人工智能教育的好处范文

导语：如何才能写好一篇人工智能教育的好处，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

人工智能不是一项单一的科技产业，而是将其他行业进行融合的工具，例如将机器人和保姆结合产生的“看家机器人”，将导航和汽车结合产生的“车联网”等。在人工智能技术逐步成熟的当下，谁率先在应用上实现突破，谁就有可能在智能时代的竞争中占据优势。

目前，从医疗健康的监测诊断、智能医疗设备，到教育领域的智能评测、个性化辅导、儿童陪伴，从电商零售领域的仓储物流、智能导购和客服，到应用在智能汽车的自驾技术，都能看到人工智能的身影。

中国在过去的一年里，长虹、TCL、创维等家电企业都纷纷人工智能家电产品，希望借助人工智能打破家电行业的销售难题。

不久前，搜狗公司2016全年财报，搜狗借助人工智能技术实现了较大的业绩增长。

近年来，百度先后成立了大数据实验室、深度学习实验室和硅谷人工智能实验室，并通过架构调整全面发力人工智能。2016年百度世界大会上，推出“百度大脑”，该项目将对语音、图像、自然语言处理和用户画像、无人驾驶等领域进行重点关注和研发。

人工智能技术的重大突破必将带来新一轮科技革命和产业革命'对社会经济和人类生活的方方面面将产生深远的影响。

人工智能将为现代化发展更换“发动机”。咨询公司埃森哲研究了美国、芬兰、英国等12个发达国家并作出预测，到2035年，人工智能将帮助这些国家生产率提高40%左右。

对于中国而言，人工智能带来的好处将是多方面的。就经济来说，借助人工智能新技术实现自动化，将极大提高生产率，节省劳动成本；优化行业的现有产品和服务，提升其质量和劳动生产率；通过创造新市场、新就业，将促进市场更加繁荣，开拓更广阔的市场空间。

在产业升级方面，中国的传统制造业大而不强的问题亟待克服，人工智能恰恰为制造业转型升级提供了便利和动力，一是这些企业拥有行业海量的数据和大量资金；二是在生产力水平急需提升、传统人口红利逐渐消失的情况下，传统企业有迫切的意愿来改造升级自己的工厂、业务，提高收益，降低企业成本。因此，制造业既是人工智能可以大有作为的领域，也是中国发展人工智能的优势领域。

《全球人工智能发展报告2016》显示，中国人工智能专利申请数累达到15745项，列世界第二；人工智能领域投资达146笔，列世界第三。

篇2

“这确实是个很好的问题。”食谱推荐公司Yummly的研究负责人Gregory Druck如此回应道，但这肯定不能被称为一个真正的答案。

这的确令他有点为难。技术在设计时通常都要优先理解并满足人的喜好。同在台上的厨房整合技术公司Innit的副总裁Ankit Brahmbhatt干脆接过了话筒，“每个人的体质不同，对健康的定义也不同。说到底这是个生活方式的问题。我们得先有关于你更全面的数据，才能判断什么对你是健康的。”

人工智能到底能在多大程度上替代人，也成为一年一度的西南偏南上最热闹的话题。

西南偏南诞生在美国德克萨斯州的奥斯汀。每年3月初，这个全球性的盛会会吸引数十万人，和硅谷以大公司、创投行业为主的活动不同，西南偏南会吸引各个行业的人。大家在这里看新的电影，发现创业灵感。更重要的是，讨论技术已经带来的改变，以及它能把人们带到哪里去。

其中有不少想象空间。比如Yummly，这家来自硅谷的公司能利用人工智能技术分析你曾经使用的食谱数据。来自德国的Foodpairing则声称，机器分析食物成分时最大的弱势是嗅觉不及人类灵敏，但是通过训练，机器的精准程度可以超过大多数未经训练的普通人。

还有更激M的Innit。和一些创业公司费尽心思想把吃饭这件得高效不同，这个硅谷公司发现了一个悖论，一些人根本不愿意被剥夺下厨的权利。于是他们正在硅谷红木城的总部，测试一个全新的“数字化厨房”。

这个厨房用一个软件平台控制家电，告诉用户家里食材的存量。选定菜单后，还会提醒用户要买多少食物。等到准备妥当，连接的厨房电器就能完成初步烹 饪。

“我们想用技术帮上班族解决工作日吃饭的问题，让他们知道下班后要买什么食材、买多少，回家后能更快吃到晚餐。”活动结束后，Brahmbhatt对《第一财经周刊》说。

这听上去“很硅谷”，善于观察问题并提出解决方案。其实更有意思的是，这家公司发现，在一些细分领域当中，人其实没必要过分智能。

“数字化和自动化的确能帮助减少浪费，包括钱和食物。但我们也知道，有人喜欢下厨。Innit在做一项用户调研时发现，对自动化最集中的需求并不是烹饪，而是洗碗。也就是说，用户想让机器帮他们完成的是，恰恰是那些他们最不喜欢做的事情。”

至于机器和人的关系，这个古老的命题也随着人工智能的蔓延重新摆在了人类面前。至少，人工智能不再仅仅是一些极客想把一切自动化的设想和实验，也不只是好莱坞电影里经常出现的无所不能的机器控制人类造成的恐慌。它真的就在我们的生活中发生。

真正的答案，也正如百度首席科学家吴恩达曾预言的那样，“人工智能是新的电能，可以改变很多行业。”既然是电能，就意味着未来它可能无处不在。

西南偏南互动大会首席项目官Hugh Forrest说：“人工智能毫无疑问是2017年最热门的话题。虽然过去我们也做过很多AI的内容，但从未像今年这样集中。”

卡内基梅隆大学计算机科学系主任Andrew Moore长期关心教育，面对可能的人工智能未来，他想分享教育系统有必要做出哪些变化。迪士尼则会分享它如何用人工智能为其主题乐园提供更好体验，毕竟迪士尼乐园不可能一直停留在几十年前的模样。就连那些运动员，都会在训练中尝试使用人工智能，这可能意味着未来的赛事较量，除了天赋，更多是训练方法的比拼。

而如果你知道西南偏南最早是个音乐节，就会觉得在这里听到人们探讨人工智能和音乐如何结合是顺理成章的了。

用人工智能编曲已经不算什么新鲜事了。但是一些音乐公司正在用人工智能制作背景音乐，卖给可口可乐等大公司。

就连Google也参与了进来。去年6月，Google Brain宣布推出Magenta，一个能让计算机制作出“出众而艺术性”的音乐的产品。

不过这也带来一些新的问题，音乐能够做到更加了解我们吗？我们想让自己的情绪反过来影响我们吗？这种响应会不会把气氛搞糟？毕竟粉丝们可能会爱上一个音乐人，但很难爱上一台计算机。

很多人都爱上过iPod。这可能是这个世纪初音乐与技术最简单直接的结合形式。当技术演变成了人工智能，这件事情变得有趣，它像人的左脑和右脑的一场博 弈。

音乐这个感性世界与数字和代码编织的理性世界碰撞了一下。它们如何理解彼此，最好的例子可能是一个指令，就是当你让一个人工智能助手播一首歌时说的那句话。

不要小看这个指令。亚马逊音乐的团队在奥斯汀市中心的一个小酒吧里办了一场活动，当谈到如何让亚马逊的人工智能助手Alexa和亚马逊音乐结合时，主讲人感慨，仅仅是让Alexa播放一首歌的指令就十分复杂，一首曲子的元素包括歌手、专辑名称、音乐流派、歌词内容等不同元素，情境也同样如此，比如遇上用户说“我心情不好，给我放点音乐”这种情况，此时，亚马逊音乐收录了多少首歌曲是一回事，Alexa能在多大程度上明白用户的意思，便是另一回事了。

如果有人去年来过西南偏南，大概还会记得当时的一个历史性事件。

那是AlphaGo与韩国棋手李世石之间的对决。结果你已经知道了。大多数人不相信机器会胜过人类，他们会觉得这是个黑天鹅事件。

Google的高明之处除了技术本身，还在于用一种直接有力的方式向普通人展示了自己在人工智能领域的技术进展―大概没有什么方式比人机大战更能引起人们的兴趣，更直观。

当AlphaGo连续赢到第三场时，来自Automated Insights的Robbie Allen正在准备他在西南偏南上的一场对话。Automated Insights是曾做出帮记者写稿的机器平台WordSmith的公司。

“Google很了不起。”Allen走下台对《第一财经周刊》评论。在观看这场人机大战时，人们产生了一股担心会被人工智能抢走饭碗的恐慌。此后，AlphaGo的连胜加剧了这样的担心。

