時(shí)間：2023-09-12 17:03:55
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【關(guān)鍵字】 機(jī)電一體化技術(shù) 要求設(shè)計(jì)原則
一、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)要求
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，力求做到系統(tǒng)功能相對(duì)齊全，性能指標(biāo)比較合理，實(shí)用性強(qiáng)，安全可靠性高，經(jīng)濟(jì)效益好。同時(shí)，在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，還應(yīng)該與世界同類產(chǎn)品比較，注意他們的技術(shù)特點(diǎn)、先進(jìn)性（費(fèi)效比、節(jié)能節(jié)材、工作柔性等）以及社會(huì)效益等。
二、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
（一）首先確定一系列的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也就是說，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)提出必須滿足的技術(shù)要求，然后才能著手具體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)協(xié)同組合的原則。在采用機(jī)電一體化技術(shù)新概念進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高系統(tǒng)的性能和柔性，要求廣泛的物質(zhì)和信息的集成。在整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，都必須考慮機(jī)械技術(shù)與電子控制技術(shù)的集成，創(chuàng)造出機(jī)械、電子以及軟件等有機(jī)結(jié)合的新產(chǎn)品。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往伴隨著機(jī)械系統(tǒng)的再設(shè)計(jì)，而且機(jī)械系統(tǒng)的再設(shè)計(jì)還不是全部。許多現(xiàn)代的機(jī)電一體化工程設(shè)計(jì)不是被動(dòng)的依靠機(jī)遇來革新機(jī)電產(chǎn)品，而是預(yù)先精心計(jì)劃應(yīng)用，并充分集成電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)，有目的地創(chuàng)造出最優(yōu)的新產(chǎn)品，以達(dá)到新的系統(tǒng)比它們的原有產(chǎn)品更便宜、更簡(jiǎn)單、更可靠以及更具有工作柔性。機(jī)電一體化技術(shù)方法將給產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來各種發(fā)展機(jī)會(huì)。在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常應(yīng)遵循如下原則來處理“機(jī)”與“電”的關(guān)系：1.在極端情況下，機(jī)械的功能可以完全由微處理機(jī)和執(zhí)行器取代，從而使電子產(chǎn)品替代機(jī)械產(chǎn)品。2.機(jī)械系統(tǒng)可采用機(jī)電一體化技術(shù)方法加以簡(jiǎn)化。依靠微處理機(jī)和執(zhí)行器可以提供諸如輪廓、速度以及定位控制任務(wù)的功能。3.將正常設(shè)計(jì)的機(jī)械與閉環(huán)控制回路相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度、精度以及柔性。在閉環(huán)回路中，固有的比例控制在部件上的應(yīng)力，與終點(diǎn)急剎車的執(zhí)行器相比較，要小得多，因此，有關(guān)的部件可以做得更輕、慣量更小。4.機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)汁方法應(yīng)在一開始就注意充分發(fā)揮機(jī)械和電子的綜合優(yōu)勢(shì)，通過機(jī)電互補(bǔ)和集成，以求達(dá)到設(shè)計(jì)出最優(yōu)的新產(chǎn)品，適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的世界市場(chǎng)。
三、機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成
機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由傳感器、調(diào)理電路、測(cè)量系統(tǒng)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、系統(tǒng)頻率響應(yīng)、控制器等等。
（一）傳感器
傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中起著重要作用。如果沒有傳感器對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行精確而可靠的自動(dòng)檢測(cè)，那么信號(hào)轉(zhuǎn)換、信息處理、控制器的最佳控制等，都是無法進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力、扭矩和壓力傳感器以及溫度傳感器。
（二）調(diào)理電路
傳感元件將被測(cè)物理變化過程的信號(hào)轉(zhuǎn)化成為各種電路性參數(shù)（如電阻、電容、電感等）或電源性參數(shù)（如電壓、電荷等）形式的信號(hào)、但這些信號(hào)在種類和強(qiáng)度上一般不能直接地為后面的數(shù)據(jù)處理和顯示等所利用，需要經(jīng)調(diào)理電路進(jìn)行中間處理。例如將電路性參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào)；弱小信號(hào)放大；減小噪聲或選出有用信號(hào)等。主要討論調(diào)理電路中常用的電橋電路、調(diào)制與解調(diào)、放大電路、濾波器電路。
（三）測(cè)量系統(tǒng)的組成
測(cè)量系統(tǒng)或測(cè)量?jī)x器是一種具有標(biāo)定特性并用于測(cè)量的裝置，它的輸出量能夠反映測(cè)量信息并直接通過顯示裝置力操作者所接受，它由若干個(gè)測(cè)量裝置與輔助裝置所組成。測(cè)量系統(tǒng)是由若干個(gè)測(cè)量變換單元所組成的，各個(gè)單元是以其在測(cè)量系統(tǒng)中所起的作用來劃分的，所以這些單元可統(tǒng)稱為功能單元。在對(duì)具體的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，常常可以將系統(tǒng)分解為按一定順序連接起來的功能單元，各種不同用途的系統(tǒng)有白己所特有的功能單元和排列順序。
（四）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)
機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)行在時(shí)域中最為直觀。當(dāng)系統(tǒng)輸入某些典型信號(hào)時(shí)，利用拉氏變換中的終值定理，我們可以了解當(dāng)t時(shí)系統(tǒng)的輸出情況，即穩(wěn)態(tài)狀況；但對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)來說，更重要的是要了解系統(tǒng)加上輸入信號(hào)后其輸出隨時(shí)間變化的情況，我們希望系統(tǒng)響應(yīng)滿足穩(wěn)、準(zhǔn)、快。
（五）系統(tǒng)頻率響應(yīng)
時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法是分析控制系統(tǒng)的直接方法，比較直觀，但是不借助計(jì)算機(jī)時(shí)，分析高階系統(tǒng)非常繁瑣。因此，發(fā)展了其他一些分析控制系統(tǒng)的方法。其中頻域法是一種工程上廣為采用的分析和綜合系統(tǒng)的間接方法。另外，存機(jī)械工程中機(jī)械振動(dòng)均頻率特性有著密切的關(guān)系。
（六）控制器
所謂自動(dòng)控制，就是指應(yīng)用控制裝置自動(dòng)地、有目的地控制或操縱機(jī)器設(shè)備和過程，使之具備一定的狀態(tài)和性能。自動(dòng)控制的任務(wù)是控制某此物理量按照預(yù)先確定的規(guī)律進(jìn)行變化?？刂葡到y(tǒng)由控制器和控制對(duì)象組成，其中控制對(duì)象足指被控制的機(jī)器設(shè)備或物體，而所采用的控制裝置就稱力擰制器。
1 機(jī)電一體化技術(shù)概述
1.1 機(jī)電一體化淵源
