機(jī)械故障診斷實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

冷軍發(fā) 華 偉 荊雙喜

摘 要:針對機(jī)械故障診斷課程實驗教學(xué)存在的問題,提出了該課程實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新的一些措施,通過建立以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的綜合創(chuàng)新性實驗,以提高本課程的實驗教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:機(jī)械故障診斷 實驗教學(xué)改革 綜合創(chuàng)新性實驗

實驗教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的一個重要環(huán)節(jié),“十一五”期間,高等教育發(fā)展要全面貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀,切實把重點放在提高質(zhì)量上,把高等教育發(fā)展的重點放在提高質(zhì)量和優(yōu)化結(jié)構(gòu)上,加強(qiáng)研究與實踐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。為此,我們對機(jī)械故障診斷課程實驗教學(xué)存在的一些問題進(jìn)行深入的剖析,并做了一些改革嘗試與探索。

一、實驗教學(xué)存在的問題

在機(jī)械故障診斷實驗和實踐教學(xué)方面,由于其所涉及的各門課程的獨立建設(shè),使得機(jī)械故障診斷實驗教學(xué)基本上是圍繞本課程的基本知識進(jìn)行演示性或驗證性實驗,缺少與其他主干課程相聯(lián)系的設(shè)計性和綜合性實驗,使學(xué)生缺乏對機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)及應(yīng)用的完整過程的掌握。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式中,一般是通過“預(yù)習(xí)、重點概念講述、示范操作、學(xué)生操作、師生討論與總結(jié)”等環(huán)節(jié)來達(dá)到的,其中主要環(huán)節(jié)是講解、示范操作和學(xué)生操作。其缺點是:一方面由于實驗學(xué)時限制,講解和示范操作完后,留給學(xué)生的時間已所剩無幾;另一方面,由于實驗設(shè)備的惟一性和實驗內(nèi)容的多樣性,實際能讓學(xué)生自己操作的機(jī)會很少。

本課程實驗教學(xué)存在的具體問題:

1.實驗項目的設(shè)置

由于實驗學(xué)時有限,實驗項目的設(shè)置數(shù)量明顯不足,機(jī)械故障診斷實驗項目可開的有10多項,而目前只能安排2個。另外,學(xué)生做實驗時感到時間緊張,再想增加實驗項目基本達(dá)不到。對于那些實驗性很強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容實驗教學(xué)是一個不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié),是克服學(xué)生“似懂非懂”的有效手段,是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實作風(fēng)的良好途徑。

2.傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手法單一,缺乏創(chuàng)造性,嚴(yán)重阻礙了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。

3.實驗效果差

實驗學(xué)時有限,項目不夠,安排僅能做最基本的認(rèn)識性、演示性或驗證性實驗,而綜合性、創(chuàng)新性實驗很難真正實施。而認(rèn)識性、演示性或驗證性實驗學(xué)生是被動的,動手能力和創(chuàng)新能力得不到充分發(fā)揮,實驗教師也僅僅是滿足教學(xué)計劃的要求,缺乏主動性、能動性與學(xué)生的互動性。學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)也不能客觀反應(yīng)實驗過程和結(jié)果,也不能讓學(xué)生真正理解和掌握實驗相對應(yīng)的基本理論、原理和方法,因而實驗達(dá)不到理論的效果。

4.實驗設(shè)備落后且少

機(jī)械故障診斷技術(shù)飛速發(fā)展,而在學(xué)生實驗中接觸到的還是傳統(tǒng)的分析方法(FFT)、簡單的實驗設(shè)備,而目前應(yīng)用廣泛的儀器設(shè)備和實驗平臺由于價格昂貴,實驗室只有1臺(DASP2003信號采集與處理系統(tǒng)),而國外的現(xiàn)代先進(jìn)故障診斷設(shè)備(比如,HVT/H-5電液伺服振動試驗臺,ADRE for Windows 轉(zhuǎn)子動態(tài)特性分析系統(tǒng),光纖激光振動測試分析儀,SD380和HP3565動態(tài)信號分析系統(tǒng),SD200*SM模態(tài)分析系統(tǒng),RETRA-1000激光電視全息測振系統(tǒng),Multipro多路數(shù)據(jù)瞬態(tài)采集系統(tǒng))沒有,學(xué)生對國內(nèi)外這些的先進(jìn)的檢測設(shè)備缺乏必要的了解,更不要說應(yīng)用了,這是我們本科專業(yè)教育階段最弱的地方。在實驗設(shè)備不足的情況下,要滿足本科生的實驗教學(xué)需要,教師要付出很多努力。

