“机械设备故障诊断”课程教学改革与探索

1、.“机械设备故障诊断”课程教学改革与探索-机械制造论文“机械设备故障诊断”课程教学改革与探索 周昌静 李强（中国石油大学（华东）化学工程学院）摘要根据“机械设备故障诊断”课程特点，提出一系列课程改革措施，包括整合教学内容，改进教学方法，改革考核方式。通过故障案例研究及讨论式教学、启发式教学和体验式教学方法，分阶段工程故障案例诊断考核等方式，将课堂知识与工程实际问题紧密结合，调动了学生学习的积极性，提高了学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力，增强了课程的教学效果。 关键词机械设备故障诊断；教学内容；教学方法；考核方式中图分类号G642 文献标志码A 文章编号1008-2549(2016) 0

2、5-0072-02基金项目：山东省研究生教育创新计划项目（项目号：SDYY14140）。“机械设备故障诊断”是一门给机械设备“看病”的机械类专业课程，它通过对机械设备运行状态参数的处理和分析，结合设备的“健康”档案，来诊断机械设备及其零部件的故障类型、故障程度、故障部位和故障原因，然后根据诊断结果对确定的故障作防治处理或控制措施。课程涉及机械振动、流体力学和结构动力学等机械工程各个方面的知识，内容丰富、知识点较多，又具有较强的工程实践性，教学难度大。作者结合本专业和本课程的特色，重新设计教学方法，加强学生工程实践认识，强化学习效果。本文从“机械设备故障诊断”课程的教学内容、教学方法和成绩考核三

3、个方面入手，尝试进行该课程的教学改革与探索。一整合教学内容1 优化教学内容，使零散的知识条理化、系统化对于过程装备与控制工程专业的学生来说，学好“机械设备故障诊断”这一课程离不开对于基本理论和基本方法的掌握。而机械设备故障诊断课程具有工程背景强、知识体系复杂、理论性强、实践性强等特点，课程涉及的内容多、知识面广，而我校机械设备故障诊断课程学时有限，在较少的学时内要求学生掌握所有的知识点是不现实的，因此在授课中必须根据课程内容的特点和我校学生面向石油石化行业的特色有所侧重。在实际教学中以故障的机理和故障特征的提取等基本理论和技术作为整个课程的教学主线，通过一根主线贯穿始终，把零散内容条理化、系统

4、化，引导学生掌握基本的学习方法。比如，在讲“转子不平衡故障诊断”这一节中，要以“转子不平衡故障特征”作为主线，先从复习机械原理课程中学习过的转子临界转速的概念开始，接着分析临界转速对不平衡振动的影响，进而引出转子发生不平衡引起机械振动的故障特征，再到转子发生不平衡振动的原因和防治措施。这样一来显得条理清楚，层次较分明，学生也比较容易理解接受。2 结合现场应用介绍故障诊断的新进展随着现代生产自动化程度的不断提高和过程工业生产规模的不断扩大，对生产的连续化要求不断提高，传统的状态监测和故障诊断技术已经不能满足要求，先进的故障诊断方法层出不穷。这与目前普遍使用的教材内容中大量篇幅都是传统故障诊断方法

5、，少量篇幅简单介绍故障诊断技术的最新应用进展相矛盾。而在目前的现场应用中也是以先进的计算机智能诊断为主，因此非常有必要结合现场实际状态监测与故障诊断系统介绍故障诊断最新应用进展情况，以实际工程应用为背景，介绍前沿的应用信息，以使学生对设备故障诊断工作有一个感性的认识，激发他们的学习兴趣。3 扩展工程实际的设备状态监测与故障诊断应用案例“机械设备故障诊断”课程的实践性较强。在课程原来的培养计划和教材中主要是理论为主，缺少典型的案例，有些案例背景交代得也不是很清楚，不便于案例间的比较与分析，不能切实做到理论联系实际。而工程实际故障案例内容恰恰是与工业生产过程密切相关，很多故障的特征和规律的区分也来

6、源于实践。在新的课程计划中，增加工程实际典型案例分析，引导学生结合生产实习所见所学，增强学生的感性认识，激发他们的求知欲和好奇心。通过对与学习内容相关的工程实际案例问题分析，培养学生的工程意识，引导学生将所学故障诊断知识应用到实际机械设备故障诊断中，加强学生对故障机理和故障特征知识的理解，实现“从实践中来，到实践中去”的理论认知过程。二改革教学方法和手段传统的教学是以教师、课堂、书本为中心的教学模式。这样的教学，虽然循序渐进，有本可依，但对理论性、技术性与实践性紧密结合的机械设备故障诊断课程其效果并不理想。由于该课程的学习需要前期课程的基础，课程的教学基本安排在大四年级的第一学期。这一学期大部

