時(shí)間：2023-08-11 09:13:40
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關(guān)鍵詞:中國(guó)制造2025；機(jī)電一體化；現(xiàn)狀；展望；863計(jì)劃
1當(dāng)前機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)機(jī)電一體化的研究主要伴隨著“863項(xiàng)目計(jì)劃”而開(kāi)展，我國(guó)的智能機(jī)器人等項(xiàng)目也在該計(jì)劃的支持下取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前我國(guó)的工業(yè)化整體處于“工業(yè)3.0”左右的階段。（1）數(shù)控技術(shù)方面：截止2016年，我國(guó)數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷58年，目前國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可供品種達(dá)2000左右多種，船舶制造、航空航天等行業(yè)的發(fā)展拉動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)電一體化進(jìn)程。（2）工業(yè)機(jī)器人方面:目前，國(guó)內(nèi)機(jī)器人銷量以百分之四十五以上速度增長(zhǎng)，并且我國(guó)計(jì)劃有系統(tǒng)地攻關(guān)，在原有的良好基礎(chǔ)上更上一層，后期能立于世界先進(jìn)行列之中。（3）激光術(shù)方面：近年來(lái)，激光技術(shù)發(fā)展很快，我國(guó)自1985年以來(lái)，更以每年25%以上速度增長(zhǎng)，最近又?jǐn)U大了緊湊型的高功率激光器的應(yīng)用的范圍，例如，用于激光制造、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展或用于空間探索的推進(jìn)器系統(tǒng)改造。（4）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面：推行互聯(lián)網(wǎng)思維下的智能制造，蘇州紐威閥門有限公司和三一集團(tuán)有限公司分別運(yùn)用CAX系統(tǒng)和SPC工具進(jìn)行智能制造，提高了效率，建立了一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。通過(guò)這幾方面可以看出機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)有著很大發(fā)展，但是離德國(guó)、美國(guó)等歐美國(guó)家還有一定的差距。
1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的相關(guān)研究在國(guó)外最早在上個(gè)世紀(jì)60年代開(kāi)始，在九十年代后期機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展階段，并出現(xiàn)了“機(jī)電液”和“機(jī)電光”等一些新的分支，現(xiàn)階段以德國(guó)和美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了“工業(yè)4.0”，并在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。
2未來(lái)建立機(jī)電一體化的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論與方法的意義
未來(lái)建立機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論與方法意義深遠(yuǎn)，在新的技術(shù)不斷沖擊下，機(jī)電一體化會(huì)不斷提高，能提高我國(guó)的機(jī)械工業(yè)化水平，也是社會(huì)生產(chǎn)力的必然要求，能在追求特定價(jià)值功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，能很好地代表當(dāng)今機(jī)械工業(yè)主要趨勢(shì)。
3未來(lái)機(jī)電一體化的發(fā)展展望
未來(lái)，隨著微電子技術(shù)和機(jī)械電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化必將注入更多新的內(nèi)容，各個(gè)學(xué)科將繼續(xù)相互交叉、相互支持和互相發(fā)展，并且機(jī)電一體將朝著更加智能化、微型化、系統(tǒng)化和環(huán)?；较虬l(fā)展，總理在政府工作報(bào)告中指出，實(shí)施“中國(guó)制造2025”計(jì)劃，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，智能轉(zhuǎn)型，強(qiáng)化基礎(chǔ)，綠色發(fā)展，加快從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)，并且我國(guó)今年推出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，并且在一些高等院校舉辦“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新比賽，并取得不錯(cuò)的效果，讓機(jī)電一體概念設(shè)計(jì)理論與方法化不斷升級(jí)，加強(qiáng)了工業(yè)化與信息化的緊密結(jié)合，下一階段我們將運(yùn)用信息—物理融合系統(tǒng)（CPS）,實(shí)現(xiàn)大型大型工程系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)，更好利用機(jī)電一體化解決實(shí)際問(wèn)題，不斷促進(jìn)中國(guó)工業(yè)化發(fā)展。
4結(jié)語(yǔ)
在“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的推動(dòng)下，機(jī)電一體化的研究和相關(guān)領(lǐng)域必將出現(xiàn)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，當(dāng)然，與機(jī)電一體化相結(jié)合的技術(shù)（機(jī)電液和機(jī)電光）很多，相信未來(lái)在機(jī)電一體化的促使下中國(guó)工業(yè)將邁向“工業(yè)4.0”。
作者:于志業(yè) 單位:太原科技大學(xué)
參考文獻(xiàn)：
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[2]李建勇。機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社，2004.
