机电一体化内容范文

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“机电一体化”是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的，涉及机械学、电子学和信息科学的新兴交叉学科[1]。作为机械类专业的一门重要课程，《机电一体化系统设计》对培养学生的创新能力和机电产品设计能力具有重要作用[2]。由于综合了多门学科，该课程所涉及的知识点量多面广，而且有些内容学生在相关的课程中接触过，如果在教学过程中不加注意，容易使本门课程变成“炒剩饭”，影响学生的学习兴趣和教学效果。本文针对课程学习中存在的问题，结合作者多年的教学经验，从教学内容、教学方式两个方面提出了改革措施。

一、课程存在问题

《机电一体化系统设计》的教学内容各部分内容差别很大，连续性差，教师在讲授过程中，必须将各个章节的内容有机联系起来；此外，各部分内容又相对独立，若讲授时一视同仁，不分主次，往往给学生造成是在重温旧知识的感觉，甚至搞不懂学习这门课程的真正目的是什么[3]。《机电一体化系统设计》的主要任务是使学生树立正确的系统设计思想，培养理论联系实际、调查研究、刻意创新的能力，使学生掌握机电有机结合的理论、机电一体化系统设计的基本规律及基本方法，具备机电一体化产品的设计能力。仅靠传统的课堂授课是无法实现这个任务目标的，必须从教学内容和教学方式上作出改革。

二、教学内容改革

1.以系统设计思想为主线。机电一体化的目的是提高产品或系统的附加价值，即多功能、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，从而不断满足人们生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。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。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。以上三个环节相互影响，一般在绪论里讲第一个环节，在此环节让学生了解一个典型的机电一体化系统或产品整体上的五大功能构成和五大功能要素，在进行系统整体方案设计时可能有多种选择，需要结合系统的功能要求、技术指标和成本控制多方面因素进行综合评价，优化出最佳的方案。以设计精密数控机床为例，从总体上对其五大功能和功能要素进行分解，分解的结果可以用功能矩阵来表示[4]，最终设计方案的选择取决于能否提高产品或系统的附加价值。第二个环节分别讲述构成机电一体化的功能要素，尽管每一功能要素在内容上相对独立，但它们作为机电一体化系统或产品组成部分，通过广义接口联系在一起，彼此相互影响，学生只有认识了这一点，才能从总体上把握机电一体化的系统设计思想。还以设计精密数控机床为例，为了达到高精度，可以选用精密机械，但这势必造成系统成本的增加，而且，成本有可能随着精度要求的提高成几何倍数增加。另一个可行的方法是采用软件补偿来提高精度，但这会对微机控制系统和传感检测系统提出新的要求。第三个环节是对系统性能的综合评价，评价的结果不符合要求时还有可能需要对整体方案或各个功能要素重新选择，直至满足要求为止。在课程讲述过程中，仅仅介绍系统设计思想，既抽象又枯燥，若能结合实际案例，学生就会在潜移默化中逐渐领略机电一体化系统设计方法的精髓。一般教材在后面的章节中都会给出很多的案例，建议这些案例不要都放在最后讲，找出一个或几个典型案例，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.以理论联系实际为导向。高等学校培养的是具有创新能力的高级应用型人才，即具有较高的综合素质，宽厚扎实的专业理论，并能将理论应用于解决实际问题，且有创新实践能力的高级专门人才。机电一体化系统设计综合性较高，知识点量多面广，并且内容抽象，学生很难在有限的课时内完全掌握；而对于从事该门课程教学的教师来讲，不能只注重理论知识的讲解，要以理论联系实际为导向。为此，课前要做大量的准备，广泛积累素材以丰富课堂教学效果，将抽象的道理通俗化、形象化，加深学生的印象。如有时教材上只介绍某些元部件的工作原理，学生即使明白其工作原理了，但对其长什么样却知之甚少，更谈不上怎么用了。可以利用网络平台下载很多产品样本，产品样本主要是推销产品用，一般会详细介绍产品的外形和应用，将教材和样本二者结合在一起讲述，无形中就将理论和实际联系在一起了。此外，还可以在授课过程中加强演示验证内容，俗话说百闻不如一见，有的知识应用性较强，理论比较抽象，很难通过讲的方式让学生掌握，但通过实验或者观看视频等，立刻就拨开云雾见晴天了。如在讲光电编码器时提到，光电编码器的输出信号可以经过2倍频或4倍频以提高检测分辨率，用语言描述时学生不容易理解，把光电编码器信号引出来，用示波器一看，一目了然。当然也可以通过《机电一体化系统设计》课程设计，让学生利用所学亲自参与机电一体化产品设计，在设计过程中通过查阅资料、技术调研、设计加工、组装调试等可进一步加强学生理论联系实际的能力。

三、教学方式改革

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【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

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关键词：机电一体化；人才培养模式；改革

一、机电一体化技术的产生

1.20世纪90年代以来，欧美、日本等国家将机械技术、电子技术结合起来广泛应用于各个领域。它着重强调了机械技术与电子技术的结合逐渐产生了机电一体化这门学科。机电一体化是一门注重应用的跨学科的边缘科学。它使系统更优化，从而产生体积更小、功能更强的新一代智能化产品。

2.随着计算机的发明与应用，它与传统机械技术结合产生了数控机床技术。数控机床的问世，写下了机电一体化历史的新的篇章。它使机械制造装备业快速进行了技术革新和发展。自从第l台数控铣床问世以来，数控装备形成庞大的数控制造装备产业，每年全世界的产量有10万台左右，产值达几百亿美元。我国的数控机床技术也有了快速的发展，在制造业领域有了广泛应用，形成了繁荣的供求市场。