機(jī)電一體化作為一門新興的學(xué)科領(lǐng)域，其起步發(fā)展較晚。20世紀(jì)60年代以來，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其逐漸與傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)交匯融合，形成了早期的機(jī)電一體化技術(shù)。此后，以微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)和信息技術(shù)越來越多的向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域滲透，機(jī)械和電子已不再彼此分離。新形勢(shì)下，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)展現(xiàn)了蓬勃的生命力，它代表著機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的前沿方向。新環(huán)境下，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)綜合了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，正朝著以實(shí)現(xiàn)高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面技術(shù)要求的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)方向發(fā)展。
1.2 機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)在一定程度上代表著一個(gè)國(guó)家在高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)水平。特別是隨著機(jī)電一體化越來越成為制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)，其在國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)中扮演著越來越重要的角色。因此，必須對(duì)其發(fā)展給予足夠重視。目前，引領(lǐng)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展前沿的主要是美日及西歐國(guó)家。日本在智能傳感器、智能工業(yè)機(jī)器人及柔性制造技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。而西歐則在研發(fā)集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)及管理于一體的柔性系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的機(jī)電一體化。美國(guó)也在更新自己的裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)—生產(chǎn)—質(zhì)量控制一體化的新型加工技術(shù)。我國(guó)作為發(fā)展中大國(guó)，與西方先進(jìn)國(guó)家相比，在機(jī)電一體化技術(shù)方面存在底子薄、基礎(chǔ)差和發(fā)展不均衡等問題。但是經(jīng)過改革開放30多年的自主創(chuàng)新發(fā)展，目前我國(guó)在先進(jìn)數(shù)控技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化控制儀表等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越式發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
2 新時(shí)期機(jī)電一體化技術(shù)展望
機(jī)電一體化作為一門綜合性較強(qiáng)、多學(xué)科領(lǐng)域交叉融合的學(xué)科專業(yè)，其處于制造技術(shù)的發(fā)展前沿。近些年來，在微電子技術(shù)及信息化技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，新時(shí)期的機(jī)電一體化技術(shù)呈現(xiàn)出智能化、系統(tǒng)化、微型化等新的發(fā)展趨勢(shì)。
2.1 機(jī)電一體化技術(shù)智能化趨勢(shì)
隨著機(jī)電一體化技術(shù)與信息技術(shù)及人工智能的深度融合，其也越來越表現(xiàn)出智能化的發(fā)展趨勢(shì)。特別是在工業(yè)生產(chǎn)加工領(lǐng)域，需要機(jī)器完成更加復(fù)雜困難的任務(wù)。這就要求機(jī)電產(chǎn)品具有一定的智能，能夠獨(dú)立的進(jìn)行推理判斷、自主決策。智能化的發(fā)展主要與機(jī)器人技術(shù)聯(lián)系緊密，隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，智能化的機(jī)械設(shè)備將更好的取代人，使社會(huì)的生產(chǎn)生活變得更加簡(jiǎn)單便捷。
2.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)化趨勢(shì)
機(jī)電一體化技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，其發(fā)展不是孤立的。它是隨著社會(huì)技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)力的提高而不斷發(fā)展完善的。特別是依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)能夠不斷吸收融合其他加工制造領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自身的體系化發(fā)展。未來機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展將更加開放、更加靈活。通過開放式的總線結(jié)構(gòu)及豐富的擴(kuò)展接口，機(jī)電一體化可以將機(jī)械、動(dòng)力、環(huán)境及人等各因素組合起來，形成一個(gè)系統(tǒng)。這將極大釋放機(jī)電一體化技術(shù)的潛力，增加其應(yīng)用的對(duì)象范圍。
2.3 機(jī)電一體化微型化趨勢(shì)
微型化是機(jī)電一體化技術(shù)的另一重要發(fā)展趨勢(shì)。隨著工業(yè)生產(chǎn)加工質(zhì)量的要求不斷提高，人們需要在微小的尺寸上進(jìn)行更加精細(xì)的加工。這就要求相應(yīng)的加工設(shè)備能夠微型化。同時(shí)，微型化的設(shè)備不僅占用空間小，而且能夠集成實(shí)現(xiàn)功能的復(fù)合擴(kuò)展?？紤]到各種微型機(jī)器人在社會(huì)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用將更加普遍，傳統(tǒng)笨重的機(jī)械電子設(shè)備將朝著小型化、輕量化、多功能、高可靠性等方向發(fā)展。機(jī)電一體化中具有智能、動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)和感知特征的部件也將逐漸朝著微型化的方向發(fā)展。
3 結(jié)論
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了長(zhǎng)足進(jìn)步。在新時(shí)期新環(huán)境下，機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展表現(xiàn)出智能化、系統(tǒng)化和微型化的發(fā)展趨勢(shì)。相比過去，機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 工程教育；專業(yè)認(rèn)證；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2017）03-0080-02
1 前言
為了促進(jìn)機(jī)械專業(yè)的跨越式發(fā)展和國(guó)際化進(jìn)程，進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量、社會(huì)聲譽(yù)和國(guó)際視野，促進(jìn)本科畢業(yè)生的國(guó)際交流，為工程師執(zhí)業(yè)資格認(rèn)證奠定基礎(chǔ)[1]，從2013年下半年開始，貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)開始著手準(zhǔn)備進(jìn)行工程教育認(rèn)證，于2014年順利通過該認(rèn)證。在以“認(rèn)證”為目標(biāo)，不斷促進(jìn)教學(xué)改革的過程中，全院教師始終堅(jiān)持以能力為導(dǎo)向，重在加強(qiáng)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量和利用學(xué)科知識(shí)分析解決工程實(shí)際問題的能力[2]；同時(shí)以學(xué)生為中心，以不斷優(yōu)化和改進(jìn)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，建立、建設(shè)優(yōu)質(zhì)的課程體系和師資隊(duì)伍，配備必要的教研設(shè)備。
在“迎接認(rèn)證”、不斷改進(jìn)的過程中發(fā)現(xiàn)一些專業(yè)課程存在的問題，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的工程性不強(qiáng)為代表，主要體現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容缺乏實(shí)際工程拓展，課程教學(xué)方法有待拓寬，特別是工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為機(jī)械電子工程方向一門重要的專業(yè)課，亟待相關(guān)教學(xué)改革，以適應(yīng)工程教育認(rèn)證的要求。