【關(guān)鍵詞】滲透壓儀;機(jī)電一體化;冰點(diǎn)測(cè)量;醫(yī)藥衛(wèi)生
Abstract：Osmotic pressure meter is widely used in medicine，health. At present，the most commonly used osmotic pressure meter have disadvantages of complex structure，high cost，low precision and efficiency. To solve these problems，we propose a novel osmotic pressure test instrument in the paper，which is designed by mechanotronics theory. Meanwhile，the principle，the realization scheme and functional characteristics of the system are introduced in the paper. The instrument has the advantages of small size，high accuracy，fast detection speed etc.. In addition，the apparatus is designed with a data transmission interface，convenient data analysis and comprehensive utilization.
Key words：Osmotic pressure meter;Mechanotronics;Freezing point test;Medicine
引言
滲透壓儀在醫(yī)藥、衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。在制作注射針劑、滴眼液等藥物時(shí)，必須考慮藥劑的滲透壓，滲透壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致人體細(xì)胞或細(xì)胞壁破裂等嚴(yán)重后果。為了更好的指導(dǎo)醫(yī)生臨床用藥，必須在藥物標(biāo)簽上注明溶液的滲透壓相關(guān)參數(shù)[1-2]。因此研制開(kāi)發(fā)滲透壓測(cè)試儀器在藥物研發(fā)、生產(chǎn)及臨床用藥等方面具有重大意義。
目前，常用的滲透壓測(cè)定方法有：冰點(diǎn)下降法、沸點(diǎn)升高法、半透膜法等[3]，本文提出的新型滲透壓測(cè)量?jī)x采用冰點(diǎn)下降法設(shè)計(jì)，融合了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論。該儀器克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，具有體積小、精度高、重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
1.滲透壓儀工作原理及技術(shù)方案
1.1 工作原理
本文提出的滲透壓儀基于拉烏爾冰點(diǎn)理論設(shè)計(jì)。所謂拉烏爾冰點(diǎn)理論就是任何溶液如果其單位體積所溶解的顆?？倲?shù)相同，則引起溶液冰點(diǎn)下降的值也相同。根據(jù)該理論，我們知道，水溶液的滲透壓摩爾濃度與其對(duì)應(yīng)的冰點(diǎn)值有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系;其滲透壓摩爾濃度與冰點(diǎn)溫度下降值為線性關(guān)系，其關(guān)系為;其中表示水溶液的滲透壓摩爾濃度;表示水溶液的冰點(diǎn)溫度值相對(duì)于水的冰點(diǎn)溫度值的下降值?？梢?jiàn)，通過(guò)測(cè)量被測(cè)水溶液的冰點(diǎn)溫度下降值可以算出對(duì)應(yīng)水溶液的滲透壓摩爾濃度。
對(duì)于任意水溶液，其結(jié)冰過(guò)程可以用圖1所示的結(jié)冰曲線來(lái)描述。圖中AB段為降溫階段;BC段為過(guò)冷階段;CD段為溶液受到擾動(dòng)后，開(kāi)始結(jié)晶放熱，溶液溫度回升階段;DE段為溫度穩(wěn)定階段，該段溫度即為所測(cè)溶液的冰點(diǎn)溫度。因此，測(cè)得這段平穩(wěn)曲線的溫度值，最終就能評(píng)價(jià)所測(cè)溶液的滲透壓值。
圖1 水溶液結(jié)冰曲線圖
1.2 技術(shù)方案
基于拉烏爾冰點(diǎn)理論的滲透壓測(cè)量?jī)x總體上可以分為機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路兩部分，儀器整體是一個(gè)典型的機(jī)電一體化裝置，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。其中，機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包括一套探針攪拌機(jī)構(gòu)、兩套制冷機(jī)構(gòu)、和兩套傳動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)。