機械故障（zhàng）診斷技術課程教學現狀及優化教學內容
機械故障診斷技術是一種了（le）解和掌握機器在運行過程的狀態，確定（dìng）其整體或局部正常或異常，早期發現（xiàn）故障及其原因，並能預報故障（zhàng）發（fā）展趨勢的技術。油液監測、振動監測、噪聲監測（cè）、性能（néng）趨勢分析和無損探傷等為其主要的診斷（duàn）技術方式。
可用於機械狀態監測與故障診斷的信號（hào）有振動診斷、油樣分析、溫度（dù）監測和無損檢測探傷為主，其他技術或方法為輔的局麵。這其中又以振動診斷涉及的領域最廣、理論基礎（chǔ）最為雄厚、研究得最為充分。在振動信（xìn）號的分析處（chù）理方麵（miàn），除了經典的統（tǒng）計分（fèn）析、時頻域分析（xī）、時序模型分（fèn）析、參數辨識外，近來又發展了頻率細化技術、倒頻（pín）譜分析、共振解調分析、三維全息譜分析、軸心軌跡分析以及（jí）基於非平穩信號（hào）假（jiǎ）設（shè）的短時傅（fù）裏（lǐ）葉變（biàn）換、Winger分布、Hilbert-Huang變換和小波變換等。而當代人工智能的研究成果為機械故障診斷注入了（le）新的活力，故障診斷的專家係統不僅在理論上得到了相當的發（fā）展，且己有成功的應用實例，作為人工智能的一個重（chóng）要分支，人工神經網絡的研究己成為機械故障診斷領域的（de）一（yī）個最新研究熱點（diǎn）。
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（zhōng）國工程院院士（shì）屈梁生對診斷的評論：診（zhěn）斷是以機械學和信息論為依托，多學科融合的（de）技（jì）術，本質是模式識（shí）別。由（yóu）此可見（jiàn）機械故障診斷技術學習的難度。
隨著機械故（gù）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（gōng）程類專業的專業選修課（kè）程，有些高校甚至把該課（kè）程列為必修課程。
一、機械故障診斷技術課程教學現狀
目前，對於機械故障（zhàng）診斷技術課程的教（jiāo）學還存在不少問題，其主要問題（tí）如下（xià）：
1.教學方法傳（chuán）統單一
雖然有多媒體（tǐ）的輔（fǔ）助，教學過程中會播放很多（duō）故障診斷的實例（lì）視（shì）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（qǐ）學生的（de）積極性（xìng）和（hé）主動性（xìng）。
2.課程理論性強
機械故障診斷技術是一（yī）門（mén）綜合學科，包含了機械工程、工程（chéng）力學、信（xìn）息科學、計（jì）算機科學等諸多學科的知（zhī）識。理論性強，牽涉的知識麵也非常（cháng）廣。因教學條件的限製（zhì），本課（kè）程主要以重理（lǐ）論知識的（de）傳授為主，從而忽略（luè）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（jī）礎薄弱
因機械故障診（zhěn）斷技術與實際工程（chéng）應用關係緊密，本門課程對於機械（xiè）振動（dòng）基礎、信號處理和傳感器等基礎知（zhī）識要求較高。但有部（bù）分課程在有的專業中屬於選修課程，有（yǒu）部分選修本門課程的同學並未修（xiū）此類課程，因此，學習過程存（cún）在困難。例如，對頻譜分析及各種頻域和時（shí）頻域的概念（niàn）等很難理解。
4.教學脫離工程實際
在本門課程的（de）教學過程中，因過分強調理論知識的講解，從（cóng）而忽略了機械故障（zhàng）診斷（duàn）技術工程應用的實際特點（diǎn）。學生對於很多課本上的理論（lùn）基礎知識不感興趣，不知道（dào）這些知（zhī）識（shí）在工程實際中的用途（tú），這就導致了學生的學習（xí）積極性不高。
5.各環節連續性差
本（běn）門課程（chéng）分為課堂教學（xué）和實驗環節，能夠在一定的程度上起到較（jiào）好的教學效果。但因實驗設備的限製，不能很好地模擬實際應用中的（de）故障檢測與診斷。因此，不能很好地將課堂教學、實（shí）驗（yàn）與實際應用等各個環節聯係（xì）起來，從而（ér）影響了教（jiāo）學效果。
6.考核方式單一
機械（xiè）故障診斷技術目前的（de）考核方式以課程大作業為主，幾乎沒有平（píng）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（de）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（yào）解決的問題。
