机电一体化相关知识篇1
关键词：机械类专业;自动化类课程;课程体系
【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2016）11C-0091-03
机械类专业主要有机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化、车辆工程等。在这些专业的培养目标中，明确了对学生进行自动化技术的教学要求。因此，在专业培养方案中设置了自动化类课程，科目主要有电工技术、电子技术、测试技术、单片机原理及应用、工程控制与机电一体化技术等。自动化类课程的设置对于学生掌握现代机械设计方法与先进制造技术，能够从事机电结合的产品开发、自动生产设计等方面的工作起到了积极的作用。
一、自动化类课程体系教学中存在的问题
由于各方面原因，机械类专业有偏“机”的倾向，自动化方面偏弱，虽然在教学过程中讲授机电两方面的知识，但是实际上各自为政，出现了机电脱节的现象，造成学生所学的知识不能相互融合，培养的学生很难成为机电综合类人才。
（一）理论教学内容相互结合不足
机械类专业中自动化类课程未形成合理的体系，一方面，在教学中没有注意相互内容的层次关系，衔接不理想。授课教师各自讲授教学内容，相互之间缺乏沟通，出现了授课内容重叠的现象。比如，在《电工技术》课程中关于直流电动机以及pLC控制的知识，而在《机电一体化技术》课程中又有直流伺服电机和pLC技术的内容，如果任课教师间不注意交流，不可避免地出现了重复讲授的情况，在当前课程学时压缩的背景下，造成了学时的浪费。另一方面，自动化课群与机械制造类课程联系不够紧密，机电结合不足。自动化类课程的设置，是为了使学生在机械设计与制造环境中能够利用自动化的技术手段，达到掌握机电技术的知识目标。但在教学中这两方面的课程相对独立，课程学期安排上不够合理，造成了学生机电知识上的割裂与脱节。比如，机械类课程中的《数控机床》课程，主要讲授作为典型机电一体化产品一数控机床的知识，可作为它的前续课程《机电一体化技术》却安排在了同一个学期甚至滞后的学期开设，不能起到前期知识铺垫的作用。
（二）实践教学环节薄弱，缺乏综合性训练
自动化类课程的实践教学环节内容单一、薄弱，对学生综合应用机电一体化技术的能力培养与训练不足，主要体现在：1.实验内容大多以验证性为主，未能充分从机电结合的角度去安排应用性强的项目;2.生产实习没有与自动化相关的任务;3.毕业设计训练缺失，近几年机械类专业的学生进行的毕业设计只是在机械设计与制造方面的题目，没有与自动化相结合的内容。
由此可见，现有状态制约了相关专业学生对机电综合应用能力的培养，学生发现问题、分析问题、解决问题的能力不能得到训练。因此，在我校实行学分制的背景下，如何使机械类专业的学生具备能适应现代社会需要和技术发展要求的机电综合能力是亟需解决的问题，进行对自动化类课程体系和教学内容的研究与实践具有重要的现实意义。
二、自动化类课程体系建设的措施
（一）建立教学团队
教学团队建设既是加强师资队伍建设的有效途径，也是促进教学改革的广阔平台和凝聚教师向心力的良好载体。在机械类专业自动化类课程教学中，通过建立团队合作机制和组织模式，有利于开展教学研讨和交流，便于科学合理地构建相关课程的教学内容;有利于进一步开发教学资源，整合团队成员的优势，为教学实践提供强有力的师资保障。
（二）建立科学合理、衔接有序的课程体系
围绕机械类专业人才培养目标，研究自动化类课程中各科目的具体教学内容，特别要注重各科目的衔接及其知识在机械设计制造中的应用。
在《电工技术》课程中重点讲解电路基本理论、变压器、三相异步电动机、继电器控制;直流电机以及pLC控制在后续课程《机电一体化技术》中讲授;《测试技术》课程中主要讲解传感器与信号处理，测试系统的构建由《机电一体化技术》课程介绍等。理顺自动化类课程授课次序（如图1所示）。
图1自动化类课程教学次序
在机械类专业的自动化类课程中，《机电一体化技术》是以当前机电一体化技术为主，面向具有代表性的机电一体化系统的设计开发，从较宽广的应用范围讲述机电一体化的基础理论与应用，综合性、实践性很强，涉及知识面广、容量大。课程教学内容主要包括机械系统、检测系统、伺服系统、控制系统、接口技术以及机电一体化系统设计等。该课程对于机械类专业中“机”“电”类课程知识的衔接与协调起着重要的作用，相关课程关系（如图2所示）。所以可以以此为抓手，统筹安排，妥善处理好两大类课程的体系建设问题。
图2机电类课程关系
（三）加强综合性实践教学体系建设
在实验内容上，突破课程体系的界限，将机械设计、液（气）压传动、电气控制和pLC、单片、测试技术等课程内容有机结合，围绕典型的机电一体化装备，建设系统性、综合性的实验项目或开展机电综合性课程设计。
加强机电相结合的生产实习、毕业设计的建设。探讨在原有实习项目中如何增加自动化类的要求，这样可以充分利用现有实习基地（大型国有企业）的资源使学生得到现场的综合训练。增加机电一体化的毕业设计题目，使学生所学知识得到整合与提高。
（四）构建学生创新教育体系
机械类专业学生创新能力的培养贯穿高等教育的全过程，构建创新教育体系是非常重要的一个环节。大学生往往思想活跃、勇于创新、竞争意识强，开展学生科技创新活动可以激发学生的主观能动性，提高创新意识。可以组织学生参加“机器人大赛”“飞思卡尔智能车大赛”等活动，进一步加强对其机电综合能力的培养和锻炼，使学生对所学的知识融会贯通。学科竞赛还可以与课堂教学以及实践教学结合起来，使学生在专业知识体系的构建中，逐步形成机械设计制造与自动化控制相融合的构架。
三、结束语
机械类专业中的自动化类课程是其专业培养方案中重要的组成部分，合理设置课程及其教学内容、科学安排讲授学期与次序，并与机械类课程能够有机结合对于专业培养目标的实现有着重要的意义。在当今社会中，对机电结合的一体化人才需求比较旺盛，培养出掌握机电技术的复合型应用人才，使之在工作岗位做出贡献，是高等教育的目的。建设并完善机械类专业自动化类课程体系，可以适应学分制的要求，为培养学生机电一体的综合应用能力提供环境和条件。
基金项目：内蒙古自治区“电工电子系列课程教学团队”;内蒙古自治区精品课程“电气控制技术”;内蒙古农业大学教育教学改革研究项目（JG-201316）。
参考文献：
[1]王福元.“机械设计制造及其自动化”专业电类课程设置的思考[J].内江科技，2008，（9）.
[2]李军，范剑.地方高校机械类专业电类课程体系建设研究[J].职业教育研究，2013，（3）.
