机械故障诊断教学改革论文

摘要：本文从汽车发动机机械系统维修教学改革的必要性和如何从教学理念、课程内容体系、教学方法与手段、教学评价方式四个方面对教学改革进行探究。下面小编整理了一些《机械故障诊断教学改革论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

机械故障诊断教学改革论文 篇1：

“机械故障诊断技术”课程教学改革研究

摘 要 针对当前“机械故障诊断技术”课程的问题，提出了新的教改方案。该方案以课程为载体，以课堂和实验室为阵地，以工程应用为根本，不断地将机械故障诊断技术的最新进展及国内外的最新成果融入教学内容之中，基于“知行合一”的教学理念，采用案例为主线的专题式的教学方法，构建出基本案例、拓展案例、能力案例的“三级递进式”的课程架构，初步形成科学、合理、完整、共享的教学体系。

关键词 机械故障诊断 案例 知行合一 教学改革

Research on Teaching Reform of "Mechanical Fault Diagnosis Technology" Course

PEI Hongjie， WANG Guicheng， SHEN Chungen， WANG Zhi， DAI Yachun

（School of Mechanical Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212013）

0 引言

机械故障诊断技术是监测、诊断和预示连续运行机械设备的状态和故障，保障机械设备安全运行的一门科学技术。[1]其研究领域涉及到力学、摩擦学、机械学、非线性科学、信息学、测试技术、计算机技术、设备管理学等多种学科，并在其交叉点上生长出来的成为新兴学科。“机械故障诊断技术”是一门包含很多新技术内容的理论性、应用性、实践性很强的课程，随着科学技术和工程教育的发展，很多高等院校对“机械故障诊断技术”课程进行了改革探索。

在教学理念方面，对教学理念本身研究很少涉及，更多的是先进教学理念在“机械故障诊断”领域中的應用研究。[2-3]

在教学内容方面，针对教学脱离工程实际、学生基础薄弱等主要问题，提出的加强基础知识，采用案例式教学研究较多。[4-7]

在教学方法方面，为了更好的贯彻教学理念，提出了项目式、案例式、讨论式、多媒体式、开放实验式等教学方法。[2，5，8-9]

随着国家制造业行动纲要-《中国制造2025》[10]的提出，催生了“新工科”[11]和“双一流”[12]建设的迫切需求。在新的时代背景下，如何贯彻创新型、综合化、全周期工程教育的“新理念”，实现“机械故障诊断技术”的教学理念、教学内容、教学方式的三位一体的教学体系，进一步展开了教改研究，以期对培养创新性人才起到作用。

1 原课程存在的问题

目前“机械故障诊断技术”课程主要讲授机械故障诊断的基本原理、油样诊断技术、温度诊断技术、声学诊断技术、振动诊断技术、故障树分析方法及应用实例等方面的内容。由于课程内容丰富，知识点多，课时量少（总学时16学时），使得教学过程中产生了很多问题，主要问题如下：

1.1 应知不知

应该掌握的相关知识，没有掌握，或者理解肤浅。其原因在于，一方面，机械故障诊断学是综合了机械工程、力学、数学、计算机、传感器、信号处理、无损检测和人工智能等诸多方面知识，知识面宽广，理论性强，部分内容抽象。限于课时量，知识点的讲授普遍不能深入。另一方面，学生先期修学课程掌握不足（总课时量大幅减少，内容简化）或尚未开课，导致学生在学习故障诊断过程中理解能力欠缺，造成了学生似懂非懂的窘境。

1.2 知而难行

难于应用所学知识，解决实际问题。其原因在于，一方面，教学内容偏重于基础理论，与工程实际结合不紧密，忽略了本科生授课对象的特点。另一方面，教学所用案例不具备代表性，不能很好的贯穿基础理论和实际应用。

1.3 事事不行

只能解决相似案例，对于形式较大变化的应用工况，茫然不能理出头绪。其原因在于，课堂还是以教为主，学为辅，颠倒了教与学的关系，极大挫伤了学生独立学习和思考的积极性，未能培养出解决问题的能力。

2 教学改革目标

通过教学改革，使学生能够了解机械故障诊断学科发展现状，能正确认识机械故障领域新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用对于客观世界和社会的影响，初步掌握并使用现代工程技术、方法和工具，具备了不断学习、适应发展、解决问题的能力，圆满达到“机械设计制造及其自动化专业”本课程应支撑的毕业要求。

