图较快地锁定了照明支路区域可能存在故障点，用万用表进行排查后找到照明灯下端线路有断开并排除。有了这个排故尝试的成功，学生排故的积极性更高了。接着，指导老师再设置一个较复杂的故障点，笔者选择设置在主电路与控制电路过渡的隔离变压器线路区域。这样一来按下机床启动按钮，就会产生所有电动机都不动作的故障现象。面对此现象指导老师先发问， 让学生思考可能引起这种现象的原因有哪些，学生对照电气原理图作了各种回答，其中对这种现象较一致的判断： 连接电路的电源进线处断开或控制变压器两端有断开， 使电路没有构成回路而引起的断路。有了较详实的故障原因分析，为故障排查指明了方向。用仪器仪表对初判故障区域线路进行排查， 果然在控制变压器的二次侧查到一路线路断开并很快排除了故障。
通过以上教学， 让学生知道了以故障现象为抓手，对照电气原理图分析故障可能产生的原因，确定故障初判区域， 然后用仪器仪表排查线路找到实际故障点的步骤与方法。
4.因材施教选教法，努力促进教与学
对于机床电气线路的排故实训教学，指导教师一般只向学生进行电气原理图的讲解，不提供故障点设置的电路故障点图。其目的在于让学生能以各种故障现象入手，结合电气原理图分析故障原因，并排查线路找到实际故障点。由于每位学生前期所学基础知识的掌握程度不一，导致自行排故的熟练程度不同。几周实训后，出现了若干组学生能顺利地完成某台机床电气线路故障点的自行排查，而部分组学生进展较缓，对排查故障有一定困难，还有小部分组学生一时找不到排故的寻迹方向，学习兴趣下降。针对教学中的新情况，首先召集组长开会了解每组的学习进展和遇到的问题，经过分析主要问题是对机床电路的工作原理不熟悉、操作练习次数较少(因实训设备少)、学习习惯等所至。
鉴于以上情况， 针对这部分组的学生调整了原来的教学方法：第一步，在某型号机床电气原理图上先给出若干个实际故障点， 由他们对照电气原理图分析这些故障点设置后会产生哪些故障现象； 第二步，在排故实训设备上设置这些故障点，让他们观察由此产生的实际故障现象并对照第一步， 以验证之前的分析、判断是否正确并做好记录。通过上述方法，使这些学生既加深了对机床电气原理图的理解，也感悟到故障原因分析思路。最后，再让这些学生自行设置剩下的故障点，完成排故实训，逐步学会基本排故方法。
三、教学效果
经过以上两种教学方法的尝试， 笔者发现若按照原有的教学准备， 只有几组学生能自行通过故障现象分析、查找故障原因、排查实际故障点，完成某型号机床电气线路的排故实训项目。调整原有的教学方法后， 大部分组的学生能通过老师给出的若干个实际故障点对照电气原理图， 自行完成余下故障点的排故实训。通过进一步操作练习，这些学生们基本学会排故的一般方法并能运用到其它型号机床电气线路的排故实训。另外，教学中实施了组长负责制的分组教学，所推选的组长综合能力一般较强。经过数周实训，组长们的排故能力明显优于同组组员。笔者做了统计， 每班都有半数左右的组长能较快地完成实训项目，还能协助指导老师，提高了整体实训效率。
按照原有的考核计划，排故实训考试参照国家职业资格鉴定的办法，每位学生都要独立进行操作考试。从考核情况看，大部分学生都能在自选某型号的机床排故模拟实训设备上，按规定的时间完成老师随机设置的故障点排查。但是，还有少数学生要求在指定故障范围内完成考试，对这部分学生评分的起评等级也作了调整以示公平。
四、教学思考
1.实训教学是培养职业院校学生提高操作技能的主要途径。实施“项目、任务”式教学时，指导教师应及时了解学生每次实训任务的完成情况；实行分组教学和组长负责制管理便于指导老师掌握实训动态；面对学生实训中出现的问题与困难，应适时调整教学内容，以改变教学方法来达到预期教学目的。
2.对于教学条件相对薄弱，设备台套数较少的院校， 一般会产生无法满足学生课程中有足够的训练时间的情况。教师有义务和责任安排课后继续指导学生进行学习，以保证每次实训任务的完成与效果。笔者在教学中也遇到同样的情况， 每周课后都安排时间指导学生练习， 尤其对那些学习接受程度慢和确有困难的学生很有帮助。
3.考试是检验教学效果的重要手段。实训教学的考核应融入相对应的国家职业资格鉴定办法。这样，既能有效地检验教学效果， 也能为职业院校学生将来参加考证做好准备。


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