7、分学生忙于找工作，另外一份部分学生忙于考研课程的复习，课堂教学常常出现教师在讲台上唱“独角戏”、学生在下面溜号、开小差的情况，这样的课堂忽视了教师和学生之间的互动和沟通，学生处于被动学习状态，课堂上学生主体参与性差，不能充分发挥其积极性和能动性，教学过程变成了学习主体缺位的纯教师行为，教学内容落实不到实处。因此，传统的教学方法不能达到预期的教学目标。为提高学生的学习兴趣，培养学生的工程实践意识，强化教学效果，增加了以下教学方法。 故障案例研究及讨论式教学讨论法是双向交流的教学方法，通过故障实例分析讨论能使所讲内容与工程实际紧密结合，可以激发学生就所要讨论的问题进行积极地思考，提高学生学习的积极

8、性与主动性。课堂教学中引入相关工程故障案例，组织学习小组开展案例调研，由主讲教师就关键知识点提出问题研究方向，学生根据需要掌握的知识点调研相关领域并对所给故障进行分析诊断，然后在下一次课上组织学生就调研案例涉及的主要问题自由讨论，在此基础上对学生仍然存在的问题予以讲解和指导。这种工程故障案例研究讨论的方式可以启发学生打开思维，深入思考，调动学生自主学习的热情，提高学生的工程意识，同时学生通过对所需知识点的调研也可了解到相关问题的最新研究进展。经过实践发现，工程故障案例研究讨论法在活跃课堂气氛、促进同学间交流、加强学生的工程实践能力培养方面都有显著的作用。2 启发式教学对于枯燥的基本理论部分，一

9、部分学生选择了被动学习，学习的积极性和主动性受到严重影响。因此，调动学生学习积极性还需要采取更容易让学生接受的教学方法。在课堂授课时，我们按课程重点、难点通过对工程典型故障有针对性的设问、引导、鼓励学生跟随课堂内容积极思考来调动学生的学习积极性。例如：对于往复压缩机活塞杆的受力分析和故障诊断这部分内容，不是上来就先介绍活塞杆的受力分析和气体力、惯性力、综合活塞力等计算公式的推导，而是通过幻灯片先引入连杆小头衬套和十字头销烧研故障的照片，对着故障照片引导学生分析得出烧研的原因是衬套和十字头销间没有得到良好的润滑，进而启发学生思考润滑油的进入与哪些因素有关，这时再适时引入活塞杆受拉和受压时十字头销

10、压在连杆小头衬套不同侧的照片进行活塞杆的受力分析。通过这样的启发式教学，不但使得课堂内容生动活泼、学生易于理解和接受综合活塞力负荷反向的概念，而且学生带着问题和好奇心学习，能够充分调动学生学习的积极性。3 体验式教学学生是课堂学习的主体。传统的教学方式主要是以教师讲、学生听为主，教师不能完全体会和了解学生的学习需求，因此教与学配合不够。在新的教学实践中，通过角色互换，学生进行体验式教学活动。即由教师布置以实际工程为背景的体验教学内容，学生通过查阅相关资料，最后以书面报告和口头报告的形式完成教学任务，教师做最后的点评和补充。通过体验式教学，也使学生参与了教学过程，并且视野不局限于课堂。在完成报告

11、的写作与讲解过程中，学生也很好地锻炼了组织能力和表达能力。经过实践发现体验式教学在活跃课堂气氛、促进同学间交流、提高学生的注意力方面都有显著的作用。同时通过这样的角色转换，教师也可以更多地体会学生的学习需求，及时调整教学方案和方法，强化教与学的效果。三考核方式的改革考核评价是指挥棒，考核的基本任务就是检测学生的学习情况、促进学生学习、发现教学中存在的问题。目的在于掌握教学情况，改进教学和督促教育目标的实现。机械故障诊断技术理论性和工程性都很强，知识面广，其应用性远超过其理论性。一次性闭卷考试模式难以全面考核学生对故障诊断知识的理解和应用，制约了学生创新精神的发展，不利于培养学生的工程意识、工程

12、素质和解决工程实际问题的能力。机械设备故障诊断课程考核形式上，改变一次性结课考试的做法，采用分阶段考核的形式，以工程故障案例方式命题，通过典型工程故障案例将故障诊断理论教学中的关键知识体系拆分为若干考点考查学生应用所学故障诊断知识进行故障诊断的能力，使考核转变为重在知识运用上。同时通过分阶段的考核使教师和学生都能及时发现“教”和“学”中存在的问题，教师可以根据考核情况及时调整教学进度、优化教学内容、完善教学方法，进一步提高课堂教学质量。考核结果的及时反馈对学生也有监督和促进作用，学生可以根据分阶段考核检验阶段学习效果，以便及时发现不足，跟上教学节奏。这种变一次性、终结性考试为分阶段、全过程的考核形式，有利于课程分阶段目标的实现，同时以工程故障实例分析为主题的考核模式将课堂知识与解决实际问题相结合，培养了学生独立且较深入研究问题的能力，调动了学生学习的积极性，减少了学习的功利性。总之，通过“机械设备故障诊断”课程教学内容的整合、教学方法的改进、考核方式的改变，有效地将课堂知识与工程实际问题紧密结合，充分调动了学生学习的积极性和主动性，分析和解决工程实际问题的能力培养环节得到了进一步的加强，增强了课程的教学效果。参考文献1陈启卷, 谢诞梅, 郭江. 研究生“机械设备故障诊断”课程的