二、優化（huà）教學內容
機械故障診斷技術課程改進措施
1.翻轉課堂
近（jìn）年來比較熱門的一種新型網絡在線（xiàn）課程教學模式：開放式在線課程（chéng）MOOC（massive open online courses）對（duì）於機械故障（zhàng）診斷技術的學習具有較好的作用。可以采用傳統教（jiāo）學和MOOC教（jiāo）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（lùn）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（àn）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（xué）習形式（shì）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（lái）新的生機（jī）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。可以采用基於故障診斷理論、技術方法和工程應用研究的一（yī）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（gāo）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（lì），因此，應設計（jì）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（jī）床振動測試與診斷實驗為例，可以由學生自己動（dòng）手查閱（yuè）資料（liào）、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並分析原因。對於這樣的（de）實驗教學，不僅教學效果（guǒ）良好（hǎo），還可以大大（dà）調動學生的積極性。
4.增加學生匯報環節
為了（le）充分調動學生的學習積極性，可（kě）以增（zēng）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（gòng）同完成一個實際案例，學（xué）生之間分工明確，完成各自（zì）任務，並采用PPT匯報的形式麵對全部同學進行講解。因選課學生（shēng）不是很多，所以可以有充足的（de）時間讓學生進行匯報。
根（gēn）據實際實施效果來看，大部（bù）分學生都能做到充分準備，對所講的故（gù）障實踐內容有了（le）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（xí）效果。endprint
5.考核（hé）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（yī），且抄襲（xí）現象嚴重。此種考核方式無法全麵考核（hé）學生對機（jī）械故障診斷知識的理解（jiě）和應用，而（ér）且製約了學生創新精神的發揮。
在本課程的教學中（zhōng），可以增（zēng）加學生討論環（huán）節（jiē），加強對學生學習過程的管控，鼓勵學（xué）生查閱相關文獻，針對（duì）具體的問題進行故障診斷的研究等。增（zēng）加（jiā）對平時表現和實（shí）驗環節的評價比重，強化對學生整個學習（xí）過程的評價。
三、添加實驗教學（xué）環節
實驗教學環節區別課（kè）堂教學環節，其（qí）主要體現實踐性。實（shí）驗教學環節主要目（mù）的驗證課堂上（shàng）學過理（lǐ）論知識，達到鞏固基礎知識，驗證所學理論知識目的。實驗教學環（huán）節更加注重培養學（xué）生（shēng）動手能力。我們在實際教學過程中增加（jiā）實驗教學環（huán）節（jiē）。
根據（jù）機械故障診斷技術課程特點，安排（pái）具體實驗教學內容。因為齒（chǐ）輪箱（xiāng）及滾動軸承（chéng）故障診斷是目前旋轉機（jī）械故障診斷比較常見對象。將其（qí）安排課程實（shí）驗教學內容，實驗教學（xué）環（huán）節與所學課程（chéng）相關教（jiāo）學內容之後進行，這樣學生能將理論（lùn）知識與實驗教學內容有效結合（hé）起來。在實驗教學環節過（guò）程中，學生可很好掌握機械設備故障診斷過程中具體每一個環節，首先傳感器在旋轉（zhuǎn）機械上麵布置、其次利用計算（suàn）機編（biān）製采（cǎi）集程序進行數據采集、最（zuì）後振動信號數據處理、故障特征提取以及故障診斷報告書寫等方（fāng）麵深刻了解（jiě）。