控制電路部分包括供電電路、單片機(jī)電路、通信電路、傳動(dòng)控制電路、制冷控制電路、高精度溫度檢測(cè)電路、按鍵及顯示電路等，控制電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。儀器采用AC220V供電，通過(guò)內(nèi)部的供電電路，轉(zhuǎn)換成+5V、±15V，+12V等控制電源供儀器使用;單片機(jī)選用STC12C5A芯片，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)讀入、LCD顯示、高精度溫度測(cè)量、制冷和傳動(dòng)控制等功能。STC12C5A60S2是一款高效微控制器，內(nèi)部集成了10位ADC模塊，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S，具有技術(shù)成熟可靠、靈活方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，其軟硬件資源可以滿足設(shè)計(jì)要求[4];溶液冰點(diǎn)溫度測(cè)量采用美國(guó)SENSOR公司的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻SP60A實(shí)現(xiàn)。該型號(hào)的熱敏電阻采用玻璃封裝形式，能夠?qū)崿F(xiàn)液體溫度的高精度測(cè)量，誤差為±5%;半導(dǎo)體制冷元件采用單級(jí)溫差電制冷組件TEC1-12706設(shè)計(jì)，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品和探針的制冷控制;此外，儀器還設(shè)計(jì)有按鍵、液晶顯示、EEPROM存儲(chǔ)等電路，用于完成標(biāo)定和測(cè)量參數(shù)顯示等功能。
圖2 滲透壓儀控制電路結(jié)構(gòu)圖
圖3 機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
2.儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括三部分，下面將分別介紹。
1）探針攪拌機(jī)構(gòu)。由直流電動(dòng)機(jī)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和探針組成，該機(jī)構(gòu)利用電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)探針做上下直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液的攪動(dòng)并觸發(fā)其立刻結(jié)晶。
2）制冷機(jī)構(gòu)。本儀器有兩套制冷機(jī)構(gòu)，分別負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)溶液和探針的制冷控制。每套制冷機(jī)構(gòu)包括制冷半導(dǎo)體、制冷銅塊、溫度傳感器和絕熱填充材料等。
3）傳動(dòng)和定位機(jī)構(gòu)。本儀器有兩套傳動(dòng)和定位機(jī)構(gòu)，分別負(fù)責(zé)對(duì)制冷機(jī)構(gòu)的平移控制和探針攪拌機(jī)構(gòu)的升降控制。每套傳動(dòng)和定位機(jī)構(gòu)由直流電動(dòng)機(jī)、齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、光耦開(kāi)關(guān)等組成（見(jiàn)圖3）。
3.儀器硬件電路設(shè)計(jì)
3.1 冰點(diǎn)溫度檢測(cè)電路
儀器中，溶液冰點(diǎn)溫度的檢測(cè)采用NTC溫度傳感器SP60A來(lái)完成。檢測(cè)電路如圖4所示。NTC插入樣品，與被測(cè)溶液充分接觸，當(dāng)溶液溫度發(fā)生變化時(shí)，NTC的阻值也隨之變化，利用圖4所示的電路可以測(cè)得阻值的變化，從而測(cè)得溶液溫度。根據(jù)結(jié)冰曲線，可以分析出溶液的冰點(diǎn)溫度。電路分析：IC6A，R97，R98組成一個(gè)200mA恒流源電路;利用恒流源將NTC的阻值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào);再利用IC7采集并將信號(hào)送給單片機(jī);最后單片機(jī)再根據(jù)溫度曲線計(jì)算冰點(diǎn)溫度。
3.2 傳動(dòng)控制電路
傳動(dòng)控制電路是本設(shè)計(jì)的重要組成部分，是整個(gè)電路系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)整體。儀器中有兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別由兩個(gè)12V供電的直流電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)構(gòu)的平移控制和探針機(jī)構(gòu)的升降控制。電機(jī)控制由LMD18200完成[5]。LMD18200是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的專用于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的H橋組件。其連續(xù)輸出電流達(dá)3A，工作電壓高達(dá)55V，且具有過(guò)熱和短路保護(hù)功能，能夠方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的可靠控制。電機(jī)控制電路原理如圖5所示，LMD18200所接收的轉(zhuǎn)向信號(hào)由單片機(jī)的P1.1輸出，而PWM信號(hào)由P1.2模擬輸出，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。
