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一、机电一体化系统设计技术要求
机电一体化系统设计要达到各项技术指标，力求做到系统功能相对齐全，性能指标比较合理，实用性强，安全可靠性高，经济效益好。同时，在开发新产品时，还应该与世界同类产品比较，注意他们的技术特点、先进性（费效比、节能节材、工作柔性等）以及社会效益等。
二、机电一体化系统设计原则
（一）首先确定一系列的设计指标，在进行机电一体化系统的设计，也就是说，对所设计的系统提出必须满足的技术要求，然后才能着手具体系统的设计。机械系统与微电子系统协同组合的原则。在采用机电一体化技术新概念进行工程设计时，为了提高系统的性能和柔性，要求广泛的物质和信息的集成。在整个机电一体化系统的设计过程中，都必须考虑机械技术与电子控制技术的集成，创造出机械、电子以及软件等有机结合的新产品。机电一体化系统设计往往伴随着机械系统的再设计，而且机械系统的再设计还不是全部。许多现代的机电一体化工程设计不是被动的依靠机遇来革新机电产品，而是预先精心计划应用，并充分集成电子技术和机械技术，有目的地创造出最优的新产品，以达到新的系统比它们的原有产品更便宜、更简单、更可靠以及更具有工作柔性。机电一体化技术方法将给产品设计带来各种发展机会。在进行机电一体化系统设计时，通常应遵循如下原则来处理“机”与“电”的关系：1.在极端情况下，机械的功能可以完全由微处理机和执行器取代，从而使电子产品替代机械产品。2.机械系统可采用机电一体化技术方法加以简化。依靠微处理机和执行器可以提供诸如轮廓、速度以及定位控制任务的功能。3.将正常设计的机械与闭环控制回路相结合，可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性。在闭环回路中，固有的比例控制在部件上的应力，与终点急刹车的执行器相比较，要小得多，因此，有关的部件可以做得更轻、惯量更小。4.机电一体化技术设汁方法应在一开始就注意充分发挥机械和电子的综合优势，通过机电互补和集成，以求达到设计出最优的新产品，适应竞争日益激烈的世界市场。
三、机电一体化系统构成
机电一体化系统主要由传感器、调理电路、测量系统、系统动态响应、系统频率响应、控制器等等。
（一）传感器
传感器在机电一体化系统中起着重要作用。如果没有传感器对各种参数进行精确而可靠的自动检测，那么信号转换、信息处理、控制器的最佳控制等，都是无法进行和实现的。在机电一体化系统中常用的位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力、扭矩和压力传感器以及温度传感器。
（二）调理电路
传感元件将被测物理变化过程的信号转化成为各种电路性参数（如电阻、电容、电感等）或电源性参数（如电压、电荷等）形式的信号、但这些信号在种类和强度上一般不能直接地为后面的数据处理和显示等所利用，需要经调理电路进行中间处理。例如将电路性参数转换为电压、电流信号；弱小信号放大；减小噪声或选出有用信号等。主要讨论调理电路中常用的电桥电路、调制与解调、放大电路、滤波器电路。
（三）测量系统的组成
测量系统或测量仪器是一种具有标定特性并用于测量的装置，它的输出量能够反映测量信息并直接通过显示装置力操作者所接受，它由若干个测量装置与辅助装置所组成。测量系统是由若干个测量变换单元所组成的，各个单元是以其在测量系统中所起的作用来划分的，所以这些单元可统称为功能单元。在对具体的测量系统进行分析时，常常可以将系统分解为按一定顺序连接起来的功能单元，各种不同用途的系统有白己所特有的功能单元和排列顺序。
（四）系统动态响应
机电控制系统的运行在时域中最为直观。当系统输入某些典型信号时，利用拉氏变换中的终值定理，我们可以了解当t时系统的输出情况，即稳态状况；但对动态系统来说，更重要的是要了解系统加上输入信号后其输出随时间变化的情况，我们希望系统响应满足稳、准、快。
（五）系统频率响应
时域瞬态响应法是分析控制系统的直接方法，比较直观，但是不借助计算机时，分析高阶系统非常繁琐。因此，发展了其他一些分析控制系统的方法。其中频域法是一种工程上广为采用的分析和综合系统的间接方法。另外，存机械工程中机械振动均频率特性有着密切的关系。
（六）控制器
所谓自动控制，就是指应用控制装置自动地、有目的地控制或操纵机器设备和过程，使之具备一定的状态和性能。自动控制的任务是控制某此物理量按照预先确定的规律进行变化。控制系统由控制器和控制对象组成，其中控制对象足指被控制的机器设备或物体，而所采用的控制装置就称力拧制器。
1 机电一体化技术概述
1.1 机电一体化渊源
