“機械設備故障診斷”課程教學改革與探索

1、.“機械設備故障診斷”課程教學改革與探索-機械制造論文“機械設備故障診斷”課程教學改革與探索 周昌靜 李強（中國石油大學（華東）化學工程學院）摘要根據“機械設備故障診斷”課程特點，提出一系列課程改革措施，包括整合教學內容，改進教學方法，改革考核方式。通過故障案例研究及討論式教學、啟發(fā)式教學和體驗式教學方法，分階段工程故障案例診斷考核等方式，將課堂知識與工程實際問題緊密結合，調動了學生學習的積極性，提高了學生運用所學知識分析、解決實際問題的能力，增強了課程的教學效果。 關鍵詞機械設備故障診斷；教學內容；教學方法；考核方式中圖分類號G642 文獻標志碼A 文章編號1008-2549(2016) 0

2、5-0072-02基金項目：山東省研究生教育創(chuàng)新計劃項目（項目號：SDYY14140）?！皺C械設備故障診斷”是一門給機械設備“看病”的機械類專業(yè)課程，它通過對機械設備運行狀態(tài)參數的處理和分析，結合設備的“健康”檔案，來診斷機械設備及其零部件的故障類型、故障程度、故障部位和故障原因，然后根據診斷結果對確定的故障作防治處理或控制措施。課程涉及機械振動、流體力學和結構動力學等機械工程各個方面的知識，內容豐富、知識點較多，又具有較強的工程實踐性，教學難度大。作者結合本專業(yè)和本課程的特色，重新設計教學方法，加強學生工程實踐認識，強化學習效果。本文從“機械設備故障診斷”課程的教學內容、教學方法和成績考核三

3、個方面入手，嘗試進行該課程的教學改革與探索。一整合教學內容1 優(yōu)化教學內容，使零散的知識條理化、系統(tǒng)化對于過程裝備與控制工程專業(yè)的學生來說，學好“機械設備故障診斷”這一課程離不開對于基本理論和基本方法的掌握。而機械設備故障診斷課程具有工程背景強、知識體系復雜、理論性強、實踐性強等特點，課程涉及的內容多、知識面廣，而我校機械設備故障診斷課程學時有限，在較少的學時內要求學生掌握所有的知識點是不現(xiàn)實的，因此在授課中必須根據課程內容的特點和我校學生面向石油石化行業(yè)的特色有所側重。在實際教學中以故障的機理和故障特征的提取等基本理論和技術作為整個課程的教學主線，通過一根主線貫穿始終，把零散內容條理化、系統(tǒng)

4、化，引導學生掌握基本的學習方法。比如，在講“轉子不平衡故障診斷”這一節(jié)中，要以“轉子不平衡故障特征”作為主線，先從復習機械原理課程中學習過的轉子臨界轉速的概念開始，接著分析臨界轉速對不平衡振動的影響，進而引出轉子發(fā)生不平衡引起機械振動的故障特征，再到轉子發(fā)生不平衡振動的原因和防治措施。這樣一來顯得條理清楚，層次較分明，學生也比較容易理解接受。2 結合現(xiàn)場應用介紹故障診斷的新進展隨著現(xiàn)代生產自動化程度的不斷提高和過程工業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大，對生產的連續(xù)化要求不斷提高，傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術已經不能滿足要求，先進的故障診斷方法層出不窮。這與目前普遍使用的教材內容中大量篇幅都是傳統(tǒng)故障診斷方法

5、，少量篇幅簡單介紹故障診斷技術的最新應用進展相矛盾。而在目前的現(xiàn)場應用中也是以先進的計算機智能診斷為主，因此非常有必要結合現(xiàn)場實際狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)介紹故障診斷最新應用進展情況，以實際工程應用為背景，介紹前沿的應用信息，以使學生對設備故障診斷工作有一個感性的認識，激發(fā)他們的學習興趣。3 擴展工程實際的設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷應用案例“機械設備故障診斷”課程的實踐性較強。在課程原來的培養(yǎng)計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，不能切實做到理論聯(lián)系實際。而工程實際故障案例內容恰恰是與工業(yè)生產過程密切相關，很多故障的特征和規(guī)律的區(qū)分也來

6、源于實踐。在新的課程計劃中，增加工程實際典型案例分析，引導學生結合生產實習所見所學，增強學生的感性認識，激發(fā)他們的求知欲和好奇心。通過對與學習內容相關的工程實際案例問題分析，培養(yǎng)學生的工程意識，引導學生將所學故障診斷知識應用到實際機械設備故障診斷中，加強學生對故障機理和故障特征知識的理解，實現(xiàn)“從實踐中來，到實踐中去”的理論認知過程。二改革教學方法和手段傳統(tǒng)的教學是以教師、課堂、書本為中心的教學模式。這樣的教學，雖然循序漸進，有本可依，但對理論性、技術性與實踐性緊密結合的機械設備故障診斷課程其效果并不理想。由于該課程的學習需要前期課程的基礎，課程的教學基本安排在大四年級的第一學期。這一學期大部

7、分學生忙于找工作，另外一份部分學生忙于考研課程的復習，課堂教學常常出現(xiàn)教師在講臺上唱“獨角戲”、學生在下面溜號、開小差的情況，這樣的課堂忽視了教師和學生之間的互動和溝通，學生處于被動學習狀態(tài)，課堂上學生主體參與性差，不能充分發(fā)揮其積極性和能動性，教學過程變成了學習主體缺位的純教師行為，教學內容落實不到實處。因此，傳統(tǒng)的教學方法不能達到預期的教學目標。為提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的工程實踐意識，強化教學效果，增加了以下教學方法。 故障案例研究及討論式教學討論法是雙向交流的教學方法，通過故障實例分析討論能使所講內容與工程實際緊密結合，可以激發(fā)學生就所要討論的問題進行積極地思考，提高學生學習的積極