Allen参加的对话主题正好是“人工智能发展后，人类未来的工作怎么办”。

“理论上人工智能确实达到了一个新阶段，它代表人工智能可以模仿人类的重复性劳动，还会比人做得更好。但我认为，它离人工智能的实际应用还有一定距离，当人工智能可以帮助某些行业完全实现自动化，找到商业化的应用场景，我才会认为它真正达到了实际应用的程度。”Allen说。

“实际应用”换句话说，是一部分人会开始失业。

距离AlphaGo战胜李世石不到一年，人们就已经在拉斯维加斯的国际电子消费展上看到各个汽车制造商对无人驾驶汽车的设想。无人驾驶汽车的技术标准得到厘定，厂商纷纷推出概念车。

Google剥离了无人驾驶汽车部门成立单独的公司Waymo、Uber的无人驾驶汽车在匹兹堡和旧金山上路，虽然后者在上路当天就因犯了些错误被叫停（最近还因为收购Otto被Google告上法庭）。蝴蝶效应是，政府和城市设计师已经开始思考无人驾驶汽车上路后对城市生活规律的影响、如今的城市基础设施是否能和无人驾驶汽车配合等问题了。

若低估技术带来的影响，也许不久后就要承担相应的后果。自从人工智能技术高速发展，特别是无人驾驶汽车上路以来，硅谷以外的世界与硅谷仿佛形成了两股力量―硅谷正在想办法让一切自动化，而美国最大的就业群体之一卡车司机，则忧虑正在某处测试的无人驾驶卡车会让他们失去工作。

机器与人的矛盾和对抗从来没有停止过。远至第一次工业革命，近至互联网诞生。随着人们越来越习惯于数字化生活，机器和人的关系会更加纠缠不清。人工智能这件事会变得更复杂，还可能，带来很多伦理问 题。

来自设计咨询公司IDEO的Jason Robinson和麻省理工学院（MIT）媒体研究室的Philippa Mothersill认为，目前我们并没能解决如何不让机器真正危害人类的创造力和情绪，尽管随着技术的精进，这一点可能会实现。

在一场名为“人类、机器和工业设计的未来”的讨论当中，他们向挤满了整个会议室的观众发问，“我们如何教会计算机创造性思考？”

Mothersill曾是宝洁公司的产品设计师，专注于让计算机可以通过识别人类的语言，将物理元素变成实际产品。为此她设计出EmotiveModeler，这种工具能够将形容词和情绪转化为模型。她寻找到了一种能够让工业设计―无论是家具还是电子产品―更好传递人类情感的方式。

如果没读博士，Mothersill现在应该依然是个出色的设计师。但她如今的研究课题，却让一些设计师有点担心会失去工作。《连线》的Margaret Rhodes也在意这一点，即人工智能如何能提供更多的工作机会，这可能是技术进步为现代社会带来的最大的困扰。没有人希望成为技术进步的牺牲者。

不过在和大量的设计师交谈过之后，Mothersill和Robinson总结了“10件设计师希望机器能够学会的事 情”。

比如说，考虑使用产品的情境。好的设计师不仅会设想要创造的事物，还会思考它出现的地方。它应该摆在哪里？它所在的房间是什么样？周围都有些什么东西？如何能让计算机做到这一切？

或者说，如何抓住灵光一现的时刻。历史上，达达主义运动中的艺术家善于随机创作，通过将传统事物叠加创造新作品。我们能够教会计算机在向不同方向发散思考的同时，催生出全新且有价值的设计吗？

这些有趣的发现让他们意识到，设计师对机器的期待，其实充满人的色彩。Mothersill由此得出的结论是，人们最终需要掌握如何让机器变得有情绪，它们会产生独特的好奇心―而不仅仅是按照写入的程序工作。

如果你看过最新的007系列电影，影片中所描述的一切已经和NASA能做到的非常接近。

毕业于约翰・霍普金斯大学的Pavel Machalek此前在NASA工作，如今他创立了Spaceknow，为金融、政府和制造部门提供商业卫星的图像分析。这些卫星就像是“天空之眼”，看着地球上发生的一切。

“我们正在让整个物理世界数字化，且能够在这个基础上做很多事情。”Machalek说。按照他的说法，世界正在经历巨大变化，重新使用卫星数据的成本也在逐步下降。

不仅如此，Spaceknow正在建立一套人工智能系y，用各种各样的新方式来处理获得的数据。整个地球的数据都会被实时抓取，它会扫描、理解和讲述70亿人的日常行为。

这也意味着，它会重塑商业关系，让零售商更好地预见气候变化、作出设计决策。它的客户各种各样，有人想知道某个港口有多少船只到岸，或者有多少辆卡车被调到精炼厂运油。

它还有很多其他用途。对于新闻业来说，它能让人们尽快发现，叙利亚到底在发生什么。如果有人编造一些事实，它或许可以提供更客观的看法。这套被不断训练的人工智能系统能够接收各种各样的查找请求，截至目前它曾经收到的请求有，“查找一架失踪的飞机”“查找那些非法的攫金者”等，以及对某些政府公开的不实数据提供另一种解释。

Machalek表示，有朝一日想让Spaceknow的人工智能系统覆盖整个世界，让每个拥有智能手机的人都可以对真实世界的数据发起请求―这大概意味着你可以查看某个酒吧门外排队的人有多少。

零售业和广告业立即感受到了威胁，它们开始追求改变。除了面临新技术带来的新购买方式的挑战，另一件可怕的事情是，如果以后帮消费者做购买决策的是机器人，品牌该怎么办？

但这其实已经发生了。亚马逊的推荐算法就是最简单的例子。

在机器人眼里，一切都是数字。因此研究品牌效应的L2 Inc的Pooja Badlani就认为，如果这就是未来，品牌忠诚度这件事已经成为历史了，所有的品牌都要想办法和机器人共存。

但IBM iX的策略与设计负责人Robert Schwartz认为，品牌通过营销来影响消费者的态度和购买行为是一门艺术，它暂时还不会消失。

“那种居高临下教育消费者的时代结束了，”Schwartz说，“对品牌来说，推销自己的时代过去了，现在是展现自己的时候。消费者始终会受到一些时刻、一些瞬间的激发产生购物欲望，品牌要重新梳理自己的核心，决定在什么时间、什么地点来创造这些时刻。”

现在已经没有人讨论技术将如何重新定义传统行业，大家都认为这已经是事实了。至于这个改变将如何发生，“这是个缓慢的过程，所有技术公司和受到冲击的传统行业都是亦敌亦友的关系。”Schwartz对《第一财经周刊》说，毕竟说到底，它们都想争取消费者的数据。

所有人都要学会用新的方式和消费者打交道，也想延长消费者的注意力和停留时间。

硅谷已经有人提出了相应的方法论。Ch r is Messina曾是Uber的开发者体验负责人，也是Twitter上的“hashtag”（标签）的发明人。他在2016年提出“对话经济”（conversational commerce）的概念，认为在Facebook Messenger增加聊天机器人的背景下，未来会有越来越多的“聊天机器人”（chatbot）出现。这些小机器人可能分布在客服、销售等岗位。此时机器应该增加更多的“Conversational UI”，即聊天界面。

让聊天机器人取代人类的前提是赋予机器同理心。如果你对态度冷淡、反应迟缓的人类客服不满意，面对聊天机器人得到的同样是冷冰冰的回答，那么这样的技术进步可以说毫无意义。

相反，如果机器可以弥补人类的部分不足，例如冷漠、缺乏技能，那么人类反而可以从与机器的对话中获得更多好处。Messina举例说，如果聊天机器人可以给用户好的体验，那么每次对话同时，也是用户在主动提供数据。

这仅仅是零售业运用人工智能的开始。人们会渐渐分辨不清，人工智能究竟是在帮助我们购买产品，还是说服我们去购买它们？

麻省理工学院的研究专家Kate Darling在描述人工智能的走向时，表达了相似的观点。

Darling主要研究机器人伦理的问题。“接下来的几十年并不是说机器会一点点取代人类，而是自动化系统和人工智能系统将与人类协力合作，因为技术不是取代人类的能力这么简单。人们高估了机器能做的事情，而低估了它的缺陷。”

斯蒂芬・霍金在接受BBC的采访时曾更直接地说：“人工智能的完全实现，可能意味着人类的终结。”

身处这个行业里的人显然知道人们的恐惧。

人工智能发展协会前主席、微软人工智能研究院负责人Eric Horvitz在西南偏南的一场演讲中介绍Google、亚马逊、苹果、IBM、微软、Facebook等公司联合成立的Open AI时，主动引用了霍金、伊隆・马斯克和比尔・盖茨此前分别公开传达的对人工智能的担心。

