“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程教學(xué)改革與探索

1、.“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程教學(xué)改革與探索-機(jī)械制造論文“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程教學(xué)改革與探索 周昌靜 李強(qiáng)（中國(guó)石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院）摘要根據(jù)“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程特點(diǎn)，提出一系列課程改革措施，包括整合教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，改革考核方式。通過(guò)故障案例研究及討論式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)和體驗(yàn)式教學(xué)方法，分階段工程故障案例診斷考核等方式，將課堂知識(shí)與工程實(shí)際問(wèn)題緊密結(jié)合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)了課程的教學(xué)效果。 關(guān)鍵詞機(jī)械設(shè)備故障診斷；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；考核方式中圖分類號(hào)G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼A 文章編號(hào)1008-2549(2016) 0

2、5-0072-02基金項(xiàng)目：山東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：SDYY14140）。“機(jī)械設(shè)備故障診斷”是一門給機(jī)械設(shè)備“看病”的機(jī)械類專業(yè)課程，它通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的處理和分析，結(jié)合設(shè)備的“健康”檔案，來(lái)診斷機(jī)械設(shè)備及其零部件的故障類型、故障程度、故障部位和故障原因，然后根據(jù)診斷結(jié)果對(duì)確定的故障作防治處理或控制措施。課程涉及機(jī)械振動(dòng)、流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等機(jī)械工程各個(gè)方面的知識(shí)，內(nèi)容豐富、知識(shí)點(diǎn)較多，又具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，教學(xué)難度大。作者結(jié)合本專業(yè)和本課程的特色，重新設(shè)計(jì)教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。本文從“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和成績(jī)考核三

3、個(gè)方面入手，嘗試進(jìn)行該課程的教學(xué)改革與探索。一整合教學(xué)內(nèi)容1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使零散的知識(shí)條理化、系統(tǒng)化對(duì)于過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)好“機(jī)械設(shè)備故障診斷”這一課程離不開(kāi)對(duì)于基本理論和基本方法的掌握。而機(jī)械設(shè)備故障診斷課程具有工程背景強(qiáng)、知識(shí)體系復(fù)雜、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，課程涉及的內(nèi)容多、知識(shí)面廣，而我校機(jī)械設(shè)備故障診斷課程學(xué)時(shí)有限，在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)要求學(xué)生掌握所有的知識(shí)點(diǎn)是不現(xiàn)實(shí)的，因此在授課中必須根據(jù)課程內(nèi)容的特點(diǎn)和我校學(xué)生面向石油石化行業(yè)的特色有所側(cè)重。在實(shí)際教學(xué)中以故障的機(jī)理和故障特征的提取等基本理論和技術(shù)作為整個(gè)課程的教學(xué)主線，通過(guò)一根主線貫穿始終，把零散內(nèi)容條理化、系統(tǒng)

4、化，引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的學(xué)習(xí)方法。比如，在講“轉(zhuǎn)子不平衡故障診斷”這一節(jié)中，要以“轉(zhuǎn)子不平衡故障特征”作為主線，先從復(fù)習(xí)機(jī)械原理課程中學(xué)習(xí)過(guò)的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的概念開(kāi)始，接著分析臨界轉(zhuǎn)速對(duì)不平衡振動(dòng)的影響，進(jìn)而引出轉(zhuǎn)子發(fā)生不平衡引起機(jī)械振動(dòng)的故障特征，再到轉(zhuǎn)子發(fā)生不平衡振動(dòng)的原因和防治措施。這樣一來(lái)顯得條理清楚，層次較分明，學(xué)生也比較容易理解接受。2 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用介紹故障診斷的新進(jìn)展隨著現(xiàn)代生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高和過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)生產(chǎn)的連續(xù)化要求不斷提高，傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)已經(jīng)不能滿足要求，先進(jìn)的故障診斷方法層出不窮。這與目前普遍使用的教材內(nèi)容中大量篇幅都是傳統(tǒng)故障診斷方法

