教育裝備故障的原因及特點

趙錦紅 胡又農

1 北京師范大學信息科學院 北京 100875 2 首都師范大學教育技術系 北京 100048

教育裝備故障的原因及特點

趙錦紅 胡又農

1 北京師范大學信息科學院 北京 100875 2 首都師范大學教育技術系 北京 100048

老化磨損、可靠性差、災害事故、使用環(huán)境、不合理儲存、人為因素等都是引發(fā)教育裝備發(fā)生故障的原因。其中高使用率、老舊設備、人為因素引發(fā)高故障率是教育裝備發(fā)生故障的特點。針對教育裝備故障的原因及特點，提出冗余準備、及時淘汰、針對性教學、嚴格管理等應對措施。

教育裝備；冗余準備；針對性教學

AbstractAging wear, poor reliability and disasters and accidents, use environment, unreasonable storage, human factor etc cause of education equipment failure. Among them high utilization rate,equipment old, human factors trigger high failure rate is the failure characteristics of education equipment. Aiming at education equipment failure causes and characteristics, this paper presents a redundant preparation, promptly eliminate, specific teaching and strict management measures.

Key word education equipment; redundant preparation; specific teaching

1 故障的概念

在日常生活中，人們需要使用各種各樣的裝備，不同的裝備有不同的用途，無論哪種裝備都會出現(xiàn)“壞了”的狀況，教育裝備也不例外。當裝備不能完成其規(guī)定功能時，稱為“裝備故障”，也稱為“裝備失效”[1]。裝備發(fā)生故障時，有的故障可修復，有的故障不可修復。前者可通過維修恢復其功能，延長使用壽命；后者只能停止使用，壽終正寢，等待報廢。

教育裝備一旦發(fā)生故障，便會嚴重影響教學工作的進行，因此分析研究教育裝備故障的相關問題尤為重要。雖然裝備發(fā)生故障是不可避免的事，遲早會發(fā)生，但為了減少故障造成的損失，減少故障發(fā)生的頻次，延后故障發(fā)生的時間等，必須認真分析故障發(fā)生的原因，只有知道了發(fā)生故障的原因和特點，才能進一步采取相應的措施。

2 教育裝備發(fā)生故障的原因

2.1 老化磨損引發(fā)的故障

教育裝備的老化、磨損可能引發(fā)故障。例如，電源接線板使用一段時間后，內部電線的塑料外皮會逐漸老化，容易發(fā)生脫落而導致短路故障；接線板內部插座上的銅制簧片也會隨著使用時間的延長、插拔次數(shù)的增多而松曠，發(fā)生接觸不良的故障；有些玻璃儀器由于內部應力的原因，使用一段時間后會開裂；磁帶放音機在使用一段時間后，磁頭縫隙被磨寬，造成磁帶放音機的高頻性能變差，走帶機構老化（尤其是橡膠皮帶老化）導致磁帶轉速不勻，這些都可能影響放音效果而導致故障。

2.2 可靠性差引發(fā)的故障

裝備的故障是和它的可靠性密切相關的，可靠性越高，發(fā)生故障的概率就越低。而裝備的可靠性是在裝備研制的初期設計出來的，即使是同一類裝備，不同的生產廠家由于他們所采用的技術和生產工藝的差別，其產品的可靠性也會存在差異。就像同樣是電視，有的能夠看10多年，顏色、對比度等仍很完美；有的電視機使用兩三年，其亮度和顏色等指標就下降很多，以至無法使用。

2.3 災害、事故引發(fā)的故障

災害、事故是引發(fā)教育裝備故障的另一個因素。在雷雨季節(jié)，雷電有可能順著導線（或由于電磁感應）竄入電器類的教育裝備，如電視、計算機網絡系統(tǒng)等，導致這些裝備被瞬間的高壓擊毀。屋頂漏雨、水管或暖氣管漏水，則可能造成電器裝備被水浸泡而短路，進而引發(fā)故障。此外，地震、火災等都會使教育裝備發(fā)生故障。