机电一体化作为一门新兴的学科领域，其起步发展较晚。20世纪60年代以来，随着电子技术和计算机技术的快速发展，其逐渐与传统的机械技术交汇融合，形成了早期的机电一体化技术。此后，以微型计算机为代表的微电子技术和信息技术越来越多的向机械工业领域渗透，机械和电子已不再彼此分离。新形势下，机电一体化技术已经广泛应用于工业生产的各个领域。而且随着计算机技术的迅猛发展，机电一体化技术展现了蓬勃的生命力，它代表着机械工业技术革命的前沿方向。新环境下，机电一体化技术已经综合了机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，正朝着以实现高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面技术要求的最佳功能价值系统工程技术方向发展。
1.2 机电一体化技术现状
机电一体化技术在一定程度上代表着一个国家在高端装备制造业领域的技术水平。特别是随着机电一体化越来越成为制造产业发展的主导，其在国家经济和社会发展的基础工业中扮演着越来越重要的角色。因此，必须对其发展给予足够重视。目前，引领机电一体化技术发展前沿的主要是美日及西欧国家。日本在智能传感器、智能工业机器人及柔性制造技术方面处于领先地位。而西欧则在研发集计算机辅助设计、制造、生产及管理于一体的柔性系统，以实现制造业的机电一体化。美国也在更新自己的装备制造产业链，发展实现设计—生产—质量控制一体化的新型加工技术。我国作为发展中大国，与西方先进国家相比，在机电一体化技术方面存在底子薄、基础差和发展不均衡等问题。但是经过改革开放30多年的自主创新发展，目前我国在先进数控技术、工业自动化控制仪表等多个领域实现了跨越式发展，已经达到世界先进水平。
2 新时期机电一体化技术展望
机电一体化作为一门综合性较强、多学科领域交叉融合的学科专业，其处于制造技术的发展前沿。近些年来，在微电子技术及信息化技术的发展推动下，新时期的机电一体化技术呈现出智能化、系统化、微型化等新的发展趋势。
2.1 机电一体化技术智能化趋势
随着机电一体化技术与信息技术及人工智能的深度融合，其也越来越表现出智能化的发展趋势。特别是在工业生产加工领域，需要机器完成更加复杂困难的任务。这就要求机电产品具有一定的智能，能够独立的进行推理判断、自主决策。智能化的发展主要与机器人技术联系紧密，随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，智能化的机械设备将更好的取代人，使社会的生产生活变得更加简单便捷。
2.2 机电一体化系统化趋势
机电一体化技术作为一种新兴的技术，其发展不是孤立的。它是随着社会技术进步和生产力的提高而不断发展完善的。特别是依靠计算机技术和通信网络技术的飞速发展，机电一体化技术能够不断吸收融合其他加工制造领域的先进技术，实现自身的体系化发展。未来机电一体化技术的发展将更加开放、更加灵活。通过开放式的总线结构及丰富的扩展接口，机电一体化可以将机械、动力、环境及人等各因素组合起来，形成一个系统。这将极大释放机电一体化技术的潜力，增加其应用的对象范围。
2.3 机电一体化微型化趋势
微型化是机电一体化技术的另一重要发展趋势。随着工业生产加工质量的要求不断提高，人们需要在微小的尺寸上进行更加精细的加工。这就要求相应的加工设备能够微型化。同时，微型化的设备不仅占用空间小，而且能够集成实现功能的复合扩展。考虑到各种微型机器人在社会生产生活中的应用将更加普遍，传统笨重的机械电子设备将朝着小型化、轻量化、多功能、高可靠性等方向发展。机电一体化中具有智能、动力、运动和感知特征的部件也将逐渐朝着微型化的方向发展。
3 结论
随着计算机技术的飞速发展，机电一体化技术也得到了长足进步。在新时期新环境下，机电一体化技术创新发展表现出智能化、系统化和微型化的发展趋势。相比过去，机电一体化技术未来的发展潜力巨大。
参考文献
关键词 工程教育；专业认证；机电一体化系统设计；教学改革
中图分类号：G642.3 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）03-0080-02
1 前言
为了促进机械专业的跨越式发展和国际化进程，进一步提升机械设计制造及其自动化专业的教学质量、社会声誉和国际视野，促进本科毕业生的国际交流，为工程师执业资格认证奠定基础[1]，从2013年下半年开始，贵州大学机械工程学院机械制造及其自动化专业开始着手准备进行工程教育认证，于2014年顺利通过该认证。在以“认证”为目标，不断促进教学改革的过程中，全院教师始终坚持以能力为导向，重在加强学生的培养质量和利用学科知识分析解决工程实际问题的能力[2]；同时以学生为中心，以不断优化和改进的培养目标和毕业要求，建立、建设优质的课程体系和师资队伍，配备必要的教研设备。