圖5 電機(jī)控制電路原理
3.3 制冷控制電路
滲透壓儀在工作過(guò)程中，（下轉(zhuǎn)第121頁(yè)）（上接第119頁(yè)）探針和被測(cè)溶液需要通過(guò)半導(dǎo)體制冷來(lái)使其達(dá)到規(guī)定的溫度范圍。本儀器中半導(dǎo)體制冷元件采用單級(jí)溫差電制冷組件TEC1-12706設(shè)計(jì)，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品和探針的制冷控制。電路圖如圖6所示。當(dāng)P2.1為低電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，制冷半導(dǎo)體得電，開(kāi)始制冷;當(dāng)溫度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，P2.1變?yōu)楦唠娖?，Q1截止，制冷半導(dǎo)體失電，停止制冷。
圖6 制冷控制電路原理圖
3.4 RS485總線接口電路
本文設(shè)計(jì)的總線接口電路采用RS485通信方式，接口電路原理如圖7所示。利用RS485總線接口，實(shí)現(xiàn)滲透壓儀的數(shù)據(jù)傳輸與分析。
圖7 RS485接口電路原理圖
4.實(shí)驗(yàn)與分析
針對(duì)設(shè)計(jì)的滲透壓測(cè)量?jī)x，進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液。三次測(cè)量據(jù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三次測(cè)量結(jié)果的相對(duì)偏差小于1%，測(cè)量平均值的相對(duì)誤差小于1%，本儀器的測(cè)量精度和重復(fù)性較高，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
表1 滲透壓儀精度及重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表
電壓值（V） 冰點(diǎn)溫度
（℃） 滲透壓摩爾濃度
（mOSmol/kgH2O） 誤差
第一次測(cè)量 1.837 -0.535 287.9 -0.2%
第二次測(cè)量 1.839 -0.538 289.5 0.3%
第三次測(cè)量 1.835 -0.532 286.3 -0.7%
平均值 1.837 -0.535 287.9 -0.2%
標(biāo)準(zhǔn)值 288.5
5.結(jié)束語(yǔ)
本文提出的新型滲透壓測(cè)量?jī)x采用冰點(diǎn)下降法設(shè)計(jì)，融合了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論。該儀器克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，具有體積小、精度高、重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。在醫(yī)藥、生物和食品衛(wèi)生等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]董來(lái)鑫，李艷寧.基于MSC1210的冰點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2008，8：151-153.
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一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)
自電子技術(shù)一問(wèn)世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開(kāi)始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機(jī)電一體化"技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機(jī)電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世,寫(xiě)下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁(yè);
2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''''''''帶來(lái)勃勃生機(jī);
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺(tái)階.(二)"機(jī)電一體化"發(fā)展趨勢(shì)
1.光機(jī)電一體化.一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì).