2 現(xiàn)狀與問題
基本現(xiàn)狀 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械電子工程方向的一門重要的R悼緯蹋目的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力，掌握機(jī)械系統(tǒng)元部件設(shè)計(jì)和微機(jī)控制系統(tǒng)及其接口設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)機(jī)電結(jié)合的專門人才。本課程的基本任務(wù)是使學(xué)生掌握對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析應(yīng)用和設(shè)計(jì)基本方法。該課程涉及的機(jī)械傳動(dòng)部件、電機(jī)、微機(jī)接口技術(shù)和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思路等，可以說是對(duì)本專業(yè)前期所學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行融合、需要實(shí)踐深入消化和提高認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。并且貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院不僅是機(jī)械電子工程方向開設(shè)本課程，機(jī)械制造和農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)方向也開設(shè)了本課程，學(xué)生普遍反映教學(xué)枯燥，工程實(shí)踐性不強(qiáng)，部分知識(shí)無法理解。
為了使機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程與“工程教育認(rèn)證”要求相適應(yīng)，更好地幫助學(xué)生掌握本門課程知識(shí)內(nèi)容和加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，達(dá)到學(xué)以致用的目的，需要對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革研究。
主要存在的問題 貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院于21世紀(jì)初開始在機(jī)械電子工程專業(yè)方向的本科班開設(shè)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，隨著十多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，已形成一套較為完善的教學(xué)方案和體系。但是隨著技術(shù)的不斷革新，社會(huì)和工作崗位對(duì)學(xué)生要求的不斷提升，越發(fā)覺得本課程的傳統(tǒng)教學(xué)中存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1）教學(xué)內(nèi)容陳舊，過于側(cè)重機(jī)械結(jié)構(gòu)的講解。通過工程教育認(rèn)證評(píng)估，充分和企業(yè)溝通后，發(fā)現(xiàn)一些課程所教授的內(nèi)容和技術(shù)已經(jīng)在當(dāng)下機(jī)電產(chǎn)品中被新技術(shù)所取代。另外，由于在教授本課程前有單片機(jī)原理、接口技術(shù)和機(jī)械控制工程等課程，在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)中都會(huì)以典型機(jī)電系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為主，使“機(jī)”和“電”在教學(xué)過程中不能充分結(jié)合。
2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施不足，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受到限制。本專業(yè)擁有的機(jī)電一體化教學(xué)設(shè)備較少，有的僅僅停留在十字工作臺(tái)、單片機(jī)和傳感器方面，對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和優(yōu)化部分的實(shí)驗(yàn)暫時(shí)空缺，這不利于學(xué)生提高感官認(rèn)識(shí)。
3）教學(xué)方法單一，缺乏與工程實(shí)際的聯(lián)系?，F(xiàn)有教學(xué)基本上是以課堂教學(xué)為主，輔以少量實(shí)驗(yàn)，大多采用講授法通過多媒體教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行授課，而且大多是紙上談兵，課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同工程實(shí)踐聯(lián)系甚少，與“工程教育認(rèn)證”的要求存在差距。
4）學(xué)生反映學(xué)習(xí)難度大，應(yīng)用能力不強(qiáng)。在教學(xué)過程中，一些學(xué)生反映部分知識(shí)點(diǎn)難以理解，不清楚這些知識(shí)能“干什么”，能解決什么問題。另外，從考試反饋來看，學(xué)生對(duì)綜合應(yīng)用機(jī)電技術(shù)的能力還有待提高，特別是不能將一些來自工程實(shí)際的問題和書本知識(shí)結(jié)合起來分析。
3 教學(xué)改革
教學(xué)內(nèi)容的改革
1）樹立“機(jī)電結(jié)合”的系統(tǒng)教學(xué)思路。機(jī)電一體化的目的是提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的附加價(jià)值，實(shí)現(xiàn)多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小化方向發(fā)展。因此，機(jī)電一體化的研究方法不能只是簡(jiǎn)單拼湊，應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案開始到各元部件選擇到系統(tǒng)最終成形的全過程，都要貫徹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想 [3]。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)也是如此。在課程講述過程中，如果只是根據(jù)教材的章節(jié)順序進(jìn)行講解，會(huì)在學(xué)生腦海中形成一個(gè)個(gè)的知識(shí)孤島。因此需要將整個(gè)課程用幾個(gè)典型案例把所有章節(jié)貫穿起來，做到前后呼應(yīng)。如在教學(xué)“機(jī)械結(jié)構(gòu)”中的“機(jī)架和支撐穩(wěn)定性”時(shí)，可以和“元部件特性分析”中的“靜、動(dòng)態(tài)特性分析”結(jié)合起來，在講機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)就引入控制工程中的一些知識(shí)點(diǎn)。
另外，教材的最后一章有很多案例，可以根據(jù)這些案例的特點(diǎn)，將其穿前面的章節(jié)講解，在講授每一部分內(nèi)容時(shí)都結(jié)合案例，并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法融于其中，不僅利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，還可以舉一反三、加深理解。
關(guān)鍵詞：一體化教學(xué)；特點(diǎn)；要求
一、一體化教學(xué)的定義
所謂“一體化教學(xué)”是指教師將某門課程的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)融為一體，通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)結(jié)合的方式，來完成某個(gè)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法。根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)的要求來重新整合教學(xué)資源，體現(xiàn)高技能人才培訓(xùn)的特點(diǎn)，從而逐步實(shí)現(xiàn)了以實(shí)訓(xùn)室、實(shí)習(xí)車間為中心，以掌握技能操作為中心等轉(zhuǎn)變。這種教學(xué)模式能較好地解決理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的不相關(guān)問題，減少課程之間知識(shí)的重復(fù)，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體參與作用。
二、一體化教學(xué)的特點(diǎn)
1. 打破了原有的教材知識(shí)體系