在“迎接认证”、不断改进的过程中发现一些专业课程存在的问题，以培养目标和毕业要求的工程性不强为代表，主要体现有教学内容缺乏实际工程拓展，课程教学方法有待拓宽，特别是工程实践能力的培养还需要进一步加强。机电一体化系统设计作为机械电子工程方向一门重要的专业课，亟待相关教学改革，以适应工程教育认证的要求。
2 现状与问题
基本现状 机电一体化系统设计是机械制造及其自动化专业机械电子工程方向的一门重要的R悼纬蹋目的是培养学生对机电一体化系统的应用和设计能力，掌握机械系统元部件设计和微机控制系统及其接口设计方法，培养机电结合的专门人才。本课程的基本任务是使学生掌握对机电一体化系统的分析应用和设计基本方法。该课程涉及的机械传动部件、电机、微机接口技术和机电一体化设计思路等，可以说是对本专业前期所学专业课程进行融合、需要实践深入消化和提高认识的一个重要环节。并且贵州大学机械工程学院不仅是机械电子工程方向开设本课程，机械制造和农业机械化专业方向也开设了本课程，学生普遍反映教学枯燥，工程实践性不强，部分知识无法理解。
为了使机电一体化系统设计课程与“工程教育认证”要求相适应，更好地帮助学生掌握本门课程知识内容和加强工程实践能力培养，达到学以致用的目的，需要对机电一体化系统设计课程的教学内容和方法进行改革研究。
主要存在的问题 贵州大学机械工程学院于21世纪初开始在机械电子工程专业方向的本科班开设机电一体化系统设计，随着十多年教学经验的积累，已形成一套较为完善的教学方案和体系。但是随着技术的不断革新，社会和工作岗位对学生要求的不断提升，越发觉得本课程的传统教学中存在一些问题，主要表现在以下几个方面。
1）教学内容陈旧，过于侧重机械结构的讲解。通过工程教育认证评估，充分和企业沟通后，发现一些课程所教授的内容和技术已经在当下机电产品中被新技术所取代。另外，由于在教授本课程前有单片机原理、接口技术和机械控制工程等课程，在机电一体化系统设计的教学中都会以典型机电系统的传动结构为主，使“机”和“电”在教学过程中不能充分结合。
2）实验教学设施不足，实验内容受到限制。本专业拥有的机电一体化教学设备较少，有的仅仅停留在十字工作台、单片机和传感器方面，对于机电系统的稳定性和优化部分的实验暂时空缺，这不利于学生提高感官认识。
3）教学方法单一，缺乏与工程实际的联系。现有教学基本上是以课堂教学为主，辅以少量实验，大多采用讲授法通过多媒体教学平台进行授课，而且大多是纸上谈兵，课程教学与实验教学同工程实践联系甚少，与“工程教育认证”的要求存在差距。
4）学生反映学习难度大，应用能力不强。在教学过程中，一些学生反映部分知识点难以理解，不清楚这些知识能“干什么”，能解决什么问题。另外，从考试反馈来看，学生对综合应用机电技术的能力还有待提高，特别是不能将一些来自工程实际的问题和书本知识结合起来分析。
3 教学改革
教学内容的改革
1）树立“机电结合”的系统教学思路。机电一体化的目的是提高产品或系统的附加价值，实现多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源，并使产品结构向轻、薄、短、小化方向发展。因此，机电一体化的研究方法不能只是简单拼凑，应该从系统设计方案开始到各元部件选择到系统最终成形的全过程，都要贯彻系统设计的思想 [3]。机电一体化系统设计课程的教学也是如此。在课程讲述过程中，如果只是根据教材的章节顺序进行讲解，会在学生脑海中形成一个个的知识孤岛。因此需要将整个课程用几个典型案例把所有章节贯穿起来，做到前后呼应。如在教学“机械结构”中的“机架和支撑稳定性”时，可以和“元部件特性分析”中的“静、动态特性分析”结合起来，在讲机械结构时就引入控制工程中的一些知识点。
另外，教材的最后一章有很多案例，可以根据这些案例的特点，将其穿前面的章节讲解，在讲授每一部分内容时都结合案例，并将系统设计方法融于其中，不仅利于学生对知识的掌握，还可以举一反三、加深理解。
关键词：一体化教学；特点；要求
一、一体化教学的定义
所谓“一体化教学”是指教师将某门课程的理论教学、实践教学融为一体，通过理论学习和实践学习结合的方式，来完成某个教学目标的教学方法。根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源，体现高技能人才培训的特点，从而逐步实现了以实训室、实习车间为中心，以掌握技能操作为中心等转变。这种教学模式能较好地解决理论教学与实践教学的不相关问题，减少课程之间知识的重复，增强教学的直观性，充分体现了学生的主体参与作用。
二、一体化教学的特点
1. 打破了原有的教材知识体系
围绕实际工程项目来组织教学，打破现行教材和教学模式的条条框框。以完成实际工程项目来展开有针对性的进行教学，注重了知识的应用性，也体现了高职教学理论够用为度，突出实践技能培养的内涵。
2. 课堂延伸
