Exploration of Integrating Ideological and Political Elements into Experimental Teaching in Curriculum-Taking the Fault Diagnosis Experiment of Rolling Bearings as an Example

Luo Xiangyao

(School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan232038, Anhui, China)

Abstract: Curriculum ideological and political construction is an important measure to improve the quality of ideological and political work in universities, and it is also a requirement of the times to build a new pattern of "three comprehensive education". In order to actively implement the teaching concept of ideological and political education, taking the fault diagnosis experiment of rolling bearings as an example, the ideological and political elements of the course are integrated into the experimental teaching, with students as the center. Through the analysis of teaching cases, the methods and approaches of ideological and political education in the course are explored from the aspects of experimental teaching, experimental process, experimental discussion, etc., fully exerting the important role of ideological and political education in the experimental teaching classroom. Cultivate students' professional abilities and scientific spirit.

Key words: Experimental Teaching; Fault Diagnosis; Ideological and political elements;

0 引言

课程思政指以构建全员、全程、全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念^[1]。课程思政主要形式是将思想政治教育元素，包括思想政治教育的理论知识、价值理念以及精神追求等融入到各门课程中去，潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响^[2]。现大部分课程思政的方法是将思政元素融入课堂理论教学中，但是在实验教学中体现的较少。课程思政本身就意味着教育结构的变化，即实现知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一。现实的课程教学中往往由于各种原因而将这三者进行了割裂，课程思政从某种意义上来说正是对这三者重新统一的一种回归^[3]。

过程机械故障诊断是过程装备与控制工程专业的必修实验课，机械故障诊断是国内外发展较快的一门新兴边缘学科，是学生从事本专业的科研及机械设备管理维护工作必备的一门理论知识^[4]。通过本实验课程的学习，使学生掌握基础的机械故障诊断知识，主要环节和方法。了解掌握机械故障诊断的常用技术、最新发展及在一些相关领域的应用研究，为将来从事设备状态监测、故障诊断等工作提供坚实的基础^[5]。更重要的是以学生为中心，将思政内容渗透到各教学内容之中，做到潜移默化感染学生，达到培养学生专业技能的同时培养学生良好的职业道德，促进了学生的全面发展^[6-8]。

1教学设计

（1）滚动轴承的故障诊断实验目的：

实验目标：观察和了解滚动轴承故障的振动现象；了解滚动轴承故障引起激励以及转子系统振动响应的概念；滚动轴承故障的频谱特性；了解机械设备故障诊断试验台及故障信号记录诊断系统，了解振动测试；传感器和振动测量分析仪器的使用。

思政目标：找到思政元素与课程内容的切入点，将思政内容更好地融入实验课程中。根据实验课程要求，使学生掌握实验的基本原理、具体操作、注意要点，培养学生动手操作能力，掌握实验过程所蕴含的生态文明、工匠精神、实事求是、团队合作等思政思想。

根据滚动轴承的故障诊断实验的教学内容，将思政元素融入实验教学中，具体设计如表1所示。

表1 实验教学课程思政设计

2教学实施

（1）实验讲授

通过讲授我国轴承行业的发展现状，滚动轴承故障引起的事故，引入滚动轴承故障诊断实验内容。

滚动轴承故障是指轴承内圈、外圈、滚动体等损坏引起的旋转机械故障，滚动轴承故障必然会引起转子的异常振动。通过对转子振动信号的频谱分析，可以实现对这些机械零件的故障诊断。滚动轴承故障频率计算的估算公式：

轴承外圈故障的特征频率为：

图1 轴承上元件损伤产生的振动信号

包络分析也称包络检波频谱分析法，用于提取淹没在强烈背景噪声中的周期性冲击脉冲信号。当机器发生故障出现周期为的冲击脉冲时，根据傅立叶级数原理，就会产生以为基频的一系列谐波分量，若其中某阶高次谐波与轴承等元件的结构固有频率相吻合（的频率很高，一般至少在10K-20KHz以上），则将激发起元件的结构固有频率的高频自由衰减振动。而机器工作时的其他振动频率都远低于元件的结构固有频率，对引起该频率振动的影响极小，故实际上便消除了其他振动信号的干扰。该高频自由衰减振动信号经解调（解调的含义是包络检波和低通滤波）后，便得到了一个与原周期性脉冲波相对应的并经放大了的信号。据此可确定原冲击的周期及频率。

（2）实验过程

熟悉实验用设备和仪器；打开振动测试仪电源，电脑电源，进入系统。将传感器置于轴承座上（径向方向）；设置数据采集测试仪硬件频率（5K）；在正常状态点击电脑桌面数据采集；设置数据采集的参数信息，包括作业名称、软件采集频率（10K）和采集点数（8192）；转子实验台开机；转子实验台关机；将外圈（或内圈等）受损轴承替换完好轴承，在故障状态重复上述步骤；点击电脑桌面精密诊断软件；点击轴承的精密诊断（包络分析）功能。分别输入正常和故障两种状态的数据。比较两种状态测量的振动波形和频谱、说明轴承外圈（或内圈等）故障有哪些特征。

分析估算滚动轴承特征信息，必须输入数据点数、采样时间，时间间隔等信息。时间间隔为采样频率倒数，如10K采样频率的倒数是0.0001s，采样时间是时间间隔与采集点数的积，如8192*0.0001s=0.8192s。

注意实验时要保证两种状态下的转速和幅值放大倍数要保持一致。

（3）实验报告

实验报告内容：

实验目的；轴承外圈（或内圈等）故障振动的特征信息；实验装置；实验过程；比较分析正常状态转子和故障状态转子在额定转速下的振动现象。

3结语

课程思政要求教师要在教育中积极探索实质性介入学生个人日常生活的方式，将教学与学生当前的人生遭际和心灵困惑相结合，有意识地回应学生在学习、生活、社会交往和实践中所遇到的真实问题和困惑，真正触及他们默会知识的深处，亦即他们认知和实践的隐性根源，从而对之产生积极的影响。在教育教学全过程中，比如实验教学中融入思政元素是发挥思政课程的引领作用，不断提高学生的思想政治素质和专业素养，实现立德树人的目标。

参考文献：

[1] 高德毅,宗爱东.从思政课程到课程思政:从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育, 2017.

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[3] 孟琦.从思政课程到课程思政:从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高新区, 2018, 000(011):51.

[4] 李峥,秦朝烨,王天杨等.机械故障仿真试验台实验与应用[J].实验室研究与探索,2021,40(04):32-37.

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