四、故障診斷實例分析討論
我們在課（kè）堂設置一個故障診斷案（àn）例（lì）主題，學生通過交流以及討論方式理解問題。故（gù）障案例分析討論能使（shǐ）授課內容與工程（chéng）實際應用緊密結合，激發學（xué）生（shēng）積極討論問題，提高學（xué）生主動性。針對典（diǎn）型機械設備故（gù）障（zhàng）診斷方法（fǎ），我們講授相關知識點，根據課堂教學內容設計合適工程故障診斷實例，要求學生運用所（suǒ）學知識和查（chá）閱文獻資料，分（fèn）析故（gù）障發生原因，有效診斷方法。學生在下一次課上進行發言討論，互相交（jiāo）流想法。通過設置這樣（yàng）討論方式（shì），可（kě）以有效看出學生基礎理論（lùn）知識掌握與解決實際工程問題結合能力。工程故障診斷實例分析使得學生參與（yǔ）教學過程，活躍課堂氛圍、促進同學相（xiàng）互交流，學生學習（xí）動力能夠明顯提高。應用（yòng）型本科院校專業課程教育核心是培養學生的自主創新能力，而分析故障診斷實例過程，其能夠逐步培養創（chuàng）新能力。工程故障診斷實例主要是指機械故障診斷相（xiàng）關領域中研究案（àn）例，通（tōng）過案例分析討論法使得（dé）授課內容與（yǔ）工程實際應用緊密相結合，以激發（fā）學生學習專業課積極性。
五、學生參與授課環節
我們在教學過程中，為了充分調動班級學生學習積極性，我們專門安排了（le）學生講（jiǎng）課環節。由於課堂（táng）時間有限，我們以四位同學為一個小組，小組為單位設計教（jiāo）學內容和教學方案，最終推（tuī）選一名同學（xué）上來講課，這樣（yàng）從操作上來說，比較可（kě）行的。首先我們（men）選擇授課重點內容，例如: 機械故障診斷基礎的時域分析、頻域分析以及時頻域分析; 相關向量機、模糊向量機及遷移學（xué）習的智能故障診斷、神經網絡診斷方法、專家係統等。根據班級組數，選取相（xiàng）應授課，然後以抽簽方法決定每組授課內容，並給予學生充足的準備時間。實踐學（xué）生授課效果表（biǎo）明，學生自身參加授課（kè）過程中，體現了良好學習的積極性和主動性。
六、采用分階段考核
該（gāi）課程目前的考核方式是采用（yòng）大作（zuò）業形式（shì）過於單一，課程考核的首要任務就是檢測學（xué）生本（běn）學期的學習情況（kuàng）及效果，尋找自身學習過程中存在不足，發現（xiàn）我們教學過程中存在問（wèn）題，針對性進行改進教學方式。機械故障診斷技術課程理（lǐ）論性和工程應用要求（qiú）很強，知（zhī）識涉及廣泛，僅僅依靠一次（cì）性大作業考核模式難以全（quán）麵檢查學生對故障診斷知識的理解程度。
機械故障診斷技術課程（chéng）的考核形式，改變大作業形（xíng）式結課（kè）考核方法，采用分（fèn）階段考核（hé）形式（shì），重點考核學生對該課程基礎知識點綜合運用情況。我們針對一個故障診斷實例專題講解以後，要求學生對不同故（gù）障類型進行故障特征信息提取，並向學生提供同（tóng）一故障類型案例，采（cǎi）用不（bú）同機械故障（zhàng）診斷方（fāng）法進行故障特征提取。學（xué）生根據課堂所學知識和（hé）查閱（yuè）文（wén）獻資料（liào）完成（chéng）階段任務後，通過個人單獨提交作業和團隊匯報方式相結（jié）合（hé）進行階段（duàn）考核。
通過上述（shù）考核方式改革、有利於課程分階段（duàn）目標的實現，同時通過故障診斷實例分析，這種考核模式有效實現課（kè）堂知識學習與解決實際問題相結（jié）合，調動學生學（xué）習主動性及積極性。
七、結語
機械故障診斷技術是一門（mén）實（shí）踐性很強的課（kè）程，通（tōng）過（guò）本門課程的學習，對提高學（xué）生應用所學（xué）知識解決複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（de）限製（zhì），目前（qián）的教學效果還有待（dài）提高。
本文根據多年的教學情況分析總結（jié）了機械故障診斷技術課程教學目前存在的（de）問題，並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（chū）了一係列的教（jiāo）學改革措施，對提高機械故障診斷技術課程的教學質（zhì）量起到（dào）了一定的（de）推動作用。
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