“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，將課堂知識與工程實(shí)際問題緊密結(jié)合，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決實(shí)際問題的能力，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G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼A 文章編號1008-2549(2016) 0

2、5-0072-02基金項(xiàng)目：山東省研究生教育創(chuàng)新計劃項(xiàng)目（項(xiàng)目號：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，它通過對機(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)果對確定的故障作防治處理或控制措施。課程涉及機(jī)械振動、流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)等機(jī)械工程各個方面的知識，內(nèi)容豐富、知識點(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)計教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐認(rèn)識，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)方法和成績考核三

3、個方面入手，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，使零散的知識條理化、系統(tǒng)化對于過程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)好“機(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)備故障診斷課程具有工程背景強(qiáng)、知識體系復(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、知識面廣，而我校機(jī)械設(shè)備故障診斷課程學(xué)時有限，在較少的學(xué)時內(nèi)要求學(xué)生掌握所有的知識點(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)作為整個課程的教學(xué)主線，通過一根主線貫穿始終，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)過的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的概念開始，接著分析臨界轉(zhuǎn)速對不平衡振動的影響，進(jìn)而引出轉(zhuǎn)子發(fā)生不平衡引起機(jī)械振動的故障特征，再到轉(zhuǎn)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(xué)生也比較容易理解接受。2 結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用介紹故障診斷的新進(jìn)展隨著現(xiàn)代生產(chǎn)自動化程度的不斷提高和過程工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對生產(chǎn)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(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)場應(yīng)用中也是以先進(jìn)的計算機(jī)智能診斷為主，因此非常有必要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(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)生對設(shè)備故障診斷工作有一個感性的認(rèn)識，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(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)過程密切相關(guān)，很多故障的特征和規(guī)律的區(qū)分也來

6、源于實(shí)踐。在新的課程計劃中，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)所見所學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)他們的求知欲和好奇心。通過對與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的工程實(shí)際案例問題分析，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)故障診斷知識應(yīng)用到實(shí)際機(jī)械設(shè)備故障診斷中，加強(qiáng)學(xué)生對故障機(jī)理和故障特征知識的理解，實(shí)現(xiàn)“從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去”的理論認(rèn)知過程。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)教師在講臺上唱“獨(dú)角戲”、學(xué)生在下面溜號、開小差的情況，這樣的課堂忽視了教師和學(xué)生之間的互動和溝通，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，課堂上學(xué)生主體參與性差，不能充分發(fā)揮其積極性和能動性，教學(xué)過程變成了學(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，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)小組開展案例調(diào)研，由主講教師就關(guān)鍵知識點(diǎn)提出問題研究方向，學(xué)生根據(jù)需要掌握的知識點(diǎn)調(diào)研相關(guān)領(lǐng)域并對所給故障進(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題自由討論，在此基礎(chǔ)上對學(xué)生仍然存在的問題予以講解和指導(dǎo)。這種工程故障案例研究討論的方式可以啟發(fā)學(xué)生打開思維，深入思考，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的工程意識，同時學(xué)生通過對所需知識點(diǎn)的調(diào)研也可了解到相關(guān)問題的最新研究進(jìn)展。經(jīng)過實(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)對于枯燥的基本理論部分，一

9、部分學(xué)生選擇了被動學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的積極性和主動性受到嚴(yán)重影響。因此，調(diào)動學(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，我們按課程重點(diǎn)、難點(diǎn)通過對工程典型故障有針對性的設(shè)問、引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生跟隨課堂內(nèi)容積極思考來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如：對于往復(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(dǎo)，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(dǎo)學(xué)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(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考潤滑油的進(jìn)入與哪些因素有關(guān)，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(cè)的照片進(jìn)行活塞桿的受力分析。通過這樣的啟發(fā)式教學(xué)，不但使得課堂內(nèi)容生動活潑、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)生帶著問題和好奇心學(xué)習(xí)，能夠充分調(diào)動學(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)生聽為主，教師不能完全體會和了解學(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，通過角色互換，學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)活動。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)生通過查閱相關(guān)資料，最后以書面報告和口頭報告的形式完成教學(xué)任務(wù)，教師做最后的點(diǎn)評和補(bǔ)充。通過體驗(yàn)式教學(xué)，也使學(xué)生參與了教學(xué)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(xué)生也很好地鍛煉了組織能力和表達(dá)能力。經(jīng)過實(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。同時通過這樣的角色轉(zhuǎn)換，教師也可以更多地體會學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，及時調(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價是指揮棒，考核的基本任務(wù)就是檢測學(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)，知識面廣，其應(yīng)用性遠(yuǎn)超過其理論性。一次性閉卷考試模式難以全面考核學(xué)生對故障診斷知識的理解和應(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、工程

12、素質(zhì)和解決工程實(shí)際問題的能力。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)故障診斷知識進(jìn)行故障診斷的能力，使考核轉(zhuǎn)變?yōu)橹卦谥R運(yùn)用上。同時通過分階段的考核使教師和學(xué)生都能及時發(fā)現(xiàn)“教”和“學(xué)”中存在的問題，教師可以根據(jù)考核情況及時調(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?？己私Y(jié)果的及時反饋對學(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、全過程的考核形式，有利于課程分階段目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時以工程故障實(shí)例分析為主題的考核模式將課堂知識與解決實(shí)際問題相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立且較深入研究問題的能力，調(diào)動了學(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“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，有效地將課堂知識與工程實(shí)際問題緊密結(jié)合，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，分析和解決工程實(shí)際問題的能力培養(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