可以讲课堂延伸到校外，通过各种实践活动，利用真实的职业环境和亲身经历来综合培养学生能力与素质。
3. 在校培养与企业需求零距离对接
“教、学、做”一体化教学按照企业的实际生产任务为教学案例，以企业的实际工作流程为教学内容，以企业的工艺标准为考核标准，实现了在校培养与企业需求零距离对接。
三、一体化教学的要求
1.课程开发主体的多元性
一体化教学要实现理论与实践教学内容的紧密结合，其课程开发的主体应以教师开发为主转变为以行业企业一线技术骨干、课程专家、课程管理者、授课教师等组成的专家组来共同进行。
2.学习内容的统整性
每一个学习者都是基于其知识和经验的背景而整体地建构其认知结构的。学生心理发展的整体性必然要求课程的教学内容具有统整性。一体化教学就是基于整体论的视域，依据学生的认知心理和现实职业世界的工作岗位，以养成学生职业素质为本，以培养学生能力为主线，构建的既包含学术也包含非学术领域的知识、技能在内的课程。
3.学生学习的主体性
理论与实践紧密结合的一体化教学，尊重学生的主动精神并以此作为教学的出发点与目标。在教学过程中，学生是知识与技能的主动构建者，而不是被动接受的容器；教师不再是知识的传授者、灌输者，而是教学过程中的组织者、引导者、服务者；教师所提供的学习任务不再是教师的传授内容，而是学生主动构建的对象。总之，一体化教学的整个教学过程是以学生为主体，以学生主动探究与实践为主线的师生互动过程。
4.教学组织的开放性
一体化教学需在课堂教学中同时实现理论教学与实践教学的统一，更要求教师在教学过程中注重教学机智，淡化教学程序意识，简化教学组织规则，实现教学组织的开放性，确保课内与课外、校内与校外相结合，课堂讲授与现场演练相结合等，最大程度完成一体化教学的教学目标。
5.教学模式的实践性
实施一体化教学的目的，就是要让学生在实践中学习与巩固专业知识、培养与提高技能、养成综合职业素养。落实教学模式的实践性，关键要选好学习性、实践性的学习任务或项目等作为实践性教学模式的载体。因此，一体化教学实施中所选择的任何一种教学模式，如任务驱动、项目导向、顶岗实习等，都要以相应的工作任务或项目为载体来组织教学，实现边学边做，边做边学，做学结合。
6.教学评价的多样性
一体化教学由于具有综合性的特征，其评价的内容除了要考核学生专业理论知识的理解、掌握外，还应包含职业技能、职业素养的考核；评价的主体除了学校，还应包含企业行业方面的代表；考核形式除了笔试外，还可探索诸如课程设计等在内的其他形式，形成过程性与终结性考核相结合的考核体系。
7.教师队伍的一体化
一体化教师的特点即教师是专业理论与实践技能的结合体，即既能讲授专业理论，又能动手实践操作；教师既是教师，又是指导学生实践操作的师傅，一体化教学的建设与实践离不开一体化教师。一体化教师在高职院校高技能应用型人才培养中的作用越来越突出，其水平的高低将直接影响到高职院校学生培养质量的好坏。因此，对现有教师进行校本培训就显得尤为必要。
8.教学场所的一致性
一体化教学的实施需要一体化教学场所，即既能满足理论教学、又能满足实习实训教学的“一体化”场所。这种场所，必须把传统教室和实训教室合为一体，教学区与设备区同处一室，教室就是实训室，实训室就是教室。目前，我院兴建了一批一体化教学场所，为一体化教学的实施提供了基础。另外，一体化教学的实施工程中要逐步打破单纯的课堂化教学环境，营造尽可能与工作实境接近的教学环境，实现学校环境与工作环境、学校文化与企业文化的融合，使学生在具有真实企业情境的校内实训室提前感受企业的文化氛围与工作要求。
9.教学资源的整合性
一体化教学的教学资源具有高度整合性，具体表现在教学大纲是合一的，是融理论与实践教学为一体的教学大纲；教案是一体的，既有理论教学方面的设计，又有实践教学的具体安排；教材是合一的，即理论与实训教材是融为一体的；学生自主学习的学习资源是整合的，是同一门课程下的学习资源，而不是分属于不同的课程 （即理论课程与实践课程） 之下。
10.管理制度的协调性
一体化教学的实施或建设，是一项系统工程，需要多个与之相适应的管理制度来支撑。在制定一体化教学改革的实施方案的同时，务必从分析影响一体化教学的主客观因素出发，系统规划与改革其他管理制度，一体化教学才会有发展的张力与生命力，才能取得实际性的建设成效。
四、结束语
21世纪，科学技术是第一生产力。以培养面向一线应用型技能人才为己任的职业教育必须深化改革、加快发展，才能适应科技进步、社会发展。一体化教学也必须与时俱进、不断完善，才能发挥其积极作用，培养出适应社会需要的高技能人才。
参考文献
[1]杨敏，张甲杰.职业教育一体化教学的研究与思考[J].课外阅读，2012.5.
[2]陈学玲，靳玉喜.高职“教、学、做”一体化课程建设研究与设计[J].华章，2012年第15期
【关键词】机电一体化 现状 发展方向