圍繞實(shí)際工程項(xiàng)目來組織教學(xué)，打破現(xiàn)行教材和教學(xué)模式的條條框框。以完成實(shí)際工程項(xiàng)目來展開有針對(duì)性的進(jìn)行教學(xué)，注重了知識(shí)的應(yīng)用性，也體現(xiàn)了高職教學(xué)理論夠用為度，突出實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)涵。
2. 課堂延伸
可以講課堂延伸到校外，通過各種實(shí)踐活動(dòng)，利用真實(shí)的職業(yè)環(huán)境和親身經(jīng)歷來綜合培養(yǎng)學(xué)生能力與素質(zhì)。
3. 在校培養(yǎng)與企業(yè)需求零距離對(duì)接
“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)按照企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)為教學(xué)案例，以企業(yè)的實(shí)際工作流程為教學(xué)內(nèi)容，以企業(yè)的工藝標(biāo)準(zhǔn)為考核標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了在校培養(yǎng)與企業(yè)需求零距離對(duì)接。
三、一體化教學(xué)的要求
1.課程開發(fā)主體的多元性
一體化教學(xué)要實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的緊密結(jié)合，其課程開發(fā)的主體應(yīng)以教師開發(fā)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕袠I(yè)企業(yè)一線技術(shù)骨干、課程專家、課程管理者、授課教師等組成的專家組來共同進(jìn)行。
2.學(xué)習(xí)內(nèi)容的統(tǒng)整性
每一個(gè)學(xué)習(xí)者都是基于其知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的背景而整體地建構(gòu)其認(rèn)知結(jié)構(gòu)的。學(xué)生心理發(fā)展的整體性必然要求課程的教學(xué)內(nèi)容具有統(tǒng)整性。一體化教學(xué)就是基于整體論的視域，依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知心理和現(xiàn)實(shí)職業(yè)世界的工作崗位，以養(yǎng)成學(xué)生職業(yè)素質(zhì)為本，以培養(yǎng)學(xué)生能力為主線，構(gòu)建的既包含學(xué)術(shù)也包含非學(xué)術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)、技能在內(nèi)的課程。
3.學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性
理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的一體化教學(xué)，尊重學(xué)生的主動(dòng)精神并以此作為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)與目標(biāo)。在教學(xué)過程中，學(xué)生是知識(shí)與技能的主動(dòng)構(gòu)建者，而不是被動(dòng)接受的容器；教師不再是知識(shí)的傳授者、灌輸者，而是教學(xué)過程中的組織者、引導(dǎo)者、服務(wù)者；教師所提供的學(xué)習(xí)任務(wù)不再是教師的傳授內(nèi)容，而是學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建的對(duì)象?？傊惑w化教學(xué)的整個(gè)教學(xué)過程是以學(xué)生為主體，以學(xué)生主動(dòng)探究與實(shí)踐為主線的師生互動(dòng)過程。
4.教學(xué)組織的開放性
一體化教學(xué)需在課堂教學(xué)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的統(tǒng)一，更要求教師在教學(xué)過程中注重教學(xué)機(jī)智，淡化教學(xué)程序意識(shí)，簡(jiǎn)化教學(xué)組織規(guī)則，實(shí)現(xiàn)教學(xué)組織的開放性，確保課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外相結(jié)合，課堂講授與現(xiàn)場(chǎng)演練相結(jié)合等，最大程度完成一體化教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。
5.教學(xué)模式的實(shí)踐性
實(shí)施一體化教學(xué)的目的，就是要讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)與鞏固專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)與提高技能、養(yǎng)成綜合職業(yè)素養(yǎng)。落實(shí)教學(xué)模式的實(shí)踐性，關(guān)鍵要選好學(xué)習(xí)性、實(shí)踐性的學(xué)習(xí)任務(wù)或項(xiàng)目等作為實(shí)踐性教學(xué)模式的載體。因此，一體化教學(xué)實(shí)施中所選擇的任何一種教學(xué)模式，如任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向、頂崗實(shí)習(xí)等，都要以相應(yīng)的工作任務(wù)或項(xiàng)目為載體來組織教學(xué)，實(shí)現(xiàn)邊學(xué)邊做，邊做邊學(xué)，做學(xué)結(jié)合。
6.教學(xué)評(píng)價(jià)的多樣性
一體化教學(xué)由于具有綜合性的特征，其評(píng)價(jià)的內(nèi)容除了要考核學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)的理解、掌握外，還應(yīng)包含職業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)的考核；評(píng)價(jià)的主體除了學(xué)校，還應(yīng)包含企業(yè)行業(yè)方面的代表；考核形式除了筆試外，還可探索諸如課程設(shè)計(jì)等在內(nèi)的其他形式，形成過程性與終結(jié)性考核相結(jié)合的考核體系。
7.教師隊(duì)伍的一體化
一體化教師的特點(diǎn)即教師是專業(yè)理論與實(shí)踐技能的結(jié)合體，即既能講授專業(yè)理論，又能動(dòng)手實(shí)踐操作；教師既是教師，又是指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作的師傅，一體化教學(xué)的建設(shè)與實(shí)踐離不開一體化教師。一體化教師在高職院校高技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的作用越來越突出，其水平的高低將直接影響到高職院校學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的好壞。因此，對(duì)現(xiàn)有教師進(jìn)行校本培訓(xùn)就顯得尤為必要。
8.教學(xué)場(chǎng)所的一致性
一體化教學(xué)的實(shí)施需要一體化教學(xué)場(chǎng)所，即既能滿足理論教學(xué)、又能滿足實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的“一體化”場(chǎng)所。這種場(chǎng)所，必須把傳統(tǒng)教室和實(shí)訓(xùn)教室合為一體，教學(xué)區(qū)與設(shè)備區(qū)同處一室，教室就是實(shí)訓(xùn)室，實(shí)訓(xùn)室就是教室。目前，我院興建了一批一體化教學(xué)場(chǎng)所，為一體化教學(xué)的實(shí)施提供了基礎(chǔ)。另外，一體化教學(xué)的實(shí)施工程中要逐步打破單純的課堂化教學(xué)環(huán)境，營(yíng)造盡可能與工作實(shí)境接近的教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)學(xué)校環(huán)境與工作環(huán)境、學(xué)校文化與企業(yè)文化的融合，使學(xué)生在具有真實(shí)企業(yè)情境的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室提前感受企業(yè)的文化氛圍與工作要求。
9.教學(xué)資源的整合性
一體化教學(xué)的教學(xué)資源具有高度整合性，具體表現(xiàn)在教學(xué)大綱是合一的，是融理論與實(shí)踐教學(xué)為一體的教學(xué)大綱；教案是一體的，既有理論教學(xué)方面的設(shè)計(jì)，又有實(shí)踐教學(xué)的具體安排；教材是合一的，即理論與實(shí)訓(xùn)教材是融為一體的；學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源是整合的，是同一門課程下的學(xué)習(xí)資源，而不是分屬于不同的課程 （即理論課程與實(shí)踐課程） 之下。
10.管理制度的協(xié)調(diào)性
