機械故障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解和掌握機器在運行過程的狀態，確定其整體或局部正常或異常，早期發現故障及其原因，并能預報故障發展趨勢的技術。油液監測、振動監測、噪聲監測、性能趨勢分析和無損探傷等為其主要的診斷技術方式。
可用于機械狀態監測與故障診斷的信號有振動診斷、油樣分析、溫度監測和無損檢測探傷為主，其他技術或方法為輔的局面。這其中又以振動診斷涉及的領域最廣、理論基礎最為雄厚、研究得最為充分。在振動信號的分析處理方面，除了經典的統計分析、時頻域分析、時序模型分析、參數辨識外，近來又發展了頻率細化技術、倒頻譜分析、共振解調分析、三維全息譜分析、軸心軌跡分析以及基于非平穩信號假設的短時傅里葉變換、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新的活力，故障診斷的專家系統不僅在理論上得到了相當的發展，且己有成功的應用實例，作為人工智能的一個重要分支，人工神經網絡的研究己成為機械故障診斷領域的一個最新研究熱點。
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。中國工程院院士屈梁生對診斷的評論：診斷是以機械學和信息論為依托，多學科融合的技術，本質是模式識別。由此可見機械故障診斷技術學習的難度。
隨著機械故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程類專業的專業選修課程，有些高校甚至把該課程列為必修課程。
一、機械故障診斷技術課程教學現狀
目前，對于機械故障診斷技術課程的教學還存在不少問題，其主要問題如下：
1.教學方法傳統單一
雖然有多媒體的輔助，教學過程中會播放很多故障診斷的實例視頻，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，很難調動起學生的積極性和主動性。
2.課程理論性強
機械故障診斷技術是一門綜合學科，包含了機械工程、工程力學、信息科學、計算機科學等諸多學科的知識。理論性強，牽涉的知識面也非常廣。因教學條件的限制，本課程主要以重理論知識的傳授為主，從而忽略了機械故障診斷技術在工程實際和實踐中的應用。
3.學生基礎薄弱
因機械故障診斷技術與實際工程應用關系緊密，本門課程對于機械振動基礎、信號處理和傳感器等基礎知識要求較高。但有部分課程在有的專業中屬于選修課程，有部分選修本門課程的同學并未修此類課程，因此，學習過程存在困難。例如，對頻譜分析及各種頻域和時頻域的概念等很難理解。
4.教學脫離工程實際
在本門課程的教學過程中，因過分強調理論知識的講解，從而忽略了機械故障診斷技術工程應用的實際特點。學生對于很多課本上的理論基礎知識不感興趣，不知道這些知識在工程實際中的用途，這就導致了學生的學習積極性不高。
5.各環節連續性差
本門課程分為課堂教學和實驗環節，能夠在一定的程度上起到較好的教學效果。但因實驗設備的限制，不能很好地模擬實際應用中的故障檢測與診斷。因此，不能很好地將課堂教學、實驗與實際應用等各個環節聯系起來，從而影響了教學效果。
6.考核方式單一
機械故障診斷技術目前的考核方式以課程大作業為主，幾乎沒有平時作業。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解決的問題。
二、優化教學內容
機械故障診斷技術課程改進措施
1.翻轉課堂
近年來比較熱門的一種新型網絡在線課程教學模式：開放式在線課程MOOC（massive open online courses）對于機械故障診斷技術的學習具有較好的作用。可以采用傳統教學和MOOC教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，讓學生的學習形式更多樣化、個性化，滿足不同層次學生的需要，將會給傳統課堂帶來新的生機與活力，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。可以采用基于故障診斷理論、技術方法和工程應用研究的一體教學模式，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，因此，應設計以設計性、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。以機床振動測試與診斷實驗為例，可以由學生自己動手查閱資料、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并分析原因。對于這樣的實驗教學，不僅教學效果良好，還可以大大調動學生的積極性。
4.增加學生匯報環節
為了充分調動學生的學習積極性，可以增加學生匯報環節。對選課的學生進行分組，每組3-5個同學，共同完成一個實際案例，學生之間分工明確，完成各自任務，并采用PPT匯報的形式面對全部同學進行講解。因選課學生不是很多，所以可以有充足的時間讓學生進行匯報。