这位美国工程院院士、在业内被称为AI先生的老人朗读了一段Open AI的协议内容，几大公司保证在互不竞争的前提下合作。正是因为技术进步这个趋势不可阻挡，大公司结盟和在一些问题上达成共识是保证技术真正为人类赋能的基础。

篇3

关键词：数据挖掘技术 数据处理技术 信息化管理 数据挖掘过程

中图分类号：TP311.31 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0210-01

数据挖掘(Data Mining)的概念，是伴随着数据库和人工智能这两门技术一同发展起来的新兴的数据处理技术。它利用了数据库、人工智能和数理统计等多方面的技术，是一类深层次的数据分析方法。

1、数据挖掘

数据挖掘，就是从大量的、离散的实际数据中，经过提取、转换、分析等处理技术，提取出隐含的、事先无法预测的、但又潜在有用的、有助于决策的关键性的数据，帮助决策者分析历史数据以及当前现有的数据，从中发现隐含的关系或模式，进而预测出未来可能发生的行为。数据挖掘是一门涉及很广的交叉性的新兴学科，涉及到数据库、人工智能、可视化、并行计算等领域，因此应用范围也非常广泛。

2、数据挖掘技术

数据挖掘技术是人们长期以来对数据库技术进行研究和开发而得出的结果，其中数据挖掘与数据仓库技术的发展有着密切的关系。大部分情况下，数据挖掘都要先把数据从数据仓库中拿到数据挖掘库中，数据仓库会对数据进行清理，并解决数据的不一致问题，这给数据挖掘带来很多好处。由于数据挖掘所发现的知识的不同，其所利用的技术也有所不同，数据库、人工智能和数理统计就是数据挖掘技术的三大支柱。

3、数据挖掘的过程

数据挖掘的基本过程包括：数据收集和准备、数据整理、数据挖掘与分析、结果评估、分析决策等，数据挖掘的各过程不是线性的,不是一次就能完成的，而且是反复循环的，其中某些步骤或者全过程可能需要多次的循环反复，才有可能达到预期的效果，因此, 要充分分析历史数据和现有数据, 从而发现隐藏在其中的具有决策作用的有价值信息。

数据挖掘的过程按照工作流程可以包括以下几个步骤：

3.1 数据收集和准备阶段

丰富的大量的数据是数据挖掘的前提，没有数据，数据挖掘也就无从谈起，因此，数据收集是数据挖掘的首要步骤。收集的数据可以来自于现有的数据处理系统，也可以从数据仓库中得到。存储在数据库系统中的数据是经过长期积累而得到的，这些数据往往不适合直接使用和处理，那么在开始进行数据挖掘之前，需要对数据做准备工作，首先要消除噪声或不符合要求的数据，这些操作一般包括数据的选择、净化、转换、数据缩减等才能进行处理，广泛收集用户的各种信息，建立数据库与数据表，生成数据仓库，为数据挖掘做准备。

数据准备过程是否做好，将会影响到数据挖掘的效率和准确度，最终会影响到数据结果或模式的有效性。

3.2 数据整理和挖掘阶段

数据整理阶段是数据挖掘的必要环节，数据挖掘阶段通过汇总或聚集方法将数据转换或统一成适合进行数据挖掘的形式，可以利用各种数据挖掘方法对数据进行分析，选择某个适当的数据挖掘算法用于搜索数据中的模式，挖掘用户所需要的各种规则或模型等，为结果数据的分析做准备。

3.3 结果的分析和同化阶段

由前面两个阶段得到的模式模型或数据，里面也可以存在对实际应用没有意义或没有使用价值的数据，因此对这些数据仍然需要评估，确定哪些是有效的数据、哪些是有用的模式，这样对已经发现的规则或模型等信息进行评估，可以保证发现的模式或数据满足有效性和正确性，决策者则根据数据挖掘得出的结果进行分析和评价，结合实际情况，调整相应策略，并将挖掘结果以可视化的形式展现在用户面前，最终成为能够被用户所理解和接受的知识。

4、数据挖掘在高职院校信息化管理中的应用

教育同信息是密不可分的，因为教育从根本上来讲就是信息资源的传递、接收、加工和识别。随着科学技术的进步、社会文明的发展，以计算机多媒体和网络通讯为基础的现代化信息技术在教育中的应用越来越广泛。

随着信息化进程的推进,高校各种数据库中已积累了大量数据,这些数据可以满足人们的查询、检索、统计等日常事务处理的需要，在该过程中，数据挖掘技术将起到重要作用。运用数据挖掘技术对大量数据进行处理和分析，挖掘出有价值的信息,快速地对数据的发展方向做出判断，有效提高了工作效率。例如通过数据挖掘技术可以进行新专业申报、课程优化设置、预测学生就业情况、评估学生的学习成绩以及学生的综合素质等。

数据挖掘技术在高职院校信息化管理中的应用还是一个很新的思路，从学生的报考志愿到学生的录取，从学生的入学到学生的成绩管理，从学生的生活到学生的学习，从学生的实习到学生的就业，这些涉及到数不胜数的数据，而这些数据目前在高职院校的信息化管理中很少有被连贯起来进行管理的，这对于高职院校的信息化管理是非常不利的。

如果能将数据挖掘技术用在高职院校的信息化管理上，对于高职院校的决策者来说是非常有利的，比如用在学生的就业信息管理上，可以得到专业设置的参考数据，从学生的报考志愿的数据中可以得到将来就业的发展方向等。

高职院校的教学管理工作常常需要处理大量重要数据，如果将数据挖掘中的关联分析、分类与预测、类聚、决策树等技术应用于在教学信息中，则可以帮助处理学生综合素质测评、教师测评、课程合理设置和教学方法选择、试卷评阅和试题质量的评价等大数据量工作，从而提高教学与管理工作的质量和效率。

5、结语

数据挖掘技术在高职院校信息化管理中应用，对高职院校信息化管理非常有利，通过数据挖掘技术可以获得对决策者或管理者有价值、有决策作用的信息。因此, 采用科学有效的数据挖掘技术对提高高职院校信息管理的智能化水平具有重要作用，需要教育者及相关人士对此进行更深一步的研究。

篇4

点燃在线学习的火种在2011年以前，可汗学院、慕课和翻转课堂各自进行着一条独立的发展轨迹，悄悄地点燃了在线学习的星星之火。

2004年，萨尔曼·可汗为了远程辅导亲戚家的小孩学习数学，开始录制教学视频并放到YouTube网站上供需要的人免费观看和学习。接下来，他又为孩子们编写了互动练习软件，加强他们的数学训练。2007年，可汗把教学视频和互动练习软件进行了整合，创建了免费的网站，用视频讲解不同科目的内容，并解答网友提出的问题；并提供在线练习、自我评估及进度跟踪等学习工具。2009年，可汗干脆将收入不菲的工作辞掉，他成立了一个非营利性机构“可汗学院”，全身心投入在线教育中。

2007年，美国科罗拉多州的林地公园高中，两位化学教师乔纳森·伯尔曼(Jon Bergmann)和亚伦·萨姆斯(Aaron Sams)开始一项开创性的教学实践活动。他们使用屏幕捕捉软件录制Powerpoint演示文稿的播放和讲解声音，形成视频并上传到网络，以此帮助课堂缺席的学生补课；接下来，他们逐渐以学生在家看视频听讲解为基础，开辟出课堂时间来让学生完成作业或实验，并为过程中有困难的学生提供帮助——这就是翻转课堂。虽然在他们之前，一些大学教师们比如哈佛大学物理教授埃里克·马祖尔等，做了一些试验性的探索。但真正让一线教师接受并采用翻转课堂，还是应该归功于这两位高中教师的大胆实践和推广。

2008年，联通主义( Connectivism)的两位提出者，加拿大阿萨巴斯卡大学教授乔治·西蒙斯( George Siemens)和斯蒂芬·唐斯( Stephen Downes)率先实践了大规模开放在线课程（MOOCs），即慕课。随后有一些大学教授也开始采用了这种课程方式，并取得了一些成功。慕课也逐渐在北美流行开来。