所谓的机电一体化就是机械、电子、控制、光学、信息、计算机等多种学科融合的新技术。机电一体化技术在现在的工业上应用的也越来越广泛，机电一体化最早出现于1971年一家日本的杂志上，随着机电一体化的迅猛发展，如今人们对机电一体化已经有了普遍的认知，机电一体化技术给机器赋予了人性化与智能化，使得机器不在那么的死板。本文综合现今我国的技术对机电一体化的现状与发展方向进行分析。
一、关于机电一体化的特点
（一）效率得到提高。机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制，使机械规范的进行工作，可以精确的完成来自控系统设定的动作，从而得到最佳的操作，使其不受操作者的主观因素的影响。不但可以提高生产的效率，也大大的提高了产品的质量。
（二）使用性能得到提高。机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式，操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少，这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。机电一体化的产品是以程序为根本，电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作，系统支持重复操作。
（三）功能得到提高。机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用，适用面也比较广泛。原有的机械只具有单一的功能、单一的技术，机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术，单一功能了，具有了复合的技术与功能，使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。
（四）维护得到提高。机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多，产品在进行安装和调试的时候，是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。因此，更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能，可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施，使其恢复正常的工作状态。
二、机电一体化产品的结构
（一）机电一体化产品的机械系统。机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。机械系统部分是实现产品功能最基础的部分，因此对于机械的结构要求也就更高了，需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。
（二）机电一体化产品的动力系统。机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源，一般的都是以电力为主的，比如电源、驱动电路、电动机等。
（三）机电一体化产品的传感与检测的系统。机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换，使其成为能够测定的物理量，这个过程都是由传感器完成的。而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定，从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。
（四）机电一体化产品的控制系统以及信息处理。为了满足机电一体化产品的功能和要求，信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息，然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策，对正在运行按照要求进行控制，达到控制的功能。在产品中，信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。
（五）机电一体化产品的执行机构。机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作，控制信息占据这重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。 机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件，经常性的采用电液、机械、气动等机构。