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動(dòng)”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡(jiǎn)單的“從上到下”的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)(工作)時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時(shí)，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時(shí)，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體，但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點(diǎn)是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割?？磥?lái)，機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長(zhǎng)的道路要走。
5.微型機(jī)電化——微型化。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒(méi)有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品
機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。
四、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”而臨的形勢(shì)和任務(wù)
機(jī)電一體化工作主要包括兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機(jī)電一體化”工作面臨的形勢(shì)
1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機(jī)床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風(fēng)機(jī)電泵、生產(chǎn)過(guò)程的任務(wù)還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺(tái)機(jī)床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進(jìn)行改造；在已改造的近6500臺(tái)機(jī)床設(shè)備中，大約有15%需進(jìn)一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進(jìn)行改造；且610座已改造過(guò)的工業(yè)爐窯也很有進(jìn)一步應(yīng)用模糊技術(shù)進(jìn)行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應(yīng)用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設(shè)計(jì)，CAD應(yīng)用率僅17%(而美、日等國(guó)已超過(guò)85%；國(guó)內(nèi)先進(jìn)地區(qū)也超過(guò)了30%)；CAD的覆蓋率才達(dá)到11%(而全國(guó)CAD應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達(dá)到35%，中小型骨干企業(yè)要達(dá)到15%—20%；到“九五”時(shí)，按國(guó)務(wù)委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價(jià)值的各種風(fēng)機(jī)電泵裝機(jī)容量50萬(wàn)千瓦，尚49萬(wàn)多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造的任務(wù)，占總?cè)蝿?wù)量的99.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個(gè)能源嚴(yán)重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬(wàn)元產(chǎn)值能耗折合標(biāo)煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重，而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場(chǎng)占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬(wàn)種，每年約開(kāi)發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長(zhǎng)。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場(chǎng)變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品約837種，在當(dāng)年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機(jī)械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機(jī)電一體化產(chǎn)品不到150種機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強(qiáng)；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機(jī)電一體化產(chǎn)品210種，機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬(wàn)元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費(fèi)用約300元，不是總成本的1%；與國(guó)外約28%的先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平相差一半左右。
3.北京用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來(lái)北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問(wèn)題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問(wèn)題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問(wèn)題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程做必要的調(diào)整、改革，而無(wú)須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來(lái)新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外，從市場(chǎng)需求的角度看，由于我國(guó)研制、開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng)，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機(jī)電一體化”工作的任務(wù)
北京在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。
1.北京應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(diǎn)
(1)大力采用模糊技術(shù)，工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺(tái)階