视频重塑教育

历史常常会因为巧合而发生奇迹。这三个独立发生的故事在2011年碰撞在一起，三个火种形成了一个巨大的火炬，照亮了教育的未来。

这还得从可汗学院说起。时间回溯到2009年，可汗已经录制了2000多个在线教学视频，使很多学有困难的学习者受益，并收到大量感谢和赞美的邮件和留言。不过此时的萨尔曼·可汗却感觉到了巨大的困难。因为他辞职创办可汗学院，积蓄很快花完，面临着生计问题。就在可汗无以为继，准备放弃的时候，他收到了硅谷投资者约翰·杜尔的妻子安·杜尔的小额捐赠。这是可汗得到的第一笔资助。接下来，可汗学院受到了比尔·盖茨的关注，并收到了来自比尔和梅林达·盖茨基金会150万美元资助。后来，谷歌公司也向他赞助了200万美元。这一系列的资金注入不仅让可汗可以继续录制教学视频，更重要的是得到了大量媒体的报道。似乎在一夜间，萨尔曼·可汗和他的可汗学院红遍美国。他也因此被誉为美国在线学习的教父。

在媒体报道后，更多教育行业内部人士开始关注可汗学院和他的在线教学视频。而此时，翻转课堂已经走过了3个年头，并悄悄地在中小学教师中流行开来。不过，很多教师虽认可翻转课堂，却因为各种原因无法真正实施这种教学方式。最大的困难就是教学视频的缺乏，因为不是每位教师都可以录制出高质量的教学视频。而当他们知道可汗学院的视频如此受到学习者喜爱后，他们就开始使用这些视频来实施翻转课堂。教师布置学生回家后观看可汗学院的教学视频，第二天回到课堂上互动释疑完成练习作业。有的教师甚至直接让学生在课堂上观看可汗的视频来代替自己的讲解，在学生有疑问时施以援手。从某种意义上讲，可汗学院的视频降低了教师采用翻转课堂模式进行教学的门槛，推动了翻转课堂的进一步普及。不过，这才刚刚是个开始。

当可汗了解到教师们的这一做法后，决定主动出击，以帮助这些教师更好地利用可汗学院的教学资源辅导学生学习。2010年秋天，用比尔和梅琳达·盖茨基金会和谷歌公司注资的经费，可汗学院开发出了一套学习控制系统。这套系统能收集学生的学习数据，让学生了解自己的学习进步，让教师知道学生学习情况，进而更有效地开展翻转课堂。可汗学院与加州洛斯拉图斯地区学校合作，在该地区五年级和七年级尝试使用这套学习控制系统。至此，可汗学院从一个热门课外辅导网站变成真实的课堂教学工具。2011年，洛斯拉图斯地区学校使用可汗学院系统翻转课堂后，学生成绩有了明显的提高。而原本低调的翻转课堂教学模式随着可汗学院的参与，开始进入全世界教育工作者的视野，并受到追捧。

不过，从可汗学院受益的并非只有中小学的学生和教师们。2011年初，人工智能专家、斯坦福大学教授塞巴斯蒂安·斯朗（Sebastian Thrun）在TED 大会上被萨尔曼·可汗在斗室里制造出的可汗学院迷住了。于是，他也依样画瓢把他的“人工智能”课搬上了互联网。他和同事彼得·诺维格（Peter Norvig）在自家客房的地下室里，架起一块白板，支起一根麦克风，对着摄像机，开始了“人工智能”课程的录制。2011 年秋天，有 190 个国家（地区）的 16 万学生在网络上注册了这门课。不仅如此，这门课还诞生了一个 Facebook 群，在线讨论组以及大量的志愿翻译者：这门课被志愿者翻译成了 44 种语言。

从2008年慕课发端到现在，终于引来了突破性的发展。上完这门课，塞巴斯蒂安发现他没法在斯坦福继续教书了。“人工智能”慕课的成功让他激动不已，并让他深刻地认识到这背后蕴藏着的巨大机会。2012年2月，他和两名同伴创立了一个名为 Udacity 的网站，提供和计算机以及人工智能相关的在线课程。现在，他们提供 24 门课，从数学、科学到工程，服务来自 120 多个国家的超过 75 万名学生。

两个月后， 斯坦福大学两名计算机教授创建的Coursera，以及在当年秋天由哈佛大学和麻省理工学院联合的Edx两大慕课平台也开始运作。在短短一年间，慕课就得到了爆发性的增长，极大地触动了传统高等教育。

Coursera联合创始人之一达芙妮·科勒（Daphne Koller）在纽约时报撰写的文章《科技是个性化学习的护照》中谈道，可汗学院对他们实施慕课有很大的启发。

现在，翻转课堂在全球中小学遍地开花，慕课也掀起了大学的教育革命，可汗学院的引领功不可没。

翻转课堂让教室变小

可汗学院在与翻转课堂结缘并进入到学校后，可汗决定制作出更多趣味性强且富有吸引力的教学资源吸引孩子们到可汗学院来学习。

可汗学院陆续邀请了一些优秀的教师加入到制作教学视频团队中，丰富了可汗学院教学视频的学科种类，比如艺术和医学课程。可汗学院还增强了教学视频的互动性。它将字幕分成与时间标记对应的极小单元，学习者可随时前后反复或跳着观看，或依关键字搜寻所需片段。更重要的是，当教师让学生采用此资源学习时，教师可以掌握每位学生观看的历史记录，知道学习者的困难点在哪里。

与此同时，更多优质的教学视频在可汗学院理念的影响下涌现出来。2012年TED的教育频道TED-ED，并邀请全球的教师提交他们最棒的课程用于翻转课堂。TED-ED强调用有创意的动画呈现课程内容，搭配快速问答选择题、开放性问题与资源联结，帮助学生学习。更重要的是，在TED-ED平台上教师可以利用TED的视频或其他在线视频，定制成自己的课程，然后得到专属的网址，发送给自己的学生，并让你能监看学生答题正确率与其他学习情况。

而在翻转课堂的先锋——林地公园高中的两位教师贝格曼和萨姆斯看来，教学视频仅是一部分。“把看教学视频作为家庭作业布置给学生，回到课堂上完成练习作业”，这是翻转课堂1.0版本，并不是翻转课堂的全部。翻转课堂的重点不在于教师自制讲课视频来教学，而是能真正思考如何更有效地运用课堂互动时间。教师作为知识领域的专家，可以将属于单向传授的部分知识录制成视频，让学生自行学习；留出更多的面对面课堂时间，有利于师生面对面地互动交流解决个别问题，且更进一步地，用以发展学生的高层次认知能力 (如布鲁姆目标分类中知识应用、分析、综合及评估等能力)。因此，翻转课堂的面对面课堂时间需要精心的设计。

他们进而把翻转课堂重新命名为翻转学习，并认为：翻转学习是把直接教学（讲授基本事实、知识和技能）从群体学习空间转移到个人学习空间。以前面对面的整个课堂教学过程中，不管是教师讲授还是与学生对话，都是以教师为中心的一对多的形式；而翻转学习改变了这种传统的形式，不管是学生在家看教学视频，还是课堂上师生面对面地互动交流，都围绕着学生中心展开。学生获得了学习的主动权：根据自己进度看视频，提出个人的问题与教师或同伴交流。而这种让学生主动地去了解、探索问题及深入思考的学习形式，才能真正地让学习深化。

因此，贝格曼认为翻转学习的班级人数不应多，因为这让教师更容易在课堂上有机会与每位学生对话。按照掌握学习理论解释，每位学生在进入下一步前必须证明已经掌握了先前学习的内容，因此每位学生的学习进度不可能一样。教师需要在每一天的每节课关注到每一位学生的进展情况，如果班上人数多了，显然就不容易做到。

其实，翻转课堂是一种混合式学习方式，它包括了课前的在线学习和课堂的面对面学习两部分。由此，人们对翻转课堂的认识也发生了分化：是更注重教学视频和平台的开发使学生有更棒的在线学习效果呢，还是设计更好的课堂教学让学生更积极地参与到学习活动中来呢？其实二者并不对立，只是实施翻转课堂的人们因为自己的特长而各有侧重而已。换句话说，就是专业的人做专业的事：在线课程开发人员注重更棒的教学视频，一线教师则侧重更好的课堂教学设计。二者的融合将使翻转课堂为代表的混合学习更快地进入到学校。

也有人质疑：如果学生作业都不愿做，翻转课堂又如何能让他们来看教学视频呢？显然有趣的教学视频和游戏化的学习平台对这部分孩子更有吸引力。孩子是天生的学习者。如果他不愿意学习，可能是课程不够好，他对此没有兴趣。当然，持续的学习还是需要督促的。类似可汗学院的在线学习平台能收集学生的学习行为，提醒和激励他们持续地学下去。