3 课程教学改革方案

3.1 “知行合一”的教学体系

知行合一，指知识和行动的统一。根据专业培养目标，按照以果推因的因果逻辑，把培养过程倒推分为三个阶段，“知行合一”（理论与实践的统一）——“行”（拓宽知识和初步应用）——“知”（掌握基础知识），构建出教学架构，如图1所示。课程体系分为“知”和“行”两个部分，“知”部分包括课堂教学和网络教学，“行”部分包括实验教学和网络教学，其中网络教学为“知”“行”共有。根据知行合一的教学理念，采用案例为主线的专题式教学方式，构建出基本案例、拓展案例、能力案例的“三级递进式”的课程架构。

课程教学，属于应知的内容，共分为7个专题，包括总论、温度诊断技术、油液诊断技术、振动诊断技术、声学诊断技术、故障树分析技术和综合应用。每个专题，以典型案例为主线，以故障问题为起点，分析其现象，给出解决问题的步骤，寻求出解决方法，介绍相关基础理论、实验系统和信号处理，从而夯实基础。

网络教学，属于拓展内容，包括6项专题。限于有限课时，有些内容课堂不能展开，另外，由于学生的前期基础不一样，使得应知应会的内容没有掌握和理解。增加网络视频教学，讲解拓宽的基礎知识，供学生学习和参考。另外，在网络课程里面，增加相似案例和拓展案例及作业案例，供学生学习和练习。

实验教学，属于实践内容，用于提高解决问题的能力。通过课程教学和网络教学，学生已经初步具备了解决问题的能力。设计出各种故障的综合开放式实验，由学生组成小组，自行设计方案，寻求出故障所在。

3.2 教学内容

3.2.1 教学案例

案例设计要围绕课程理念和教学目标来进行，使学生掌握基本原理和理论知识，提高学生分析问题和解决问题的能力。设计的案例要难易适中，要紧跟最新研究热点，这样既能够激发学生学习的热情，又具有前瞻性，为学生以后的学习和研究指明了方向。

案例分为精选的实际案例和设计的虚拟案例。实际案例，来源于工程应用；虚拟案例，是根据实际案例进行改编，针对不同目标而专门设计的。根据学生培养的不同阶段，选择和设计出“三级递进式”的教学案例：基本案例、拓展案例和能力案例。

基本案例，在课堂教学阶段，以虚拟案例为主，应体现出相关专题的主要基础理论，代表性的实验系统和典型的信号处理技术，为学生进一步学习打下基础。基本案例是课堂教学的主线，串联整个专题，需要涵盖所有流程和知识点，需要根据实际案例修改和完善，达到教授知识，培养学生思考的能力。

拓展案例，在拓展阶段，拓展案例包括实际案例和虚拟案例，一方面拓宽知识的广度，另一方面延伸知识的深度，以补充课堂的不足，训练学生具备了初步解决问题的能力。

能力案例，在“知行合一”阶段，能力案例全部为实际案例，充分发挥学生的潜力。针对实际工况选择并设计，以开放性实验呈现给学生，由学生组成团队，提出方案，构建实验系统，采集信号并处理，寻求出故障所在，并提出解决办法。从而达到知行合一，学以致用的培养目标。

3.2.2 共享式在线内容

增加网络课程，用于完善和补充课堂教学的不足。主要包括课堂教学课件及录像、拓展知识讲课课件及录像、案例库（包括基本案例和拓展案例）、仪器库、习题库及最新技术介绍等板块内容。其中习题库是设计的各种虚拟案例和选择的实际案例，供学生练习，训练学生获得初步解决问题的能力。

3.2.3 开放性实验

在拓展阶段，结合学校实验的情况，精选若干实际案例，由学生组成小组，选择其中1个案例，自己组建实验系统，判断系统的状态，寻求出故障所在，判断出故障的原因，并提出解决办法。

3.2.4 国际视野的打造

国际化是现在学生培养的一个主要方向。为了打造学生的国际视野，在每项专题中增加前沿技术介绍，在网络平台上增加前沿模块，并让学生研读部分国内外最近相关论文或资料，翻译最新的外文文献，以开阔其视野，培养其自学和分析问题的能力。

3.3 研讨式的教学方式

学生是教学的主体，教师是教学的主导，只有发挥两个方面的积极性，才能教学相长，提高授课质量。在教学过程中，以案例为主向，以问题为起点，采用师生共同进行研讨的方式，在教学过程中让学生的主动参与，鼓励其对学术问题或工程实际问题进行研讨。

3.4 团队精神的历练

在拓展阶段，3-5名学生可以组成小组，每个学生根据自己独立思考的结果，进行小组内的交流讨论，最终每个小组形成相对统一的结论，交流中达到互相启发和提高的目的，充分发挥团队协作的精神。在能力阶段，小组共同决定选择案例，对案例进行分析和决策，分工协作，构建实验系统，数据分析，解决问题，教师可以现场进行指导和评论。