2.4 使用環(huán)境引發(fā)的故障

教育裝備的使用環(huán)境也是導致教育裝備發(fā)生故障的可能因素。以投影機為例，投影機在工作期間需要良好的散熱，如果機器內部溫度過高，就會損壞投影機。所以通常投影機內部會設計風道，安裝風扇，機殼上留有進風口和出風口，還有一個過熱保護裝置，當溫度超過一定值時，自動切斷電源，投影機停止工作，防止熱燒毀。如果把投影機放置在一間灰塵濃度很大的教室里，使用一段時間，大量灰塵就會堵塞進風口，導致進風量不足，投影機內部溫度升高，這時即使投影機部件沒有損壞，熱保護裝置也會啟動，自動切斷電源。在使用者看起來，這是投影機發(fā)生故障，其實這個故障是環(huán)境造成的。

再看一個沿海學校的例子。海邊空氣潮濕，而且含有鹽分，所以那里的房子窗框基本是木制的或塑鋼的，很少使用鋼窗；窗戶上一般沒有紗窗，因為大部分紗窗的材料是細鐵絲，很容易被帶有鹽分的潮濕空氣腐蝕。普通的計算機在出廠時一般不會做防鹽霧處理，這樣的產品如果在內地的學校使用，正常情況下基本不會出現(xiàn)由于腐蝕導致的故障，但如果在沿海學校使用，情況就不一樣了，機箱、導線、線路板等含有金屬材料的部件往往使用一段時間之后就會被腐蝕，造成故障，原因就是海邊的環(huán)境和內地的不同，空氣中含有鹽分，對金屬材料有腐蝕性。

很多農村的學校校舍比較簡陋，周圍的生物種類也比較多，老鼠就是最常見的生物之一。如果沒有防護措施，老鼠鉆進教室，咬斷電線，就會導致電氣設備故障。這樣的故障不是教育裝備自身引起的，也不是使用者引起的，而是環(huán)境造成的。

2.5 不合理儲存引發(fā)的故障

教育裝備的不合理儲存同樣可能引發(fā)故障。以電子裝備為例，某些學校由于各種各樣的原因，部分新購買的教育裝備沒有立即使用，而是存放在庫房里，如果是電子類裝備，這樣做就可能會出問題。電子裝備中大多有電解電容這類元件，電解電容內部有電解液，如果長期不用，電解液會逐漸干涸，一旦通電就可能發(fā)生爆裂，導致裝備故障。電池長期放置也會因漏電而失效。在潮濕季節(jié)，長期不用的電子裝備內部會積聚潮氣，一旦突然通電就可能造成電氣短路，損壞裝備。因此，和經常使用相比，電子裝備長期放置僅偶爾使用一兩次的做法更容易引發(fā)故障。

2.6 人為因素引發(fā)的故障

掛圖撕破了，試管摔碎了，電子設備因接線錯誤損壞了……種種類似的情景每天都會在學校上演。由于人為因素導致的故障在教育裝備故障里占了大多數(shù)，可以說這是教育裝備發(fā)生故障的最大因素。

1）誤操作引發(fā)的故障。教育裝備的使用者是教師和學生，在實驗裝備中，學生更是使用者的主體。學生自身的特點就是要經歷從“不會”到“會”的過程，這個特點決定了教育裝備面對的是一批又一批的“生手”。以電子線路實驗室為例，每個學期都會發(fā)生數(shù)起“燒”元器件的故障，實驗箱的故障也屢有發(fā)生，原因幾乎是一樣的：連線接錯。如果這是供教師使用的科研實驗室，類似的故障發(fā)生一兩次之后就不會再發(fā)生，因為一個人通常不會總是犯同樣的錯誤，隨著知識水平的提高、技術能力的增長，出錯的原因和方式也在不斷地改變?？墒窃诮虒W實驗室，同樣的故障幾乎年年發(fā)生，原因就是每年的使用者都基本在同一個水平：使用者不懂得裝備的操作規(guī)程，違規(guī)操作；或者操作不熟練，不能正確使用教育裝備。