机电一体化相关知识篇2
关键词：机电一体化；学生实践能力；强化
随着社会的迅猛发展，高科技目前已经运用到各个领域中，机电一体化技术作为高科技与机械相融合的产物，能够有效地提升劳动生产率。机电一体化专业人才主要从事的是产品生产的机械制造、安装调试、设备运行、管理维护等实践性较强的工作。机电一体化的人才不仅仅需要掌握一定的专业知识，更重要的是实践操作技能。可以说，学生机电一体化实践能力直接影响着其未来的就业情况。因此，教师应结合学科的特点，整合一切力量，加强学生的实践能力培养。在此，笔者结合自己多年的教学经验，粗略谈一下如何在机电一体化教学中强化学生的实践能力。
一、构建利于学生实践能力培养的课程体系
实践性的课程体系是强化学生实践能力培养的基础。一般的机电一体化课程体系较为追求知识的系统性和完善性而忽略了实践性、可操作性，不利于学生动手操作实践能力的培养。机电一体化教学涉及内容较多，如：计算机、电气控制等，需要较强的信息和控制能力，而这些的实现不仅仅需要一定的专业知识，更重要的是学生的实际操作能力，而想让学生在有限的教学时间内掌握两种知识并融合使用，只有通过实践来完成。因此，教师应结合学生和学校的实际情况，以培养学生实践能力为中心来整合、优化机电一体化课程，从而构建实践性强的课程体系，推动机电一体化教学内容的单一、完善转向多元化、综合性、实践性。如：笔者在教学过程中，将机械专业的机械工程材料、机械原理、机械零件设计等内容与电工专业的电工技术基础、电子技术基础、电工电子仪表与测量、电机与变压器、电力拖动、可编程控制器与自动控制原理等知识加之计算机知识分别设成三个板块，即：机械知识、电气知识、计算机知识，进而以这些知识为中心点开展教学，增强学生对每块知识的实践技能，最后相融合渗透，引导学生尝试着自己动手探究、实践。
二、加强机电一体化实验室和实习基地的建设
实验室、实习基地是学校建设的重要组成部分，更是学生锻炼、动手操作的重要途径之一。然而，学校大都将建设的重心放在了教学手段、教学工具的更新上，诸如：多媒体、模拟现场教学等等，以此来调动学生学习的积极性，同时也更直接地、更清晰地让学生了解和认知专业知识。然而，机电一体化属于技术性很强的学科，想要增强实践性，实验室、实习基地等是必不可少的。因此，学校应加强和完善对实验室以及实习基地的建设，即：要配制先进的控制电路等电控系统、现代检测诊断仪器设备等机电一体化相关的设施，借以来确保每位学生的动手操作性，进而实现强化学生实践能力的目的。此外，学校还可以结合专业特点，与企业相结合，开展“校企”实习基地，即：与相关的企业签订合同，让本校的学生去企业实习，充分运用社会实践资源来为学生创造实践的平台，让学生更清楚、更深入地了解专业技能。如：笔者在教学过程中采取的方式是将三年学习时间分为两个部分，即：第一年和第二年学习掌握专业知识，对于一些实践活动，在实验室进行；第三年则让学生去相关企业实习，“真枪实弹”地去体验专业知识的实用性、操作步骤等，深化学生的实践能力培养。
三、开展多元化的实践教学
实践教学是机电一体化课程教学的核心内容，也是强化学生实践能力的关键。针对机电一体化内容范畴广、实践教学内容不一、学生个性特征明显等特点，笔者认为应开展多元化的实践教学，借以来充分调动全体学生的参与性，同时最大限度地实现增强学生实践能力的目的。首先，创新考核体制，采取多元化的评价体系：将理论知识、实践操作技能、平时实践情况、创新情况、自主参与实践情况等都融入考核体系中来，以此来约束和激励学生参与实践的行为。其次，任务驱动教学法、学生合作教学法、探究教学法融合使用，即：结合教学内容提出教学任务；让学生自主或者合作探究式地尝试着操作；引导学生在实践中分析、总结相关理论知识，同时也可以让学生结合相关理论知识进行实践，实践与理论相结合开展教学活动，促使学生理论与实践的双重掌握，推动学生对知识与实践的灵活掌握与运用。这样多元化、多角度地开展实践教学来充分调动全体学生的实践参与性，进而让每位学生都能够在实践教学中得以发展。
总之，机电一体化专业是社会经济体制迅猛发展下的必然产物。现如今工业企业都进入了高科技的应用时代，需要较多的机电一体化专业人才。我们作为教师应结合市场经济的发展需求，不断探究强化学生机电一体化实践能力的教学途径，从而确保学生学习与专业工作岗位的“零距离”接触。
参考文献：
[1]李建勇.机电一体化技术[m].北京：科学出版社，2004.
机电一体化相关知识篇3
关键词：中职教育；机电一体化；学生
中图分类号：G712文献标志码：a文章编号：1674-9324（2015）04-0114-02
中等职业院校机电一体化专业是一门综合性学科，具有高度的融合性，结合了计算机科学与控制，电子技术和机械工程等相关专业。随着社会发展和科学不断进步，计算机科学技术的发展和应用为机电一体化技术的改进提供了前所未有的发展机遇。当前机电一体化专业已经成为一门综合学科，结合了计算机科学与信息技术、传感检测技术、自动控制技术、伺服传动技术和机械技术等相关技术。作为一门交叉学科，机电一体化专业当前有了更新的发展方向，即光机电一体化技术，并且在实际应用中取得了越来越大的成绩。
在当前中职院校机电一体化教学过程中，大部分院校仍然沿用传统的教学模式，而忽视了机电一体化专业本身的特有特点，更没有将机电一体化中的“机”和“电”进行有机的结合。同时，由于大部分中职院校在师资方面还有些欠缺，教学方式和方法单一且陈旧，这就导致很多中职院校毕业的学生既不懂机也不懂电，到工作岗位后在工作中要重新学习，浪费了时间和精力。笔者所在学校长期以来一直致力于机电一体化专业的教学改革和探索，在研究中积累了一定的经验，在此分享给大家，以供参考。
一、从入学开始就对学生进行职业教育
中职学生与普通大学教育中的学生相比具有自身特有的一些特点，大部分学生文化基础比较差，不愿意学习，将学习视为一种负担。很多学生对学习甚至没有兴趣，对于基础学科如语数外等更是头疼。因此，中职机电一体化专业教育首先就是要对学生进行专业以外的教育，激发起学生对专业学习的兴趣，调动起学生对专业课程学习的积极性和主动性，让学生在学习中重新找回自信，重拾信心。所以，中职教学尤其是机电一体化专业教学，在教学过程中要讲求一定的方式方法，一方面要让学生了解自己所学的专业，了解专业优势和发展前景，以及将来自己可能要从事的职业；另一方面要给学生一定的压力，让学生认识到本专业的管理方式和面临的各种困境，进而让学生在学习中产生一定的紧迫感和危机感，有所畏惧，有所压力，形成一种自我约束意识。通过这种入学教育和专业知识的提前了解，让学生提前认识自身专业，做到有备无患，以便充分调动学生对专业知识的兴趣，激发学生学习的积极性和主动性。
二、从课程体系方面进行教学改革
职业教育不同于本科教育，中职教育的重点不在于让学生系统的和完整的掌握所学知识内容，而侧重点在于让学生掌握技能，侧重应用，培养掌握一定技能的应用型人才。机电一体化专业要求学生在较短的时间内掌握大量的概念，并且是非常抽象的概念，在中职教育中具有一定的难度。虽然中职学生具有非常强的动手能力，但是对于概念和方法的掌握还是需要具备一定的学习能力，并且机电一体化专业对学生能力的要求也相对较高，要求学生能够利用各种现代控制手段实现对机电产品的柔性化、智能化的控制。在此基础之上，笔者所在学校从职业教育的特点和学生特点出发，主要坚持以学生对知识的应用为主，努力培养学生对专业知识的运用能力，并按照相关要求和学生需求进行教学计划的设计。具体来讲，主要是以下几个方面。
1.注重教材选定与实践相结合。在教材选定方面要首先与企业进行沟通，让企业参与专业课程和教材的选定，注重与企业生产实际相结合，让学生在学习中逐步了解和适应所学专业的岗位要求。针对教师素质相对低下的特点，不断提高教师素质，提高教学质量，开展相关的教学比赛，如教学观摩课程和精品教学比赛，激发教师教学的积极性。
2.提高教学实践在整体教学中的比重。中职教学不同于本科教育，在教学过程中更加注重实践训练，而对于理论学习则应该以学生掌握为主。因此，在中职机电一体化教学过程中，教师要逐步缩减理论教学的比重，对一些纯理论的课程可以适当的减少，留出更多的时间让学生接触实际操作，在实践中体会理论和专业课程的精髓。
3.课程设置要充分体现专业性和科学性。在中等职业学校课程设置上，要充分结合中职院校的特点和学生的特点，以提高学生职业技能为目标，在文化课程的设置上要有所侧重，如英语课程就可以适当缩减，因为本身很多学生对英语学习就没有什么兴趣，同时在实际应用中也没有太多的实用性。而在专业课程的设置上也要有所侧重，对专业基础课的设置要注重广而简，对于专业知识课程的设置则要有一定的针对性，坚持专而精。
4.增设开阔学生知识面的选修课。在选修课的设置上，一方面要坚持以扩大学生专业知识面为主，另一方面要以开阔学生视野，增加学生就业机会为主。因此，选修课程的设置要结合机电一体化专业知识，开设相关技术课程，增强学生就业竞争力；同时从企业的角度出发，开设与机电一体化相关的营销和管理方面的课程，增强学生综合能力和拓展能力。
总之，中等职业院校在机电一体化教学实际中，要结合学生特点和课程特点，科学设置课程体系，根据企业对于岗位需求的要求合理的安排知识学习，即企业岗位需要学校讲什么，教师就给学生讲什么；企业需要学校给学生讲多少，学校教师就给学生讲多少。从实际出发，以实用为主。
三、从教学过程中对教学进行改革