三、机电一体化未来的发展方向
（一）机电一体化的智能化。机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视，最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化，以控制理论为基础，融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法，对人类智能进行模拟，致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力，得已达到更高的控制目标，更好的为工业加强效率。
（二）机电一体化的模块化。由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多，所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。同时还需要制定各项标准，这样可以方便各个部件，单元的匹配和接口。模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。
（三）机电一体化的网络化。网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。机电一体化的新产品一旦问世，只要是拥有独特的功能，并且可靠性比较高，质量能够保证，相信很快就会风靡全球。现在的网络以及得到了普及，以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期，而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品，因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。
（四）机电一体化的微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，是指机电一体化向微型化的方面发展，国外称之为微电子，它的特点是体积小，耗能少，运动灵活。
四、小结
经过本文的分析，可以看出，机电一体化并不是一个孤立的个体，是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物，随着时代的发展以及生产力的需求，机电一体化的发展是必然的，因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。
【关键词】社会需求;机电一体化专业;教学改革
随着机电一体化技术及其行业的发展，社会对机电一体化人才综合素养提出了更高的要求，因此，学校所开展机电一体化专业教学在面临着人才缺口矛盾的同时，也需要对传统的人才培养方向、培养模式等作出改革，从而更好地应对社会需求给机电一体化专业教学带来的冲击。在此背景下，对社会需求导向下的机电一体化专业教学改革作出研究与探讨，对于提升机电一体化专业人才培养质量、推动机电一体化技术与行业的发展都具有着重要的现实意义。
一、机电一体化专业人才培养需求
随着机电一体化技术及其产业的发展，许多先进的现代技术都被应用到机电一体化领域中，这对于提升机电一体化技术的应用范围与应用价值都具有着重要意义，同时也推动着机电一体化技术逐渐成为推动社会发展过程中不可或缺的重要力量。在这样的背景下，机电一体化技术在社会生产中得到了越来越广泛的应用，与此同时，社会对机电一体化人才的“质”、“量”要求也在不断提升。从“量”方面来看，当前机电一体化已经成为了世界机械工业技术发展的重要方向，同时也是我国机械工业实现自身发展的必由之路，因此，人才紧缺成为了机电一体化专业人才培养必须面临的问题。如智联招聘在2015年6月了北京市对机电一体化专业人才需求的统计结果，即北京市对机电一体化人才的每月需求量为200多个，而这也仅仅是智联招聘一个平台对北京这一个城市所作出的人才需求统计，由此可见，当前社会对机电一体化人才具有着旺盛的需求;从“质”方面来看，机电一体化技术的发展必然要求机电一体化人才所具有的专业素养得到持续的更新，并且，由于机电一体化专业具有着极强的实践性与技术性，因此，应用型、复合型人才成为了社会在机电一体化技术领域的主要需求，这也决定了学校所开展的机电一体化专业教育应当重视学生理论知识、实践技能等共同构成的综合素养的提升，只有如此，机电一体化专业教学才能够与社会需求实现良好的对接。
二、社会需求导向下机电一体化专业教学改革方向