2）野蠻操作引發(fā)的故障。有一種人為因素也可能造成教育裝備的故障，那就是野蠻操作。明明掌握了教育裝備的操作規(guī)程，偏不執(zhí)行正確的操作和步驟，結果導致設備故障。這樣的事故也有不少，仍以電子線路實驗室為例，學生明知不能帶電操作，卻僅僅是為了省去兩次按電源開關的麻煩，就在通電的情況下直接插拔接線，結果導致電子器件的燒毀，致使整個實驗系統(tǒng)不能正常工作。

3）不良行為習慣引發(fā)的故障。學生的不良行為習慣有時也會成為引發(fā)教育裝備故障的導火索。舉個例子，目前高校當中普遍存在一種現(xiàn)象：學生帶著食品、飲料去上課。這種現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在早晨，下午、晚上同樣會有，久而久之，習慣成自然，免不了有學生將食物、飲料帶進實驗室，結果是學生不小心碰倒桌上的水瓶，水流進桌下的計算機主機，不僅這臺主機損毀，整個實驗室也因此而停電，其他計算機同樣無法使用。這不是主觀臆想，而是高校發(fā)生的真實案例。

雖然有些食品并不直接危害到教育裝備，但是食品會引誘老鼠、蟑螂等生物，而這些生物卻會危害到教育裝備。以某高校計算機實驗室發(fā)生的事件為例，某一天某臺計算機不工作了，教師打算拆開主機進行檢查，就在打開機箱側板的時候，他被驚呆了，里面爬出來大大小小幾十只蟑螂，再看機箱里面，簡直成了蟑螂窩，還有無數(shù)的蟑螂在亂竄……實驗室怎么會有蟑螂？教師仔細調查后發(fā)現(xiàn)，蟑螂是學生留在實驗室、沒有打掃干凈的食物殘渣招來的，計算機主機在運行時會產生熱量，而熱是蟑螂所喜歡的，它們在計算機里面做窩就不足為怪了。

4）使用不熟練引起的偽故障。例如，某個計算機實驗室新購進一批計算機，在機身前面板正中醒目的位置上是計算機品牌的商標，圓圓的，略微凸起；電源開關在機身朝上的位置，與機身同色，不很顯眼。經常有學生開機的時候，使勁兒地按那個商標，然后就報告教師說他那臺計算機開不了機，要求更換。事實上，教育裝備根本沒有發(fā)生故障，這些所謂的“故障”只是由于使用者使用不熟練，但這樣所謂的“故障”經常會給教師或者生產廠家搞得焦頭爛額。因此，在這里把這些不是故障的“故障”稱為偽故障。

2.7 其他因素引發(fā)的教育裝備故障

除了前面描述的各種因素，還有其他一些因素會導致教育裝備的故障，如盜竊。某學校的計算機實驗室在一段時間內經常發(fā)生無法開機的故障，檢查之后發(fā)現(xiàn)，故障計算機的主機里不是少了CPU，就是少了硬盤、內存條。經過校方的調查，原因是有一伙學生利用課間實驗室無人看管的機會，偷偷拆走主機里的部件賣掉了。

3 教育裝備發(fā)生故障的特點

相比于科研裝備、生產裝備等，教育裝備的故障發(fā)生率很高，無論新老裝備，在使用中隨時都可能發(fā)生故障，而且人為因素造成的裝備故障要比其他行業(yè)多得多。

3.1 高使用率引發(fā)高故障率

教育裝備的高故障發(fā)生率與其高使用率有密切關系。同樣是一臺計算機，在科研單位，可能只有一個人使用，大多數(shù)情況下使用時間每周不到40小時，每月不到160小時（按5天工作制計算）；學校計算機房里的計算機則不然，每天使用時間超過12小時，最多達到14～15小時，每周使用7天，計算下來，每周使用時間達到90小時，每月使用時間接近400小時，分別是科研計算機的2.25倍和2.5倍。對同等性能的計算機來說，高的使用率必然會帶來高的故障率。學校計算機房里的鼠標、鍵盤經常使用不到一年就需要更換，原因就在這里：使用的人太多，使用的效率太高。