根據實際實施效果來看，大部分學生都能做到充分準備，對所講的故障實踐內容有了非常深刻的認識。實踐證明，這樣的匯報可以對學生起到非常好的作用，極大地提高了學習效果。endprint
5.考核方式多樣化
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，且抄襲現象嚴重。此種考核方式無法全面考核學生對機械故障診斷知識的理解和應用，而且制約了學生創新精神的發揮。
在本課程的教學中，可以增加學生討論環節，加強對學生學習過程的管控，鼓勵學生查閱相關文獻，針對具體的問題進行故障診斷的研究等。增加對平時表現和實驗環節的評價比重，強化對學生整個學習過程的評價。
三、添加實驗教學環節
實驗教學環節區別課堂教學環節，其主要體現實踐性。實驗教學環節主要目的驗證課堂上學過理論知識，達到鞏固基礎知識，驗證所學理論知識目的。實驗教學環節更加注重培養學生動手能力。我們在實際教學過程中增加實驗教學環節。
根據機械故障診斷技術課程特點，安排具體實驗教學內容。因為齒輪箱及滾動軸承故障診斷是目前旋轉機械故障診斷比較常見對象。將其安排課程實驗教學內容，實驗教學環節與所學課程相關教學內容之后進行，這樣學生能將理論知識與實驗教學內容有效結合起來。在實驗教學環節過程中，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，首先傳感器在旋轉機械上面布置、其次利用計算機編制采集程序進行數據采集、最后振動信號數據處理、故障特征提取以及故障診斷報告書寫等方面深刻了解。
四、故障診斷實例分析討論
我們在課堂設置一個故障診斷案例主題，學生通過交流以及討論方式理解問題。故障案例分析討論能使授課內容與工程實際應用緊密結合，激發學生積極討論問題，提高學生主動性。針對典型機械設備故障診斷方法，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，要求學生運用所學知識和查閱文獻資料，分析故障發生原因，有效診斷方法。學生在下一次課上進行發言討論，互相交流想法。通過設置這樣討論方式，可以有效看出學生基礎理論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教學過程，活躍課堂氛圍、促進同學相互交流，學生學習動力能夠明顯提高。應用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，其能夠逐步培養創新能力。工程故障診斷實例主要是指機械故障診斷相關領域中研究案例，通過案例分析討論法使得授課內容與工程實際應用緊密相結合，以激發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，我們專門安排了學生講課環節。由于課堂時間有限，我們以四位同學為一個小組，小組為單位設計教學內容和教學方案，最終推選一名同學上來講課，這樣從操作上來說，比較可行的。首先我們選擇授課重點內容，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習的智能故障診斷、神經網絡診斷方法、專家系統等。根據班級組數，選取相應授課，然后以抽簽方法決定每組授課內容，并給予學生充足的準備時間。實踐學生授課效果表明，學生自身參加授課過程中，體現了良好學習的積極性和主動性。
六、采用分階段考核
該課程目前的考核方式是采用大作業形式過于單一，課程考核的首要任務就是檢測學生本學期的學習情況及效果，尋找自身學習過程中存在不足，發現我們教學過程中存在問題，針對性進行改進教學方式。機械故障診斷技術課程理論性和工程應用要求很強，知識涉及廣泛，僅僅依靠一次性大作業考核模式難以全面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的考核形式，改變大作業形式結課考核方法，采用分階段考核形式，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后，要求學生對不同故障類型進行故障特征信息提取，并向學生提供同一故障類型案例，采用不同機械故障診斷方法進行故障特征提取。學生根據課堂所學知識和查閱文獻資料完成階段任務后，通過個人單獨提交作業和團隊匯報方式相結合進行階段考核。
通過上述考核方式改革、有利于課程分階段目標的實現，同時通過故障診斷實例分析，這種考核模式有效實現課堂知識學習與解決實際問題相結合，調動學生學習主動性及積極性。
七、結語
機械故障診斷技術是一門實踐性很強的課程，通過本門課程的學習，對提高學生應用所學知識解決復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限制，目前的教學效果還有待提高。
本文根據多年的教學情況分析總結了機械故障診斷技術課程教學目前存在的問題，并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，提出了一系列的教學改革措施，對提高機械故障診斷技術課程的教學質量起到了一定的推動作用。
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