5、，少量篇幅簡(jiǎn)單介紹故障診斷技術(shù)的最新應(yīng)用進(jìn)展相矛盾。而在目前的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中也是以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)智能診斷為主，因此非常有必要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)介紹故障診斷最新應(yīng)用進(jìn)展情況，以實(shí)際工程應(yīng)用為背景，介紹前沿的應(yīng)用信息，以使學(xué)生對(duì)設(shè)備故障診斷工作有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。3 擴(kuò)展工程實(shí)際的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷應(yīng)用案例“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程的實(shí)踐性較強(qiáng)。在課程原來(lái)的培養(yǎng)計(jì)劃和教材中主要是理論為主，缺少典型的案例，有些案例背景交代得也不是很清楚，不便于案例間的比較與分析，不能切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際。而工程實(shí)際故障案例內(nèi)容恰恰是與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程密切相關(guān)，很多故障的特征和規(guī)律的區(qū)分也來(lái)

6、源于實(shí)踐。在新的課程計(jì)劃中，增加工程實(shí)際典型案例分析，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)所見(jiàn)所學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)他們的求知欲和好奇心。通過(guò)對(duì)與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的工程實(shí)際案例問(wèn)題分析，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)故障診斷知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際機(jī)械設(shè)備故障診斷中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)故障機(jī)理和故障特征知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)“從實(shí)踐中來(lái)，到實(shí)踐中去”的理論認(rèn)知過(guò)程。二改革教學(xué)方法和手段傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師、課堂、書(shū)本為中心的教學(xué)模式。這樣的教學(xué)，雖然循序漸進(jìn)，有本可依，但對(duì)理論性、技術(shù)性與實(shí)踐性緊密結(jié)合的機(jī)械設(shè)備故障診斷課程其效果并不理想。由于該課程的學(xué)習(xí)需要前期課程的基礎(chǔ)，課程的教學(xué)基本安排在大四年級(jí)的第一學(xué)期。這一學(xué)期大部

7、分學(xué)生忙于找工作，另外一份部分學(xué)生忙于考研課程的復(fù)習(xí)，課堂教學(xué)常常出現(xiàn)教師在講臺(tái)上唱“獨(dú)角戲”、學(xué)生在下面溜號(hào)、開(kāi)小差的情況，這樣的課堂忽視了教師和學(xué)生之間的互動(dòng)和溝通，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，課堂上學(xué)生主體參與性差，不能充分發(fā)揮其積極性和能動(dòng)性，教學(xué)過(guò)程變成了學(xué)習(xí)主體缺位的純教師行為，教學(xué)內(nèi)容落實(shí)不到實(shí)處。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)，強(qiáng)化教學(xué)效果，增加了以下教學(xué)方法。 故障案例研究及討論式教學(xué)討論法是雙向交流的教學(xué)方法，通過(guò)故障實(shí)例分析討論能使所講內(nèi)容與工程實(shí)際緊密結(jié)合，可以激發(fā)學(xué)生就所要討論的問(wèn)題進(jìn)行積極地思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極

8、性與主動(dòng)性。課堂教學(xué)中引入相關(guān)工程故障案例，組織學(xué)習(xí)小組開(kāi)展案例調(diào)研，由主講教師就關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)提出問(wèn)題研究方向，學(xué)生根據(jù)需要掌握的知識(shí)點(diǎn)調(diào)研相關(guān)領(lǐng)域并對(duì)所給故障進(jìn)行分析診斷，然后在下一次課上組織學(xué)生就調(diào)研案例涉及的主要問(wèn)題自由討論，在此基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生仍然存在的問(wèn)題予以講解和指導(dǎo)。這種工程故障案例研究討論的方式可以啟發(fā)學(xué)生打開(kāi)思維，深入思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的工程意識(shí)，同時(shí)學(xué)生通過(guò)對(duì)所需知識(shí)點(diǎn)的調(diào)研也可了解到相關(guān)問(wèn)題的最新研究進(jìn)展。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，工程故障案例研究討論法在活躍課堂氣氛、促進(jìn)同學(xué)間交流、加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)方面都有顯著的作用。2 啟發(fā)式教學(xué)對(duì)于枯燥的基本理論部分，一

9、部分學(xué)生選擇了被動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性受到嚴(yán)重影響。因此，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性還需要采取更容易讓學(xué)生接受的教學(xué)方法。在課堂授課時(shí)，我們按課程重點(diǎn)、難點(diǎn)通過(guò)對(duì)工程典型故障有針對(duì)性的設(shè)問(wèn)、引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生跟隨課堂內(nèi)容積極思考來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如：對(duì)于往復(fù)壓縮機(jī)活塞桿的受力分析和故障診斷這部分內(nèi)容，不是上來(lái)就先介紹活塞桿的受力分析和氣體力、慣性力、綜合活塞力等計(jì)算公式的推導(dǎo)，而是通過(guò)幻燈片先引入連桿小頭襯套和十字頭銷燒研故障的照片，對(duì)著故障照片引導(dǎo)學(xué)生分析得出燒研的原因是襯套和十字頭銷間沒(méi)有得到良好的潤(rùn)滑，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考潤(rùn)滑油的進(jìn)入與哪些因素有關(guān)，這時(shí)再適時(shí)引入活塞桿受拉和受壓時(shí)十字頭銷