3.2 老舊設備引發(fā)高故障率

在教學條件相對較差的學校里，很多裝備的使用時間已經超過其額定的使用年限，其中很多都是在“帶病運行”。這樣的例子數(shù)不勝數(shù)?，F(xiàn)在大城市學校里使用的計算機普遍是近5年生產的，但在一些邊遠地區(qū)的學校里，部分十幾年前生產的老舊計算機仍在服役，它們仍然是該學校的信息教育裝備。學校的教師說這些計算機已經大部分成了擺設，拼拼湊湊勉強還有幾臺能用……像這樣超過額定使用年限太多的老舊裝備，早已進入故障多發(fā)期，而且廠家也早已停止生產相關配件，一旦發(fā)生故障，很難找到維修配件，無法進行維修，就只能報廢。

3.3 人為因素引發(fā)高故障率

教育裝備的高故障發(fā)生率還與使用者的人員構成有關。教育的行為主體是教師和學生，學生的人數(shù)是教師人數(shù)的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，這就決定了教育裝備絕大部分的使用者是學生。他們在上某門課程之前可能從來沒有接觸過相關的裝備，或者即使有過接觸也是知之甚少。在從不了解到了解、不熟練到熟練的過程中，難免會由于操作的失誤而造成教育裝備的損壞。

如果說這樣的誤操作還沒有造成實質性的教育裝備故障，那么下面的例子就要嚴重得多了。電信實驗室的實驗箱在當初選型采購的時候就已經考慮到是給學生做實驗用，容易發(fā)生接線錯誤，所以特地提出要求，所有的插座都要做防誤插設計：電源插座、數(shù)據(jù)插座采用不同形狀的插座，防止不同種類的線接錯；每個插座兩邊是不對稱外形，插頭和插座只能配套使用，只有插頭轉到其外形和插座的一致時，才能插進插座，防止插頭、插座的接線順序接反。實驗箱第一次使用時沒有出問題，誰知剛使用到第二次，就有一個實驗箱被“燒”了，原因在于，雖然選用了防誤插插座，但仍有一個學生硬是用蠻力把插頭反著插進插座，導致幾路電源線順序接反，實驗箱瞬間被“燒”掉?？粗粩D得變了形的插座，教師哭笑不得，他怎么也想不到，如此精巧的設計還是擋不住會有人把線接反，而且是第一次接對了，第二次卻接錯了。

每個學生都是不同的，他們在學習的過程中可能犯的錯誤也五花八門、各式各樣，常常出乎教師的意料，要想徹底避免此類故障的發(fā)生是不可能的。

4 處理教育裝備故障的對策

一旦故障發(fā)生，造成教育裝備無法使用，必然會影響當時及后續(xù)的教學工作。在制訂教育裝備規(guī)劃以及日常的教學工作中，一定要有處理教育裝備故障的對策準備，防止由于教育裝備故障而對教學產生的不利影響。

4.1 高使用率引發(fā)高故障率的處理對策

對于此類故障，要做的是冗余準備。就像學生考試不能只帶一支筆一樣，要按照合理的比例事先準備好一定數(shù)量的備份裝備，特別是易損部件，更要有充足的備份數(shù)量，做到能夠隨時更換發(fā)生故障的教育裝備，防止由于有效教育裝備數(shù)量不足而對教學產生的不利影響。通常的備份比例是同類裝備數(shù)量的10%。當然這個數(shù)值是要根據(jù)實際情況調整的，裝備比較新，使用率、故障率都不是很高時，可以適當降低備份比例；裝備已使用比較長時間，或使用率、故障率都比較高時，就要提高備份比例。要遵循的原則是：備份比例應略大于、至少等于裝備的故障率。