作为一门对实践技能和操作技能要求很强的课程，机电一体化的专业课程中有很多内容是讲述各种机床和零部件的工作原理和加工过程的，而这些内容仅仅靠课本中的一些图片是很难让学生接受的。因此，在教学过程中对教学进行改革就是要改变以往依靠学生的想象来对枯燥和抽象的专业知识进行学习的方式。
1.在教学方法上采取灵活的方式，不断激发学生对专业技术的学习兴趣。机电一体化专业是一门动手性学科，要求教师和学生要更多的进行实践操作。因此，在教学过程中，中职教师要改变传统的教学模式，让学生不再简单的被动接受知识，而是要调动学生对专业知识的积极性和主动性，让学生主动去探究知识。在教学方法上，教师可以灵活的采用多种方式，如，在课上教学时，可以将学生进行分组，然后进行随堂比赛，对于胜出的一组进行表扬；让专业知识理解较好的同学为其他同学进行相关知识的演示，增强优秀学生的荣誉感，激发其他同学的上进心；也可以在实验或者实训中让掌握知识较好的同学或者动手能力较强的同学对其他同学进行辅导，互帮互助，既帮助了同学提高知识，也激励了同学共同努力，共同进步。
2.增加实训课程，综合运用多种教学手段进行辅助教学。作为一门实践性强的课程，教师在讲授机电一体化专业课程时，要更多的结合实物对学生进行讲解，避免照搬教材和长篇大论的说教。对于一些枯燥的原理和结构，只要结合实物进行讲解，学生就能够很好的理解并且掌握。多媒体教学的不断普及和应用，更是有效的提高了机电一体化教学的可操作性。对于一些学生相对较难接受而又不能接触实物的知识，教师可以采用多媒体技术制作教案，在大屏幕上作动态演示，从而使教材中静态图形动态化、声像化。这样不仅教师能够轻松的将教学内容生动形象的演示给学生，而且能够让学生非常容易的接受和掌握所要讲授的内容。笔者所在院系配备了专门的多媒体教室、专业实训室，使其具有专门的工业生产级的生产线，对此教学条件合理地运用，可让学生顺利地完成实践―理论―再实践的学习过程。
对教学过程进行改革，同样要结合中职学生特点，找好突破口，开动脑筋，从学生乐于接受的角度进行改革和教学，提高学生对机电一体化专业的学习兴趣。中职院校的学生更喜欢具有实际操作性和动手能力强的课程，而对于理论知识的接受则较差。因此，中职教师在进行机电一体化专业教学时，一定要不断加强学生动手能力的训练，加深学生对教材的理解和掌握。总之，在教学过程中要做到讲中练，练中讲，边讲边练，真正实现理论与实践一体化教学。
四、从加强教师队伍建设进行教学改革
职业学校的教师分为3类：即基础课教师、专业课教师和生产实习指导教师。当前在机电一体化专业教学中存在不同类别的教师相互脱节，不能有效衔接的问题。基础课教师不了解有关专业的知识需要，往往出现讲过的没有用，有用的没有讲；专业理论课教师缺乏动手能力，往往只会讲不会干，或干不好；而生产实习指导教师则只会干不会讲。同时专业课教师与实习指导教师之间缺乏沟通，造成理论与实践相脱节，与职业教育的培养目标相背离。因此要真正培养出既有一定理论又有实践操作技能的实用型人才，师资队伍的建设是不可或缺的。笔者在经过认真分析研究之后，认为主要应该从以下几个方面进行改革。
1.基础课教师也应该学一些专业课知识，适当参加实践活动，充分了解专业课对基础课的知识要求。
2.专业课教师要到生产中锻炼，如利用假期、平时的业余时间到企业参加劳动和实际操作，切实提高动手能力；也可以由学校创造条件，安排教师定期深入到企业的实际生产环节，了解和熟悉在实际生产中应用的一些最新技术和设备。
3.实习指导教师在不断提高自己操作水平的同时也要加强理论学习和深造，通过听课、讲课、备课等来提高自己的理论水平。
五、结语
通过开展卓有成效的教学改革，笔者所在院系的机电一体化专业教学不但提高了专业课程的教学水平，而且促进了理论与实践相结合的教学体系的建立，实践教学薄弱的局面基本扭转，学生在专业知识、实用技能和职业综合能力三方面都有了很大的提高。
参考文献：
[1]师润平.影响新办机电类专业教学效果的因素和改进途径[J].机械职业教育，2012，（5）：28-29，38.
机电一体化相关知识篇4
关键词重型机械；电气自动化；专业建设
中图分类号tH2文献标识码a文章编号1674-6708（2014）106-0034-02
1我国重型机械电气自动化专业的发展现状
从我国目前的重型机械电气自动化的发展来看，其专业团队已经初具规模，形成了具有一定数量的电气自动化技术队伍。这些技术工作者每天面对的都是重型机械和其它专业技术人员，大家一同工作，进行产品设计、做科研试验，为了重型机械设备水平的提高做出了不懈努力。但是，我们也看到了这样现象，电气自动化是与重型机械相配套的专业，但是目前的专业建设工作存在一定不足之处，大大影响了重型机械设备水平的提高。以下从几个方面对问题进行分析：
第一，从目前的重型机械行业的发展看，其中具备电气自动化专业技术的人员稀少，技术力量明显不足。据调查，在一些重型机械厂，拥有的专业机电人员比例严重失调，往往人少任务量多，难以及时完成。一些矿井单位，由于缺少专业电气人才，一个电气技术人员经常需要调换岗位，工作不稳定，到新的岗位又要学习新的技术，影响了自身技术水品的提高，难以在一个工种上得到技术进步。
第二，对于一些电气自动化的技术人员来说，往往工作比较分散，缺少一个领导者对他们进行统一的规划，对其工作进行组织协调，而且相关的专业资料比较少，在行业之间存在着封闭的现象。电气自动化技术人员之间缺少技术经验交流的机会，行业之间缺少对电气自动化技术的协调规划。近几年来，部分单位对自己的电气自动化技术经验的“封锁”，导致各个单位之间难以开展关于电气自动化技术的交流、学习的活动，影响了整个电气自动化行业的发展速度，导致行业技术发展迟缓，产品质量提高不上去，重复的劳动增多，大大增加了企业成本，影响了经济效益。
第三，在重型机械设备中的电气化专业还存在比较突出的问题就是知识老化。从现有的电气自动化的专业技术人员来看，多是毕业于电气自动化专业以及自动控制专业。科技的发展，对知识水平的要求在不断提高，原有的知识水平难以与科技发展相适应，知识相对老化。不单是理论知识上的变化，在传动、控制系统的结构与其组成也发生了巨大变化。对系统的动态品质进行设计计算过程中，不光结构图与以前不同，其传递函数也不同。对重型机械行业中的电气化专业来说，知识老化问题相对其它专业更为突出。因此电气自动化相关专业的技术工作人员就要不算加强知识的积累，勤奋专研，应对现在工作的要求。
第四，电气自动化的电控装置存在一定缺陷。电气自动化的研究成果是通过电控装置体现的。目前，还不具备制造与其相配套的电控装置的能力，尤其是能够体现科研成果的那些非标准的电子装置。一项科研成果的研发，耗费了科研人员大部分的工作时间，包括了和相关部门、单位之间的沟通，对电子元件的选购以及一些特殊的检测仪表等相关设备的准备工作，既耗时又耗力。
2对加强重型机械电气自动化专业建设的建议
对重型机械的电气自动化来说，以后的工作需要从三个方面进行，首先是为本行业服务，其次是把服务领域进行扩大，最后就是与世界接轨，当物质技术条件符合时，进行一些技术的出口、援外，与国外技术之间的交流、合作。为了电气自动化专业的发展，我们可以采取以下措施。
第一，电子技术的进步直接影响了重型机械产品的技术结构，为了更好的应对这一变化，对于重型机械行业的领导者来说，应对其专业知识结构进行完善。第一，适当进行短期的培训，比如现在微型计算机的短期培训班，对于各级领导提升自身的技术知识水平有很大帮助。第二，领导班子适当加入新鲜的血液，选拔一些年轻的、优秀的电气自动化的专业技术人才。
第二，为了更好的进行电气自动化的相关研究，可以组建研究单位，对原有研究单位提供技术、人员、设备上的大力支持。
第三，对计算机技术进行广泛应用。在电气自动化专业的相关工作中，对过程控制以及产品配套方面加强对微型计算机的应用。微型计算机相对其它具有很大优势，微型计算机的体积小、通用性强、功耗低、价格低以及可靠性高，微型计算机的应用具有重要意义。同时，在原有的基础上，加强计算机在科学计算、辅助制造、模拟仿真、辅助设计以及企业管理方面的应用。进一步促进行业的发展。
3对电气自动化专业人才的培养
第一，加强建设电气自动化的师资力量。师资力量是培养人才的关键因素，所以首先就是加强师资力量的建设工作。目前对矿业人才的需求量在不断增多，要求也在提高，不管要具备专业的理论知识，同时也要具有实际操作能力，当面对机械的电气自动化问题时，具备解决问题的能力。所以要加强对师资力量的建设，打造一个集理论知识、实践能力、综合性强的师资队伍。我们可以邀请具有专业技术经验的技术人员进行技术培训，也可以将教师派遣到其它地区进行交流学习。为提高自身技术知识水平，打造更专业的人才队伍做出努力。
第二，在现有的培训基础上，健全与其相关的内容体系。对现有的实践基地进行完善，开展与自动化专业相关的交流学习，为学生创造一个良好的实践学习环境。
第三，建立教育培训体系。利用科研优势与学科的优势，对相关人才技术水平进行全面提高，根据矿业的需求，培养具有专业技术能力的人才队伍，健全人才教育培训体系。
4结论
自动化技术是科技发展的产物，随着机械化水平的提高，电气自动化应用逐渐普及。但是目前的电气自动化专业存在一定不足之处，电气自动化专业的技术人员需要不断提高自身的技术知识水平才能满足行业的需求。
参考文献
[1]刘维亭，王德明，朱志宇.电气工程及其自动化专业建设与实践[J].华东船舶工业学院学报，2002（12）.