3.微电子新技术的加入为机电一体化带来了新的发展契机。几乎所有的传统产业只要与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，就会使传统产业重新焕发青春。可编程序控制器PLC、电力电子等技术的发展为机电一体化的发展提供了坚实的基础。

4.激光技术把机电一体化更是把机电一体化推向高速发展轨道。以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了物理学、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的进步。

二、机电一体化技术的发展方向

以微电子技术、软件技术、计算机技术、通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也影响着机电一体化的发展趋势。机电一体化技术将向以下几个方向发展。

1.光机电一体化方向。一般机电一体化系统是由传感系统、能源（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。利用光学技术的先天优点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

2.柔性化方向。未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这种系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。

3.智能化方向。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术的发展。

4.仿生物系统化方向。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。

5.微型化方向。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。机械和电子完全可以“融合”，机体、执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

三、机电一体化在教学中改革创新

目前部分高职院校对机电一体化专业人才培养规格的定位由于各高职院校的服务区域和学校教学传统及教学资源的不同，他们的机电一体化专业人才培养规格各有其特殊性。

1.大部分高职学院以传统机械制造业为基础，开发了以现代加工制造技术为主的数控技术应用专业，该专业的人才培养规格是：①工艺规格的编制及实施；②传统机械加工的工装设计；③数控加工程序的编制；④数控机床的操作、加工调试、维护与保养；⑤数控机床的安装调试；⑥数控机床故障诊断为初步维修。

2.高职机电一体化专业人才培养规格新要求（1）学校与企业在人才培养规格上的认识差距。根据对本次调研材料对比分析，学校与企业在人才培养规格上认识和实践方面有差距；①学校偏重于技术岗位，企业偏重综合实用岗位；②学校希望学生有后劲，企业希望学生立竿见影，马上有劲；③学校传递给学生的知识和培养的能力综合度不够，企业则对综合度要求高；④学校希望按专业培养人才，企业希望按项目培养人才；⑤学校的教学内容偏重理论，企业注重理论的实际运用。

3.现代企业技术岗位职责的新变化根据机械、电子行业的有关调查，现代企业技术岗位对人才的要求同过去相比有较大变化：①工作负荷（劳动强度）要求在降低，工作责任心的要求在提高；②专项技能要求在降低，综合理论知识要求在提高；③与物交流的能力要求在下降，与人交流的能力要求在上升；④对适应一个岗位的技能要求在下降，对适应多个岗位的技能要求在上升。

4.机电一体化技术的发展催促着教学内容进行改革机电一体化专业教学内容的改革涉及教学内容的选择、组织、实施等。围绕着教学内容而展开的工作复杂，社会对机电一体化专业性人才的需求、办学指导思想、学校教师整体教学水平、教学设备仪器和教学场地及日常教学经费等问题的相互制约，教学内容的改革只能循序渐进。

机电一体化专业的教学内容丰富，处理不好就容易成为知识的堆积。从调研情况来分析，重理论、轻实践，教学内容陈旧，实验和实训装备缺乏，双师型教师数量不足等问题不同程度困扰着机电一体化专业的教学改革。

参考文献：

[1]吕栋腾，张辰亮，孙永芳.高职院校机电一体化专业发展和人才培养初探.机电信息，2010（36）

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关键词：机电一体化；中职；教学模式；探讨

机电一体化是介于机械与电子自动化两个学科间的一门技术，它综合应用了计算机技术、机械设计理论技术、自动化电子、控制计算、接口技术等，在现代工业中发挥着重要的作用。由于机电一体化技术涵盖领域多，应用广泛，与实际结合性强，给学校的机电一体化专业教学提出了挑战。在我国的中职机电一体化专业教学中，基本上是沿用传统的理论教学方法。长期以来，机电一体化课程中将整个系统的理论知识体系作为核心，这种模式能够有效地促进学生理解技术的内涵，更容易地掌握实际技术。然而，传统的机电一体化专业教学缺乏理论与实践的结合指导，学生不能在课堂掌握生产线所需的基本技能。因此，针对中职机电一体化专业教学模式的探讨，可以提出更多有利于学生技术成长的问题，改进当前的教学模式。

一、中职机电一体化专业教学模式及特点

中职机电一体化专业教学体系主要采用必修课、限选课、选修课的课程结构，并设定培养方针，即“一个主题，一条主线，四个层次”，主题为通过机电一体化课程的教学，培养学生思考问题，解决问题的能力，主线为结合实际企业需求和工程实际经验，进行专业性的培训和教学，四个层次为专业认知、基本技能操作训练、专项技能训练、综合技术应用能力。中职机电一体化专业教学模式是基于培养方针，采取课堂教学和实习实践相结合的基本方式。

中职机电一体化专业教学模式的特点如下：①机电一体化知识是一门较新的学科，教学所讲授内容新颖，学生有较为积极的学习态度。机电一体化是将机械知识与自动化电子知识相融合，学生对于该类知识具有良好的兴趣。中职学生虽然初中知识基础掌握不牢，但这门学科可以取得积极的学习兴趣。②与实际工程结合比较近，课程必须将学生所学理论知识与实践相结合。机电一体化课程需要进行大量的实验、实际操作才能掌握，对于中职学生，培养动手能力也是主要的培养内容。③知识面广阔，需要掌握的知识面广。学生必须立足于各类知识的综合，不能只针对机电一体化进行专门学习。教学过程中，需要对其他所缺的知识进行拓展，例如控制工程技术、机械原理基本知识、自动化知识等。