國(guó)內(nèi)外成功的范例表明，應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計(jì)算機(jī)和PID技術(shù)好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時(shí)要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù)，到2000年，對(duì)應(yīng)該進(jìn)行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術(shù)等先進(jìn)電子信息技術(shù)改造完畢，其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù)，機(jī)床高備改造要達(dá)新水平
對(duì)機(jī)床設(shè)備的改造重點(diǎn)應(yīng)放在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應(yīng)該改造的機(jī)床設(shè)備(8420臺(tái))的改造率要達(dá)80%以上，到本世紀(jì)末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù)，風(fēng)機(jī)電泵改造要攀新高度
風(fēng)機(jī)、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點(diǎn)來(lái)抓。到1995年，應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風(fēng)機(jī)、電泵要改造完60%；到本世紀(jì)末，北京的風(fēng)機(jī)、電泵和其它調(diào)速電機(jī)要普遍；采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應(yīng)用CAD／CAM技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)水平提高要有新目標(biāo)
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設(shè)計(jì)工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應(yīng)用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應(yīng)分別達(dá)到20%和15%，本世紀(jì)末，要力爭(zhēng)分別達(dá)到55%和45%。
2.北京機(jī)電一體化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的奮斗目標(biāo)
(1)總體目標(biāo)：到1995年全市的機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800種，2000年，應(yīng)不少于2000種，機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化率分別達(dá)到25%和60%。
(2)單項(xiàng)目標(biāo)：
·機(jī)床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達(dá)5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)16%；2000年，分別達(dá)12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費(fèi)用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·PLC的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開(kāi)發(fā)能力要穩(wěn)居全國(guó)首位；“九五”北京要成為全國(guó)主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
·“電力電子”開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開(kāi)發(fā)技術(shù)?！熬盼濉逼陂g第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟(jì)批量。在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用方面，“八五”期間，開(kāi)關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達(dá)到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個(gè)具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
·模糊控制器的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國(guó)模糊技術(shù)控制器的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)基地，開(kāi)發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來(lái)；交逐步將模糊技術(shù)應(yīng)用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器、電風(fēng)扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達(dá)到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀(jì)末，北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達(dá)到50%以上。
·其它機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：微機(jī)控制多色印刷機(jī)要穩(wěn)居全國(guó)第一；電子醫(yī)療儀器的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)爭(zhēng)取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國(guó)領(lǐng)先；在“八五”期間，以30萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組為代表的發(fā)電設(shè)備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來(lái)；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動(dòng)化裝置要上品種、上批量……
總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開(kāi)啟北京機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機(jī)電一體化”發(fā)展兩方面的目標(biāo)，那么，到本世紀(jì)末，北京就會(huì)形成一個(gè)銷售額超過(guò)200億元的機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機(jī)電一體化裝備銷售額可超過(guò)150億元；“電力電子”的銷售額可超過(guò)20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過(guò)15億元；汽車電子化、自動(dòng)化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過(guò)25億元。機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機(jī)電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。