机电一体化相关知识篇5
把matlab/simulink仿真技术用于机电一体化系统课程教学研究，设计了课程中的一个典型案例来阐述simulink混合仿真技术的关键步骤和过程，使学生能把课程各知识点由易到难、由元部件到系统串联起来。结果表明，matlab/sim-ulink的跨物理平台、开放的混合建模仿真技术，适用于多学科相结合的机电一体化系统课程的教学研究，有助于学生对课程的理解，降低了教学成本。
关键词:
simulink;仿真建模;机电一体化系统;教学研究
“工业4．0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法，其包涵了智能工厂、智能生产、智能物流这三大主题。中国制造2025是国家实施制造强国战略的行动纲领，而智能制造又是引领中国制造走向高端的切入点。因此，这对与“智能制造”相关的高校课程教学改革既是一个机遇和方向，也是一个挑战，其中对机电一体化系统设计课程教学改革是不可忽视的。机电一体化系统是一门综合性、应用型很强的课程，它涉及的知识面广泛，包括了机械部分、电气部分、系统控制部分等，是智能制造中不可或缺的部分，对培养机电专业人才具有重要作用。目前，购买庞大的机电实验设备是一种不错的理论联系实践的教学方法，但资金投入较大，这对大多数高校是一个不小的负担。而仿真的引入能够弥补这方面的缺陷，又能提高学生对理论知识的理解。目前国际上科学运算与计算机仿真领域首选的计算机语言是matlab，与之配套的simulink仿真技术，并且它涵盖了数值计算与分析、信号处理、图像处理、通信、控制系统设计、测试测量等众多领域，为不同的物理系统混合仿真提供了新的有效的解决方案。因此，把matlab/simulink引入机电一体化系统设计教学改革，并选取合适的案例进行教学，是一种非常不错的解决方法。
1案例选取
机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称，是一门面向应用的技术，代表了机械产品的柔性化和智能化发展方向，因此，案例的选取也体现这一点。机电一体化系统设计为机械制造及自动化、机械电子工程等机械专业方向的必修专业主干课程，并且要求学生在学习本门课程之前需要进行《机械原理》《机械设计》《电路》《电力电子技术》《电机传动控制》《测试技术》《控制工程基础》《微机原理》《电气控制技术》等先修课程的学习。所以，把matlab/simulink仿真引入多学科融合的、理论与实践相结合的机电一体化系统是教学课程改革中的一个关键点，需要从课程中合理地选取案例，使之既能反映各部分知识点又能反映它们之间的系统联系。从不同的角度进行选取，在机电一体化系统设计这门课程中满足条件的案例是有很多的，其中电机控制作为机电一体化系统设计一直以来是一个重要的知识点。本文选取直流电机闭环调速控制作为案例进行分析，涉及《电路》《电力电子技术》《电机传动控制》《测试技术》《控制工程基础》《电气控制技术》等基础课程，包含有单相交流电、三相交流电、aC－DC整流、电桥、晶闸管特性、直流电机机械特性、开环控制、闭环控制等知识点。并且，用matlab/simulink仿真技术把这些知识点从简单到难串联起来，开放建模系统，这将有助于学生从系统的角度学习掌握机电一体化知识。
2案例仿真研究过程
在引入matlab/simulink的机电一体化系统设计课程仿真教学设计中，仿真思路是先从元器件的性能开始，然后简单开环控制，最后到闭环控制。这样使学生不仅能弄清楚各个元器件，还能分析整个系统。下面就是机电一体化系统设计课程中典型案例的matlab/simulink仿真建模设计的关键步骤。
2．1元器件选取在机电一体化系统设计的直流电机控制仿真典型案例中，所涉及的元器件模块有aCVoltageSource、Scope、Sum、Step、Constant、parallelRLCBranch、DCmachine、Currentmeasure-ment、Voltagemeasurement、meanValue、powergui、piDControl-ler、Display、Synchronization6－pulseGenerator、thyristor、Univer-salBridge、pulseGenerator、terminator等主要模块。
2．2主要部件测试分析为了使学生不仅能学到系统知识，还需要让学生知道各个元器件的知识点，因此有必要设计元器件主要模块的分析模型。下面设计三相交流电、单相交流电整流、三相交流电整流、晶闸管原理模块、桥式整流模块，并进行必要说明，起到从元器件到简单系统的过渡作用。首先，是使用matlab/simulink搭建的三相交流电电源波形仿真模型及其Scope输出的仿真波形图。当电源参数调整、负载电阻调整的时候，波形图是符合欧姆定律发生变化的。如电源的频率设置为50Hz时，根据公式t=1/f，得出周期为0．02s。让学生充分理解这点，对后面对晶闸管触发角改变得到不同输出电压的理解，显得非常的重要。而且，这些参数均能让学生调整并显示出来，便于学生发现问题思考问题。其次，在了解三相交流电的电源波形及其负载特性之后，应该为案例中aC-DC整流关键部件搭建一个性能仿真平台，即晶闸管性能仿真模型。模型中aC峰值设置为220V，调整晶闸管的触发方波，可以从Scope示波中观测形图。从波形图来看，正好说明了晶闸管正常工作时的4个特性，即①当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。②当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。③晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。④若要使已经导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流下降接近于零的某一数值一下。让学生了解这点，是至关重要的，它为后续的电桥整流、调压等提供基础。最后一个较关键的部件就是直流电机模型仿真，建立直流电机的性能仿真模型。从输出的Scope波形图来看，仿真输出与直流电机转速、电流、电磁转矩以及励磁电流的理论公式推导输出是相符合的，这就加深了学生对直流电机公式的理解和熟悉。认识和理解直流电机的机械特性，为后续的直流电机调速控制起到至关重要的作用。
2．3开环控制测试分析在对直流电机闭环调速控制分析前，应该让学生了解直流电机的开环调速控制，搭建三相交流的simulink的DCmachine开环仿真模型。在这个simulink中有几个关键点需要学生弄清楚，如三相交流的自然换相点、晶闸管门极控制的触发顺序、脉冲触发时间的改变如何影响电压电路的输出量、直流电机负载的改变是如何影响电机输出速度和输出力矩、逐一修改每个参数对输出波形图影响的定性和定量分析等关键点，只有当学生在仿真学习中带着问题把它弄清楚后，才能很好地对DCmachine进行闭环控制。
2．4闭环控制测试分析在对DCmachine进行了开环控制分析后，就可以搭建闭环控制模型了，如图1所示。这里的关键点是对系统传递函数的理解、控制策略的分析。为了简单、调试方便，图1只是使用了比例控制，在实际的控制学习中，还可以增加控制策略，如pi、pD、piD等等，这些在仿真模型中都可以让学生自行简单修改模型和设置参数，思考修改参数后Scope输出波形的变化情况，反复修改直到输出满足控制要求。在这个过程中，让学生学会思考问题解决问题，学会思考如何把理想的数学模型。应用到控制中解决问题;让学生学会如何把控制器的输出数值线性变化进行控制具体的物理变量，如图1中的晶闸管触发角α的变化。学生在应用simulink调试的过程中，遇到某个物理量、某个环节的数据等不太清楚时，可以方便建立Scope示波器观测其变化规律和具体数值，如图1中的Scope、Scope2、Scope3都起到这个作用。图2是给定值为100、比例p为15、以及使用饱和截断saturation等，得出波形图。
3仿真结果与教学效果分析
本教学设计的案例是在使用比例控制、负载为轻载等条件下得到仿真波形，如图2所示，从输出的结果来看，符合控制要求。当然，这是可以让学生修改simulink模型，使用其他控制策略、使用不同电机、修改不同负载如重载荷或者交变载荷等情况，也就是说利用simulink的开放性多物理平台建模仿真技术，能让学生思考问题解决问题中理解和掌握知识。本案例已经在我校机电专业两个班的教学中作了一下尝试，学生反映效果不错，能够起到串联以前基础课的重要知识点，能从系统的角度分析问题和解决问题。