一體化教學(xué)的實(shí)施或建設(shè)，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要多個(gè)與之相適應(yīng)的管理制度來支撐。在制定一體化教學(xué)改革的實(shí)施方案的同時(shí)，務(wù)必從分析影響一體化教學(xué)的主客觀因素出發(fā)，系統(tǒng)規(guī)劃與改革其他管理制度，一體化教學(xué)才會(huì)有發(fā)展的張力與生命力，才能取得實(shí)際性的建設(shè)成效。
四、結(jié)束語
21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。以培養(yǎng)面向一線應(yīng)用型技能人才為己任的職業(yè)教育必須深化改革、加快發(fā)展，才能適應(yīng)科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展。一體化教學(xué)也必須與時(shí)俱進(jìn)、不斷完善，才能發(fā)揮其積極作用，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要的高技能人才。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展方向
所謂的機(jī)電一體化就是機(jī)械、電子、控制、光學(xué)、信息、計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科融合的新技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)在的工業(yè)上應(yīng)用的也越來越廣泛，機(jī)電一體化最早出現(xiàn)于1971年一家日本的雜志上，隨著機(jī)電一體化的迅猛發(fā)展，如今人們對(duì)機(jī)電一體化已經(jīng)有了普遍的認(rèn)知，機(jī)電一體化技術(shù)給機(jī)器賦予了人性化與智能化，使得機(jī)器不在那么的死板。本文綜合現(xiàn)今我國(guó)的技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化的現(xiàn)狀與發(fā)展方向進(jìn)行分析。
一、關(guān)于機(jī)電一體化的特點(diǎn)
（一）效率得到提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理的功能和自動(dòng)控制的功能。新產(chǎn)品的檢測(cè)和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品通過自動(dòng)控制的系統(tǒng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，使機(jī)械規(guī)范的進(jìn)行工作，可以精確的完成來自控系統(tǒng)設(shè)定的動(dòng)作，從而得到最佳的操作，使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產(chǎn)的效率，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
（二）使用性能得到提高。機(jī)電一體化的設(shè)備基本上都是采用了程序控制和數(shù)字顯示的方式，操作臺(tái)上的操作按鈕以及操作手柄都已經(jīng)在逐漸的減少，這樣做可以使操作人員進(jìn)行操作的時(shí)候簡(jiǎn)單、方便。機(jī)電一體化的產(chǎn)品是以程序?yàn)楦?，電子控制系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)定好的程序進(jìn)行指揮實(shí)現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復(fù)操作。
（三）功能得到提高。機(jī)電一體化的設(shè)備具有復(fù)合功能并且得到了廣泛的應(yīng)用，適用面也比較廣泛。原有的機(jī)械只具有單一的功能、單一的技術(shù)，機(jī)電一體化的設(shè)備技術(shù)不再是單純的只是單一技術(shù)，單一功能了，具有了復(fù)合的技術(shù)與功能，使得產(chǎn)品的自動(dòng)化和功能水平上都有了很大的提高。
（四）維護(hù)得到提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品維護(hù)和調(diào)整都變的方便了很多，產(chǎn)品在進(jìn)行安裝和調(diào)試的時(shí)候，是可以通過改變程序的控制來達(dá)到改變工作方式的目的。因此，更加的適應(yīng)不同對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)的需求。機(jī)電一體化的的產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視的功能和自動(dòng)化檢驗(yàn)的功能，可以在工作的過程中針對(duì)所出現(xiàn)的問題自動(dòng)采取措施，使其恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
（一）機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)身、機(jī)械傳動(dòng)、框架以及連接等部分。機(jī)械系統(tǒng)部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能最基礎(chǔ)的部分，因此對(duì)于機(jī)械的結(jié)構(gòu)要求也就更高了，需要在材料、結(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及工藝加工等方面來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。
（二）機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力功能和能量都是由動(dòng)力系統(tǒng)來完成的。動(dòng)力的系統(tǒng)主要包括電、氣、液等一類的動(dòng)力源，一般的都是以電力為主的，比如電源、驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)等。
（三）機(jī)電一體化產(chǎn)品的傳感與檢測(cè)的系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行中所需要的自身和外在環(huán)境的各種各樣的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠測(cè)定的物理量，這個(gè)過程都是由傳感器完成的。而檢測(cè)的系統(tǒng)就是對(duì)這些物理量進(jìn)行精確的測(cè)定，從而為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需要的各個(gè)種類的信息。
（四）機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)以及信息處理。為了滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和要求，信息處理以及控制系統(tǒng)接收到了檢測(cè)和傳感系統(tǒng)發(fā)送的信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行一些處理、運(yùn)算和一些決策，對(duì)正在運(yùn)行按照要求進(jìn)行控制，達(dá)到控制的功能。在產(chǎn)品中，信息處理以及控制系統(tǒng)只要是用計(jì)算機(jī)的軟件、計(jì)算機(jī)的硬件以及各種接口組成的。
（五）機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)想要完成要求的動(dòng)作，控制信息占據(jù)這重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成產(chǎn)品的主功能。 機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本都是運(yùn)動(dòng)部件，經(jīng)常性的采用電液、機(jī)械、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。
三、機(jī)電一體化未來的發(fā)展方向
（一）機(jī)電一體化的智能化。機(jī)電一體化技術(shù)中一個(gè)重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用得到了機(jī)電一體化的研究建設(shè)的重視，最重要的應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的智能化，以控制理論為基礎(chǔ)，融合了人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、模糊學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新的思想與方法，對(duì)人類智能進(jìn)行模擬，致使新一代的產(chǎn)品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力，得已達(dá)到更高的控制目標(biāo)，更好的為工業(yè)加強(qiáng)效率。