4 结语

课程教学目标和教学内容，是根据社会的需求而修订，其教学案例来源于企业。通过全部学习训练过程，学生不仅掌握了机械故障诊断技术的基础知识，而且掌握了如何使用现代工程技术、方法和工具，具备了解决实际问题的能力，进到企业里面很快就会上手，解决工程问题。本课程所构建的案例库，通过网络课程，可实现跨领域、校际、校内等共享，对需要提高业务水平或者解决企业问题的员工或者学生，提供一个基本的平台。

江苏大学高等教育教改研究课题资助项目（2017JGYB013），教育部人文社会科学研究专项（10JDGC023）

参考文献

[1] 王国彪，何正嘉，陈雪峰，赖一楠.机械故障诊断基础研究“何去何从”[J].机械工程学报，2013.49（1）：63-72.

[2] 宿磊，李可，吴静静等.基于CDIO 的机械故障诊断课程改革实践[J].科技视界，2017（8）：70-72.

[3] 冯秀.基于工作过程系统化“化工机械状态监测与故障诊断”改革[J].中国电力教育，2011（29）：92-93.

[4] 李宁，范勤，王志刚等.机械设备故障监测与诊断本硕博系列课程教学改革[J].中國冶金教育，2014（3）：28-30.

[5] 巩晓赟，侯俊剑，马建荣.机械故障诊断课程的教学研究与实践[J].中国轻工教育，2015（5）：74-76.

[6] 郑近德，潘海洋，潘紫微.本科生机械故障诊断学课程教学改革研究[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2016.33？（2）：101-102.

[7] 黄广霞，布占伟.案例分析法在机械故障诊断技术课程中的应用[J].科教导刊（上旬刊），2013？（11）：176-177.

[8] 向家伟.基于LabView 的“机械故障诊断学”课程CAI教学系统设计[J].中国科技信息？，2007（4）：253-254.

[9] 冷军发，华伟，荆双喜.机械故障诊断实验教学改革与创新[J].中国现代教育装备，2009（11）：104-106.

[10] 中华人民共和国国务院.《国务院关于印发“中国制造2025”》的通知（国发〔2015〕28号） .[EB/OL].http：//www.gov.cn/gongbao/content/2015/content_2873744.htm.

[11] 中华人民共和国教育部.“新工科”建设复旦共识[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.[2017-02-18].

[12] 雷环，田慧君，王孙禺.“双一流”建设与工程教育研究[J].中国大学教学，2017（12）：27-30.

作者：裴宏杰 王贵成 沈春根 王志 戴亚春

机械故障诊断教学改革论文 篇2：

汽车发动机机械系统维修课程教学改革探究

摘 要：本文从汽车发动机机械系统维修教学改革的必要性和如何从教学理念、课程内容体系、教学方法与手段、教学评价方式四个方面对教学改革进行探究。

关键词：汽车发动机机械系统维修 工学结合一体化 改革

汽车发动机机械系统维修是汽车检测与维修（中技）专业的专业方向课程，是以汽车机电维修工岗位工作任务为基础开发的工学结合一体化课程，地位十分重要。笔者根据自己的教学体会和教学尝试，根据中职教育的发展和需求，认为汽车发动机机械系统维修课程应在教学理念、课程内容体系、教学方法与手段、教学评价方式四个方面做出相应的改革。

一、教学理念改革

教学改革，首先要以先进的教学理念作为指导。改变以往课程以教师为中心而学生被动地接受学习的状况。我们要以“学习化社会”的教育理念来转变教学角色，由重视人的“受教育权”向重视人的“学习权”转变，以确定学习者的主体性地位。学习过程要采取工学结合一体化教学，着重培养学生的自我发展能力和综合素质，培养职业核心能力。

二、课程内容体系改革

本课程是通过汽车维修机电工岗位工作任务分析，选取了汽车发动机传动带的检查与更换、发动机正时带的检查与更换、发动机配气机构的检测与修理、发动机汽缸盖与汽缸体的检测与修理、曲柄连杆机构的检测与修理、发动机冷却系统的检测与修理、发动机的检测与维修、汽车发动机总成的更换、汽车发动机动力不足的机械故障诊断9个代表性的工作任务作为课程的学习情境。以完成各工作任务为目标，结合汽车维修机电工（四级）国家职业资格鉴定标准，按学生认知规律，采用递进或并列相结合的结构来呈现专业知识、专业技能和职业素养。在一体化学习站灵活采用案例导入、大脑风暴进行小组讨论、引导法学习知识、关键技术进行示范演示、分组实施维修作业、小组成果展示等多种行动导向教学方法。同时，将分析问题与解决问题、信息收集与处理、分工与合作、自我学习与创新等职业核心能力渗透到教学全过程。