(一)以市场为导向开展专业设置。以社会需求为导向的机电一体化专业教学改革，要求专业设置工作能够将应用型人才的培养作出核心要求，与此同时，专业需要体现出与市场的对接，特别是体现出与机电一体化产业基层一线人才职业素养需求的对接。为此，在专业设置中，学校需要对企业所提出的人才标准和人才需求作出充分的了解，并以此为依据对机电一体化专业作出战略性的定位。当然，在专业设置中，学校也需要依托于自身的优势资源体现出专业特色，也同样是提升机电一体化人才就业竞争力的关键。
(二)理论与实践结合理念下的课程体系构建。在机电一体化专业教学改革中，课程体系的构建也是对教学内容作出选择与安排的过程，这对于学生到底掌握了哪些知识和能力产生着决定性的影响，为此，社会需求导向下的机电一体化专业课程体系构建，需要体现出与社会人才需求和岗位能力要求的要求。具体而言，机电一体化专业教学需要根据学生的专业素养层次将课程氛围基础课程、专业核心课程与素质拓展课程三个部分，并以理论课程的内容和进度来设置实践性课程。其中，实践性课程的目标应当定位于推动学生深化自身的理论知识体系并掌握一定的知识运用能力，当然，实践性课程也需要重视社会需求的导向性。
(三)理论与实际并重的教学过程。由于机电一体化专业教学涉及到了广泛的知识并体现出了极强的理论性与实践性，因此仅仅通过开展理论教学，很难确保学生对机电一体化专业知识和能力作出系统性的、深度的掌握，并且在教学实践中，如果仅仅重视理论学习，也会弱化机电一体化专业教学的吸引力，从而制约学生学习积极性和学习热情的提升。当然，实践教学的开展虽然能够更好地调动学生学习兴趣，并可以在提升学生职业素养方面发挥出重要的作用，但是实践教学的开展也需要以理论教学的开展为基础。由此可见，机电一体化专业教学过程中的理论教学与实践教学缺一不可，为此，在机电一体化专业教学改革中，应当体现出教学场景的多元化、教学方法的多元化、教学手段与教学工具的多元化等，从而在践行理论与实际并重这一原则的基础上，推动学生专业素养适应社会对机电一体化专业人才提出的要求。
(四)以提升学生职业能力为出发点的教学计划。在机电一体化专业教学改革中，教学计划的制定对人才培养方向发挥着导向性的作用，因此，为了适应社会需求，机电一体化专业教学改革中教学计划的重新制定必须体现出与社会需求的适应性。具体而言，在机电一体化专业教学计划的制定中，学校需要重视对社会人才需求、岗位能力要求等作出调研，并围绕这些内容做好教学大纲的设计、教学重点的安排、教学内容的确定以及考核体系的构建，确保教学的开展体现出系统性与连贯性，从而实现机电一体化教学计划与社会对机电一体化人才需求的对接。
(五)产学结合的人才培养模式。推动学生进入企业参与生产实践，是社会需求导向下的机电一体化转教学改革的有效路径，因此在机电一体化专业人才培养过程中，有必要实现教学模式的多元化发展，将课堂教学与产学结合结合起来，使学生能够具有更多体验真实工作环境、参与真实工作流程，并提升自身职业能力。对于社会企业而言，产学结合不仅能够为自身提供更多的人才选择，而且能够使自身享受到学校所具有的科研优势、师资优势等，而对于学校而言，产学结合不仅能够为机电一体化专业学生提供更多的实习机会，而且也能够帮助自身解决实训资源不足的问题，由此可见，产学结合主体具有着强烈的合作动机，并且能够推动机电一体化专业教学改革适应社会需求。为此，学校有必要通过与社会企业进行优势资源互换来积极寻求与社会企业开展深度合作的机会，从而实现学校教育与岗位教育的协同发展，并推动机电一体化专业人才职业能力的提升。
(六)双师型的师资队伍。师资队伍综合素养是提升机电一体化专业教学质量的重要保障，而机电一体化专业所具有的实用性、实践性等，对教师队伍所具有的理论知识和实践能力都提出了较高的要求。为了适应社会对机电一体化专业应用人才的需求，在教师队伍建设中，必须重视教师技能水平的提升，只有如此，机电一体化教师队伍所具有的综合素养才能够适应机电一体化专业人才的培养需求，构建一支优质的双师型队伍是社会需求导向下机电一体化专业教学改革的关键。作为机电一体化专业教师，需要做到理论教学与技能教学的结合，并在教学内容、教学方法等多个方面体现出对社会需求的针对性，而双师型师资队伍的构建，也要求学校能够为教师提供更多到社会岗位进行锻炼和学习的机会，推动教师实现自身专业技能与自身理论水平的协同提升。当然，教师本身也应当树立学习意识，重视在教学过程中与学生实现共同成长。
【参考文献】
［1］张燕，史留勇，刘世豪．基于社会需求的机电一体化专业实验教学改革［J］．中国电力教育，2014，29:75～76
［2］张燕，史留勇，刘世豪，何盛．基于社会需求的机电一体化人才培养模式的探索与实践［J］．海南大学学报(自然科学版)，2014，4:389～393
［3］陶涛，花良浩，高宁．机电一体化技术专业人才需求分析［J］．科教导刊，2015，12:55～56
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.
