机械故障诊断技术课程教学探析

2017-12-28张新洲陈兰甘淑媛王园��

考试周刊 2017年44期

张新洲++陈兰++甘淑媛++王园��

摘要：机械故障诊断技术是一门新兴学科，起源于上世纪六十年代，侧重于理论研究与工程实际应用。机械故障诊断技术也是机械类专业的一门重要的选修课，具有知识点散、专业面宽、实践性强和综合性强等特点。本文分析了该课程目前存在的问题：理论性强，与工程实际差距较大等，并针对具体问题提出了相应的改进措施：在线学习、案例启发、分组讨论汇报、创新性实验等，对课程教学的改革起到了一定的推动作用。

关键词：机械故障诊断技术；教学方法；实践教学；教学改革

一、引言

机械故障诊断技术的主要内容是监测、诊断和预示连续运行机械设备的状态和故障，保障机械设备的安全运行，是借助于多种学科的现代化技术成果，于上个世纪六十年代迅速发展形成的一门新兴学科。

机械故障诊断技术对于保障各类设备的安全稳定运行意义重大，特别是对于一些重大机械设备。此类设备一旦出现事故，将会引起巨大的经济损失，甚至导致人员伤亡。国内外都有因机械设备故障而引起的灾难性事件，例如广为人知的美国“哥伦比亚”号载人航天飞船失事事故。机械故障诊断技术对于保证人身和设备安全，提高产品质量和企业经济效益，具有重要意义。

机械故障诊断技术是一门实践性、综合性、多学科交叉的学科。中国工程院院士屈梁生对诊断的评论：诊断是以机械学和信息论为依托，多学科融合的技术，本质是模式识别。由此可见机械故障诊断技术学习的难度。

随着机械故障诊断技术在工业生产中得到日益重视，很多高校也将其作为机械工程类专业的专业选修课程，有些高校甚至把该课程列为必修课程。

通过近几年对该课程的教学情况来看，在理论联系实际方面还有很多工作要做。

二、机械故障诊断技术课程教学现状

目前，对于机械故障诊断技术课程的教学还存在不少问题，其主要问题如下：

1. 教学方法传统单一

虽然有多媒体的辅助，教学过程中会播放很多故障诊断的实例视频，但离实际应用仍有一定的差距。在传统的“教师讲，学生听”的教学方法中，很难调动起学生的积极性和主动性。

2. 课程理论性强

机械故障诊断技术是一门综合学科，包含了机械工程、工程力学、信息科学、计算机科学等诸多学科的知识。理论性强，牵涉的知识面也非常广。因教学条件的限制，本课程主要以重理论知识的传授为主，从而忽略了机械故障诊断技术在工程实际和实践中的应用。

3. 学生基础薄弱

因机械故障诊断技术与实际工程应用关系紧密，本门课程对于机械振动基础、信号处理和传感器等基础知识要求较高。但有部分课程在有的专业中属于选修课程，有部分选修本门课程的同学并未修此类课程，因此，学习过程存在困难。例如，对频谱分析及各种频域和时频域的概念等很难理解。

4. 教学脱离工程实际

在本门课程的教学过程中，因过分强调理论知识的讲解，从而忽略了机械故障诊断技术工程应用的实际特点。学生对于很多课本上的理论基础知识不感兴趣，不知道这些知识在工程实际中的用途，这就导致了学生的学习积极性不高。

5. 各环节连续性差

本门课程分为课堂教学和实验环节，能够在一定的程度上起到较好的教学效果。但因实验设备的限制，不能很好地模拟实际应用中的故障检测与诊断。因此，不能很好地将课堂教学、实验与实际应用等各个环节联系起来，从而影响了教学效果。

6. 考核方式单一

机械故障诊断技术目前的考核方式以课程大作业为主，几乎没有平时作业。因此，选课学生对本门课程花费时间较少，不能熟练掌握本门课程所学的知识。

以上是机械故障诊断技术在教学过程中存在的问题，也是教学改革中需要解决的问题。

三、机械故障诊断技术课程改进措施

1. 翻转课堂

近年来比较热门的一种新型网络在线课程教学模式：开放式在线课程MOOC（massive open online courses）对于机械故障诊断技术的学习具有较好的作用。可以采用传统教学和MOOC教学相结合的方式開展本课程的教学：学生在线学习机械故障诊断技术的理论知识，教师在课堂上进行案例分析，引导学生利用所学的知识解决实际工程案例，提高学生的兴趣和积极性，从而提高教学效果。将传统教学与MOOC有机结合起来，让学生的学习形式更多样化、个性化，满足不同层次学生的需要，将会给传统课堂带来新的生机与活力，从而实现学校教学活动的最优化。

2. 案例分析式教学

机械故障诊断技术是一门枯燥、实践性极强的课程。可以采用基于故障诊断理论、技术方法和工程应用研究的一体教学模式，采用以学生为主体，教师为主导的案例分析法，以提高教学质量，培养学生的综合分析能力。

3. 综合创新性实验

传统单一的实验不能培养学生的综合创新能力，因此，应设计以设计性、综合性和创新性融为一体的综合创新性实验，既注重基础训练，又能培养学生的综合能力。以机床振动测试与诊断实验为例，可以由学生自己动手查阅资料、设计方案、选择相应实验仪器和设备，自行测试实验方案的正确性并分析原因。对于这样的实验教学，不仅教学效果良好，还可以大大调动学生的积极性。

4. 增加学生汇报环节

为了充分调动学生的学习积极性，可以增加学生汇报环节。对选课的学生进行分组，每组3-5个同学，共同完成一个实际案例，学生之间分工明确，完成各自任务，并采用PPT汇报的形式面对全部同学进行讲解。因选课学生不是很多，所以可以有充足的时间让学生进行汇报。

根据实际实施效果来看，大部分学生都能做到充分准备，对所讲的故障实践内容有了非常深刻的认识。实践证明，这样的汇报可以对学生起到非常好的作用，极大地提高了学习效果。endprint

5. 考核方式多样化

本课程传统的考核方式是以课程大作业为主，考核方式比较单一，且抄袭现象严重。此种考核方式无法全面考核学生对机械故障诊断知识的理解和应用，而且制约了学生创新精神的发挥。

在本课程的教学中，可以增加学生讨论环节，加强对学生学习过程的管控，鼓励学生查阅相关文献，针对具体的问题进行故障诊断的研究等。增加对平时表现和实验环节的评价比重，强化对学生整个学习过程的评价。

四、结束语

机械故障诊断技术是一门实践性很强的课程，通过本门课程的学习，对提高学生应用所学知识解决复杂工程问题的综合能力具有较好的作用。但受其理论性强和教学条件的限制，目前的教学效果还有待提高。

本文根据多年的教学情况分析总结了机械故障诊断技术课程教学目前存在的问题，并充分利用时代和技术的发展成果，不断改革和创新教学模式，提出了一系列的教学改革措施，对提高机械故障诊断技术课程的教学质量起到了一定的推动作用。

参考文献：

[1]屈梁生，何正嘉.机械故障诊断学[M].上海：上海科学技术出版社，1986.

[2]王国彪，何正嘉，陈雪峰，等.机械故障诊断基础研究“何去何从”[J].机械工程学报，2013，49（1）：63-72.