有一点是大家的共识，就是翻转课堂的教学视频主要是讲授课程中的基础知识和基本概念；课堂上则用于组织活动发展学生的高级思维能力。翻转课堂如果课前视频学习没有效率，那么课堂活动设计得再好，教师也可能因为学生问题太多而疲于应付，哪怕是小班额课堂。建构主义支持者也曾批评可汗学院倡导的行为主义背景下的掌握学习是把学习变成死记硬背。而从这个层面看，可汗学院恰恰是在行为主义和建构主义之间搭建了一座桥梁。

慕课让教室变大

2013的ISTE（美国国际教育技术协会）大会上，美国利哈伊大学教育学院的教学设计及教学技术教授Scott Garrigan博士表示，慕课将要给基础教育带来一场变革。“慕课正在变革高等教育，但是很快，慕课将同样会对高中教师的教学方式产生影响。”慕课给学习者带来全新的体验。第一，在线教学视频的全面改进：它将视频片断化，视频之间有练习题弹出，帮助学生回顾知识。第二，评判机制优化：机器判分，同学互评，游戏化。第三，它利用社交网络形成更棒的学习氛围。第四，大数据统计能够提供自适应教学反馈。

传统教室中，明星教师最多能给200位学生上课。而在可汗学院平台，萨尔曼·可汗每次能给数千上万的学生上课。Garrigan博士说，目前最好的K-12慕课平台就是可汗学院，他改变了现有教育体系。

的确，萨尔曼·可汗也正在对未来教育体系进行深入的思考。2013年，在可汗出版的The One World Schoolhouse 一书中，他提出全世界需要一个提供免费优质教育资源的网络教室，让更多的学习者从中受益。正如可汗学院网站上写着的承诺：“让任何人，在任何地方，都得到世界一流的教育。”

2013年，美国加州的特许学校——火箭船学校开始一个新的举措，学校正朝着把教室变大的方向发展。学校将建立更大、更开放的网络教室，里面将配置更多的电脑，可同时容纳一百多名学生同时参加在线学习。但学校只为这间教室配备了3名专任教师和1名个性化学习助教。学生将大部分时间集中在网络上进行在线学习。根据学生在线学习的数据统计和分析，教师把有相同问题的学习分别组成学习小组，在教室的旁边参加面对面的直接教学或个别辅导。

篇5

机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称，包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。

1)机械技术。是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。

2)计算机与信息技术。信息交换、存取、运算、判断与决策，人工智能技术，专家系统技术，神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3)系统技术。即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

4)自动控制技术。其范围很广，在控制理论指导下进行系统设计，设计后的系统仿真、现场调试、控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5)传感检测技术。是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程度就越高。

6)伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件，对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、机电一体化技术的主要发展趋势

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化技术将朝着智能化、高性能化、网络化、微型化、模块化、绿色化等多方向发展。

2.1智能化

人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。即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。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如，在智能化房屋建设上增加人机对话功能，设置智能I／O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。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与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.2高性能化

高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU结构，以多总线连接，进行高速数据传递，采有精简指令集机，实时多任务操作系统并进行处理。设置多重缓冲器，故障诊断，自动检错、纠错，系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。

2.3模块化

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是非常重要的事情。例如，研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品，也可以扩大生产规模。这就需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配。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。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。机电一体化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。

2.4网络化

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、教育以及人们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，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已成大势，利用家庭网络(homenet)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统(eolnputerintegratedappliancesystem，ClAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。

2.5微型化

微型机电一体化产品向微米、纳米级发展，体积小、耗能小、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优越性。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和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.6人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感显得愈来愈重要，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，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。未来的机电一体化将会加速它们与生命机体的相似性，更加注重产品与人的关系(人一机的协调)并与人共生(人一系统一一体化)，更关注适宜人的使用与操作、人的可靠性及安个性问题。

2.7绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化，同时资源减少、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并成为时代的趋势。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。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成为适应未来发展的一大特色。

篇6

在全球,智能家电产品的研发和推出也是迭起,而随着家用电脑的普及和应用的扩展,长期留意观察IT动态的家电企业开始介入电脑制造业,一个新的时代到来了!下面我们来看看这些智能化产品吧!

1.人性十足的海尔小超人

这是海尔电脑公司在去年推出的一款智能电脑,也是国内第一台能够与人进行语言交流的电脑(如图1)。除了基本的配置以外,海尔小超人内部带有电视调谐器和视频捕捉卡,可以直接收看有线电视节目,并进行视频录制,这样你就可以把视频格式转换成数字格式存储在计算机中了,电视调谐和视频捕捉使用的是ATI公司的产品,播放质量比较好,软件控制也很方便,只是灵敏度稍逊色。

海尔小超人的精妙之处是它的智能化控制工具──海尔小超人,这是一个形如机器人的智能工具。它是将生物统计技术的最新成果融进了电脑产品设计中的完美体现。海尔小超人能够识别三个人的语音指令,并按照指令进行相应的操作。你可以随时向它询问时间,它会立刻说出当前的系统时间。不过遗憾的是,目前它可以接受的语音命令还十分有限。除了接受语言指令以外,海尔小超人还具有提醒功能。比如:当收到E-Mail时,它会通过声音、灯光及动作发出提示,以便引起你的注意;还可以预先设置时间,在该时间到来时,小超人立刻作出声音提示,同时伴有动作和灯光闪烁,提醒你去做某事,如起床、约会、上学等,并且你还可以设定开机和关机时间,令其自动执行。

2.蓝色“家电”,联想天乐

我们知道近段时间联想把“家庭数码港”的概念炒得热热火火。说到底,这款产品只是一款功能较为强大一点的PC罢了。回过头来看看这款天乐──联想蓝色家电的首发品(如图2),你才能够真正领悟到IT技术和家电融合的理念。这款电脑是面向互联网应用而推出的简便、易用的普及型网络工具,它就像电视机、收音机一样具有即开即用、免学习、免维护等三大特点。它是专为满足中老年人用户对网络、信息服务的需求而定制设计的。

天乐将表面声波技术(TouchEasy)和全屏手写识别(ScreenWriting)融合在15英寸的显示屏上,不仅可以通过触摸实现产品的所有功能,而且可以在屏幕上书写汉字进行文字输入。其次,天乐采用嵌入式系统和小巧的一体化设计,只需一根电源线和一根电话线(或网线),即开即用,可随时关机,并且安全可靠、维护容易,跟电视机一样,使用寿命很长。用户只要通过1个小时左右的自学,就可以使用天乐在网上随心所欲地畅游了。

另处,天乐还提供了健康顾问、网络导游、寻亲访友、生活伴侣和休闲娱乐五大方面的功能服务:专门定制的健康网站,让老年人随时拥有“私人医生”;智能秘书可以帮中老年人整理生活备忘录及提醒重大事件;幸福休闲使爱好象棋、扑克、麻将的中老年朋友时常过过瘾。老年朋友只要指指点点就可以获取他们需要的各种信息。以健康顾问为例,天乐拥有日常保健及疾病预诊系统,可以为用户进行身体情况的预诊、记录与分析。通过网站,用户可以向近百位各个科的专业医生进行咨询,获得与疾病相关的护理、保健、运动、饮食、用药等各个方面的知识。如果所在地区医院也已上网,还可以实现医院电子挂号,就诊预约等功能,这对行动不便的老人来说无疑是一大福音。

3.可穿戴的PC

美国Xybemaut已经开发出了可以穿戴的个人电脑并投放市场。名字叫Xybernaut MA IV(以下简称MA IV),如图3。人们可以把MA IV当作笔记本电脑来使用,因为它本身就是一台真正的奔腾电脑。它采用了200MHz的奔腾MMX CPU,可扩充到128MB的内存,2.1GB或4.3GB的硬盘,另处还配有锂电池,操作系统为Win9×或NT。MA IV有两种显示方式,其一是头戴显示,它给人的真实感非常强烈,不过显示的图像有时会向右偏离。另一个显示单元是平板式显示,带触控功能。手腕上的键盘极难使用,只能用于输入少量文字,快发E-mail等。公正地说,Xybemaut MA IV还是设计得相当不错,使用起来很方便,作为第一代可穿戴电脑,这已经给人很大惊喜了,不过4995美元的售价显得极为昂贵。MA IV主要用在一些特殊场合,比如交通警察可能会使用这种装备。MA IV的缺点是稍显笨拙,穿在身上不是很舒服,再有就是很容易把电源线和显示线缆碰掉。

