機械故障診斷技術(shù)課程教學(xué)探析

張新洲++陳蘭++甘淑媛++王園??

摘要：機械故障診斷技術(shù)是一門新興學(xué)科，起源于上世紀(jì)六十年代，側(cè)重于理論研究與工程實際應(yīng)用。機械故障診斷技術(shù)也是機械類專業(yè)的一門重要的選修課，具有知識點散、專業(yè)面寬、實踐性強和綜合性強等特點。本文分析了該課程目前存在的問題：理論性強，與工程實際差距較大等，并針對具體問題提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施：在線學(xué)習(xí)、案例啟發(fā)、分組討論匯報、創(chuàng)新性實驗等，對課程教學(xué)的改革起到了一定的推動作用。

關(guān)鍵詞：機械故障診斷技術(shù)；教學(xué)方法；實踐教學(xué)；教學(xué)改革

一、 引言

機械故障診斷技術(shù)的主要內(nèi)容是監(jiān)測、診斷和預(yù)示連續(xù)運行機械設(shè)備的狀態(tài)和故障，保障機械設(shè)備的安全運行，是借助于多種學(xué)科的現(xiàn)代化技術(shù)成果，于上個世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展形成的一門新興學(xué)科。

機械故障診斷技術(shù)對于保障各類設(shè)備的安全穩(wěn)定運行意義重大，特別是對于一些重大機械設(shè)備。此類設(shè)備一旦出現(xiàn)事故，將會引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致人員傷亡。國內(nèi)外都有因機械設(shè)備故障而引起的災(zāi)難性事件，例如廣為人知的美國“哥倫比亞”號載人航天飛船失事事故。機械故障診斷技術(shù)對于保證人身和設(shè)備安全，提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。

機械故障診斷技術(shù)是一門實踐性、綜合性、多學(xué)科交叉的學(xué)科。中國工程院院士屈梁生對診斷的評論：診斷是以機械學(xué)和信息論為依托，多學(xué)科融合的技術(shù)，本質(zhì)是模式識別。由此可見機械故障診斷技術(shù)學(xué)習(xí)的難度。

隨著機械故障診斷技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到日益重視，很多高校也將其作為機械工程類專業(yè)的專業(yè)選修課程，有些高校甚至把該課程列為必修課程。

通過近幾年對該課程的教學(xué)情況來看，在理論聯(lián)系實際方面還有很多工作要做。

二、 機械故障診斷技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，對于機械故障診斷技術(shù)課程的教學(xué)還存在不少問題，其主要問題如下：

1. 教學(xué)方法傳統(tǒng)單一

雖然有多媒體的輔助，教學(xué)過程中會播放很多故障診斷的實例視頻，但離實際應(yīng)用仍有一定的差距。在傳統(tǒng)的“教師講，學(xué)生聽”的教學(xué)方法中，很難調(diào)動起學(xué)生的積極性和主動性。

2. 課程理論性強

機械故障診斷技術(shù)是一門綜合學(xué)科，包含了機械工程、工程力學(xué)、信息科學(xué)、計算機科學(xué)等諸多學(xué)科的知識。理論性強，牽涉的知識面也非常廣。因教學(xué)條件的限制，本課程主要以重理論知識的傳授為主，從而忽略了機械故障診斷技術(shù)在工程實際和實踐中的應(yīng)用。

3. 學(xué)生基礎(chǔ)薄弱

因機械故障診斷技術(shù)與實際工程應(yīng)用關(guān)系緊密，本門課程對于機械振動基礎(chǔ)、信號處理和傳感器等基礎(chǔ)知識要求較高。但有部分課程在有的專業(yè)中屬于選修課程，有部分選修本門課程的同學(xué)并未修此類課程，因此，學(xué)習(xí)過程存在困難。例如，對頻譜分析及各種頻域和時頻域的概念等很難理解。

4. 教學(xué)脫離工程實際

在本門課程的教學(xué)過程中，因過分強調(diào)理論知識的講解，從而忽略了機械故障診斷技術(shù)工程應(yīng)用的實際特點。學(xué)生對于很多課本上的理論基礎(chǔ)知識不感興趣，不知道這些知識在工程實際中的用途，這就導(dǎo)致了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。

5. 各環(huán)節(jié)連續(xù)性差

本門課程分為課堂教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)，能夠在一定的程度上起到較好的教學(xué)效果。但因?qū)嶒炘O(shè)備的限制，不能很好地模擬實際應(yīng)用中的故障檢測與診斷。因此，不能很好地將課堂教學(xué)、實驗與實際應(yīng)用等各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，從而影響了教學(xué)效果。