二、中职机电一体化专业教学模式的改进措施

针对我国中职机电一体化专业教学现状及传统教学模式特点，先立足于学生发展，从教学的根本模式出发探索新的改进措施，努力完善中职机电一体化专业教学方法，提高教学水平。

主要的改进措施如下：①完善教学硬件设备，为中职机电一体化专业教学提供良好的教学工具。同时，结合所具备的教学硬件设备制定相应的教学方法，保证设备能够充分为学生学习提供帮助，促进教学水平的提高。②对于教学课程内容形成体系，重新编排教学的内容和顺序。理论课程必须根据学生的实际需求和学习能力，制定相应的策略方法。理论课程的安排应遵守由易到难，循环渐进的原则，并在实际教学中做出适当的调整，从而确保学生不仅能够掌握所学知识，而且能够对机电一体化课程产生兴趣。理论知识要涵括学生以后从事工作所需的基本知识，即使不能深入讲解具体原理，也应多增设教学内容，拓展教学体系，以达到教学面较全的要求。③教学实践注重实用性和普遍性。中职机电一体化不能像其他基础课程采取单纯课堂教学，还要根据课程的要求增设实践和实习课程。由于中职学生最终要走向工厂一线操作，所进行的实践课程尤为重要。所开设的课程能够帮助学生快速熟悉今后所从事的工作，能够符合当前工厂实际制造的基本要求。例如，实践课程中应增设让学生能够亲手操作的项目，学生能够在课程中切实提高自己的动手能力，并能利用机电一体化知识分析问题。此外，学校应积极与相关工厂签订实习基地协议，方便学生能够到生产一线锻炼。④努力提高机电一体化教学的教师水平，多引进具有丰富实践经验和理论知识的工厂老员工，并聘请大学优秀教师担任兼职教师，为学生提供良好的教学环境。并且，中职学校应注重教师教学理念，保证每一位教师不仅教授课程基本知识，而且能多向学生提供社会生产中的实例，增加学生见闻，拓宽学生的眼界。⑤改革机电一体化知识考核方式。传统的中职机电一体化课程采取期末考试，由于试卷涵盖知识面相对较少，该方式不能起到督促学生学习的目的。因此，教师应根据所教授的知识进行随堂测试，并开设专门的实验考试课，促使学生能够积极学习机电一体化知识。

总结：随着我国工业进程的不断深化，机电一体化人才将成为重点需求人才。针对社会发展的需求，中职机电一体化专业教学模式应作出逐步调整，与工厂发展相结合，保证教授给学生的知识能够在工作中获得应用。

参考文献：

[1]杨梅梅.机电专业实践性教学模式的探讨[J].黑龙江科技信息，2010（32）.

[2]兰日辉.中职机电专业实训教学改革与创新[J].新课程，2010（9）.

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关键词：机电一体化、形势、对策、趋势

中图分类号：TH-39文献标识码： A

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

一、我国发展“机电一体化”面临的形势

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。 另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。我国亟须大力支持机电一体化发展

二、我国发展“机电一体化”的对策

1、加强统筹安排，协调发展计划

目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

2、强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，我国“机电一体化”较热，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作。

3、优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

4、突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业履盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

三、我国机电一体化的发展趋势

机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

我国是从20世纪80年代初开始进行机电一体化技术方面的研究和应用的。虽然经过20多年的努力取得了一定成果，但与发达国家相比仍有相当差距。为了加快发展、缩小与发达国家的差距，需要我们在产业政策、金融政策和市场导向上，对机电一体化技术和产业予以积极支持，主要包括：国家在政策上对机电一体化技术给予大力支持，特别是涉及基础技术、综合技术等方面，要给予强有力的财政和各种扶助。由于机电一体化技术是各种高新技术的综合和升华，需要多学科、多技术、多种机构协调研发，这也对技术研发机构和产业界的协调能力提出了挑战，因而需要继续发挥主管部门的作用。要明确机电一体化技术开发和产业化推广的主力军是企业，在这方面，技术和综合实力雄厚的大型企业将发挥举足轻重的作用。要把发展机电一体化技术作为增强自主创新能力的重要内容，鼓励和促进企业在这个领域有所作为。同时，为缩小与发达国家的差距，可以通过引进、消化、升级来逐步达到提高自主创新能力的目的。有关部门可以通过政府采购、项目设立等措施，达到支持和鼓励自主创新的目标。

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关键词：虚拟原型；机电一体化设计；设计技术发展

中图分类号：TH39 文献标识码：A

当前机电一体化系统能够展现出更多的效能，其在机械运作管理效益全面提升方面的价值越来越大，这一切得益于很多先进技术的融入。以虚拟原型技术为例，在融入机电一体化系统的过程中，越来越多的展现出自身技术优势。因此，探究基于虚拟原型的机电一体化设计技术发展策略，显得尤为必要。

1 虚拟原型设计的概况

利用不同的工具开发出子模型组合，并且在计算机软件的帮助下实现对应模型的塑造，在此过程中充分体现出多学科理论在虚拟工况环境下的性能指标，由此达到可视化的效果，得到的效果更加完善，系统的性能更加优化。虚拟原型是从产品设计功能、行为和感官特性等方面入手，实现对于对应产品的仿真数字模型的塑造，进而满足各种设计工作的需求。

2 虚拟原型与机电一体化技术之间的关系分析

机电一体化产品研发设计的过程中，一般会经历三个步骤：其一，单行开发阶段；其二，并行操作开发阶段；其三，基于虚拟原型的研发阶段。以单行研发方式来进行机械产品设计，往往需要消耗很长的时间，此时的研发成本也是比较高的，最为关键的是由此设计出来的产品机械性能难以达到理想化；基于虚拟原型的并行设计方式，能够充分展现出机电一体化的优势，能够弥补传统设计方式的缺陷，给予实际的设计工作提供了很多便利之处，尤其在出现不足的时候，可以适当的采取一定的方式来优化和改进；虚拟一体化设计理念的融入，能够使得机电系统展现出虚实结合的特点，无论是设计思想，还是产品设计研发实践，都能够朝着更加详细的方向发展，由此才能够应对更加复杂产品的研发设计任务。从上述几个阶段来看，虚拟原型理论在机电一体化设计系统中的融入，可以使得设计系统的性能得到更好的提升，对于设计人员的辅助作用也能够发挥到最大。