五、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”的對(duì)策
(一)加強(qiáng)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃
目前，北京地區(qū)從事“機(jī)電一體化”研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計(jì)是。同時(shí)，市政府各有關(guān)委、辦、局(總公司)也有不少相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃與規(guī)劃。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問(wèn)題，全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責(zé)成有關(guān)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃，避免開(kāi)發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車!
(二)強(qiáng)化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會(huì)”作用
目前，北京“機(jī)電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)目前國(guó)家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神，以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn)，我們建議，盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面，要加強(qiáng)辦公室、秘書(shū)處的建設(shè)；要通過(guò)其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過(guò)宣傳群眾，造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機(jī)電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機(jī)電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開(kāi)綠燈；盡力為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對(duì)有關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目?jī)?yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對(duì)在技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。
在經(jīng)濟(jì)政策上，要多給機(jī)電一體化科研攻關(guān)課題、開(kāi)發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目利用科技專項(xiàng)基金和科技三項(xiàng)費(fèi)用的機(jī)會(huì)；銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機(jī)電一體化技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)合資和機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)項(xiàng)目上傾斜；成立“機(jī)電一體化”發(fā)展基金，支持機(jī)電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點(diǎn)，兼顧“兩個(gè)層次”
機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一個(gè)層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計(jì)算機(jī))裝置，使“機(jī)械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個(gè)層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就把“機(jī)械”與“電子”統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行考慮，使“機(jī)械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品起碼正做到機(jī)電一體化。
我們認(rèn)為，北京“機(jī)電一體化”發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急，重中之重是：
抓緊開(kāi)發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應(yīng)用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機(jī)、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術(shù)進(jìn)行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造；
抓緊推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，改造機(jī)床設(shè)備；開(kāi)發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)；
（一）教學(xué)實(shí)施過(guò)程
在實(shí)施模塊一電路中的基本概念的過(guò)程中，需要使用板書(shū)和多媒體對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)的講解和介紹，在此之后，給學(xué)生大量時(shí)間，讓他們獨(dú)立地對(duì)電流表、電壓表、穩(wěn)壓電源、絕緣電阻表等儀表進(jìn)行實(shí)踐操作，從而加深對(duì)理論知識(shí)的理解。在這期間，通過(guò)萬(wàn)用表的使用和操作能夠掌握萬(wàn)用表的調(diào)零方法、注意事項(xiàng)。此外，通過(guò)實(shí)踐操作還可以掌握電流、電壓、電阻的測(cè)量和讀數(shù)方法。模塊二直流電路分析方面，對(duì)于電阻、電容、電感等電子器件進(jìn)行了詳細(xì)的講解，這些元器件是直流電路和交流電路的重要組成部分，通過(guò)它們進(jìn)行實(shí)際操作并搭建直流電路是非常有實(shí)用價(jià)值的。此外，這個(gè)模塊還有重要的直流電路的定律———基爾霍夫定律，掌握它對(duì)于分析直流電路工作原理有著指導(dǎo)的作用。模塊三是單相正弦和三相交流電路，通過(guò)學(xué)習(xí)需要學(xué)生掌握交流電路、RLC串聯(lián)電路、三相交流電和三相負(fù)載的星形角形連接。在熒光燈電路和照明電路的安裝實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們不僅學(xué)習(xí)到了交流電路分析的理論知識(shí)，同時(shí)還掌握到了實(shí)際電路安裝過(guò)程中的實(shí)際操作。
（二）實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方法