4结语
这个典型的案例是由元器件及关键部件仿真—开环仿真—闭环仿真这条路线进行组织分析的，串联了机电一体化系统设计的电力电子器件、aC－DC整流、电机机械特性及拖动性能、机械工程控制基础中的控制策略等知识点，涉及到电气方程、机械方程、控制函数等应用，属于机电一体化系统设计课程中一个重要的案例。该案例在使用simulink的建模中是开放性的设计，可以让学生自行修改参数和模型，也可以让学生很方便地搭建Scope，测试任何他想要观测的环节参数，反复修改及观测，直到控制满足设定要求。既使学生把基础课程中学到的知识点加强理解和系统巩固起来，同时又锻炼学生在遇到问题时，思考问题解决问题的能力。本案例是机电一体化系统设计课程教学改革中一个小小的尝试和探索，降低课程仿真教学成本，对matlab/simulink开放性、混合型的建模思想引入课程仿真教学起到一个抛砖引玉的作用。
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机电一体化相关知识篇6
关键词：教学模式；电机学；单目标模型；优化方法；自适应
作者简介：张宁（1970-），女，新疆哈密人，西北农林科技大学水利与建筑工程学院电气工程系，讲师；魏恩甲（1953-），男，陕西扶风人，西北农林科技大学水利与建筑工程学院电气工程系，教授。（陕西杨凌712100）
基金项目：本文系西北农林科技大学教学研究项目（项目编号：JY1102057）、部级农业水工程实验教学示范中心建设项目（项目编号：aweDF305）的研究成果。
中图分类号：G642.0文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）08-0021-03
电机学是电气化专业的一门专业基础课，它既有理论性又有实践性，在整个专业学习中具有承上启下的作用。该课程综合性强，涉及因素多，信息量大，电、磁、力、能量等多种规律同时起作用，各量互相约束、互相影响。要想在有限的学时内学会全面、透彻地分析问题，势必要在传统教学中融入一种系统化、层次化、简明化的教学思想，以收到事半功倍的效果。[1-3]另外，电机类型多，虽然基本工作原理都遵循电磁感应定律和电路定律，较易形成通用化的教学模式。但实际影响因素较多，在具体建模时必须主次分明，反复测试和验证。[4，5]所以，本文在建立目标模型、构造优化结构图、引入自适应优化方法的基础上构造一种电机优化教学模式来进一步提高电机教学质量，为多样性的教学方式提供理论支持。[6，7]
一、建立目标优化教学模型
式中，xi为决策变量，在此表示两个相接知识点之间路径i的相似度，而且相似度的按相似、一般和不相似分三级别；ti为通过路径i所需时间；n为路径总数。连通性原则：脉络图中知识点与知识点间至少有一个通路，不能有孤岛和环路，每一个知识点必须且只能有一个路径与上级知识点连接。
二、构造优化结构图
目标优化基本结构如图1所示。知识点包括基本参量、概念和结论等。路径是指一个成因知识点到一个结果知识点的必经之路，一般是指知识点之间的转换依据，包括定律、规定、公式和原理等。
图1结构图的基本组成
根据知识点和路径的构造结构图，也就是把基本物理量电流、电压和磁通作为知识点，用带有单向箭头路径指明了各物理量之间的关系，构造出一个结构图。它强调的是各支路间连接关系，不考虑具体支路的特性，以减少约束冗余。具体处理方法如下：以知识点为结构图的顶点；各知识点之间可待选的路径为结构图的边；构造路径的走向为结构图边的方向，如图2所示。
图2构造的结构图
三、自适应优化方法
1.整数编码优化
在结构图2知识点的基础上对决策变量相似度进行整数编码优化，即先按发散的路径相似程度排序。例如知识点2散发的路径有2-4、2-5、2-6、2-7和2-9，按相似程度相似、相似、一般和不相似排序为1、1、2、1和3，故生成的染色体第2个基因即可在1、1、2、1、3中任选一个。每一位基因的取值范围取决于该知识点散发的路径数，故取值范围不等，而相似度编码的染色体长度为知识点数减1。用整数编码表示的决策变量相似度可保证优化算法过程中始终遵循各约束，克服二进制编码冗余。
2.自适应优化方法适应度函数
在求解优化问题时，适应度函数是度量各个个体自适应环境程度的函数，用于反映优化问题所追求的目标。[12，13]通过计算搜索空间的每个染色体的适应度函数值对适应度函数大小作出个体评价，即其值越大的个体越好，反之，其值越小的个体越差，故适应度函数构造的合理与否直接影响优化的收敛性和计算速度。为了保证适应性好的个体有更多机会繁衍后代，使优良的特性得以遗传，需要通过变换把优化问题的目标函转化为适应度函数。（4）
式中，Ffit为适应度函数；Fb为考虑惩罚系数的目标函数；F0为给定的较大常数；b为惩罚系数。
3.自适应调整
为了放宽优化解的可行域，个体选择以0.65G为界，使适应值按高于平均适应值成比例增长。选取的选择概率psi表示为：
psi=g>0.65G（5）
式中，Fi为第i个染色体个体的适应值；i为染色体序号；G为染色体群体个体规模；g为在群体中适应值大于0.65倍的适应值个体数。
在此引用自适应优化方法，需要凭借经验或反复繁琐的试验，按个体适应度大小和群体的分散程度自行调节交叉、变异概率，以提高优化的收敛速度获取最佳参数值。[14，15]其自适应调节方式如下：
式中，pc表示交叉概率；pm表示变异概率；pc1及pc2分别取0.4和0.99；pm1及pm2分别取0.0001和0.1；Fmax表示种群的最大适应度；F表示种群的平均适应度；F′表示参加交叉运算的两个个体中较大的适应度；F″表示变异个体的适应度。
4.自适应优化模式流程
电机自适应优化模式流程如图3所示。
四、实验与结果
1.实验
现以电机学中变压器负载运行过程为例进行自适应优化。先用基本的电流、电压、电势等物理量构造知识点，分析统计各知识点之间的相识度以及通过路径所花的时间。初始数据见表1所示。
通过自适应优化教学模式，结果见图4。从结果看出，这张图以树状结构的形式反映了变压器带上负载后的运行状况，即从磁的方面建立了负载磁势平衡关系，指出空载磁势与负载磁势的关系，分别建立了原、副绕组中KVL方程和功率平衡关系，最终找出了变压器负载运行的基本方程组。此结构图清晰地展示了电磁反应的内部机理，用物理变化现象解释其工作原理，浓缩了2个学时的教学内容，减轻了学生的学习负担。
再以三相绕组设计过程教学内容为例，优化三相绕组的制作流程，其知识点包括基本概念（极距、槽距电角、每极每相槽数等）、相关公式、基本图形等。初始数据见表2所示。
如图5所示，此优化结果构造成了顺状结构图，是严格按顺序向下步递进，完全是一种机械反应，路径中没有分支，涉外因素少，形简易记。上述方法还适应于对电磁反应原理及瞬变过程、交流电机电势磁势的计算、特殊电机的改进和实验步骤、参数测定和工作特性求取等教学内容进行优化。
2.教学实践分析
2011年3月学校对电机学课实行了自适应优化教学模式，同年6月随机抽选了30名电气2010级学生进行了实验，选用的试卷为2009级电气电机学期末试卷，并对最终成绩作了分析。具体数据见表1。数据统计分析表明：采用此教学模式后，电气2010级的教学期望值高于电气2009级，即学生的平均成绩提高了；电气2010级电机学成绩的均方差和标准差小于电气2009级，即学生成绩对平均成绩的分散度减小了。由此可见，自适应优化教学模式可缩小优差生之间的距离，使学生的整体成绩有所提高。
五、结论
自适应优化教学模式仅用几个知识点即可表述课本中繁杂的文字叙述，拉近各知识点间的距离，压缩了学时，减少了工作量。在课堂上容易使学生集中精力，提高学习效率；在课后复习时有助于学生的记忆，巩固所学知识，极大提高了教学效果和教学质量。
自适应优化教学模式优化图中路径通过率多的知识点都是电机学中最基本的概念，其内涵较为深刻。学生只有立足于这些基本点巩固基本内容才能快捷、科学、系统地建立新的知识体系。
自适应优化教学模式可概述和细讲电机学课程，其外延较广、涉及面大，有利于培养学生思维能力、应用知识能力和动手能力，对全面提高学生的综合素质具有很大的促进作用。
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机电一体化相关知识篇7
一、机电一体化专业实践教学体系的构建原则
机电一体化专业实践教学是一个系统化实施的过程，需要在遵循一定原则的基础上构建完整的教学体系，才能达到预期的教学效果。