4.奇异的MOUSE

可接受短信息的鼠标:现在,你可以通过计算机,用comMouse鼠标来接受短信息服务(如图4),这款最新的鼠标是第一个带有内置液晶显示屏的鼠标(鼠标与计算机通过USB端口连接)。它的使用方法是:鼠标首先被指定一个电话号码,然后链接到互联网上某个可以接受短信息的网站,当短信息到达时,它会在鼠标的液晶屏幕上显示。如果短信息到达之后,液晶屏幕会变成蓝色,并且互联网按键会激活,从而让你方便地接收短信息。

可穿戴的鼠标:在拉斯维加斯国际消费类电子产品展览会上,一款形状独特的鼠标引起了参观者的强烈兴趣(见图5)。该鼠标之特殊,在于它酷似手套,通过一个基座经由USB端口与电脑相连,在使用时把它戴在手上,五个手指的运动则通过红外线传输给基座,基座再传导给电脑,实现普通鼠标的正常功能。比如,如果你动动食指,电脑屏幕上的光标就会随之运动;如果指头在空中弹两下,便可启动程序。玩三维游戏时,调出鼠标配置文件进行各项有关设置便可。

5.“超人类语音识别”的电脑

近日,IBM表示,期望在21世纪头10年结束之前,生产出能够自动理解多达20门语言,并能识别这些语言的各种语调变化、口音及上下文环境的机器。该机器能丝毫不差地转录法律、医疗和法庭证词,被IBM称为“超人类语音识别”计划。该项目已于本年度启动,IBM方面已经制定出了整个研制过程的阶段性任务,而总体目标更加明确──使机器语音识别能力赶上并超越人类。很多年来,PC机及其更加小巧的后续产品(PDA和手机)就具备了听说功能,但是用户很少能够充分利用这些功能,这是因为还存在以下制约因素:机器在理解口音、语调变化特别是谈话的上下文环境方面还有困难(识别英语对于机器来说尤其困难)。除此之外,技术越复杂越需要大量的实验和调整,比如:通过反复听同一段声音,机器的识别能力将大为改善。

IDC预计,到2005年全球市场对电话语音处理设备的需求将达到35亿美元,为此,IBM、AT&T、朗讯和飞利浦等许多大公司都在争先恐后地进行语音识别技术研究。IBM公司的100位全职语音识别研究人员中有20名正在专门投入此项研究课题之中。他们正在着手进行音频-视频识别研究,涉及计算机视觉技术的开发,以便改善语音识别的精确度。在国家科学基金会的资助下,IBM正在和其他行业的研究人员并肩工作,试图破解长达10万小时的二战时期纳粹大屠杀幸存者的谈话录音,这些录音内容纷繁多变,充满各种方言,感情起伏,语调跌宕,还夹杂着各种不同语言。

6.独特的电子视窗眼镜

我们生活在一个充满秘密的世界。理所当然的,对那些关心自己的秘密的人来说,一种新型仪器──可以保留个人隐私的电子视窗眼镜成为热点就不足为奇了。假设你在公共场合用笔记本电脑浏览互联网,还不得不撑起前臂来遮挡过大的笔记本电脑的显示屏幕,来防备在飞机靠背或者火车上的偷窥的眼睛,是不是觉得很累呀。现在,电子视窗眼镜的独特的显示方法能帮助你防范这种状况的发生(如图6)。

电子视窗眼镜是个液晶显示的数控系统,它是个人显示仪器的一个突破,能够在任何地方提供虚拟的大屏幕高分辨率观看效果。当距离1英寸(2.54厘米)观看时,能够产生奇特的虚拟效果,让你以为5是在距离2.5英尺(76.2厘米)的地方观看19英寸(48厘米)的高分辨率大屏幕台式显示器。电子视窗眼镜目前有两款提供给顾客选择:一种是3430(单镜片显示仪器),能够很好地手持观看;另一种是2420(双镜片显示仪器),可以戴在头上观看。如果你显示时色彩比较单一(例如在制表格时),它可以自动减少电量的消耗,起到节能的效果。

智能化电器产品

现在智能技术已经可以模拟人的智能和思维过程,在家电智能工作和参数调节等方面,实现了自动化、简单化。

1.用于语音控制的带话筒耳机

东芝于2002年1月8日宣布,该公司利用蓝牙规格的无线通信和语音识别技术,开发出通过语音控制家电产品的头戴式带话筒耳机(Head Set,如图7),其中配备了语音识别芯片和无线模块等。该公司计划在2002年内实现产品化,并且在配备语音识别引擎和语音合成引擎蓝牙模块、天线、内存以及锂离子电池等的状态下,使产品的重量限制在100g以内。

该产品可以用于:(1)利用语音识别引擎将用户的语音转换为指令,从而无须用手便可操作个人电脑和家电产品;(2)以语音方式听个人电脑/家电发送的文本数据;(3)听个人电脑以及AV家电等通过蓝牙方式无线发送过来的音乐数据;(4)在博物馆及美术馆等用作语音向导设备等。

2.网络数字冰箱和半导体冰箱

按道理说,冰箱之类的家电无论如何和电脑、智能化扯不上关系,不过美菱的新产品却意味着家电产业的智能化时代在逐渐向我们走来:美菱继推出纳米技术的冰箱后,又成功推出网络数字冰箱和半导体冰箱。美菱网络数字冰箱采用嵌入式主板,以Linux操作系统为基础,进行智能化设计,通过条码阅读器或TFT液晶触摸屏输入存储食品的种类、数量和保质期等数据,由系统进行记录、存贮,并在食物过期以前进行语音提示,同时可以通过屏幕显示冰箱中贮存的食物信息。另外,系统还存储了大量的实用菜谱,供用户随时参考或阅读。该冰箱通过互联网与超级市场相连,超市则可以通过网上购物系统及时了解用户需要,提供配送服务的超市可随时实现食物配送。这种未来型冰箱将大大方便用户,使生活真正进入数字时代。

3.阅读条形码的微波炉

三星公司推出的这种微波炉可以通过微波炉前面的嵌入式扫描机,阅读从扫描机前通过的包装食品上的条形码,然后,该微波炉根据条形码自动调整它的设置和烹调时间,以达到最佳烹调效果。与计算机相连时,该微波炉还具有与因特网联网的能力,以获取新的食品信息及各种食品最佳制备程序。

4.智能彩电

市场上的乐华智慧通和海信喜盈门系列彩电均已实现了操作规程自动化、智能化,首次开机自动搜台存台。该系列彩电插上电源和天线,按下电源开关,电视机就开始自动搜索信号,几分钟就可自动完成。 自动控制频道转换有了这个功能,你可预先把好看的节目和频道输入电视机,到时候机器就会自动转到预设的频道。

5.智能音响

家庭影院在操作、音响参数的调节以及音箱位置的摆放等方面比较复杂。智能化音响的出现,使音响使用变得简单、方便。智能化音响一般都有四路以上的输入转换,以前都是靠人工操作来选择。智能化音响的智能传感器、控制器,自动识别并选择输入的音、视频信号源,免去了人工操作。 音响参数调节智能化同一套AV音响系统,由于使用者水平的差异,调出的音响效果也会大相径庭。而智能化音响的AV功放则可以避免这个问题,它根据听音者所处的位置,自动精确调节各声道音量的比例,使各声道处于最佳工作状态,提供最佳的听音效果。

6.不用钥匙的锁

用钥匙开门是自古以来的老传统,而数字化和电子科技为人们扔掉钥匙创造了条件,安全的电子门锁将逐渐进入家庭。

组合键板电子锁

这种电子锁在门闩上部提供一个数字键板,锁门时只要触摸一下键板上的Lock按钮,门闩就会上锁。开门时只要在键板上输入4~8个选择的数字,门闩就会自动打开。当允许邻居、清洁工或其他人进入家园时可以设定第2个临时组合代码。连续输入3个不正确的组合码,会自动出现报警的声音。

可编程防盗键板

这是一种防盗内外双键板,外部装有标准尺寸钢质键板,内部也装有一个键板。两个键板以电缆相通。即使外部键板遭到破坏,也无法进入门内。可编程功能能够提供1亿种以上的组合码,56个用户代码,3种输出方式。

家庭和 办公室通用遥控电子锁

这种电子锁可以在家庭和办公室通用,而不必在原来门锁位置安装,不用钻新的洞眼,也可以用普通钥匙手工开门。它可以识别30多个遥控器,所以可以用于办公室的多用户环境。

魔术加锁包

魔术加锁包可以协助现有门锁成为电子门锁的部件,所以相对便宜。它包含电子信息阅读器和称为iButton的可以放在钥匙圈中的感应电子“钥匙”。“钥匙”是特殊的记忆装置,包含可以被感应阅读的独特的无重复序列号,支持多用户。这种系统的好处是可以跟踪进入者,因为每一把钥匙的密码是独特的,可做到“不同的钥匙开一把锁”。由于阅读器内部具有时钟系统,所以能跟踪入门者进入的时间,具有很高安全性。