三、教学方法与手段改革

笔者建议将本课程汽车维修企业工作流程实施项目教学，或转化为“布置任务、任务准备、任务实施、任务检验、任务评价”的“五阶段教学法”。在此基础上灵活采用大脑风暴法、引导法、项目教学法等行动导向教学方法。大部分学习任务的“学习准备”阶段采用正面课堂教学，部分采用独立学习；多数“计划实施”阶段采用小组学习，明确小组负责人。小组负责人的职责类似于汽车机电维修组组长的职责，负责组内纪律、工作分工、工具设备和学习资料的管理工作等。

本课程建议以小组学习为主，实施项目教学，并建议授课相对集中。本课程的各阶段学习组织主要如下。

布置任务阶段：接受前台维修接待派来的任务，通过小组讨论理解任务。

任务准备阶段：收集相关信息，制订任务计划；通过小组讨论，论证计划的可行性，并做出决策。

任务实施阶段：严格执行技术规范和工作规范实施维修作业。

任务检验阶段：待维修结束后，将车辆送给车间维修质量检验员检验。

任务评价阶段：车间质量检验员将检验信息反馈给前台维修接待和维修小组，并对维修小组的维修质量（返修率、作业规范、工位5S作业等）等实施综合考核或评价。

四、教学评价方式改革

1.评价方式

本课程建议采用过程评价与终结评价相结合的评价方式，评价权重为7∶3。

2.评价要求

（1）评价主体：各考核任务均采用小组自我评价、组间互评、教师评价三方综合评价。小组长根据各成员在实施任务过程中担当的角色、责任、完成质量等进行评价。

（2）评价标准：根据企业工作实际与职业标准的要求，评价内容主要从任务完成质量、小组实施过程中计划合理性、实施组织、安全防护、5S作业规范等方面考虑。

（3）评价方式：过程和终结评价方式。

（4）评价内容：考核任务及其所占的考核权重。

①发动机传动带的检查与更换（5%）；②发动机正时带的检查与更换（5%）；③发动机配气机构的检查与修理（5%）；④发动机汽缸盖与汽缸体的检测与修理（15%）；⑤曲柄连杆机构的检测与修理（15%）；⑥发动机冷却系统的检测与修理（10%）；⑦发动机润滑系统的检测与维修（5%）；⑧汽车发动机总成的更换（5%）；⑨汽车发动机动力不足的机械故障诊断（5%）；⑩终结评價（应知部分）（5%）。

参考文献：

[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2]刘炽平，符强.汽车发动机机械系统检修一体化项目教程[M].上海：上海交通大学出版社，2012.

（作者单位：广东省交通运输技师学院）

作者：刘明

机械故障诊断教学改革论文 篇3：

《现代故障诊断技术》研究生课程教学实践

【摘要】《现代故障诊断技术》课程理论性和工程性较强，对现代工业生产至关重要。本文拟结合该课程所涉及的内容特点和教学现状，剖析教学过程中存在的问题，并通过对比传统的故障诊断方法及设计教学案例，最终使学生尽快掌握每种故障诊断方法的原理和适用特点，提高教学质量。

【关键词】故障诊断 教学实践 研究生教学 案例教学

【基金项目】河南省研究生优质课程资助； 自动化类专业教学指导委员会专业教育教学改革研究课题（2015A17）； 河南理工大学教育教学改革研究项目（2015JG027）。

随着科学技术的发展，航空航天控制系统以及煤矿、石油化工等工业生产设备正朝着高度自动化和高度集成化的方法发展，使得系统或设备的复杂程度随之提高，之间的关联程度越加密切，随之而来的问题是：一方面，故障的危害程度增大；另一方面，设备的成本和维修费用急剧增加。因此，降低成本和维修费用，提高系统或设备的可靠性和有效性，是故障诊断技术研究所面临的重大课题。

1.课程所涉及的内容和教学现状

1.1 课程所涉及的内容

传统的故障诊断方法通常分为三类，即基于解析模型的诊断方法、基于信号分析与处理的诊断方法和基于知识的诊断方法。根据系统或设备的特性以及是否考虑外界影响，每种故障诊断方法又扩展多种研究分支。所以，现代故障诊断技术无论从理论上，还是从工程应用上，所涉及的内容多、知识面广，不易系统掌握所有相关知识。从事故障诊断技术研究的研究生，根据本人所在课题组的要求，有针对性地掌握具体某种方法或某种方法下的某个研究分支，而且要了解其他故障诊断方法，以便针对不同的复杂系统环境或工况，合理选择故障诊断方法，或融合多种故障诊断方法实施故障诊断。故，《现代故障诊断技术》所涉及的内容多、范围广，诊断方法涉及到计算机技术、控制技术、辨识估计技术、信息融合技术等学科交叉，具有课堂讲授和学生全面接受较困难的特点。