二、實驗教學(xué)改革

機(jī)械故障診斷課程實驗教學(xué)改革的主要目的是:使實驗教學(xué)既能與理論教學(xué)的課程體系相匹配,又能突出本課程所涉及相關(guān)課程交叉的特色、讓學(xué)生掌握機(jī)械故障診斷技術(shù)的前沿,得到機(jī)、電、測控、編程、計算機(jī)等多方面的培養(yǎng),并具有較強(qiáng)的動手能力及分析問題和解決問題的能力。

1.啟迪學(xué)生的創(chuàng)新性思維,培訓(xùn)學(xué)生工程實踐和動手能力[1]

圍繞機(jī)械故障診斷課程體系與教學(xué)內(nèi)容的改革,建立了由教師、學(xué)生和實驗室組成的綜合實驗中心。在學(xué)生課前充分預(yù)習(xí),初步了解實驗?zāi)康暮驮怼x器設(shè)備的使用、操作方法和實驗步驟等基礎(chǔ)上大力開展課外活動,培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力,啟迪學(xué)生的創(chuàng)新性思維,開發(fā)創(chuàng)新潛能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力,掌握創(chuàng)新設(shè)計方法,培訓(xùn)學(xué)生工程實踐和動手能力。我們始終把培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用、工程實踐和創(chuàng)新能力放在重要位置,采取理論學(xué)習(xí)與實驗、實踐相結(jié)合,課內(nèi)與課外相結(jié)合,規(guī)范與激勵相結(jié)合的全方位措施,培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

2.建立以學(xué)生為主的實驗教學(xué)模式[2]

實驗教學(xué)的改革是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的關(guān)鍵,試行這一模式的關(guān)鍵是在實驗學(xué)時有限的情況下,將以前的演示性、驗證性實驗項目盡量轉(zhuǎn)換為綜合設(shè)計性實驗項目,將實驗時間真正交給學(xué)生自己,讓學(xué)生真正融入到實驗中去。而老師的工作是引導(dǎo)學(xué)生積極思維,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力,以及解決學(xué)生無法解決的問題,如精密設(shè)備的使用,尚未接觸領(lǐng)域的引導(dǎo)和解釋。這種實驗教學(xué)方法可讓學(xué)生真正在實驗中發(fā)現(xiàn)問題,并找到解決問題的方法,提高學(xué)生的實際動手能力和主動學(xué)習(xí)的熱情,對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)大有益處。

3.挖掘現(xiàn)有實驗設(shè)備的潛能

由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限,面對大量的實驗教學(xué)任務(wù),我們必須自行挖掘現(xiàn)有實驗設(shè)備的潛能,拓寬其使用范圍,從而滿足本科生實驗教學(xué)的要求。

4.建立開放性的實驗教學(xué)[3]

為適應(yīng)學(xué)生自主式實驗教學(xué)的需要,必須建立相應(yīng)的開放式實驗教學(xué)。所謂開放式實驗教學(xué),既是時間和空間的開放,也是實驗設(shè)備儀器、設(shè)施及實驗項目的開放,使學(xué)生真正成為實驗教學(xué)的主體。

多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗也表明,傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手法單一,缺乏創(chuàng)造性,嚴(yán)重阻礙了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。如何提高學(xué)生的工程素質(zhì),注重學(xué)生工程實踐意識與能力的培養(yǎng)和鍛煉,教育的重點向能力素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)化,從而造就高素質(zhì)的世紀(jì)人才已成為我校實驗教學(xué)體制改革的重要內(nèi)容。在這種新形式下,開放式實驗教學(xué)因其自身的特點和優(yōu)越性,也越來越被人們所接受。