3 基于虚拟原型的机电一体化设计技术发展策略

虚拟原型在机电一体化设计过程中的运用，需要遵循虚拟原型和机电一体化技术特点，并且在虚拟原型的机电一体化设计系统实现方式上进行分析和探讨，进而找到机电一体化功能原型设计的开发方案。具体来讲，在此方面做好如下几个方面的工作，是很有必要的：

3.1 基于虚拟原型的机电一体化设计技术的特点分析

虚拟原型技术理论在机电一体化设计系统中的运用，不同于其他模型融入的特点，其自身存在很多的独特之处。具体来讲，基于虚拟原型的机电一体化设计技术的特点集中体现在以下几个方面：其一，在不同领域中进行模型构建的时候，会对于对应领域中模型的需求进行分析，掌握模型的特点要素，还会去了解其他领域的建模特点，由此处理好不同领域之间的关系，这是保证产品设计工作顺利进行的前提和基础；其二，保证不同领域中的模型存在对应的联系，就需要对于各个领域的模型关系进行探究，由此深刻了解模型设计的交互关系，在此基础上，才能够使得模型的数据展现出动态性和交互性的特点，这对于模型构建而言是至关重要的；其三，在虚拟模型平台上，不同领域的模型，不管以怎样的方式去进行构建，其都会有利于综合平台效益发挥的，由此才能够使其成为各个领域建模工具的重要枢纽，这个枢纽的基调奠定合理的话，就可以保证整个综合平台效益的发挥；其四，虚拟原型设计的时候，要自始至终保证以机电一体化为中心，依照机电一体化的设计原则和理念，妥善处理好设计模型与设计理念之间的关系，这才是各个领域设计效益发挥效能的重要途径。

3.2 机电一体化功能原型设计的基本实现途径

在虚拟原型模型构建的时候，势必会涉及到机电一体化的原型设计，此时需要思考的就是产品设计，从多方面视角对于模型设计需求进行思考。整体来讲，机电一体化功能原型设计的基本实现途径主要涉及到以下的内容：其一，依照产品设计的指标来引导实际的产品设计行为。机电一体化在不同领域中，会利用到机械、电气、计算机控制等方面的知识。在上述的领域中，产品设计过程也提出了更加精细化的要求，设计指标在进行分解和分析之后，需要进行归纳和整理，此时才能够做到设计内容与设计需求之间的融合，再次将其融入到机电一体化系统中，可以为机电一体化在不同领域中的交互作用奠定基础。其二，结合不同的问题，实现不同方案的个性化定制。如果牵涉到机械方面，电气方面，控制方面，计算机方面，就需要对于机电一体化方案进行个性化设计，此时的设计目标需要调整，设计方法也需要改善，并且处理好不同领域之间的关系，此时的系统能够满足个性化需求，使得系统得到更加理想的完善，给予设计人员的选择余地也更多。

3.3 机电一体化功能原型设计的开发模式分析

机电一体化设计方案往往是在设计分解和设计结合的过程中开展的，产品设计功能，产品结构设计，任何环节都需要考量到产品的需求指标，这是机电一体化原型开发的基本原则。在3D模型架构的帮助下，对于设计作品进行合理分解，接着再依照对应的设计目标，将其运用进去。

绝大多数的产品设计，都是在分解的基础上完成的，并且在设计方案的引导下，依照设计理念切实的进行归纳和完善，并且在对应接口方式的基础上实现设计交互操作，由此使得各个领域的设计能够展现出整合效益，这就是机电一体化虚拟原型设计的基本实现路径。

3.4 机电一体化虚拟原型设计环境的构建

在机电一体化虚拟原型设计的过程中，需要具备对应的设计环境，对此主要需要关注以下内容：其一，虚拟环境的构建，能够满足机电一体化产品设计特点的基础上，保证在多领域之间能够达到交互需求；其二，虚拟环境中达到各领域模型的构建，实现虚拟原型的构建。下面我们来详细探究一下机电一体化虚拟原型设计环境的构建：首先，机电一体化虚拟原型仿真设计环境设计目标的确定。在基本设计架构明确之后，在设计工具的帮助下，以机械设计工具为基础，集成控制领域设计为工具，以虚拟原型设计技术为支撑，保证设计架构的环境朝着集成化的方向发展。接着，在软件工具方面，可以选择SolidWorks软件系统和LabVIEW软件系统，充分利用上述软件系统的优势，保证实际设计工作效率和效益得到更加好的提升；第三步，就涉及到虚拟环境的集成化，依据基本设计的实现和工具软件，做好设计工作准备，依照集成环境基本工作特点和产品开发流程，实现机电一体化虚拟原型设计环境的优化和调整。

4 基于虚拟原型的机电一体化设计技术的发展趋势

随着虚拟原型技术在机电一体化系统中的融入，其技术理论慢慢得到验证，系统性能得到不断优化，整体的技术发展也开始朝着如下的几个方面发展和进步：其一，系统化，在此方面的设计技术，机电一体化产品特点，机电一体化产品设计需求，技术融入的思路，流程和关键技术得到不断的探索和应用，由此使得基于虚拟原型的机电一体化设计技术展现出系统化的特点来；其二，数字化，随着各种专业软件平台的应用，使得仿真设计环境得到营造，无论是单领域建模，还是多领域联合模型构建，都能够给予虚拟原型的机电一体化设计奠定良好的基础；其三，价值化，随着给予虚拟原型机电一体化仿真设计技术的完善，使得技术实现路径朝着多样化方向发展，产品设计需求在这样的情况下得到满足，基本功能的控制逻辑设计更加合理，运动规划编程也趋于科学，能够运用的领域也越来越多，此时基于虚拟原型的机电一体化设计技术的价值也会得到更加充分的展现。