7.万能遥控器X10

几乎每一个人都有使用电视遥控器的经验,那么能否利用一个遥控器控制灯光、温度、窗帘、门锁以及任何电器?苏格兰Pico电子公司生产的X10(电线载波技术)就是这样一种万能遥控器。利用它可以在床上打开或关闭房子内的所有灯具或者吓跑非法闯入者,不用起身就可以开门迎客,可以定时定位自动地打开或关闭灯具,调节温度,打开音响等。只要在附近的电源插座上加进指示灯和器件模块,就可以从家中任何地方由X10控制器、计算机接口甚至由电话(通过电话脉冲应答器)控制它们。只要用适当的X10开关代替连线开关,开关就具有遥控能力。

娱乐类电子数码产品

1.机器狗

2001年末,日本索尼公司宣布推出了名为“爱宝”(AIBO,即AI人工智能)的机器小狗(见图8和图9),这是索尼公司推出的第三代机器狗,它的外形酷似“终结者”电影中的施瓦辛格。“爱宝”有18个电机,也称为18个自由度,这使得爱宝不仅能走动,而且能完成坐、伸展等动作,摔倒后还可以站起来、可以用腹部爬行,还可以像真的小狗一样玩耍。“爱宝”的传感器与人的感知器官相对应,用于感知周边环境和与人交流。“爱宝”的头上有触觉传感器,你可以轻轻拍一拍它,表示友好。“爱宝”利用两个麦克风聆听周围的声音,在遥控模式下可以通过声音对它下命令。 此外,我国海尔公司也推出了一种机器狗,它可以摇头摆尾,眼睛发光,“唱”几首流行歌曲。这种新“家电”产品不久将投入市场。

2.足球机器人

现在机器人足球比赛已成为一种时尚运动,很多国家都有了自己的机器人足球比赛(图10)。在世界上比较有影响的赛事主要有两个,一个是由国际机器人足球联合会(FIRA)组织的微机器人世界杯Mirosot,另一个是由国际人工智能协会组织的机器人世界杯RoboCup。2002年的机器人足球世界杯将在韩国与第17届足球世界杯同时举行。

机器人足球的高技术可以概括为12个字:“实时采集、实时控制、实时行动”。这3个“实时”是机器人足球的难点之所在,也是机器人足球的魅力之所在。机器人足球和其他项目一样,要想保持常盛不衰,一方面要提高现有项目的竞技水平,增加比赛的可观赏性;另一方面要推出新的比赛项目,显示高技术的创造性。目前人工智能领域常常遇到理论与实际脱节的问题,足球机器人的诞生,为智能系统的研究提供了一个很好的载体。

人工智能基础教育书目推荐

肖叶等着.《高科技十万个为什么:人工智能》.昆仑出版社.2003.1(校超星数字图书馆里面有的,可供下载)

戴汝为.《人工智能》.化学工业出版社.2002.3

篇7

摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概要

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，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。

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，如自动检测、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。

二、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，已经开发的产品也无法大量推广。

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，机电一体化进入深入发展时期。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脚，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。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发展的广阔天地。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为“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，不取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

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是非常重要的事。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。

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、教育义举人么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，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、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。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

5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，报废后能回收利用。

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，研制各种机电一体花产品。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。

结语

综上所述，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。

参考文献:

李建勇．机电一体化技术．北京：科学出版社，2004．

篇8

 

关键词：多媒体，教学课件，分类，制作， 

多媒体技术则是将计算机技术与通信传播技术融为一体，综合处理、传送和贮存多媒体信息的数字技术，多媒体课件将多媒体技术引入到计算机辅助教学的课件中，使课件内容表现形式更加多姿多彩。 

1 多媒体课件的分类 

多媒体课件按组织方式的不同可以分为：固定结构类型、生成型结构、智能性结构三类，根据进行教学活动的特点多媒体网络课件可分为： 

(1)课堂演示型。应用于课堂教学中，其主要目的是揭示教学内容的内在规律，将抽象的教学内容用形象具体的动画等方式表现出来。 

(2)学生自主学习型。在多媒体CAI网络教室环境下，学生利用学生工作站进行个别化自主学习。如目前流行网络课件多数就是这种类型。 

(3)专业技能训练型。主要通过问题的形式来训练、强化学生某方面的知识和能力。 

(4课外学生检索阅读型。学生在课余时间里，进行资料的检索或浏览，以获取信息，扩大知识面。如各种电子工具书、电子字典及各类图形、动画库等。 

(5)教学游戏型。寓教于乐，通过游戏的形式，教会学生掌握学科的知识和能力，并引发学生对学习的兴趣。 

(6)模拟型。用计算机来模拟真实的自然现象或社会现象。 

2 多媒体课件的跳转关系 

课件常见的内容组织结构方式有：线形结构：学生顺序地接受信息；树状结构：学生沿着一个树状分支展开学习活动，该树状结构由教学内容的自然逻辑形成；网状结构：也就是超文本结构，学生在内容单元间自由航行，没有设置路径的结束；复合结构：学生可以在一定的范围内自由地航行，但同时受主流信息的线形引导和分层逻辑组织的影响。 

线形结构组织信息的课件就像传统的教科书，是按单一的顺序编排的，阅读时顺序性强，灵活性差。多媒体采用非线形的网状组织结构，可以通过导航系统任意地跳转到某个单元内，也可以进行联想检索，更符合人类的认知规律。目前的课件多是以这种网状组织结构来组织信息的。 

3 多媒体课件制作要求 

多媒体课件总体要求内容简洁明了、交互性好、具有良好的艺术表现形式。具体表现在：(1)布局要简洁明快、突出主题；(2)颜色的搭配要合理；(3)对象的逼真程度、科学性要高；(4)配音的选择要恰到好处；(5)根据课章内容需要适度运用动画；(6)内容的呈现适度直观 根据学生的思维和教学内容的特点，留给学生一定的思维余地。4 多媒体课件开发的制作流程 

多媒体课件是多媒体软件的一个特例，多媒体软件开发的通用模式是由多媒体专家 Brian Blum提出的，是一种以分析、设计(指导设计与交互设计)、测试与评价四个层次的开发模型，可分为以下五个部分： 

(1)总体方案设计 

一个教学课件的开发决策制定之前，要对需求、课件所实现的目标及制作课件的物资条件有一个系统的分析，以解决是否开发，开发的条件是否具备，开发后是否易于普及和提广。分析之后，就要做出总体方案的设计。总体方案的设计是确定教育思想能否用相应的计算机技术实现的问题。因此，总体方案的设计在整个课件的设计过程中是非常重要的。在课件的总体方案的设计中，应尽量发挥多媒体技术，将文本、图像、动画、音频、视频有机地集成，来形象、生动地反映教学内容和策略，以达到良好的教学效果。 

(2)课件的设计 

多数的课件仍按照传统教学的节，将课件分成若干个知识点，每个知识点的学习又分成知识学习、技能学习和解决问题学习。各知识点采用的媒体素材形式，页面的设计等也属于课件的设计范畴。课件设计的结果为课件脚本，在后面还要具体地讨论。 

(3)课件的制作 

在脚本设计好后，就可以制作课件了，其步骤如下： 

①素材的选择与设计；②选择开发工具；③制作多媒体课件；④多媒体课件的网上； 

④测试评价。 

课件测试、评价和修改是课件开发过程的一个重要阶段，该项工作实际存在与课件开发的环境分析、教学实际、脚本设计和软件编写的每一个阶段。课件评价基本从信息呈现、人机交互、教学过程控制、文档提供等方面提出课件评价的基本内容和主要指标。 

(5)出版发行 

课件的推广与使用是很重要的。耗费了巨大的人力和财力开发出的软件不使用或使用范围小，无疑是对人力和财力的巨大浪费。 

参考文献： 

【1】 教育部现代远程教育资源建设委员会，现代远程教育资源建设技术规范[s]，2000.5 

【2】蔡自兴，徐光，人工智能及其应用[M]，清华大学出版社，1997 

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关键字：机电一体化 核心技术 发展趋势

前言

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,是跨学科技术。从机电一体化技术的基本概要和发展历程,可看出机电一体化技术的发展趋势。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。