5.培養(yǎng)學(xué)生在實驗過程中做實驗記錄的習(xí)慣

實驗記錄是獲得感性知識的第一手資料,做好實驗記錄是寫好實驗報告的前提,因此要求學(xué)生邊操作、邊觀察、邊思考、邊記錄。對學(xué)生的實驗記錄要求嚴(yán)格,實驗記錄絕不是實驗步驟的簡單拷貝,它應(yīng)包括實驗過程中每一個步驟的操作過程、操作時間、所用儀器設(shè)備及其參數(shù)設(shè)定等以及在實驗中每一個實驗現(xiàn)象、結(jié)果的描述。

6.要求學(xué)生完成高質(zhì)量的實驗報告

實驗報告是對整個實驗原理、實驗過程和實驗結(jié)果等的總結(jié),要求學(xué)生能從實驗方法、實驗原理、操作步驟、實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行綜合分析,掌握其中的基本實驗原理和技能。過去,學(xué)生寫實驗報告時,大段地摘抄實驗指導(dǎo)書上的實驗原理和實驗步驟,再附上實驗數(shù)據(jù)或?qū)嶒灷L圖便完成了。這種機(jī)械式的實驗報告對于培養(yǎng)學(xué)生的能力沒有絲毫的幫助,也不利于教師對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的掌握,無法公平地評定學(xué)生的成績,往往是文字抄得多,字跡整潔的實驗報告就可得高分。經(jīng)過改革,我們對實驗報告提出新的要求。實驗報告必須包含三部分內(nèi)容:第一,經(jīng)任課教師簽字的原始實驗記錄;第二,對實驗中的異常現(xiàn)象(例如,采集的信號失真)、實驗體會及實驗方案的改進(jìn)加以討論;第三,完成實驗報告上的思考題,完成課外文獻(xiàn)資料的查閱任務(wù)。通過這樣的改革,強(qiáng)調(diào)了對實驗過程和結(jié)果的討論分析,有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

三、建立綜合創(chuàng)新性實驗

綜合創(chuàng)新性實驗教學(xué)的建立是對本課程實驗教學(xué)的全面改革,本著立足于學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力(技術(shù)基礎(chǔ)和實踐能力)的培養(yǎng),把綜合創(chuàng)新性實驗與傳統(tǒng)單一實驗相結(jié)合,并以設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性融為一體的實驗為主,注重基礎(chǔ)訓(xùn)練和能力培養(yǎng)的結(jié)合。實施綜合創(chuàng)新性實驗教學(xué),要以學(xué)生為主,指導(dǎo)老師為輔。老師只提出實驗項目(包括目的、意義、原理、方法等)和研究的問題,由學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計實驗方案、步驟、選擇實驗儀器和設(shè)備,經(jīng)老師審閱檢查后進(jìn)行實驗,最后由老師評價實驗。

圖1即為機(jī)械故障診斷課程實驗所設(shè)置的綜合創(chuàng)新性實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

四、結(jié)論

在機(jī)械故障診斷課程進(jìn)行實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新以來,在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大四教育階段進(jìn)行了幾學(xué)年的實踐教學(xué),取得了良好的效果。學(xué)生普遍反映,所進(jìn)行的綜合創(chuàng)新性實驗涉及內(nèi)容廣泛而新穎,將以往所學(xué)知識串聯(lián)起來,而且與工程應(yīng)用結(jié)合緊密,通過對實驗內(nèi)容的創(chuàng)新構(gòu)思,設(shè)計和實踐,開拓了思路,培養(yǎng)和挖掘了自己的創(chuàng)新精神和思維潛能,并提高了各方面的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]張繼平,張立新,宋巖.以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo),深化機(jī)械基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2008(11):87-89.

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[3]黃沃才.開放式實驗室建設(shè)與管理探究[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2008(3):13-14.