6. 考核方式單一

機械故障診斷技術(shù)目前的考核方式以課程大作業(yè)為主，幾乎沒有平時作業(yè)。因此，選課學(xué)生對本門課程花費時間較少，不能熟練掌握本門課程所學(xué)的知識。

以上是機械故障診斷技術(shù)在教學(xué)過程中存在的問題，也是教學(xué)改革中需要解決的問題。

三、 機械故障診斷技術(shù)課程改進(jìn)措施

1. 翻轉(zhuǎn)課堂

近年來比較熱門的一種新型網(wǎng)絡(luò)在線課程教學(xué)模式：開放式在線課程MOOC（massive open online courses）對于機械故障診斷技術(shù)的學(xué)習(xí)具有較好的作用?？梢圆捎脗鹘y(tǒng)教學(xué)和MOOC教學(xué)相結(jié)合的方式開展本課程的教學(xué)：學(xué)生在線學(xué)習(xí)機械故障診斷技術(shù)的理論知識，教師在課堂上進(jìn)行案例分析，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的知識解決實際工程案例，提高學(xué)生的興趣和積極性，從而提高教學(xué)效果。將傳統(tǒng)教學(xué)與MOOC有機結(jié)合起來，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)形式更多樣化、個性化，滿足不同層次學(xué)生的需要，將會給傳統(tǒng)課堂帶來新的生機與活力，從而實現(xiàn)學(xué)校教學(xué)活動的最優(yōu)化。

2. 案例分析式教學(xué)

機械故障診斷技術(shù)是一門枯燥、實踐性極強的課程。可以采用基于故障診斷理論、技術(shù)方法和工程應(yīng)用研究的一體教學(xué)模式，采用以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的案例分析法，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。

3. 綜合創(chuàng)新性實驗

傳統(tǒng)單一的實驗不能培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，因此，應(yīng)設(shè)計以設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性融為一體的綜合創(chuàng)新性實驗，既注重基礎(chǔ)訓(xùn)練，又能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。以機床振動測試與診斷實驗為例，可以由學(xué)生自己動手查閱資料、設(shè)計方案、選擇相應(yīng)實驗儀器和設(shè)備，自行測試實驗方案的正確性并分析原因。對于這樣的實驗教學(xué)，不僅教學(xué)效果良好，還可以大大調(diào)動學(xué)生的積極性。

4. 增加學(xué)生匯報環(huán)節(jié)

為了充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可以增加學(xué)生匯報環(huán)節(jié)。對選課的學(xué)生進(jìn)行分組，每組3-5個同學(xué)，共同完成一個實際案例，學(xué)生之間分工明確，完成各自任務(wù)，并采用PPT匯報的形式面對全部同學(xué)進(jìn)行講解。因選課學(xué)生不是很多，所以可以有充足的時間讓學(xué)生進(jìn)行匯報。

根據(jù)實際實施效果來看，大部分學(xué)生都能做到充分準(zhǔn)備，對所講的故障實踐內(nèi)容有了非常深刻的認(rèn)識。實踐證明，這樣的匯報可以對學(xué)生起到非常好的作用，極大地提高了學(xué)習(xí)效果。endprint

5. 考核方式多樣化

本課程傳統(tǒng)的考核方式是以課程大作業(yè)為主，考核方式比較單一，且抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。此種考核方式無法全面考核學(xué)生對機械故障診斷知識的理解和應(yīng)用，而且制約了學(xué)生創(chuàng)新精神的發(fā)揮。

在本課程的教學(xué)中，可以增加學(xué)生討論環(huán)節(jié)，加強對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的管控，鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，針對具體的問題進(jìn)行故障診斷的研究等。增加對平時表現(xiàn)和實驗環(huán)節(jié)的評價比重，強化對學(xué)生整個學(xué)習(xí)過程的評價。

四、 結(jié)束語

機械故障診斷技術(shù)是一門實踐性很強的課程，通過本門課程的學(xué)習(xí)，對提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題的綜合能力具有較好的作用。但受其理論性強和教學(xué)條件的限制，目前的教學(xué)效果還有待提高。

本文根據(jù)多年的教學(xué)情況分析總結(jié)了機械故障診斷技術(shù)課程教學(xué)目前存在的問題，并充分利用時代和技術(shù)的發(fā)展成果，不斷改革和創(chuàng)新教學(xué)模式，提出了一系列的教學(xué)改革措施，對提高機械故障診斷技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量起到了一定的推動作用。

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