1机电一体化的基本概要

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展，机电一体化技术领域在不断地扩大和完善。

2机电一体化的发展背景

随着机电一体化技术的快速发展， 机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。

2.1 使用安全性和可靠性提高

机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中， 遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，产品的故障率低，寿命得到了提高。 2.2生产能力和工作质量提高

机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。

2.3 使用性能改善

机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

3 机电一体化的核心技术

3.1机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

3.2 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。

3.3系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

3.4 自动控制技术。机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能的不断扩大，使产品的精度和效率都在迅速提高。通过自动控制，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少了停机时间，使设备的有效利用率提高。

3.5 传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

3.6 系统总体技术。系统总体技术是从整体目标出发，用系统的观点和方法， 将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元， 找出能够完成各个功能的可能技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价，综合优选出适宜的功能技术方案。系统总体技术的主要目的是在机电一体化产品各组成部分的技术成熟、组件的性能和可靠性良好的基础上，通过协调各组件的相互关系和所用技术的一致性来保证产品实现经济、可靠、高效率和操作方便等。

4 机电一体化的发展趋势

4.1智能化趋势

智能化作为一个多个专业的边缘科学，是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。 例如：冷冻机组，通过测量各类物理量与微机内部已经设定的对应的参数比较，自动实现机械设备的启停、报警、故障自修复等事宜。

4.2模块化趋势

由于机电一体化产品涉及各行各业，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是非常重要的事。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。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。 例如在OA产品中的电脑与打印机等各类外设之间，各个厂家通过标准接口（UBS）实现机电一体。

4.3网络化趋势

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、教育及人们的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，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 这些技术已经成熟，并且在OA中司空见惯，经过权限级别，可以实现遥控、遥信、遥测。

4.4 微型化趋势

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、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。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

4.5绿色化趋势

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，报废后能回收利用。 随着材料科学的发展，新型材料不断涌现，和现实对绿色材料的需要的催生下，绿色化在几点一体工业中将会发生日新月异的发展。

4.6系统化趋势

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，特别是“人格化”发展引人注目，即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。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

4.7大众化趋势

产品只有成为普罗大众都能理解、需要，才能具有强有力的经济性，生命才会长盛不衰。成为建筑以及日常生活中不可缺少的商品。机电一体化技术通过产品来展示的，经过网路化、模块化等技术的攻关，成为生产、生活中的消费品将属于必然。建筑中的空调系统可以通过温度、压力、流量等各类非电物理参数，通过传感器、变送器传输到中央处理器，电流、电压、频率等电气参数通过采样传输到中央处理器；中央处理器的芯片当前已经可以进行编程处理；这样各类用户根据自己的需要，选用模块、处理器等硬件，通过网络或者售后服务获取软件资料和程序，通过协议等进行简短的链接与安装调试即可实现用户的目的。

5结语

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，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献

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目前机器人竞赛活动已深入到全国的中小学，而竞赛活动能够真正参与到其中的学生所占比例较少，因此越来越多的科学教师在思考，如何把机器人教学带入课堂，让更多的学生感受机器人的魅力。

机器人教学走进课堂的问题

目前机器人活动走入课堂存在的主要问题有：

（一）持续性保障

开设机器人课程要有一定数量的机器人和计算机及相应的场地，因此需要一定的启动性投入。启动之后涉及到的持续性的保障有两点：一是后续机器人的管理与维护难度高、损耗大，维持机器人活动需要后续的配件和场地的更新、补充等资金投入；二是对辅导教师要求高，现有辅导教师人数严重不足。

（二）缺乏相应的课程体系与教材

虽然国内有些省份在信息技术课程中含有部分关于机器人的内容，但都是基于某个厂家的机器人产品设计的，不适合本地的特色与现有设备。另外，对于机器人教学所应包括的基本知识架构和教学方法也非常匮乏。机器人教学要持续性发展，就要在知识体系和评估训练方面形成体系。

（三）教学与竞赛尺度把握错位

目前中小学开展机器人活动，基本上是以竞赛作为检验教学效果的标尺。如想机器人教育能长期有效地发展，就不能把比赛作为唯一的课程目标，否则会使机器人教学走入“为竞赛而教学”的误区，势必导致该项活动缺乏生命力。

（四）教师和学生家长的不理解、不支持

在“分数才是硬道理”的思想下，很多教师和家长对于学生参加机器人活动选择了反对，理由都是影响学习，对升学没有帮助。这使得科技教师要面对很多尴尬与不理解。

机器人教学走进课堂的几项措施

要解决以上机器人活动发展的瓶颈问题，使机器人教学进入课堂，我认为可以从以下几个方面进行思考：

（一）结合实际编写校本教程

将机器人活动纳入校本课程管理，为机器人正式进入课堂积累经验。经过几年的积累与沉淀，我校目前编写有教材《程序设计与智能机器人》，该教材以LEGO　NXT机器人为硬件平台，以ROBOTC为软件平台；宗旨是利用机器人平台让学生体会程序结构与应用，初尝人工智能的乐趣。该课程共17个课时。

自主编写教材的目的在于：一是符合本地学生（至少是本校学生）的认知水平和能力等实际情况；二是可基于现有器材设计，具有可操作性；三是能不断地进行实践和修改，并在此基础上形成知识体系和架构，具有一定的推广性。

（二）精选机器人平台，辅以仿真软件

选用的机器人平台要符合教学使用，要有良好的扩展性，要具备耐用、易维护和启发性思维好的特点，尽量保障一次性投资长期反复使用。在资金与设备不足的情况下，辅以仿真软件。仿真软件的好处在于投资成本相对低廉，维护简单，可用于大规模的课堂教学。我校的机器人工作室除配备10多套LEGO机器人用于教学外，同时采用LEGO辅助设计软件Ldraw和MLAD用于课堂教学，解决器材不足的问题。

（三）机器人技术与学科的整合

机器人作为现代教育技术的前沿产品，其教学内容涵盖了很多学科的知识，因此有效地将机器人与相关学科进行整合，能让学生在所熟知的学科中感受科技的进步带来的不同体验。例如：

·程序设计——让机器人走方形，能很好地让学生深刻理解循环结构的性质与特点；

·物理实验课——让学生用机器人设计一个简单的单摆实验装置并收集数据；

·数学课——追及和相遇知识一直是学生比较难以理解的抽象问题，教师可以用机器人进行演示，让学生对该类问题有形象的认识；

·音乐课——可设计一个舞蹈机器人，让它跟着音乐的节奏舞动。

以上只是一些在我校科学实践中的例子，大家还可以找出更多的结合点。这些整合不仅可以活跃课堂，也让机器人技术的学习和展示过程更形象具体。

（四）机器人活动多元化，实现多赢局面

我校每年开展3项活动：研究性学习、电脑作品制作活动以及青少年科技创新大赛。从活动主题来看，三者的核心都是探究、体验、创新，都注重科学及研究价值。因此机器人活动完全可以整合3项活动作为同一件事统筹开展。

整合思想通过研究性学习把机器人活动向纵深发展，形成课题研究成果，可在不影响正常教学的前提下，不需对学校日常的教育教学活动作大的改变，结合日常培训活动中进行。通过青少年科技创新大赛，将机器人活动引导向科技创新方向发展，充分调动学生的创造性思维。以上述活动为基础，面向机器人竞赛，将竞赛作为机器人教学活动的成果展现平台，在学习和创作中有效应用和整合。

（五）辅导教师队伍的整合，多元化的教学方式

机器人教学是多学科的结合，因此辅导教师队伍应当是由相关专业的老师组成，既可解决辅导教师知识面单一问题，又可丰富机器人活动的项目。我校的辅导教师由2名信息技术教师和1名物理教师组成，这种组合解决了机器人教学中涉及的程序设计与机械及电子电路等学科问题。

面对层次和知识面不同的学生，在机器人活动中应采取多元化的教学方式。以任务驱动及小组合作学习方式进行教学，由组长带领本组的同学进行项目研究；辅导教师定期组织组员进行讨论解疑。这样以点带面的方式，也可以激励更多的学生来担任辅导员的角色。

（六）开放科学工作室，共享资源

柳州市的青少年科学工作室已有50多个，这些工作室中有的在学校，有的在社区。因此，可以充分发挥科学工作室的作用，空余时间向社会开放，让更多青少年能够接触和了解机器人，实现以点到面的辐射作用。将机器人教育和活动推向社会，扩大影响。

在学校开展机器人活动所形成的教材和教学方法可以在社区工作室开放中推而广之，而社区开展活动的时间可以很好地弥补学校寒暑假期的空档，让真正爱好机器人的学生在全年的每个时段都有机会参加机器人活动。