结语

综上所述，基于虚拟原型的机电一体化设计技术的诞生，是机电一体化系统在综合运用多学科技术的具体表现，在虚拟设计环境的不断优化过程中，机电一体化系统的性能能够得到优化，产品设计工作可以在更加理想的条件下进行。由此可见基于虚拟原型的机电一体化设计技术的发展，对于各个领域的设计工作者而言，就是行业的福音。相信随着在此方面理论研究的深入，实践探索将不断进行下去，届时基于虚拟原型的机电一体化设计技术的价值会得到更加明显的展现，这一点是毋庸置疑的。

参考文献

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关键词：机电一体化现状发展趋势

随着电子技术、机械技术、计算机技术的发展，出现了机电一体化这门发展迅猛的新技术。微电子技术以及大规模集成电路的发展又给机电一体化带来新的生机。随着科学技术的不断发展，机电一体化技术还将被赋予新的内容。

一、机电一体化的概念

机电一体化是指在机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称，其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

二、机电一体化技术的现状

欧美等发达国家对机电一体化技术研究较早。但在初期，由于电子技术发展的局限，机电一体化技术发展缓慢。随着计算机技术、控制技术、通信技术的不断进步和大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，机电一体化技术有了充分的基础，得到了极大发展。到20世纪90年代以后，一方面光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；同时，由于人工智能技术、 神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步， 为机电一体化技术开辟了新的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的理论基础，逐渐形成完善的科学体系。

我国大约从20世纪80年代初开始在机电一体化方面进行研究和应用， 国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”。在制定发展规划和发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响，许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了可喜的成果：人工神经网络、专家系统等研究成果不断应用到机电一体化技术上来，数控技术、机器人和计算机集成制造系统等方面也取得了长足的进展。但是我们也清醒地看到，与日本、欧美等先进国家相比我国的机电一体化技术仍有相当差距。

三、机电一体化技术的发展趋势

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展进步有赖于相关技术的进步。纵观国内外机电一体化技术的发展动向，其发展的方向主要有智能化、模块化、网络化、微型化、人性化、绿色化。

1、 智能化

赋予机电―体化产品以某种程度的智能是机电一体化永恒的追求，智能化是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一，也是21世纪机电一体化技术发展的主要方向。机电一体化产品智能化的途径多种多样，包括模糊逻辑控制技术、专家系统技术、人工神经网络系统、智能工程等。

2、 模块化

和其他的技术发展类似，由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但很重要的事。有了标准接口的单元，产品的兼容性大大提高，而且开发新产品的周期也会更短，这对于机电一体化企业来说是发展的必然。

3、 网络化

20世纪90年代，计算机技术的突出成就是网络技术。网络的普及使得基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

4、 微型化

微型化是机电一体化向微观领域发展的趋势。微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMs工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMs器件和系统，如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器)，各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微弹簧以及微机器人等)。

5、 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给产品赋予人的智能、情感和人性，使产品和人之间的关系更加和谐显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，这些都对未来的机电一体化产品提出了更高的要求。

6、 绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。机电一体化产品的绿色化主要是指在其设计、制造、使用和销毁时都应符合环保和人类健康的要求，以求把对生态环境的危害降到最低。

四、结语

机电一体化作为高新技术的重要代表之一，是现代制造业的基础和核心。发展以机电一体化为基础的现代制造业将对传统制造业的全面优化升级起到巨大的促进作用，同时也将对经济的发展产生巨大的支撑、拉动和提升作用。在市场经济条件下，立足技术创新和自主开发，机电一体化的发展前景必将越来越广阔。

参考文献：

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[5]吕长河.论机电一体化与我国的经济发展[J].产业经济，2008，(12).

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【关键词】机电一体化；内容；发展；应用

机电一体化已成为具有自身体系飞速发展的新型学科，随着相关技术的不断发展，内容也不断更新。其基本特征是从系统的观点出发，综合运用机械技术、电力技术、电子技术、自动控制技术、微电子技术、计算机技术、光学技术、接口技术等群体技术，优化配置各功能单元，在保证多功能、高质量、高可靠性、低能耗上实现其特定功能和价值，使整个系统成为最优化的系统技术工程，从此工业生产由机械电气化迈入了以机电一体化为特征的发展新阶段。

1 机电一体化技术的概念和内容

机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是机械学Mechanics的前半部分和电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化技术含义是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机紧密集合并综合应用到实际中去的一门先进技术。构成机电一体化系统主要由：①结构组成、②动力组成、③运动组成、④感知组成、⑤职能组成等五大要素有机结合组成。构成机电一体化系统五大组成要素的内部及相互之间必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。机电一体化技术的内容主要有：①机械技术。②计算机与信息技术。③系统技术。④接口技术。⑤自动控制技术。⑥传感检测技术。⑦伺服传动技术。在机电一体化系统制造过程中，机械理论与工艺都借助于计算机辅助技术，人工智能与专家系统等形成新一代的机械制造技术。

2 机电一体化技术的发展趋势

2.1 机电一体化技术向着智能化发展。自动化就是设计时已按需要输入特定功能的程序，使用时只需要人们起动后就能定时或行程中自动感应信号就能自动完成整个加工或生产程序。