8、性與主動性。課堂教學中引入相關工程故障案例，組織學習小組開展案例調研，由主講教師就關鍵知識點提出問題研究方向，學生根據需要掌握的知識點調研相關領域并對所給故障進行分析診斷，然后在下一次課上組織學生就調研案例涉及的主要問題自由討論，在此基礎上對學生仍然存在的問題予以講解和指導。這種工程故障案例研究討論的方式可以啟發(fā)學生打開思維，深入思考，調動學生自主學習的熱情，提高學生的工程意識，同時學生通過對所需知識點的調研也可了解到相關問題的最新研究進展。經過實踐發(fā)現(xiàn)，工程故障案例研究討論法在活躍課堂氣氛、促進同學間交流、加強學生的工程實踐能力培養(yǎng)方面都有顯著的作用。2 啟發(fā)式教學對于枯燥的基本理論部分，一

9、部分學生選擇了被動學習，學習的積極性和主動性受到嚴重影響。因此，調動學生學習積極性還需要采取更容易讓學生接受的教學方法。在課堂授課時，我們按課程重點、難點通過對工程典型故障有針對性的設問、引導、鼓勵學生跟隨課堂內容積極思考來調動學生的學習積極性。例如：對于往復壓縮機活塞桿的受力分析和故障診斷這部分內容，不是上來就先介紹活塞桿的受力分析和氣體力、慣性力、綜合活塞力等計算公式的推導，而是通過幻燈片先引入連桿小頭襯套和十字頭銷燒研故障的照片，對著故障照片引導學生分析得出燒研的原因是襯套和十字頭銷間沒有得到良好的潤滑，進而啟發(fā)學生思考潤滑油的進入與哪些因素有關，這時再適時引入活塞桿受拉和受壓時十字頭銷

10、壓在連桿小頭襯套不同側的照片進行活塞桿的受力分析。通過這樣的啟發(fā)式教學，不但使得課堂內容生動活潑、學生易于理解和接受綜合活塞力負荷反向的概念，而且學生帶著問題和好奇心學習，能夠充分調動學生學習的積極性。3 體驗式教學學生是課堂學習的主體。傳統(tǒng)的教學方式主要是以教師講、學生聽為主，教師不能完全體會和了解學生的學習需求，因此教與學配合不夠。在新的教學實踐中，通過角色互換，學生進行體驗式教學活動。即由教師布置以實際工程為背景的體驗教學內容，學生通過查閱相關資料，最后以書面報告和口頭報告的形式完成教學任務，教師做最后的點評和補充。通過體驗式教學，也使學生參與了教學過程，并且視野不局限于課堂。在完成報告

11、的寫作與講解過程中，學生也很好地鍛煉了組織能力和表達能力。經過實踐發(fā)現(xiàn)體驗式教學在活躍課堂氣氛、促進同學間交流、提高學生的注意力方面都有顯著的作用。同時通過這樣的角色轉換，教師也可以更多地體會學生的學習需求，及時調整教學方案和方法，強化教與學的效果。三考核方式的改革考核評價是指揮棒，考核的基本任務就是檢測學生的學習情況、促進學生學習、發(fā)現(xiàn)教學中存在的問題。目的在于掌握教學情況，改進教學和督促教育目標的實現(xiàn)。機械故障診斷技術理論性和工程性都很強，知識面廣，其應用性遠超過其理論性。一次性閉卷考試模式難以全面考核學生對故障診斷知識的理解和應用，制約了學生創(chuàng)新精神的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學生的工程意識、工程

12、素質和解決工程實際問題的能力。機械設備故障診斷課程考核形式上，改變一次性結課考試的做法，采用分階段考核的形式，以工程故障案例方式命題，通過典型工程故障案例將故障診斷理論教學中的關鍵知識體系拆分為若干考點考查學生應用所學故障診斷知識進行故障診斷的能力，使考核轉變?yōu)橹卦谥R運用上。同時通過分階段的考核使教師和學生都能及時發(fā)現(xiàn)“教”和“學”中存在的問題，教師可以根據考核情況及時調整教學進度、優(yōu)化教學內容、完善教學方法，進一步提高課堂教學質量?？己私Y果的及時反饋對學生也有監(jiān)督和促進作用，學生可以根據分階段考核檢驗階段學習效果，以便及時發(fā)現(xiàn)不足，跟上教學節(jié)奏。這種變一次性、終結性考試為分階段、全過程的考核形式，有利于課程分階段目標的實現(xiàn)，同時以工程故障實例分析為主題的考核模式將課堂知識與解決實際問題相結合，培養(yǎng)了學生獨立且較深入研究問題的能力，調動了學生學習的積極性，減少了學習的功利性?？傊?，通過“機械設備故障診斷”課程教學內容的整合、教學方法的改進、考核方式的改變，有效地將課堂知識與工程實際問題緊密結合，充分調動了學生學習的積極性和主動性，分析和解決工程實際問題的能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)得到了進一步的加強，增強了課程的教學效果。參考文獻1陳啟卷, 謝誕梅, 郭江. 研究生“機械設備故障診斷”課程的