机械故障诊断技术课程教学现状及优化教学内容
机械故障诊断技术是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。
可用于机械状态监测与故障诊断的信号有振动诊断、油样分析、温度监测和无损检测探伤为主，其他技术或方法为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基础最为雄厚、研究得最为充分。在振动信号的分析处理方面，除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外，近来又发展了频率细化技术、倒频谱分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅里叶变换、Winger分布、Hilbert-Huang变换和小波变换等。而当代人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力，故障诊断的专家系统不仅在理论上得到了相当的发展，且己有成功的应用实例，作为人工智能的一个重要分支，人工神经网络的研究己成为机械故障诊断领域的一个最新研究热点。
机械故障诊断技术是一门实践性、综合性、多学科交叉的学科。中国工程院院士屈梁生对诊断的评论：诊断是以机械学和信息论为依托，多学科融合的技术，本质是模式识别。由此可见机械故障诊断技术学习的难度。
随着机械故障诊断技术在工业生产中得到日益重视，很多高校也将其作为机械工程类专业的专业选修课程，有些高校甚至把该课程列为必修课程。
一、机械故障诊断技术课程教学现状
目前，对于机械故障诊断技术课程的教学还存在不少问题，其主要问题如下：
1.教学方法传统单一
虽然有多媒体的辅助，教学过程中会播放很多故障诊断的实例视频，但离实际应用仍有一定的差距。在传统的“教师讲，学生听”的教学方法中，很难调动起学生的积极性和主动性。
2.课程理论性强
机械故障诊断技术是一门综合学科，包含了机械工程、工程力学、信息科学、计算机科学等诸多学科的知识。理论性强，牵涉的知识面也非常广。因教学条件的限制，本课程主要以重理论知识的传授为主，从而忽略了机械故障诊断技术在工程实际和实践中的应用。
3.学生基础薄弱
因机械故障诊断技术与实际工程应用关系紧密，本门课程对于机械振动基础、信号处理和传感器等基础知识要求较高。但有部分课程在有的专业中属于选修课程，有部分选修本门课程的同学并未修此类课程，因此，学习过程存在困难。例如，对频谱分析及各种频域和时频域的概念等很难理解。
4.教学脱离工程实际
在本门课程的教学过程中，因过分强调理论知识的讲解，从而忽略了机械故障诊断技术工程应用的实际特点。学生对于很多课本上的理论基础知识不感兴趣，不知道这些知识在工程实际中的用途，这就导致了学生的学习积极性不高。
5.各环节连续性差
本门课程分为课堂教学和实验环节，能够在一定的程度上起到较好的教学效果。但因实验设备的限制，不能很好地模拟实际应用中的故障检测与诊断。因此，不能很好地将课堂教学、实验与实际应用等各个环节联系起来，从而影响了教学效果。
6.考核方式单一
机械故障诊断技术目前的考核方式以课程大作业为主，几乎没有平时作业。因此，选课学生对本门课程花费时间较少，不能熟练掌握本门课程所学的知识。
以上是机械故障诊断技术在教学过程中存在的问题，也是教学改革中需要解决的问题。
二、优化教学内容
机械故障诊断技术课程改进措施
1.翻转课堂
近年来比较热门的一种新型网络在线课程教学模式：开放式在线课程MOOC（massive open online courses）对于机械故障诊断技术的学习具有较好的作用。可以采用传统教学和MOOC教学相结合的方式開展本课程的教学：学生在线学习机械故障诊断技术的理论知识，教师在课堂上进行案例分析，引导学生利用所学的知识解决实际工程案例，提高学生的兴趣和积极性，从而提高教学效果。将传统教学与MOOC有机结合起来，让学生的学习形式更多样化、个性化，满足不同层次学生的需要，将会给传统课堂带来新的生机与活力，从而实现学校教学活动的最优化。
2.案例分析式教学
机械故障诊断技术是一门枯燥、实践性极强的课程。可以采用基于故障诊断理论、技术方法和工程应用研究的一体教学模式，采用以学生为主体，教师为主导的案例分析法，以提高教学质量，培养学生的综合分析能力。
3.综合创新性实验
传统单一的实验不能培养学生的综合创新能力，因此，应设计以设计性、综合性和创新性融为一体的综合创新性实验，既注重基础训练，又能培养学生的综合能力。以机床振动测试与诊断实验为例，可以由学生自己动手查阅资料、设计方案、选择相应实验仪器和设备，自行测试实验方案的正确性并分析原因。对于这样的实验教学，不仅教学效果良好，还可以大大调动学生的积极性。
4.增加学生汇报环节
为了充分调动学生的学习积极性，可以增加学生汇报环节。对选课的学生进行分组，每组3-5个同学，共同完成一个实际案例，学生之间分工明确，完成各自任务，并采用PPT汇报的形式面对全部同学进行讲解。因选课学生不是很多，所以可以有充足的时间让学生进行汇报。
根据实际实施效果来看，大部分学生都能做到充分准备，对所讲的故障实践内容有了非常深刻的认识。实践证明，这样的汇报可以对学生起到非常好的作用，极大地提高了学习效果。endprint
5.考核方式多样化
本课程传统的考核方式是以课程大作业为主，考核方式比较单一，且抄袭现象严重。此种考核方式无法全面考核学生对机械故障诊断知识的理解和应用，而且制约了学生创新精神的发挥。
在本课程的教学中，可以增加学生讨论环节，加强对学生学习过程的管控，鼓励学生查阅相关文献，针对具体的问题进行故障诊断的研究等。增加对平时表现和实验环节的评价比重，强化对学生整个学习过程的评价。
三、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。
四、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。
五、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。
六、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。
七、结语
机械故障诊断技术是一门实践性很强的课程，通过本门课程的学习，对提高学生应用所学知识解决复杂工程问题的综合能力具有较好的作用。但受其理论性强和教学条件的限制，目前的教学效果还有待提高。
本文根据多年的教学情况分析总结了机械故障诊断技术课程教学目前存在的问题，并充分利用时代和技术的发展成果，不断改革和创新教学模式，提出了一系列的教学改革措施，对提高机械故障诊断技术课程的教学质量起到了一定的推动作用。
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