(一)发展性原则。随着现代化进程的深入，机械制造业正以迅猛的势头发展，人们逐渐向自动化程度更高的时代挺入。在此过程中，机电一体化技术不断革新，传统制造工艺显然不能满足现代化的需求。在国民经济的推动下，我国已进入生产制造的大国行列，但是机电一体化方面的技能型人才却少之又少，严重制约了机械制造业的发展。高校作为人才培养基地，肩负着综合实用型人才培养的重任，是促进经济增长的原始动力之一。因此，各高职院校应以发展的角度看待教育，将机电一体化专业实践教学与实际紧密联系在一起，及时对教学内容、教学方法、教学理念等作出调整和优化，促进实践教学体系的动态发展，确保实践教学与市场需求的一致性和人才培养的与时俱进性。
(二)人本化原则。现代高校教育的目标是培养适应市场变化的应用型人才，机电一体化技术是不断发展与进步的，其专业实践教学亦应作出动态调整，具体而言，就是机电一体化专业实践教学体系构建必须要遵循人本化原则，一切教学目标、内容以及方法的制定都需要以发展学生为核心，围绕学生专业技能、实践能力、合作素质的培养和提升进行教学体系设计，例如完备的机电一体化专业人才既需要掌握扎实的机械类知识和技能，还需要具备良好的职业素养，掌握先进的机电一体化技术，善于发现问题并解决问题，能够根据自己的所学进行创新，可以很好地适应社会的发展。这需要高职院校确立教师的主导地位和学生的主体地位，明确学生培养的目标，了解市场需求，尊重学生、爱护学生、发展学生，进而实现以人为本、因材施教的教育。
(三)系统性原则。目前，大多数高校并未建立系统化的实践教学体系，对机电一体化专业各环节实践教学的规划还处于相对独立状态。机电一体化专业涉及到多个教学内容，包括电工技术、机械设计、数控技术、液压与气动技术等等，应用范围非常广泛，但是这些内容却缺少一种融合、渐进和衔接的关系，实践教学也没有设定一个共同的培养目标，导致学生在实训完成之后仍然不知道机电一体化专业到底能做什么。假若构建一套完整的机电一体化专业实践教学体系，形成系统的专业教学，让学生在每个阶段的实训中完成一个零部件，并经过长时间的积累最终将其组装成一件完整的作品，如此无疑对提升学生实践能力具有积极的益处。除此之外，部分高校缺少专业化的辅导团队，教师的教学相互脱节，甚至出现知识技能冲突的现象，增加了学生的迷茫感。
二、机电一体化专业实践教学体系的构建措施
(一)明确教学目标。教学目标为教学活动提供了指引，是机电一体化专业实践教学体系构建的基础。完善的机电一体化实践教学目标体系应该包括理论教学目标、能力培养目标以及职业素养目标三个方面的内容。对于机电一体化专业学生而言，理论知识和职业技能是分不开的，在完成基础理论知识学习的基础上，还需要融入到职业技能培养当中，并能够将所学知识进行扩展和深化。而实践教学的目标是巩固学生的理论知识，培养学生一定的职业能力和职业素养。在机电一体化专业职业能力目标制定时，要综合考虑岗位需求和职业发展等多重因素，要求学生在掌握必备理论知识的同时针对专业方向掌握关键职业技能，譬如CaD制图、机床加工、模具制作以及车工等。学生职业素养的形成主要依靠工作实践，因此在机电一体化专业实践教学过程中，提倡情境教学法、项目教学法、任务刺激教学法等，让学生在实践体验中学会交流协作、调整自我，以期养成良好的职业习惯，培养他们一定的创新能力、合作能力、社会能力等。
(二)完善教学内容。机电一体化专业实践教学应是一个系统化开展的过程，各部分教学需要紧密联系，在统一目标的指导下进行。一是教师需要关注机械市场的动态变化，了解当前先进的科学技术和相关企业的人才需求，并通过培训、自主学习等途径掌握这些技术和技能，以此为依据对教学科目进行优化和调整，进而传授给学生;二是机电一体化专业不同科目的教学教师需要加强相互间的沟通交流，知悉彼此的教学内容和教学进度，定时定期开展专业内的研讨活动，根据学生现有的知识和能力水平制定出一套合理的教学计划，并在教学实践中适当穿插其他科目的内容，形成学生系统化的机电一体化概念。为了进一步提升机电一体化实践教学实效，高校应为教师提供充足的教研时间和空间，有针对性地对相关教师开展培训工作，加强理论型教师和实践型教师的交流，弥补他们之间的劣势和不足，整合、利用校内教师资源，努力打造一支专业化的辅导团队。
(三)优化教学环境。高职院校开展机电一体化专业实践教学最直接有效的方式是建设实训基地，为学生创建良好的实践学习环境，这同时包括了物质环境和人文环境两个方面的内容。物质环境方面，高职院校需要积极寻求企业的合作，共同打造实践教学环境。高职院校和合作企业根据自身的发展需求，协同制定人才培养目标以及实践教学的内容，合理规划校园实训基地建设，积极引进先进技术和设备，适度扩大实训厂房，为学生提供良好的实训环境;人文环境建设方面，高职院校除了要加强相关教师的培训之外，还需要加大科研管理，在所处地区政府的政策支持下，打造一支高素养、高技术的专业化教学团队。同时，高职院校还应积极吸纳企业或社会上的优秀人才，请他们定期到校开展培训指导活动，凭借他们丰厚的工作经验解决学生实训中遇到的实际问题，传授他们校园内学不到的知识，以此拓展学生的知识范围，提升学生的综合素养。在机电一体化专业实践教学区域设立文化墙，宣扬成功事例和优秀业绩，让学生了解机电一体化未来广阔的发展前景和创造的效益，增强学生的学习信心，刺激学生的主动参与行为。
三、结语
机电一体化相关知识篇8
随着机械工业的蓬勃发展，世界各国对机械类专业的高等教育越来越注重实践性、应用性及前沿性。德国机电一体化专业课程体系建设是通过校企合作和工学结合的形式，以学习者专业能力、方法应用能力和适应社会能力等综合职业能力培养为本位，以市场需求为目标，以就业为导向，将学习和工作要素相结合，并通过分析与综合，把工作过程的各个部分按一定的顺序，导入课程体系中以构成一个有机的整体。美国宾夕法尼亚大学机械工程与应用力学系提出“机电一体化”课程改革思路，在学期项目中预定实验方案，根据实验方案决定课程内容。南京航空航天大学在机电一体化课程教学改革中，将科研成果引入课程的理论和实验教学中，自主研发教学实验系统平台，简化项目研究内容，研究一体化的系统教学法，培养学生的创新意识，提高学生综合素质。国内高校关于机电一体化专业人才的教育改革各有特色，但与国外教学水平相比，仍处于初级阶段，还没有形成系统的改革方案。建立适应机电一体化系统设计课程本身特点的教学模式任重而道远。
二、机电一体化系统设计教学改革研究
从机电一体化系统设计课程实践性、综合性特点出发，对其进行教学改革，是高校培养应用型机械类人才的关键。机电一体化技术课程教学改革主要包括教学内容改革、教学方法改革、实验内容改革及考核方式改革四个方面。
1.教学内容改革
以系统设计思想为主线，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。首先是从整体角度及可行性方面对系统进行多种整体方案设计；然后对其机械机构、执行元件、微机控制系统、检测传感装置等组成部分及相关接口进行细节设计；最后对系统性价比进行衡量，得出优化设计方案。选择原则是在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。在讲授每一部分内容时都结合该案例，并将系统设计方法融于其中，既利于学生对知识的掌握，又能起到举一反三的作用，便于学生分析和设计其他的机电一体化产品。
2.教学方法改革
充分运用现代化教学手段，不断提高教学效果，由于机电一体化技术普遍应用于自动化设备（如数控机床、加工中心、机器人等）和自动化生产线（如柔性制造系统等），而学生基本未见过上述自动化设备和生产线，无法了解自动化设备和生产线是如何利用机电一体化技术进行工作的。另外，机电一体化技术是集控制技术、伺服传动技术、传感检测技术、计算机信息技术等于一体的新兴综合性学科，具有涉及面广、综合性强的特点。
3.实验内容改革
在实验教学环节开设的多为演示性、验证性实验，学生动手操作调试的机会少，学习积极性不高。机电一体化教学团队探索构建以学生为主体，以项目驱动为主线，通过项目任务引导理论教学和理论教学指导项目实践的互推互动的教学新模式。在剖析某几个典型机电一体化系统（项目）的结构组成、工作原理、设计过程中，串联讲解知识点并在实验环节进行知识点在项目中的具体应用实现，进而将项目实施和理论讲授有机融合，使学生所学知识得到利用，也提高学生对本课程的学习兴趣，将加强学生的工程实践能力、创新能力和工程意识培养与训练切实落实到每个教学环节中去。
4.考核方式改革
机电一体化相关知识篇9
关键词：电气控制；项目化；课程；改革实践