（二）機(jī)電一體化的模塊化。由于現(xiàn)在生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的廠家與種類比較多，所以十分有必要研制和開發(fā)有著標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、電力接口、電氣接口、環(huán)境接口模塊。同時(shí)還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以方便各個(gè)部件，單元的匹配和接口。模塊化將會(huì)為機(jī)電一體化企業(yè)鋪墊一條暢通的大道。
（三）機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代是計(jì)算機(jī)等最為突出的成就。機(jī)電一體化的新產(chǎn)品一旦問世，只要是擁有獨(dú)特的功能，并且可靠性比較高，質(zhì)量能夠保證，相信很快就會(huì)風(fēng)靡全球?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)以及得到了普及，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各種遠(yuǎn)程操控和監(jiān)控技術(shù)正在興盛的時(shí)期，而遠(yuǎn)程的終端本身就是一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，因此機(jī)電一體化肯定也會(huì)向著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。
（四）機(jī)電一體化的微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是指機(jī)電一體化向微型化的方面發(fā)展，國(guó)外稱之為微電子，它的特點(diǎn)是體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活。
四、小結(jié)
經(jīng)過本文的分析，可以看出，機(jī)電一體化并不是一個(gè)孤立的個(gè)體，是一個(gè)由很多科學(xué)與領(lǐng)域交叉融合后的產(chǎn)物，隨著時(shí)代的發(fā)展以及生產(chǎn)力的需求，機(jī)電一體化的發(fā)展是必然的，因此機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)有著廣闊的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】社會(huì)需求;機(jī)電一體化專業(yè);教學(xué)改革
隨著機(jī)電一體化技術(shù)及其行業(yè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化人才綜合素養(yǎng)提出了更高的要求，因此，學(xué)校所開展機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)在面臨著人才缺口矛盾的同時(shí)，也需要對(duì)傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方向、培養(yǎng)模式等作出改革，從而更好地應(yīng)對(duì)社會(huì)需求給機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)帶來的沖擊。在此背景下，對(duì)社會(huì)需求導(dǎo)向下的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革作出研究與探討，對(duì)于提升機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量、推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)與行業(yè)的發(fā)展都具有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)需求
隨著機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，許多先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)都被應(yīng)用到機(jī)電一體化領(lǐng)域中，這對(duì)于提升機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍與應(yīng)用價(jià)值都具有著重要意義，同時(shí)也推動(dòng)著機(jī)電一體化技術(shù)逐漸成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展過程中不可或缺的重要力量。在這樣的背景下，機(jī)電一體化技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化人才的“質(zhì)”、“量”要求也在不斷提升。從“量”方面來看，當(dāng)前機(jī)電一體化已經(jīng)成為了世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向，同時(shí)也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展的必由之路，因此，人才緊缺成為了機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)必須面臨的問題。如智聯(lián)招聘在2015年6月了北京市對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)人才需求的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，即北京市對(duì)機(jī)電一體化人才的每月需求量為200多個(gè)，而這也僅僅是智聯(lián)招聘一個(gè)平臺(tái)對(duì)北京這一個(gè)城市所作出的人才需求統(tǒng)計(jì)，由此可見，當(dāng)前社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化人才具有著旺盛的需求;從“質(zhì)”方面來看，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展必然要求機(jī)電一體化人才所具有的專業(yè)素養(yǎng)得到持續(xù)的更新，并且，由于機(jī)電一體化專業(yè)具有著極強(qiáng)的實(shí)踐性與技術(shù)性，因此，應(yīng)用型、復(fù)合型人才成為了社會(huì)在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的主要需求，這也決定了學(xué)校所開展的機(jī)電一體化專業(yè)教育應(yīng)當(dāng)重視學(xué)生理論知識(shí)、實(shí)踐技能等共同構(gòu)成的綜合素養(yǎng)的提升，只有如此，機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)才能夠與社會(huì)需求實(shí)現(xiàn)良好的對(duì)接。
二、社會(huì)需求導(dǎo)向下機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革方向
(一)以市場(chǎng)為導(dǎo)向開展專業(yè)設(shè)置。以社會(huì)需求為導(dǎo)向的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革，要求專業(yè)設(shè)置工作能夠?qū)?yīng)用型人才的培養(yǎng)作出核心要求，與此同時(shí)，專業(yè)需要體現(xiàn)出與市場(chǎng)的對(duì)接，特別是體現(xiàn)出與機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)基層一線人才職業(yè)素養(yǎng)需求的對(duì)接。為此，在專業(yè)設(shè)置中，學(xué)校需要對(duì)企業(yè)所提出的人才標(biāo)準(zhǔn)和人才需求作出充分的了解，并以此為依據(jù)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)作出戰(zhàn)略性的定位。當(dāng)然，在專業(yè)設(shè)置中，學(xué)校也需要依托于自身的優(yōu)勢(shì)資源體現(xiàn)出專業(yè)特色，也同樣是提升機(jī)電一體化人才就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。
(二)理論與實(shí)踐結(jié)合理念下的課程體系構(gòu)建。在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革中，課程體系的構(gòu)建也是對(duì)教學(xué)內(nèi)容作出選擇與安排的過程，這對(duì)于學(xué)生到底掌握了哪些知識(shí)和能力產(chǎn)生著決定性的影響，為此，社會(huì)需求導(dǎo)向下的機(jī)電一體化專業(yè)課程體系構(gòu)建，需要體現(xiàn)出與社會(huì)人才需求和崗位能力要求的要求。具體而言，機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)需要根據(jù)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)層次將課程氛圍基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程與素質(zhì)拓展課程三個(gè)部分，并以理論課程的內(nèi)容和進(jìn)度來設(shè)置實(shí)踐性課程。其中，實(shí)踐性課程的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)定位于推動(dòng)學(xué)生深化自身的理論知識(shí)體系并掌握一定的知識(shí)運(yùn)用能力，當(dāng)然，實(shí)踐性課程也需要重視社會(huì)需求的導(dǎo)向性。
