機械故障診斷技術課程教學探析

張新洲++陳蘭++甘淑媛++王園??

摘要：機械故障診斷技術是一門新興學科，起源于上世紀六十年代，側重于理論研究與工程實際應用。機械故障診斷技術也是機械類專業的一門重要的選修課，具有知識點散、專業面寬、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的改進措施：在線學習、案例啟發、分組討論匯報、創新性實驗等，對課程教學的改革起到了一定的推動作用。

關鍵詞：機械故障診斷技術；教學方法；實踐教學；教學改革

一、 引言

機械故障診斷技術的主要內容是監測、診斷和預示連續運行機械設備的狀態和故障，保障機械設備的安全運行，是借助于多種學科的現代化技術成果，于上個世紀六十年代迅速發展形成的一門新興學科。

機械故障診斷技術對于保障各類設備的安全穩定運行意義重大，特別是對于一些重大機械設備。此類設備一旦出現事故，將會引起巨大的經濟損失，甚至導致人員傷亡。國內外都有因機械設備故障而引起的災難性事件，例如廣為人知的美國“哥倫比亞”號載人航天飛船失事事故。機械故障診斷技術對于保證人身和設備安全，提高產品質量和企業經濟效益，具有重要意義。

機械故障診斷技術是一門實踐性、綜合性、多學科交叉的學科。中國工程院院士屈梁生對診斷的評論：診斷是以機械學和信息論為依托，多學科融合的技術，本質是模式識別。由此可見機械故障診斷技術學習的難度。

隨著機械故障診斷技術在工業生產中得到日益重視，很多高校也將其作為機械工程類專業的專業選修課程，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情況來看，在理論聯系實際方面還有很多工作要做。

二、 機械故障診斷技術課程教學現狀

目前，對于機械故障診斷技術課程的教學還存在不少問題，其主要問題如下：

1. 教學方法傳統單一

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

2. 課程理論性強

機械故障診斷技術是一門綜合學科，包含了機械工程、工程力學、信息科學、計算機科學等諸多學科的知識。理論性強，牽涉的知識面也非常廣。因教學條件的限制，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在工程實際和實踐中的應用。

3. 學生基礎薄弱

因機械故障診斷技術與實際工程應用關系緊密，本門課程對于機械振動基礎、信號處理和傳感器等基礎知識要求較高。但有部分課程在有的專業中屬于選修課程，有部分選修本門課程的同學并未修此類課程，因此，學習過程存在困難。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. 教學脫離工程實際

在本門課程的教學過程中，因過分強調理論知識的講解，從而忽略了機械故障診斷技術工程應用的實際特點。學生對于很多課本上的理論基礎知識不感興趣，不知道這些知識在工程實際中的用途，這就導致了學生的學習積極性不高。

5. 各環節連續性差

本門課程分為課堂教學和實驗環節，能夠在一定的程度上起到較好的教學效果。但因實驗設備的限制，不能很好地模擬實際應用中的故障檢測與診斷。因此，不能很好地將課堂教學、實驗與實際應用等各個環節聯系起來，從而影響了教學效果。

6. 考核方式單一

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

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

三、 機械故障診斷技術課程改進措施

1. 翻轉課堂

近年來比較熱門的一種新型網絡在線課程教學模式：開放式在線課程MOOC（massive open online courses）對于機械故障診斷技術的學習具有較好的作用。可以采用傳統教學和MOOC教學相結合的方式開展本課程的教學：學生在線學習機械故障診斷技術的理論知識，教師在課堂上進行案例分析，引導學生利用所學的知識解決實際工程案例，提高學生的興趣和積極性，從而提高教學效果。將傳統教學與MOOC有機結合起來，讓學生的學習形式更多樣化、個性化，滿足不同層次學生的需要，將會給傳統課堂帶來新的生機與活力，從而實現學校教學活動的最優化。

2. 案例分析式教學

機械故障診斷技術是一門枯燥、實踐性極強的課程?？梢圆捎没诠收显\斷理論、技術方法和工程應用研究的一體教學模式，采用以學生為主體，教師為主導的案例分析法，以提高教學質量，培養學生的綜合分析能力。

3. 綜合創新性實驗

傳統單一的實驗不能培養學生的綜合創新能力，因此，應設計以設計性、綜合性和創新性融為一體的綜合創新性實驗，既注重基礎訓練，又能培養學生的綜合能力。以機床振動測試與診斷實驗為例，可以由學生自己動手查閱資料、設計方案、選擇相應實驗儀器和設備，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，不僅教學效果良好，還可以大大調動學生的積極性。

4. 增加學生匯報環節

為了充分調動學生的學習積極性，可以增加學生匯報環節。對選課的學生進行分組，每組3-5個同學，共同完成一個實際案例，學生之間分工明確，完成各自任務，并采用PPT匯報的形式面對全部同學進行講解。因選課學生不是很多，所以可以有充足的時間讓學生進行匯報。

根據實際實施效果來看，大部分學生都能做到充分準備，對所講的故障實踐內容有了非常深刻的認識。實踐證明，這樣的匯報可以對學生起到非常好的作用，極大地提高了學習效果。endprint

5. 考核方式多樣化

本課程傳統的考核方式是以課程大作業為主，考核方式比較單一，且抄襲現象嚴重。此種考核方式無法全面考核學生對機械故障診斷知識的理解和應用，而且制約了學生創新精神的發揮。

在本課程的教學中，可以增加學生討論環節，加強對學生學習過程的管控，鼓勵學生查閱相關文獻，針對具體的問題進行故障診斷的研究等。增加對平時表現和實驗環節的評價比重，強化對學生整個學習過程的評價。

四、 結束語

機械故障診斷技術是一門實踐性很強的課程，通過本門課程的學習，對提高學生應用所學知識解決復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條件的限制，目前的教學效果還有待提高。

本文根據多年的教學情況分析總結了機械故障診斷技術課程教學目前存在的問題，并充分利用時代和技術的發展成果，不斷改革和創新教學模式，提出了一系列的教學改革措施，對提高機械故障診斷技術課程的教學質量起到了一定的推動作用。

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