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2017）11-0101-02
职院校电气类及机电类专业课程体系中，电气控制课程通常作为一门专业核心课程。该课程的学习目标要求学生在通过本课程的学习后能具备对电气控制系统的分析、安装和调试能力，具有良好的团队协作精神和沟通协调能力，为将来从事电气类、机电类行业中的电气控制工作岗位做好准备和打下坚实基础。在本次教学改革实践过程中我们引入了项目教学法，取得了一定的实效，对本门课程的教学目标的实现起到了积极的促进作用。
一、电气控制课程教学现状
电气控制课程是我院机电类专业的一门技能核心课程，在以往一般采用传统的教学方法进行教学，在这个过程中通常会存在以下几个问题。
1.课堂教学内容更偏重理论知识，实践性不强。当前高等院校电气控制课程教授普遍偏重理论知识，内容比较空泛和抽象，知识点大都按逻辑递进关系为主的方式讲授，实践性训练课时偏少。由于很多电气、机电类专业学生的逻辑思维与抽象判断思维能力参差不齐，这就使得他们因为所学习内容使用过于理论化的语言表达而晦涩难懂、导致学习兴趣的丧失。教学内容与行业实践结合不够，缺乏对电气控制系统没有全面感性的认知，导致学生感觉所学知识更多只是纸上谈兵，停留在表面。对于学生迫切需要提高的维护使用电动机、变压器、常用低压电器等电气控制设备的能力和电气控制线路分析、安装、调试、维护的能力帮助不大。
2.教学方式单一。目前高等院校电气专业关于电气控制课程的教学方法仍然较多采用教师课堂讲授为主的教学方式，学生在接受知识时比较被动，导致学生成为机械的学习记忆机器，无法融会贯通，更谈不上将所学知识应用于今后的实际工作岗位中，而高等院校电气或机电类专业关于电气控制这门课程的教育目标应该是更多的培养学生的实践能力和应用知识的能力为主。目前单一的教学方式与高等学校电气控制课程教学目标相背离。长此以往，学生所学与行业、企业所需会严重脱节，不利于学生今后的就业及后续发展。
3.考核方式落后。目前高等院校电气控制课程的考核方式还比较落后，主要以期末书面考试方式来衡量学生对知识点和技能的掌握程度。这种考核方式应用在技能考核上就显得空洞，忽视了高等电气控制课程应侧重的实践内容方面的考核，学生在实践中解决问题的能力无法有效考核。长此以往，导致学生只顾理论知识的记忆，而忽略理论知识的应用及操作技能的培养，考核方式与课程所要达到的教学目标相脱节。
二、项目化教学的实施方案
1.课程设置突出项目式教学。在我院机电专业的课程体系中包括了公共基础知识课程和专业理论基础课程，为我院机电专业学生学习培养提升专业技能和后期专业可持续性上提供知识保障。项目式教学法是一种以实际工作中的具体项目作为授课载体与基础的教学法，在教学活动实践中创造出在实际工作和应用过程中的相关情境，最终问题的解决方式没有标准答案，这种方式鼓励学生积极参与到课程中来，专业教师不再总是扮演知识教授者，而是引导学生融入工作情景积极参与问题的解决，教师侧重扮演激励者与设计者的角色。学生在项目中学习并应用相关电气控制专业知识解决情境中设置的实际问题，通过参与该问题的解决过程提升分析问题、解决问题的能力。采用项目化教学法，学生拿到项目后，在解决项目问题的过程中要主动查阅和学习各种必要的知识，这在无形中加深了他们对电气控制理论知识的理解，学生的最终所获都反应在了知识的积累与实际操作能力的提高上。学生在项目式教学中所提出的解决方案需要教师随时引导，这也促进教师不断思考，不断优化整合电气控制课程的教授过程，补充新的教学内容，对教师的教学水平也有促进作用。通过使用项目化教学法，促进电气控制理论隐性知识和显性知识不断相互转化，通过具体的情景设置，将电气控制专业隐性的知识外显，显性的知识内化，促进学生对电气控制专业理论知识的理解吸收。
2.从项目中提炼学习工作任务。据调查，企业对高职院校机电一体化专业学生在电气控制科目技能的要求着重在编程实践能力、操作系统、数据库、算法知识、软件功能及硬件调试这几个方面，都偏重实践。更多的企业会重点关注应聘者是否具有实践经验，是否参加过项目或有过相关实习工作经历。这使得在课程项目选取与情景设置时要更加突出实践性，一定要从实际工作中选取真实工作任务作为项目。“项目化”w习方法是否能得到普遍认可，关键在于针对学生设计什么样的学习任务可以促进他们的职业能力发展。机电一体化专业的核心课程中的各项目应该是来源于实际工作中的有代表性的学习工作任务。教师在优化与整合、设计项目化课程时，要对来源于实际工作中的有代表性学习工作任务根据课程体系教学目标要求按照教育目的进行性修正提炼，使得学生更好地消化吸收。在设计工作任务情景时，教师还应注重企业的管理要求、产业市场响应的变化及技术的更新，适时调整，以达到更好的教学效果。教师可以把各种典型电路如自锁电路、正反转电路、顺序控制等作为项目任务让学生动手搭建，鼓励学生自己设计构建相关电路。在项目中培养学生从设计电路到使用电路，再到最后所设计电路可以有一定创新性的阶梯式成长。
3.课程设置与提高学生可持续发展能力紧密结合。学生在学校接受教育的时间是短暂而有限的，除了学习必备的理论知识以外，更应以提升自己的学习观念，培养一种良好的学习方法为重，尤其是处在现如今信息化飞速发展的时代，更应让自己具备可持续发展的能力。具体表现在教师要通过多种途径和方式，着重引导、培养学生提高自己的收集、学习、整理、分析相关专业信息的能力，拓展专业知识，提高实操能力，培养学生的学习主动性，树立终身学习的思想。在电气控制课程的教学中项目设置一定要突出实践性、应用性，要将提高学生的可持续发展能力与不断变化的社会需求相结合。教师要以培养电气控制应用技术型人才为己任，不断摸索改进课程设置，走适合学生发展之路，培养实践型电气控制应用专业人才。
4.目化教学过程实施要点。“项目教学法”最显著的特点是“以项目实施为主线、教师教学侧重引导、学生为教学过程的执行主体”，改变了以往“教师讲得多，学生只需听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。它以项目模拟工作过程，融技能于工作任务，落实“做中学、学中做”的教学理念而构建的一种训练教学体系。通过情景设置、明确学习任务，资料收集、制定学习方案，互助协作、学生具体实施，教师引导、侧重过程检查，展示成果、对比修正完善，评估检测、巩固提升拓展六个步凑实现教学目标。明确教学任务时一定要注意指向明确，要有较强的可操作性，使每一个学生都清楚学习任务。方案的制定可以是教师引导下制定个性化学习方案，也可以是教师统一制定，方案中一定要明确成员分工、学习内容、操作任务。学生实施过程是项目化教学的关键点，我们依据学习方案要求，应该由学生个体独立自主完成的必须自行完成，要求小组协作完成的必须小组成员协作完成，这一过程既是理论知识认知也是技能操作训练的过程。过程检查中教师要注意巡视的全面性，检查每一个学生的参与情况，可以采用自查、互查、组间交叉检查、教师检查等多种形式开展。通过自查自纠、互查互纠、教师点评相结合的方式，让各小组的每个学生找到自己的弱项所在，更正错误。通过设置相应难度的检测环节，学生独立完成相关任务，教师提供参考标准，学生对比标准自行评分、小组评分，学生自我总结，巩固所学，不断提高。
三、结束语
对电气控制课程进行项目化教学实践的最终目的是培养电气类、机电类专业学生能熟练应用有关电气控制理论知识解决工作中的实际问题，培养学生的动手实践能力与职业素养养成。电气控制课程实施项目化教学后，力求在项目结束时能让学生具备完成现有项目任务的能力，并具备一定的知识迁移能力，从理性与感性两个方面掌握项目所要求的理论知识与实践能力。因此项目化课程教学可以为学生今后职业生涯打下良好的基础。电气控制课程项目化教学的改革实践是一项系统工程，需要在今后的工作中不断摸索，不断进步与提高。
参考文献：
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projectReformandpracticeofelectricalControl
XUBin
（engineeringtechnology，meishanVocational&technicalCollege，meishan，Sichuan620010，China）
机电一体化相关知识篇10
关键词电力拖动控制线路与技能训练理实一体化实施提高效果
中图分类号：G712文献标识码：a文章编号：1002-7661（2014）14-0017-03