2.2 机电一体化技术向着智能化发展。智能化要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。

2.3 机电一体化技术向着人性化发展。机电一体化产品要有完善的功能，色彩、造型等方面与环境也要协调，让人们在使用中感到更简单、更方便、更自然、更接近人们的生活习惯。所以类产品人性化是必然发展方向。

2.4 机电一体化技术向着数字化发展。微控制器和接口技术的发展为机电产品数字化奠定了基础，如不断发展的数控机床和机器人；计算机网络的迅速崛起也为数字化设计、控制技术和制造技术铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有环保性、高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机对话界面。

2.5 机电一体化技术向着网络化发展。机电一体化产品必须朝网络化方向发展。网络技术的兴起普及和飞速发展，促使网络的各种远程控制和监视技术兴起实现。

2.6 机电一体化技术向着系统化发展。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，一般有RS232、RS485、DCS人格化。

2.7 机电一体化技术向着绿色化发展。在物质极大丰富的同时也出现乱开乱伐资源和资源浪费的现象，带来了资源减少、生态环境恶化的严重后果。

2.8 机电一体化技术向着自源化发展。自源化是指机电一体化产品自身带有能源，运动的机电一体化产品在许多场合没有电源就无法使用电能，自带动力源具有独特的优越性。

2.9 机电一体化技术向着微型化发展。微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理器和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。它们具有耗能少、体积小、运动灵活，在生物医疗、信息等方面有很大的优势。

2.10 机电一体化技术向着模块化发展。机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而具有远大前途的工作。研制有集减速单元、变频调速电机一体的动力驱动单元；有视觉、有图像处理、有识别能一体化控制单元、有测距功能的机电一体控制单元等。

3 机电一体化技术的实际应用

机电一体化技术应用非常广泛，手机、电脑、家用电器、数控车床、网络技术、卫星技术等无处不在，其最典型的主要有：

3.1 机电一体化技术在人们日常生活中的应用。家用电器自动控制、高智能机器人、机械手等，这些都将按人们的意愿完成人们想要做的事和人们不能到达要完成的工作。

3.2 机电一体化技术在饮料行业中的应用。机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，使整条包装生产线的生产能力自动化控制水平有很大提高，竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。

3.3 机电一体化技术在现代机械制造业中的应用。先进的机械制造业是以高新技术人才为条件，以信息技术为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进高新制造技术和先进组织管理模式的全新机械制造业，其基本特征是信息化、网络化、虚拟化、智能化、全球化、环保协调化的绿色制造。

3.4 机电一体化技术在钢铁企业中的应用。① 计算机集成制造系统技术(CIMS)。钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。 ② 现场总线技术(FBT)。是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。③ 交流传动技术。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。因交流传动具有很大的优越性，电气传动技术中将以交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得到实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。④ 开放式控制系统技术。 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按统一标准设计的系统，就能实现不同厂家产品的兼容和互换，资源共享。⑤分布式控制系统技术(DCS)。分布式控制系统是采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。

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关键词： 机电一体化系统设计 考核方式 思路 改革

《机电一体化系统设计》是一门面向机械设计制造类专业所开设的专业综合特色课程，是集机械、电子等基础课程知识为一体的综合性专业课程，课程在学生所学专业课的基础上，从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域，并结合机电一体化典型设备，讲述相关系统产品的组成原理及工作过程，阐明机电一体化技术原理。课程具有较强的实践性特征，因此，要求学生在学习过程中既重视和掌握基本概念、基本原理和基本方法，又重视相关理论的应用，加强实践环节的学习和运用[1-2]。针对该课程以上特点，如何开展课程的考核成为课程教学改革的关键，本文在综合分析课程特点的基础上，论述了现有考核方式的特点，分析探讨了不同考核方式优缺点，提出课程考核方式改革的思路，为高校机械设计制造类专业《机电一体化系统设计》课程教学改革提供一定参考。

1.《机电一体化系统设计》课程特点

《机电一体化系统设计》课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科，在机制专业课程体系中占据重要地位，融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科，将机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术融于一体，体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则，具有综合性和应用性强的突出特点，课程对培养学生机电一体化设计能力具有重要作用。

课程在学生所学专业课的基础上，从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域，结合机电一体化典型设备，讲述相关系统产品的组成原理及工作过程，使学生了解机电一体化的组成及发展方向，掌握典型机电一体化系统及产品的基本工作原理，了解有关机电一体化仪器、设备的应用。通过该课程的学习，以期达到课程教学目标，即通过相关学科知识的学习和掌握，促进学生系统了解机电技术学科知识，掌握机电一体化产品系统设计方法，提高学生“机电有机结合”的实际应用能力[3-4]。

2.当前主要的考核方式及其特点

2.1试卷考试。

试卷考试主要通过期末考试评估学生对专业知识的掌握情况，主要有开卷考试、闭卷考试及半开卷考试等形式。试卷考试一定程度上反映了学生对于机电一体化系统设计课程知识点的学习水平，但是，学生突击背复习题应付考试现象较为普遍，而且结合《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点，单纯采用试卷考试很难实现课程“提升学生机电有机结合的实际应用能力”的教学目标，而且课程考试一般在结课后一次性完成，无法完全反映学生对于课程的整体学习效果，缺乏对于课程的过程管理。

2.2平时成绩与试卷考试相结合。

针对试卷考试存在的过程监控不足等弊端，许多院校在考核过程中引入平时成绩考核环节，平时成绩主要由期中考试测验、出勤、平时作业等组成，一般权重在20―40%。课程总评成绩最终由平时成绩和期末成绩两部分组成，期末成绩为试卷成绩。该种方式对课程的过程管理进行了监控，提高了学生平时学习的积极性，有助于学生在课堂上认真学习、积极思考，课下认真完成作业，但是该种考核方式对于课程考核权重及平时考核项目的设置要求较高，教师需对平时作业的布置、创新类实践项目设置等平时考核环节进行较好的把握。