(三)理論與實(shí)際并重的教學(xué)過程。由于機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)涉及到了廣泛的知識(shí)并體現(xiàn)出了極強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性，因此僅僅通過開展理論教學(xué)，很難確保學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí)和能力作出系統(tǒng)性的、深度的掌握，并且在教學(xué)實(shí)踐中，如果僅僅重視理論學(xué)習(xí)，也會(huì)弱化機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)的吸引力，從而制約學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情的提升。當(dāng)然，實(shí)踐教學(xué)的開展雖然能夠更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并可以在提升學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)方面發(fā)揮出重要的作用，但是實(shí)踐教學(xué)的開展也需要以理論教學(xué)的開展為基礎(chǔ)。由此可見，機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)過程中的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)缺一不可，為此，在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革中，應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出教學(xué)場(chǎng)景的多元化、教學(xué)方法的多元化、教學(xué)手段與教學(xué)工具的多元化等，從而在踐行理論與實(shí)際并重這一原則的基礎(chǔ)上，推動(dòng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)人才提出的要求。
(四)以提升學(xué)生職業(yè)能力為出發(fā)點(diǎn)的教學(xué)計(jì)劃。在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革中，教學(xué)計(jì)劃的制定對(duì)人才培養(yǎng)方向發(fā)揮著導(dǎo)向性的作用，因此，為了適應(yīng)社會(huì)需求，機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革中教學(xué)計(jì)劃的重新制定必須體現(xiàn)出與社會(huì)需求的適應(yīng)性。具體而言，在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的制定中，學(xué)校需要重視對(duì)社會(huì)人才需求、崗位能力要求等作出調(diào)研，并圍繞這些內(nèi)容做好教學(xué)大綱的設(shè)計(jì)、教學(xué)重點(diǎn)的安排、教學(xué)內(nèi)容的確定以及考核體系的構(gòu)建，確保教學(xué)的開展體現(xiàn)出系統(tǒng)性與連貫性，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化教學(xué)計(jì)劃與社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化人才需求的對(duì)接。
(五)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。推動(dòng)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)參與生產(chǎn)實(shí)踐，是社會(huì)需求導(dǎo)向下的機(jī)電一體化轉(zhuǎn)教學(xué)改革的有效路徑，因此在機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，有必要實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的多元化發(fā)展，將課堂教學(xué)與產(chǎn)學(xué)結(jié)合結(jié)合起來，使學(xué)生能夠具有更多體驗(yàn)真實(shí)工作環(huán)境、參與真實(shí)工作流程，并提升自身職業(yè)能力。對(duì)于社會(huì)企業(yè)而言，產(chǎn)學(xué)結(jié)合不僅能夠?yàn)樽陨硖峁└嗟娜瞬胚x擇，而且能夠使自身享受到學(xué)校所具有的科研優(yōu)勢(shì)、師資優(yōu)勢(shì)等，而對(duì)于學(xué)校而言，產(chǎn)學(xué)結(jié)合不僅能夠?yàn)闄C(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，而且也能夠幫助自身解決實(shí)訓(xùn)資源不足的問題，由此可見，產(chǎn)學(xué)結(jié)合主體具有著強(qiáng)烈的合作動(dòng)機(jī)，并且能夠推動(dòng)機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革適應(yīng)社會(huì)需求。為此，學(xué)校有必要通過與社會(huì)企業(yè)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)資源互換來積極尋求與社會(huì)企業(yè)開展深度合作的機(jī)會(huì)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)校教育與崗位教育的協(xié)同發(fā)展，并推動(dòng)機(jī)電一體化專業(yè)人才職業(yè)能力的提升。
(六)雙師型的師資隊(duì)伍。師資隊(duì)伍綜合素養(yǎng)是提升機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的重要保障，而機(jī)電一體化專業(yè)所具有的實(shí)用性、實(shí)踐性等，對(duì)教師隊(duì)伍所具有的理論知識(shí)和實(shí)踐能力都提出了較高的要求。為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)應(yīng)用人才的需求，在教師隊(duì)伍建設(shè)中，必須重視教師技能水平的提升，只有如此，機(jī)電一體化教師隊(duì)伍所具有的綜合素養(yǎng)才能夠適應(yīng)機(jī)電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，構(gòu)建一支優(yōu)質(zhì)的雙師型隊(duì)伍是社會(huì)需求導(dǎo)向下機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革的關(guān)鍵。作為機(jī)電一體化專業(yè)教師，需要做到理論教學(xué)與技能教學(xué)的結(jié)合，并在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等多個(gè)方面體現(xiàn)出對(duì)社會(huì)需求的針對(duì)性，而雙師型師資隊(duì)伍的構(gòu)建，也要求學(xué)校能夠?yàn)榻處熖峁└嗟缴鐣?huì)崗位進(jìn)行鍛煉和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，推動(dòng)教師實(shí)現(xiàn)自身專業(yè)技能與自身理論水平的協(xié)同提升。當(dāng)然，教師本身也應(yīng)當(dāng)樹立學(xué)習(xí)意識(shí)，重視在教學(xué)過程中與學(xué)生實(shí)現(xiàn)共同成長(zhǎng)。
【參考文獻(xiàn)】
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Abstract: Taking electromechanical integration control system as an example, this paper discussed the connection technology dividing it into man-machine connection and the mechanical and electrical connection, and based on this, it analyzed the impact of the mechanical and electrical connection technology to electromechanical integration and put forward that the mechanical and electrical connection technology promoted the development of electromechanical integration inevitably.