“理实一体化”教学是指在同一时间、地点、同步进行的教学模式，使课堂和实训车间融为一体，理论教学教师和实训指导教师为一体，专业理论和实践操作为一体，让学生有计划地按照教师确定的课题和学习要求进行专门的理论结合实践的一种教学模式。《电力拖动控制线路与技能训练》主要介绍了常用低压电器的使用常识及常用电力拖动线路的安装与调试，是一门实践性、应用性很强的课程。其目的是通过学习使学生掌握低压电器的使用、安装与调试，能完成各种机床电路的规范安装、调试与维修，并掌握相关的技能。由于该课程内容多、重实践，所以采用传统的教学模式需要较多的课时，并且学生学习效果不理想，而采用“理实一体化”的教学模式，对该课程进行有机的整合，将授课的重心放在技能的训练上，打破原有的课程体系，能起到良好的教学效果。该课程实行“理实一体化”教学包括两个环节：一是按“理实一体化”要求调整和整合课程的教学内容，二是“理实一体化”教学的具体实施。
一、课程教学内容的整合
根据中职学校对电工类人才的培养目标，本着理论知识精讲，技能训练为主体的思路，对原课程内容进行了整合，将本门课程的教学全部放进实训室进行，由传统的“理论+集中实训”的教学模式转变为“教、学、做、评”一体的“理实一体化”教学模式。因此，将《电力拖动控制线路与技能训练》课程整合为四大模块19个项目进行一体化教学，每个项目都给出相应的技能操作规范及知识点，使学生在训练技能的同时，掌握相应的知识点、技能点，并且通过实际线路的安装，掌握安装规范和故障判断的相关知识，同时培养了学生的团队协作意识及沟通能力，为学生的职业生涯打下了坚实的基础。
《电力拖动线路控制与技能训练》一体化教学的主要知识点与技能点：
（一）安全用电常识
1.安全用电常识及触电急救。教学主要知识点：安全电压、电流；触电形式；触电急救方法。教学技能点：模拟触电的形式；触电急救模拟。
2.常用工具的正确使用。教学主要知识点：电工工具安全操作规程。教学技能点：常用工具的正确使用方法（旋具、钳具、验电笔、电工刀）。
3.常用仪表的使用。教学主要知识点：万用表、钳形表的正确使用。教学技能点：万用表的使用；钳形表的使用。
（二）三相异步电动机的基本控制线路及安装、调试与维修
1.安装与检修手动正转控制。教学主要知识点：三相电源的常识；低压电器的识别测试与安装（断路器、熔断器、按钮、接触器、电动机）；电路安装知识。教学技能点：三相电源的电压测量；低压电器的质量判断；手动正转控制线路的安装与调试。
2.安装接触器自锁正转控制线路。教学主要知识点：热继电器的常识与安装调试；接线图的识读。教学技能点：接触器自锁正转控制线路的安装与调试。
3.安装与检修倒顺开关正反转控制线路。教学主要知识点：电机正反转控制原理；倒顺开关常识与安装。教学技能点：倒顺开关正反转控制线路的安装与调试。
4.接触器联锁正反转控制线路的安装。教学主要知识点：电路原理。教学技能点：线路安装与检修。
5.位置控制线路的安装与检修。教学主要知识点：行程开关的原理与安装；位置控制原理。教学技能点：位置控制线路的安装与调试。
6.自动往返控制线路的安装与调试。教学主要知识点：自动往返原理。教学技能点：自动往返控制线路的安装与调试。
7.顺序控制线路的安装。教学主要知识点：顺序控制原理。教学技能点：顺序控制线路的安装与调试。
8.降压启动控制线路的安装。教学主要知识点：时间继电器的工作原理及安装检修；QX3型自动Y-启动器原理及使用。教学技能点：时间继电器自动控制Y-降压启动控制线路的安装；QX3型Y-自动启动器控制电路的安装。
9.单向启动反接制动控制线路。教学主要知识点：机械制动原理；电力制动原理；电容制动及再生发电制动常识。教学技能点：单向启动反接制动控制线路的安装。
10.双速异步电动机的控制线路安装。教学主要知识点：电动机变速原理；双速电动机控制原理。教学技能点：双速电动机控制线路的安装。
（三）常用生产机械的电气控制线路及安装、调试与维修
1.Ca6140车床电路的安装、调试与维修。教学主要知识点：控制变压器的原理及质量判断；电气控制原理。教学技能点：Ca6140车床电路的安装、调试与维修。
2.Z3050摇臂钻床电气控制线路安装与维修。教学主要知识点：中间继电器、组合开关的使用与检修；电气控制原理。教学技能点：Z3050摇臂钻床电气控制线路安装与维修。
3.m7130平面磨床电气控制线路。教学主要知识点：硅整流器、电磁吸盘、欠电流继电器、接插器的使用；电气控制原理。教学技能点：m7130平面磨床电气控制线路安装与检修。
4.X62w万能铣床电气控制线路。教学主要知识点：电磁离合器的使用；铣床电气控制线路。教学技能点：X62w万能铣床电气控制线路安装与检修。
5.20/5t桥式起重机电气控制线路。教学主要知识点：电路原理。教学技能点：20/5t桥式起重机电气控制线路的安装。
（四）变频器调试系统
变频器线路安装。教学主要知识点：变频器常识与工作原理。教学技能点：变频器控制线路安装。
在以上的教学中，教师主要是要培养学生树立安全第一的意识；团队协作能力的锻炼；自觉清洁工位的习惯；发现问题、解决问题的能力；搜集资料的能力；以及自学能力。
二、《电力拖动控制线路与技能训练》课程一体化教学的实施
《电力拖动控制线路与技能训练》课程是一门实践性很强的课程，在实施“理实一体化”教学时，可以采取分段式的方式来进行教学。第一阶段主要讲解模块1，采用：“讲、演、练、评”的模式进行教学，先由教师讲解相关的理论知识及技能要点，然后演示给学生看，再让学生自己练习一遍，学生练习的时候，老师巡回指导，对学生遇到的问题进行解决，如果同一个问题有3位及以上的学生存在问题，老师可以有针对性的整体提示一遍，让学生能顺利的进行下一步骤。最后是评价，评价的过程采用鼓励为主的评价模式（学生都有虚荣心，都希望自己的成绩是“优秀”，如果严格评分，许多同学的分数都不会理想，这样会打击学生的学习积极性），采用鼓励式评分，学生可以得到他们满意的成绩，同时让他们认识到只有动手才能获得相应的成绩，有助于提高学习的积极性。在该阶段要注重电工操作规范的讲解与要求，学生在出现不规范操作的时候，老师提醒后，大多数学生都能很快的纠正过来，少数的学生在多次提醒后，也能规范操作，并且养成良好的卫生习惯和主动清理工位、整理工具的习惯。
第二阶段讲解模块2第4、5、6、7项目，采用：“项目任务布置必要知识点讲解学生按任务书安装电路自行检查教师检查通电试运行评价”的模式进行教学，可以起到良好的教学效果，其中在知识点的讲解上，打破原书先讲元器件，再讲电路安装的模式，应在用到新器件时再讲解新器件的电气符号、作用、型号、安装要求及质量判断，这样学生学习完器件后立刻使用，能巩固学生的学习效果，同时理论讲解与实际检测同步能让学生直观的学习元器件。布置任务时，配套给出任务书，在任务书上给出电路图与接线图及安装的具体步骤，学生只要按照步骤安装就能顺利的完成整个线路的安装过程，培养学生的操作技能。在安装完成后学生利用万用表先自行检查，刚开始时，学生基本上不知道从何下手，最好的也只是检查有无短路及外观检查有无出错，但是当老师检查时，学生都会注意去观察老师检查的位置与检查方法，无形中会让学生学会故障判断的方法（如果老师在检查时一面查一面讲解效果会更好），通电试运行最好在教师的监督下，由学生完成，既锻炼了学生，也保证了安全。当电动机按照要求旋转起来的时候，学生会有很大的成就感，对本门课程产生浓厚的兴趣。
在第二阶段后，从第8个项目起可采用：“项目任务布置必要知识点讲解学生分组讨论安装步骤及电路接线教师检查、纠错电路安装自行检查教师检查通电试运行知识拓展评价”的模式进行教学，如果每次都是由老师给出安装步骤及方法，学生会产生依赖，拿到新的电路就无法解决。让学生分组讨论安装步骤既可以培养学生的相互协作能力，增加学生间的友谊，还可以充分发挥学生的能动性，在解决1个电路后，学生会逐步地掌握电路安装图的识读与设计。教师可以让学生将本组设计的步骤及安装图绘于黑板上，指出每一组存在的问题，学生再按照正确的步骤及线路安装，就能正确地安装完成电路。在通电试运行后由老师对知识进行拓展，既巩固学生的学习效果，又使学生学会故障判断的方法，为学生的职业生涯奠定坚实的基础。评价时该阶段采用学生自评、小组互评、教师点评的形式评定学生的成绩。
通过以上“理实一体化”教学模式的实施，学习基础差的学生在讨论及实践后，能学到相应的知识，基础中等的学生能顺利的完成任务，优秀的学生能充分地发挥自己的才能，学到电力拖动方面的技能与知识，没有了上课睡觉、耍手机的现象，解决了学生基础差、学习积极性不高、行为习惯差的现象，起到了良好的教学效果。
参考文献：