2.3结课论文。

结课论文通过学生在课程结束后提交结课论文的方式完成课程考核，结课论文考核方式有助于培养学生的创新和初步的科研能力，有助于培养学生查阅文献的能力，对于课程论文，一般要求选题结合机电一体化系统设计方面的内容，原则上一人一题。

结课论文考核方式一定程度上调动了学生的学习主动性，但是在实施过程中，针对《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点，要求学生在结课后期较短时间内完成质量较高的课程结课论文难度较大，易出现论文分析肤浅、运用课程理论知识点不足等问题。

2.4基于CDIO的“机电一体化系统设计”考核方式[5]。

基于传统考核方式存在的问题，相关人员提出CDIO考核方式，该方式以项目设计为导向，强调学习评估方法和学习成果相结合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具体做法是：在考核前一个月左右给学生布置一批应用性比较强的机电一体化系统设计方面的课题，学生在这段时间内有针对性地查阅有关资料，编制程序框架，调试程序并进行仿真，在考前一周，进一步强化学生的上机调试能力，适当缩小命题范围，减小难易程度，突出重点，命题采用分类随机抽签的方法，学生在上机考核过程中，规定时间，一人一机，分组进行，教师重点考核其对课程内容的掌握及实践技能，并进行答辩。答辩时，教师针对考题进行提问，考核成绩最终由平时、上机技能、答辩情况及调试结果综合评定，从而考核学生对课题的准备情况、理解程度及实践技能。对于动手能力较强的学生，鼓励成立兴趣小组，开展科技创新活动，明确职责，利用实验室的开放，对自己的课题设计一个机电一体化系统实物模型，通过当场演示，讲解分析，教师注重过程考核，根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分，得出本门课程成绩。这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习，有的放矢，积极主动地配合教师的日常教学活动，上课互动性好，能有效地激发学生上课学习的积极性，提高学习效率。

2.5采用职业技术资格考试来代替传统考试[6]。

职业资格证书是反映劳动者具备某种职业所需要的专门知识和技能的证明，与学历文凭不同，职业资格证书更多地反映了特定职业的实际工作标准和规范，以及劳动者从事这种职业所达到的实际能力水平。它是劳动者求职、任职、开业的资格凭证，是用人单位招聘、录用劳动者的主要依据，也是境外就业、对外劳务合作人员办理技能水平公证的有效证件。

职业技术资格证书涉及知识、技能、能力和素质等多个角度，并侧重于技能、能力和素质的提高。因此，在利用其取代传统考试的同时，需对照人才培养目标和课程教学目标的要求，从认知、操作技能与能力和职业素质等方面，全面系统地考察其可行性，并将其作为选择和确定结业考试内容的依据。目前，可参照“数控中级工”、“维修电工”等工种中的一类或多类项目进行考虑，学生通过取得相应职业资格证书后申请课程免考的方式进行。

3.课程考核方式改革思路

基于《机电一体化系统设计》课程实践性、应用性强的课程特点，结合机械类专业人才培养目标，考核过程中，可在充分论证的基础上，将简单的一次性考试考核向多种形式并重的方式转变，将理论考核向理论与实践相结合方向转变，将组织方式由学校组织向社会认可的职业资格考试方式转变，具体思路如下：

3.1丰富考试考核形式，强化其合理性。

为了提高考试考核的公平性与合理性，考试考核的形式不能仅仅局限于传统方式[7]。考核过程中，合理引入平时成绩考核，将现有的一次性考试考核转变为多次考核，通过综合课堂表现成绩、随堂测验成绩、平时作业成绩、实习成绩等多方面的指标决定最终的综合考核成绩，在此基础上，确立合理的评价指标体系，优化评价标准，合理分配考核指标权重，以期合理、公正地反映学生对于课程的学习效果。

3.2完善考核内容，强化考核过程管理。

为了使课程考核能够真实反映学生学校效果，课程组需在进一步分析课程教学目标的基础上，完善课程考核内容，形成理论考核与实践考核试题库，并结合机电一体化技术发展方向，及时更新完善考核内容，根据实际及时修正考试内容，提高考核内容更新效率。在平时考核环节，需进一步加强过程管理，完善平时考核方式方法，提高其可操作性。

3.3拓展考核组织方式，多渠道实现课程考核。

在考核组织方式上，突出国家职业资格鉴定考试，引入职业资格证书制度[8]，通过课程学习，在合理分析人才培养目标及课程教学目标的基础上，确立适于课程考核要求的职业资格类别，建立与国家职业资格鉴定考试考核接轨的以职业综合能力（职业技能）和职业素质考核为主线、知识能力素质全面全程考核的考试考核体系，实现课程的多方式考核，使学生在实现课程教学目标的同时，达到国家职业资格考核要求，从而提高学生创新能力与应用能力。

4.结语

本文在综合分析《机电一体化系统设计》课程特点的基础上，论述了现有考核方式的特点，提出了课程考核方式改革的思路，然而课程考核改革是一个长期过程，要改变先前的考核模式，必须引导学生注重平时学习和技能训练，同时要求教师加强课程教学改革的研究，这对教师、对学生都将是一种挑战。因此，要想切实做好《机电一体化系统设计》课程考核方式改革，务必制定好长期策略，注重积累，保障落实，只有这样，才能建立科学、规范、合理的考核机制。

参考文献：

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[4]刘延霞，宁玲玲，马广勇.《机电一体化技术》课程教学改革研究[J].中国校外教育，2013，09：111.