關(guān)鍵詞: 機(jī)電一體化;接口技術(shù);人機(jī)接口;機(jī)電接口
Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection
中圖分類號(hào):TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)14-0044-01
0引言
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等各種技術(shù)融合為一體的綜合系統(tǒng),其構(gòu)成要素與子系統(tǒng)之間的接口部分就顯得極為重要。在機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)各種技術(shù)的復(fù)合過程中,接口技術(shù)很重要,機(jī)電接口技術(shù)是解決如何把機(jī)電及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)有機(jī)地融為一體,從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究領(lǐng)域,其性能的好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能起著決定性作用。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在早期的機(jī)電一體化系統(tǒng)中,機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心。電能僅用于驅(qū)動(dòng),為系統(tǒng)提供動(dòng)力。利用直流電動(dòng)機(jī)的變速功能雖然可以簡(jiǎn)化機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),但因?yàn)闊o法控制運(yùn)動(dòng)部件的行程,因而程序自動(dòng)化仍然是系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不再是機(jī)械運(yùn)動(dòng)鏈的起點(diǎn),而成為聯(lián)結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及控制的接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)已從“純”機(jī)械的設(shè)計(jì)延伸到控制領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)、數(shù)字電路、傳感器以及自動(dòng)控制理論已成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不可或缺的知識(shí)基礎(chǔ)。信息技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)已經(jīng)成為表達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和協(xié)調(diào)自動(dòng)化工作的重要工具。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過程。產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)性能和發(fā)展控制算法的要求,而性能優(yōu)良的伺服驅(qū)動(dòng)既拓展了機(jī)械系統(tǒng)的功能、簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu),又要求機(jī)械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測(cè)確保了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行,反饋的信息通過閉環(huán)確保了先進(jìn)控制理論的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求。機(jī)、電、信息的密切交叉已經(jīng)使機(jī)電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結(jié)和影響成為設(shè)計(jì)必須綜合考慮的重要內(nèi)容。機(jī)電接口技術(shù)作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的核心已經(jīng)受到專家和學(xué)者越來越多的關(guān)注。
2機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng),其子系統(tǒng)之間的接口極為重要,從某種意義上說,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是接口的設(shè)計(jì)。但現(xiàn)在對(duì)于機(jī)電接口技術(shù)的研究較少,通過對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)和歸納,我們提出了機(jī)電接口技術(shù)的概念,形成了如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
2.1 機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵機(jī)電接口技術(shù)是一門新興的技術(shù),它研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中各組成部分(子系統(tǒng))和各組成技術(shù)之間的接口問題。研究這門技術(shù)是為了更有效地進(jìn)行系統(tǒng)中信息能量的交互,融合各種技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)接口(簡(jiǎn)稱機(jī)電接口)的功能機(jī)電接口傳遞和轉(zhuǎn)換信息和能量,并將機(jī)電一體化各組成技術(shù)的特性融為一體。機(jī)電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉(zhuǎn)換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過程,協(xié)調(diào)和綜合機(jī)電一體化組成技術(shù),使各子系統(tǒng)集成并融合為一個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)新的功能。
2.3 機(jī)電接口的分類①人―機(jī)接口。人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間的接口,通過此接口,可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),控制其運(yùn)行過程,即通過人―機(jī)接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進(jìn)行工作。人-機(jī)接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設(shè)備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動(dòng)力接口。動(dòng)力源連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口,為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供相應(yīng)的動(dòng)力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動(dòng)力類型不同如直流電、交流電、氣動(dòng)、液壓等,動(dòng)力接口的形式也有很大的不同。但動(dòng)力接口有一個(gè)共同的特點(diǎn),能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統(tǒng)到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應(yīng)用情況相對(duì)比較復(fù)雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉(zhuǎn)換各種信息,按照不同技術(shù)的要求改變信息形式,使不同的子系統(tǒng)、不同的技術(shù)能夠集成在一起,形成完整的系統(tǒng)。通常,智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。④機(jī)―電接口。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的信號(hào),或?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成傳感器所需的信號(hào)。
3機(jī)電接口技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的影響
社會(huì)需求推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)無法滿足日益增加的社會(huì)需求時(shí),機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合形成的機(jī)電一體化技術(shù)就成了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的必然。相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部的接口也就變得越來越復(fù)雜。機(jī)電一體化技術(shù)的各組成技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行得非常深入且日趨成熟,同時(shí),人們也意識(shí)到單純發(fā)展和研究各組成技術(shù)并不能保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。而機(jī)電接口技術(shù)正為它們提供了一種有效的方法來進(jìn)行系統(tǒng)研究,并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和融合理論應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中。目前,機(jī)電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結(jié)合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準(zhǔn)確。從機(jī)電一體化發(fā)展方向?qū)C(jī)電接口技術(shù)的要求來看,機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為必然,同時(shí),機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展也必然對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展起促進(jìn)作用。
4結(jié)論
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)不斷融合各種新技術(shù)、新知識(shí)發(fā)展起來的。因此,從機(jī)械技術(shù)發(fā)展起來的機(jī)電一體化技術(shù)的復(fù)雜性和多學(xué)科性就決定了此技術(shù)的研究重點(diǎn)是各種技術(shù)在機(jī)械技術(shù)上的融合與創(chuàng)新。機(jī)電接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機(jī)的結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。機(jī)電接口技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要。同時(shí)機(jī)電接口技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展,促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]李運(yùn)華等.機(jī)電控制.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.