1.2教学现状

目前，《现代故障诊断技术》是针对本校电气工程、控制工程的学术型和专业型硕士研究生所开的课程。一方面，需要针对不同学生类别，制定不同的教学大纲，在授课时注意理论知识和工程实践的侧重，以达到各自的不同培养目标；另一方面，36个学时授课，学时少，难以对相关知识进行展开授课[1]，更重要的是利用较少的学时，难以使学生掌握理论研究的方法，以及分析解决具体工程案例的能力。因此，需要合理安排教学内容，在方法上注意每种故障诊断方法的实施过程，尤其是各种故障诊断方法适用的具体环境和优缺点，以便在后期的理论研究或工程应用中，能够根据系统特性或设备工况，采取便捷有效的故障诊断方法。

本文一方面剖析各种故障诊断方法的具体内容；另一方面，指出诸多故障诊断方法的特点及适用环境，之后通过设计教学案例[2]加以说明。

2.故障诊断方法的特点

在基于解析模型的故障诊断方法中，针对具体控制对象，需要建立系统的数学模型，而在系统建模的过程中，往往会忽略一些次要因素，从而形成系统建模带来的不确定性。对于可以容易建立精确模型的控制系统，采用基于解析模型的故障诊断方法，无疑是最精确、最便捷的；而建模带来的不确定性或系统受到的未知外部扰动等未知信息，往往需要采用其它基于模型的鲁棒故障诊断方法，对未知信息加以抑制。基于解析模型的故障诊断另一个特点是：故障诊断实时性较强，能够跟随系统的运行，对故障实行在线实时检测、隔离和重构。

基于信号分析与处理的诊断方法则不需要数学模型，而是从测量信号中提取有效反映故障的特征信息，用来判断系统是否出现故障，适用于无法或不易于建立解析模型的控制系统或设备；其缺点是需基于以往数据提取特征并实施故障诊断。

基于知识的故障诊断方法是以知识处理技术为基础，实现辩证逻辑和数理逻辑的集成，通过在概念和处理方法上的知识化，实现设备故障诊断智能化。

3.教学案例设计

针对故障诊断课程上述内容特点、授课对象的复杂性以及课程学时的限制，为便于掌握传统故障诊断方法的实施思路及繁杂的知识点，下面将针对基于模型的故障诊断方法和基于信号处理的诊断方法，通过设计“电动机转子断条故障诊断系统”教学案例，说明本课程主要方法的适用特点，以便于学生能够总体掌握传统诊断方法中的要点。

基于解析模型的转子断条故障诊断实施过程如图1所示，由图1可知，该诊断方法必须借助于系统的数学模型，并结合电动机系统本身的已知输入或可测输出，进而构建状态或输出估计器；之后，利用估计器输出和系统输出得到残差，该残差是故障诊断的依据，并据此得到故障判断逻辑。图2为基于信号分析与处理的故障诊断总体结构框图，可以知道该方法主要是依据测得的电流信号，经过滤波、A/D转换后经下位机传至上位机，之后根据上位机上的故障诊断算法及提取得到的故障特征，判断系统是否出现故障。由此可见，基于解析模型的故障诊断方法对模型的依赖性较大，但在得到系统模型之后，其不仅可以实现故障检测，而且可采用重构算法对故障信息进行估计，这为系统的容错控制提供了基础；另一方面，基于信号分析与处理的故障诊断方法不需要数学模型，但特征提取需要基本的信息集，而在形成故障特征之前，并没有较好的办法对期间发生的故障进行诊断，尤其是系统的初始故障。故，需要针对建立准确数学模型的难易程度，合理选择诊断方法解决故障诊断的问题。

因此，在建立较为准确数学模型的情况下，采用基于模型的故障診断方法较好；而无法或难于建立系统数学模型的控制系统，在采用基于信号处理或基于知识的故障诊断方法的较好。通过图1和图2，可清晰掌握各种诊断方法的设计过程，实现对课程的全局把握。

参考文献：

[1]苏祖强， 熊英， 罗久飞， 张毅. 《机械故障诊断》研究生教学课程改革的思考[J]. 教育教学论坛， 2017，（41）.

[2]关秋， 陈梅. 案例教学的理论研究综述[J]. 教育与职业， 2011， （20）.

作者：杨俊起 王新 付子义