[5]袁健，朱龙英.基于CDIO的“机电一体化系统设计”课程考核方法改革的探索[J].中国地质教育，2010，02：18-20.

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[7]肖海平.探究高职机电一体化专业考试考核方法改革的探索与实践[J].考试周刊，2015，24：1.

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关键词：机电一体化；电子技术；自动控制；发展趋势

Abstract: in the field of mechanical engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development.

Keywords: mechanical and electrical integration; Electronic technology; Automatic control; Development trend

中图分类号：U415.6 文献标识码：A文章编号：

1、概要

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也己成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能加自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3 个阶段。20 世纪60 年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，己经开发的产品也无法大量推广。

20 世纪70 ~80 年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础这个时期的特点是：mechatronics 一词首先在日本被普遍接受，大约到20 世纪80 年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认，机电一体化技术和产品得到了极大发展，各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

20 世纪90 年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术的发展开辟了广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国是从20 世纪80 年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863 计划”中。在制定“九五”规划和2010 年发展纲要时，充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。3、机电一体化的关键技术 机电一体化技术是一个技术群体的总称。其关键技术有：传感与检测技术信息处理技术、先进制造技术、伺服驱动技术、自动控制技术、系统总体技术等。 3.1传感与检测技术传感与检测技术关键元件就是传感器。传感器是整个机电一体化系统（或产品）的环境接口，是自动化、信息化以及智能化应用和发展的关键技术。传感器的水映了一个国家的科技发达程度，特别是新型高科技传感器的研究和开发世界各国都非常重视，比如多功能集成传感器、智能传感器、仿生传感器等。多功能集成传感器就是具有“一器多感”技术特点的传感器。智能传感器就是带有微处理器的，具有信息自我处理功能的传感器。仿生传感器就是模拟人的感觉器官的传感器，是机器人技术发展的核心。3.2信息处理技术信息处理技术包括信息的交换、传递、存储和处理，主要工具就是计算机。计算机及信息处理系统是整个系统（或产品）的信息处理中心，充分利用计算机超强的信息处理能力以及丰富的软件资源，增强了系统的功能，提高了系统的柔性、可靠性，使系统具有了一定的智能。3.3 先进制造技术先进制造技术是机电一体化发展的必然产物，是机电一体化技术的基础。先进制造技术保障系统（或产品）构造功能的最优化。先进制造技术采用具有柔性操作的先进制造设备：机械加工中心、机床、工业机器人等机电一体化产品，实行先进的组织管理，组成柔性制造单元和柔性制造系统，提高制造作业及制造系统的柔性和生产率，以满足机电一体化系统（或产品）的需要，满足社会发展的需要。 3.4 伺服驱动技术 伺服驱动技术是系统直接执行操作的技术，其目的是从动力学角度分析系统行为，保证系统整体运行的最优化。伺服驱动装置包括电动、气动、液压等各种类型，按照控制指令将电信号转换成流体能或机械能驱动运功机构，对整个系统的动态特性、控制质量和功能具有决定性的影响。 3.5自动控制技术自动控制技术是在自动控制原理的指导下，结合计算机技术对具体的控制装置和控制系统进行设计、仿真、调试，最终实现机电一体化系统的整体性能最优化20 世纪80 年代以来，如模糊控制，专家系统和人工神经元网络等人工智能控制技术，得到快速发展并被广泛应用。 3.6 系统总体技术系统总体技术包括系统的总体设计和接口技术，是用跨学科的思维能力来进行综合集成的技术。系统总体设计是以系统整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将系统整体分解成相互联系的若干功能单元，再对功能单元进行二次分解，最终确定一个可行的技术方案。接口技术的实质是机械技术和电子技术的具体应用，是各要素或子系统之间的联系条件。在某种意义上说，机电一体化系统设计归根结底就是接口设计。

4、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：4.1智能化智能化就是要求机电产品具有一定的智能，使其具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。如果人类社会的发展和进步体现在人脑的智能上，那么机电一体化的发展和进步就体现在其产品的智能上。智能化是机电一体化技术与传统自动化技术的主要区别之一，也是21 世纪机电一体化技术发展的主要方向。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步和发展，为机电一体化技术的发展开辟了广阔天地。4.2 模块化模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

4.3网络化

20 世纪90 年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，利用现场总线和局域网技术使家用电器网络化己成大势，家庭网络（h o menet ）就是将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系（compute , Integrated Appliancesystem , CIAS) , 使人们在家里享受科技带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。4.4 微型化微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电一体化（Micro Mechatronics）是机电一体化的一个重要分支，国外称其微型电子机械系统 (Micro Electro MechanicalSystems).它泛指几何尺寸不超过1cm 的机电一体化产品，并向着微米、纳米级发展。采用精细加工技术加工生产微机电一体化产品，其体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。4.5集成化机电一体化的集成是从全局角度和系统目标出发，将总体功能分解成相互有机联系的若干子功能，再将系统分解成若干个功能单一的功能单元，然后通过软、硬件将各个功能单元有机地联系起来，使其性能最优功能最强。集成是机电一体化发展的内在动力，它是一种创新性的过程，正是由于这种创新性，将机、电、信息、控制等各种相关技术有机结合，实现系统整体最优，促使机电一体化领域的不断拓展。4.6 系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除Rs232 外，还有Rs485 、DCs 人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

4.7 人性化

机电一体化产品的使用对象和服务对象都是人。所以对于未来的机电一体化产品，一方面必须加强它们与生命机体的相似性，给产品赋予人的智能、情感和人性；另一方面充分协调产品与人和环境的关系，使产品更关注人的生理、心理特性和极限，更适宜人的使用与操作。 4.8绿色化工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源．回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境服废后能回收利用。

5、结束语