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机械故障诊断技术课程教学改革研究


机械故障诊断技术课程属于机械类专业技术课程,其与机械工程测试技术基础、机械故障诊断学以及机械振动学等课程紧密相关,并广泛应用生产实践。近年来,随着检测技术、计算机技术、信号处理技术等技术不断发展,机械故障诊断课程应用领域更加广泛。这就需求该课程讲授理论知识广泛、增加课程实践性。但是,很多学生先修课程学得较差,机械故障诊断复杂抽象机理知识难以理解,便容易丧失学习兴趣。因此,如何有效改变该课程的教学效果,提高学生学习积极性,具有重要研究意义。
1 机械故障诊断技术课程教学现状
目前,在机械故障诊断技术的课程教学过程中,存在许多问题,其主要问题如下:
1.1 教学脱离实际应用
在机械故障诊断学技术教学过程中,教师只是注重基础理论知识讲解,缺乏理论联系实际。学生被动接受老师授课知识,但在工程实际中,学生仍不知道如何将这些基础理论知识进行有效应用,逐渐失去学习信心。因此,老师课堂理论教学与工程实际中应用方面有待提高。
1.2 教学内容广泛
机械故障诊断技术是许多学科有关,其与高等数学、机械工程测试技术、工程信号处理、传感器原理及检测技术、人工智能等学科联系密切,学生学习起来不易入门。该课程涉及知识面非常广泛,基础理论性强,导致教师难以解释清楚基础理论知识。
1.3 缺乏实验教学环节
实际教学环节缺少实验设备,没有安排该课程实验教学环节。因此,机械故障诊断技术教学与实际没有很好联系起来,学生不能有效运用基础理论知识解决工程实际问题。
1.4 考核形式单一
该课程目前考核方式是采用大作业形式,学生需要提交与一份该课程相关学术报告,往往交大作业都是几天时间进突击书写,提交上来报告出现大段地抄袭参考文献资料现象,同时还出现格式不符合要求,根本没有达到课程考核目的。因此,针对上述存在问题,我们需要进行该课程的教学改革,优化教学内容、添加实验教学环节、案例教学法以及增加考核方式。
2 优化教学内容
机械设备故障诊断技术课程具有广泛工程实际应用背景、基础理论知识体系复杂、理论性强以及实践性较强等特点。目前,我校采用授课教材是机械工业出版社出版张健主编《机械故障诊断技术》。该教材涉及知识内容丰富,知识面广泛。然而,我校人才培养方案的该课程理论学时有限,要求能够在有限理论学时内,学生需要理解和掌握教材中所有知识点不太现实。因此,授课内容必须根据课程特点和我校学生面向旋转机械故障诊断行业有所侧重。我们实际教学以旋转机械故障机理、故障特征信息提取等基本理论知识作为教学主线,重点讲授齿轮箱和滚动轴承基本故障类型、故障振动机理、故障特征信息提取、诊断方法及防治方法等知识点。转子不平衡故障与联轴器和油样分析等内容只作简单讲授。
3 添加实验教学环节
实验教学环节区别课堂教学环节,其主要体现实践性。实验教学环节主要目的验证课堂上学过理论知识,达到巩固基础知识,验证所学理论知识目的。实验教学环节更加注重培养学生动手能力。我们在实际教学过程中增加实验教学环节。
根据机械故障诊断技术课程特点,安排具体实验教学内容。因为齿轮箱及滚动轴承故障诊断是目前旋转机械故障诊断比较常见对象。将其安排课程实验教学内容,实验教学环节与所学课程相关教学内容之后进行,这样学生能将理论知识与实验教学内容有效结合起来。在实验教学环节过程中,学生可很好掌握机械设备故障诊断过程中具体每一个环节,首先传感器在旋转机械上面布置、其次利用计算机编制采集程序进行数据采集、最后振动信号数据处理、故障特征提取以及故障诊断报告书写等方面深刻了解。
4 故障诊断实例分析讨论
我们在课堂设置一个故障诊断案例主题,学生通过交流以及讨论方式理解问题。故障案例分析讨论能使授课内容与工程实际应用紧密结合,激发学生积极讨论问题,提高学生主动性。针对典型机械设备故障诊断方法,我们讲授相关知识点,根据课堂教学内容设计合适工程故障诊断实例,要求学生运用所学知识和查阅文献资料,分析故障发生原因,有效诊断方法。学生在下一次课上进行发言讨论,互相交流想法。通过设置这样讨论方式,可以有效看出学生基础理论知识掌握与解决实际工程问题结合能力。工程故障诊断实例分析使得学生参与教学过程,活跃课堂氛围、促进同学相互交流,学生学习动力能够明显提高。应用型本科院校专业课程教育核心是培养学生的自主创新能力,而分析故障诊断实例过程,其能够逐步培养创新能力。工程故障诊断实例主要是指机械故障诊断相关领域中研究案例,通过案例分析讨论法使得授课内容与工程实际应用紧密相结合,以激发学生学习专业课积极性。
5 学生参与授课环节
我们在教学过程中,为了充分调动班级学生学习积极性,我们专门安排了学生讲课环节。由于课堂时间有限,我们以四位同学为一个小组,小组为单位设计教学内容和教学方案,最终推选一名同学上来讲课,这样从操作上来说,比较可行的。首先我们选择授课重点内容,例如: 机械故障诊断基础的时域分析、频域分析以及时频域分析; 相关向量机、模糊向量机及迁移学习的智能故障诊断、神经网络诊断方法、专家系统等。根据班级组数,选取相应授课,然后以抽签方法决定每组授课内容,并给予学生充足的准备时间。实践学生授课效果表明,学生自身参加授课过程中,体现了良好学习的积极性和主动性。
6 采用分阶段考核
该课程目前的考核方式是采用大作业形式过于单一,课程考核的首要任务就是检测学生本学期的学习情况及效果,寻找自身学习过程中存在不足,发现我们教学过程中存在问题,针对性进行改进教学方式。机械故障诊断技术课程理论性和工程应用要求很强,知识涉及广泛,仅仅依靠一次性大作业考核模式难以全面检查学生对故障诊断知识的理解程度。
机械故障诊断技术课程的考核形式,改变大作业形式结课考核方法,采用分阶段考核形式,重点考核学生对该课程基础知识点综合运用情况。我们针对一个故障诊断实例专题讲解以后,要求学生对不同故障类型进行故障特征信息提取,并向学生提供同一故障类型案例,采用不同机械故障诊断方法进行故障特征提取。学生根据课堂所学知识和查阅文献资料完成阶段任务后,通过个人单独提交作业和团队汇报方式相结合进行阶段考核。
通过上述考核方式改革、有利于课程分阶段目标的实现,同时通过故障诊断实例分析,这种考核模式有效实现课堂知识学习与解决实际问题相结合,调动学生学习主动性及积极性。
7 结语
为了提高机械故障诊断技术课程的整体教学质量,针对该课程提出了教学改革思路。首先,总结该课程教学过程存在不足的基础上。其次,为了解决现有教学过程中所存在问题,制定了详细教学改革方案。其均为解决具体问题而提出,具有很好可行性。机械故障诊断技术课程性质决定了教师必须将课堂教学和工程实践应用相结合,才能达到最佳授课效果。

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