另外，備份數(shù)量還和同類教育裝備的數(shù)量有關。同類教育裝備的數(shù)量多，備份數(shù)量可以按照相應的比例準備；同類教育裝備的數(shù)量少，備份數(shù)量最小不能小于1，這時的備份比例可能會大大高于通常值。例如，某學校的計算機實驗室共有100臺計算機，按照通常的備份比例，需要準備10臺的備份機，即實際投入使用的有90臺計算機。這些計算機分別放置在3個房間里，每個房間配備一臺投影機，如果投影機的備份數(shù)量也按照通常的備份比例計算，就需要0.3臺，這在實際中是不可能的，所以投影機的備份數(shù)量是1臺，這時的備份比例是25%。

4.2 老舊設備引發(fā)高故障率的處理對策

老舊裝備一旦出現(xiàn)故障，往往由于產品停產、配件缺乏等原因而難以修復。對于老舊裝備引發(fā)的故障，只能增加資金投入，在教育裝備的額定使用年限到來之前及時淘汰舊有裝備，更換新裝備，避免此類故障的發(fā)生。

4.3 人為因素引發(fā)高故障率的處理對策

學生誤操作引發(fā)的故障很難避免。學習的過程就是從“不知道”到“知道”，在這個過程中難免會犯下各種各樣的錯誤。就像不能要求學生必須做對所有習題一樣，同樣不能要求學生在使用教育裝備中不出差錯。俗話說“吃一塹長一智”，不“吃一塹”就很難“長一智”。為了減少學生在學習過程中的差錯，教師應不斷地吸取教訓，增加經驗，有針對性地教學，在教學活動中仔細再仔細，以盡量減少此類故障的發(fā)生。

學生野蠻操作引發(fā)的故障則應該杜絕。如果說誤操作是“生手”由于無知而造成的故障，還情有可原，那么這種野蠻操作導致的故障就是不可原諒的。應該在學校建立嚴格的管理制度，教師在教學過程中嚴格管理，堅決杜絕這種故障的發(fā)生，對惡意破壞者要有懲罰制度。

學生不良行為習慣引發(fā)的故障需要依靠學校建立起學生行為規(guī)范來避免，而且行為規(guī)范要能夠被切實執(zhí)行。同時應該建立規(guī)范的實驗室管理制度，進入實驗室的人員（包括所有的教師和學生）不允許攜帶妨礙實驗室安全、可能引發(fā)實驗裝備故障的物品，以防止由此引發(fā)的教育裝備故障。

4.4 其他因素引發(fā)故障的處理對策

為避免使用環(huán)境引發(fā)的教育裝備故障，在選擇教育裝備的時候除了裝備自身的各項指標參數(shù)外，裝備能夠適應的環(huán)境條件參數(shù)也同樣不能忽視：要挑選符合自己的環(huán)境條件的產品。同等重要的是：在使用教育裝備的時候，要在裝備允許的使用條件范圍內使用，不要超條件使用，否則很容易造成故障，影響教育裝備的使用效果，甚至縮短其使用壽命。

為避免災害事故引發(fā)的教育裝備故障，在教育裝備規(guī)劃中就要考慮各種災害事故發(fā)生的可能性，并采取相應的預防措施。在日常的教學活動中，也要切實執(zhí)行教育裝備規(guī)劃中制定的相關措施，防火、防盜、防水、防雷電……防止災害事故引發(fā)的教育裝備故障。

5 結束語

教育裝備發(fā)生故障是不可避免的，老化磨損、可靠性差、災害事故、使用環(huán)境、不合理儲存、人為因素等都是引發(fā)教育裝備發(fā)生故障的原因。其中高使用率、設備老舊、人為因素引發(fā)高故障率是教育裝備發(fā)生故障的特點。針對教育裝備故障的原因及特點，采取相應的對策是必須的。當采取正確對策后，可以在一定程度上減少故障造成的損失，減少故障發(fā)生的頻次，延后故障發(fā)生的時間。

Causes and Characteristics of Education Equipment Failure//

Zhao Jinhong, Hu Younong

G48

A

1671-489X(2011)06-0003-04

10.3969 /j.issn.1671-489X.2011.06.003

Author’s address

1 Beijing Normal University, Beijing, China 100875

2 Capital Normal University, Beijing, China 100048

[1]金星,洪延姬.系統(tǒng)可靠性與可用性分析方法[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007