10、壓在連桿小頭襯套不同側(cè)的照片進(jìn)行活塞桿的受力分析。通過(guò)這樣的啟發(fā)式教學(xué)，不但使得課堂內(nèi)容生動(dòng)活潑、學(xué)生易于理解和接受綜合活塞力負(fù)荷反向的概念，而且學(xué)生帶著問(wèn)題和好奇心學(xué)習(xí)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。3 體驗(yàn)式教學(xué)學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體。傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是以教師講、學(xué)生聽(tīng)為主，教師不能完全體會(huì)和了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此教與學(xué)配合不夠。在新的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)角色互換，學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)活動(dòng)。即由教師布置以實(shí)際工程為背景的體驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)資料，最后以書(shū)面報(bào)告和口頭報(bào)告的形式完成教學(xué)任務(wù)，教師做最后的點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。通過(guò)體驗(yàn)式教學(xué)，也使學(xué)生參與了教學(xué)過(guò)程，并且視野不局限于課堂。在完成報(bào)告

11、的寫作與講解過(guò)程中，學(xué)生也很好地鍛煉了組織能力和表達(dá)能力。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)體驗(yàn)式教學(xué)在活躍課堂氣氛、促進(jìn)同學(xué)間交流、提高學(xué)生的注意力方面都有顯著的作用。同時(shí)通過(guò)這樣的角色轉(zhuǎn)換，教師也可以更多地體會(huì)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案和方法，強(qiáng)化教與學(xué)的效果。三考核方式的改革考核評(píng)價(jià)是指揮棒，考核的基本任務(wù)就是檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題。目的在于掌握教學(xué)情況，改進(jìn)教學(xué)和督促教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。機(jī)械故障診斷技術(shù)理論性和工程性都很強(qiáng)，知識(shí)面廣，其應(yīng)用性遠(yuǎn)超過(guò)其理論性。一次性閉卷考試模式難以全面考核學(xué)生對(duì)故障診斷知識(shí)的理解和應(yīng)用，制約了學(xué)生創(chuàng)新精神的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程

12、素質(zhì)和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。機(jī)械設(shè)備故障診斷課程考核形式上，改變一次性結(jié)課考試的做法，采用分階段考核的形式，以工程故障案例方式命題，通過(guò)典型工程故障案例將故障診斷理論教學(xué)中的關(guān)鍵知識(shí)體系拆分為若干考點(diǎn)考查學(xué)生應(yīng)用所學(xué)故障診斷知識(shí)進(jìn)行故障診斷的能力，使考核轉(zhuǎn)變?yōu)橹卦谥R(shí)運(yùn)用上。同時(shí)通過(guò)分階段的考核使教師和學(xué)生都能及時(shí)發(fā)現(xiàn)“教”和“學(xué)”中存在的問(wèn)題，教師可以根據(jù)考核情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)方法，進(jìn)一步提高課堂教學(xué)質(zhì)量。考核結(jié)果的及時(shí)反饋對(duì)學(xué)生也有監(jiān)督和促進(jìn)作用，學(xué)生可以根據(jù)分階段考核檢驗(yàn)階段學(xué)習(xí)效果，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足，跟上教學(xué)節(jié)奏。這種變一次性、終結(jié)性考試為分階段、全過(guò)程的考核形式，有利于課程分階段目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)以工程故障實(shí)例分析為主題的考核模式將課堂知識(shí)與解決實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立且較深入研究問(wèn)題的能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，減少了學(xué)習(xí)的功利性。總之，通過(guò)“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方法的改進(jìn)、考核方式的改變，有效地將課堂知識(shí)與工程實(shí)際問(wèn)題緊密結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)，增強(qiáng)了課程的教學(xué)效果。參考文獻(xiàn)1陳啟卷, 謝誕梅, 郭江. 研究生“機(jī)械設(shè)備故障診斷”課程的