关键词: 机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口
Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection
中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)14-0044-01
0引言
机电一体化系统是机械、电子和信息等各种技术融合为一体的综合系统,其构成要素与子系统之间的接口部分就显得极为重要。在机械系统和电子系统各种技术的复合过程中,接口技术很重要,机电接口技术是解决如何把机电及相关领域技术有机地融为一体,从而设计出最优的机电一体化产品的研究领域,其性能的好坏对整个系统的综合性能起着决定性作用。
1机电一体化系统的设计
在早期的机电一体化系统中,机械部分的设计是系统设计的中心。电能仅用于驱动,为系统提供动力。利用直流电动机的变速功能虽然可以简化机械系统的传动结构,但因为无法控制运动部件的行程,因而程序自动化仍然是系统控制设计的主要目标。驱动电动机不再是机械运动链的起点,而成为联结机械运动和动力以及控制的接口。机电一体化系统设计已从“纯”机械的设计延伸到控制领域。计算机、数字电路、传感器以及自动控制理论已成为系统设计师不可或缺的知识基础。信息技术和软件设计已经成为表达系统设计思想和协调自动化工作的重要工具。机电一体化技术是一个不断发展和完善的过程。产品精度和生产效率对机电一体化系统提出了不断改进伺服驱动性能和发展控制算法的要求,而性能优良的伺服驱动既拓展了机械系统的功能、简化了传统的机构,又要求机械系统具有合理的惯量和更好的系统动态性能。传感器的在线监测确保了系统安全可靠的运行,反馈的信息通过闭环确保了先进控制理论的实现和产品的质量要求。机、电、信息的密切交叉已经使机电一体化系统中各部分的互相联结和影响成为设计必须综合考虑的重要内容。机电接口技术作为机电一体化设计的核心已经受到专家和学者越来越多的关注。
2机电接口技术的内涵
机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统,其子系统之间的接口极为重要,从某种意义上说,机电一体化系统设计就是接口的设计。但现在对于机电接口技术的研究较少,通过对机电一体化系统进行总结和归纳,我们提出了机电接口技术的概念,形成了如下几点认识。
2.1 机电接口技术的内涵机电接口技术是一门新兴的技术,它研究机电一体化系统中各组成部分(子系统)和各组成技术之间的接口问题。研究这门技术是为了更有效地进行系统中信息能量的交互,融合各种技术,实现机电一体化系统最优化设计。
2.2 机电一体化系统接口(简称机电接口)的功能机电接口传递和转换信息和能量,并将机电一体化各组成技术的特性融为一体。机电接口包括硬件和软件,硬件主要在子系统之间或人与机电一体化系统之间建立连接,为信息和能量的输入/输出、传递和转换提供物理通道。软件主要是提供系统信息交互、转换、调整的方法和过程,协调和综合机电一体化组成技术,使各子系统集成并融合为一个整体,实现新的功能。
2.3 机电接口的分类①人―机接口。人与机电一体化系统之间的接口,通过此接口,可以监视系统的运行状态,控制其运行过程,即通过人―机接口能够使系统按照人的意志进行工作。人-机接口是双向的,硬件包括输入/输出设备,主要有显示屏、键盘、按钮等。②动力接口。动力源连接到驱动系统的接口,为驱动系统提供相应的动力。根据系统所需的动力类型不同如直流电、交流电、气动、液压等,动力接口的形式也有很大的不同。但动力接口有一个共同的特点,能够通过较大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三处,控制系统到驱动系统、驱动系统到传感器、传感器到控制系统。智能接口的应用情况相对比较复杂,但可以得出它的一些共性:智能接口传递和转换各种信息,按照不同技术的要求改变信息形式,使不同的子系统、不同的技术能够集成在一起,形成完整的系统。通常,智能接口是软件表现出的功能连接。④机―电接口。执行机构与驱动系统和传感器之间的接口。将驱动信号转换成执行机构所需的信号,或将执行机构的机械信号转换成传感器所需的信号。
3机电接口技术对机电一体化发展的影响
社会需求推动机电一体化技术的发展。当传统的机械技术无法满足日益增加的社会需求时,机械技术与电子技术、信息技术等结合形成的机电一体化技术就成了机械技术发展的必然。相应的系统内部的接口也就变得越来越复杂。机电一体化技术的各组成技术的研究已经进行得非常深入且日趋成熟,同时,人们也意识到单纯发展和研究各组成技术并不能保证机电一体化系统的最优化。而机电接口技术正为它们提供了一种有效的方法来进行系统研究,并将系统设计、集成和融合理论应用到实际的设计当中。目前,机电一体化正在向着智能化、模块化、网络化等方向发展,智能化必然要求系统各部分的结合要更加紧密,信息传递和反馈更加迅速准确。从机电一体化发展方向对机电接口技术的要求来看,机电接口技术的研究与发展已经成为必然,同时,机电接口技术的研究与发展也必然对机电一体化技术的发展起促进作用。
4结论
机电一体化系统是机械系统不断融合各种新技术、新知识发展起来的。因此,从机械技术发展起来的机电一体化技术的复杂性和多学科性就决定了此技术的研究重点是各种技术在机械技术上的融合与创新。机电接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机的结合在一起,形成完整的系统。机电接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要。同时机电接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展,促进机电一体化系统理论的发展。
参考文献:
[1]李运华等.机电控制.北京:北京航空航天大学出版社,2008.