課程學(xué)時(shí)分配問(wèn)題：以前的教學(xué)安排大多是每次2學(xué)時(shí)，這樣老師在完成講授理論知識(shí)后，學(xué)生沒(méi)有充足的時(shí)間將課堂上所講的理論知識(shí)進(jìn)行吸收，更不可能將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐上，再者上下次課時(shí)前面講的理論內(nèi)容忘記很多，基于此，將學(xué)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，理實(shí)一體化課程變?yōu)?學(xué)時(shí)，這樣做的好處是當(dāng)學(xué)生聽(tīng)完老師講授的理論知識(shí)，還沒(méi)有忘記的時(shí)候，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的消化，這樣一方面有助于對(duì)知識(shí)的理解，另一方面提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。實(shí)施地點(diǎn)問(wèn)題：傳統(tǒng)教學(xué)模式的授課地點(diǎn)通常是教室，以理論知識(shí)學(xué)習(xí)為主，不具備實(shí)踐操作的條件。理實(shí)一體化教學(xué)的實(shí)施地點(diǎn)則為實(shí)訓(xùn)室或?qū)嶒?yàn)室，這樣不僅具備理論知識(shí)教學(xué)的條件，還可以利用實(shí)訓(xùn)設(shè)備和儀器進(jìn)行實(shí)踐操作，這樣的話，老師可以一邊教授理論知識(shí)，一邊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)踐，教學(xué)的效果更佳。教學(xué)模式轉(zhuǎn)變問(wèn)題：傳統(tǒng)教學(xué)模式中，老師在教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位，學(xué)生通常作為配合老師的地位，這種情況下使得學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不太高，學(xué)習(xí)主動(dòng)性沒(méi)有被完全地調(diào)動(dòng)。而理實(shí)一體化教學(xué)模式讓學(xué)生成為教學(xué)中的主體，老師的職責(zé)更多的是要指導(dǎo)學(xué)生，這樣就能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
二、理實(shí)一體化教學(xué)模式的益處
1.有助于學(xué)生更加深刻地認(rèn)識(shí)和理解理論知識(shí)
在實(shí)施過(guò)程中，對(duì)于電阻、電容、電感、常用電路和儀器儀表的認(rèn)識(shí)可以通過(guò)實(shí)訓(xùn)室來(lái)獲得，而不再是傳統(tǒng)教學(xué)中靠老師的講解和學(xué)生的想象或借助多媒體手段獲得。這樣，原來(lái)想象中的知識(shí)內(nèi)容變成了現(xiàn)實(shí)中鮮活的東西，使得學(xué)生更加深刻地學(xué)習(xí)到了這些知識(shí)。
2.有助于提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力
在教學(xué)過(guò)程中提供了實(shí)訓(xùn)室或?qū)嶒?yàn)室的操作平臺(tái)，讓學(xué)生們能夠充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐操作，不再像傳統(tǒng)教學(xué)模式中的死記硬背，這樣使得學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)理論知識(shí)中增加了實(shí)踐的機(jī)會(huì)，在實(shí)踐過(guò)程中又更加深刻地理解了理論知識(shí)的指導(dǎo)性。3.有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：在實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生不再是配合老師教學(xué)的配角，而占主導(dǎo)地位，這樣勢(shì)必將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生將更加積極踴躍地投入到教學(xué)過(guò)程中，和老師一起高效地完成理論知識(shí)和實(shí)踐操作的教學(xué)工作。
三、結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞: 《電工基礎(chǔ)》 理實(shí)一體化教學(xué) 實(shí)踐 工學(xué)結(jié)合
當(dāng)前許多職校教師還是只注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論、基本概念的理解和記憶,往往用統(tǒng)一的尺度、單一的方法來(lái)考核評(píng)價(jià)學(xué)生,存在著理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫離的現(xiàn)象;也有的雖然實(shí)行了理實(shí)一體化教學(xué),但由于學(xué)生不了解專業(yè)理論對(duì)交際操作的指導(dǎo)意義,出現(xiàn)了重操作輕理論的現(xiàn)象,若不加以改進(jìn),很難達(dá)到一體化教學(xué)的真正目的。
以上種種跡象表明教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,改革專業(yè)課教學(xué)模式,否則就無(wú)法完成現(xiàn)代職業(yè)教育的目標(biāo),更談不上培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)工人。目前,工學(xué)結(jié)合與理實(shí)一體化教學(xué)模式已受到越來(lái)越多職業(yè)學(xué)校老師的認(rèn)可。我校全體電工學(xué)科的教師一起探索,不斷研究,確立了適合我校學(xué)生實(shí)際的一體化教學(xué)模式。這既體現(xiàn)了素質(zhì)教育的要求,又促進(jìn)了我校電工電子專業(yè)的課程改革,對(duì)于改變教學(xué)現(xiàn)狀,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)起到了一定的幫助作用。下面我舉例說(shuō)明在《電工基礎(chǔ)》這門課的教學(xué)中我們是如何實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化的。
一、實(shí)踐能使抽象的概念具體化,增強(qiáng)學(xué)生的記憶
在教學(xué)中學(xué)生常常碰到的問(wèn)題是概念抽象、定義難記、結(jié)論難懂。在講解這些知識(shí)時(shí),教師不可能用實(shí)驗(yàn)得出所有的概念、定義等。加上學(xué)校教學(xué)設(shè)備的限制,以及學(xué)生物理基礎(chǔ)不牢固,一些學(xué)生對(duì)學(xué)過(guò)的概念、定義模糊不清,似懂非懂。
在講授“電流”這一節(jié)內(nèi)容,介紹導(dǎo)體內(nèi)電流產(chǎn)生的條件時(shí),學(xué)生對(duì)“電位”很難理解接受。但如果講“水位”每位學(xué)生都會(huì)明白,我們就以“水位”作比喻來(lái)解釋:家中養(yǎng)魚(yú)的玻璃缸的水混濁了,缸底有不少?gòu)U物,現(xiàn)在需要清理?yè)Q水。那么我們得用一根膠管一頭插在魚(yú)缸里,另一頭插在比魚(yú)缸低的盆子上,這時(shí)只要給膠管一定的吸力,魚(yú)缸里的水(上水位)便會(huì)向盆子處(下水位)流,“水往低處流”。但如果我們把盛廢水的盆子放到與魚(yú)缸同一水平位置上的話,魚(yú)缸里的水是無(wú)法流到盆子處的。上水位與下水位的差值就是水位差,有水位差的兩水位之間才有水流動(dòng)。此時(shí)便自然引出電位差的概念:在電路上兩電位之間的差值便是電位差,有電位差的兩點(diǎn)之間就有電流產(chǎn)生。從而得出結(jié)論:導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流的條件是導(dǎo)體兩端必須有電位差。在學(xué)習(xí)電容器和電容時(shí),我們用水桶比喻電容器,學(xué)生很自然就明白了電容器的作用:儲(chǔ)存電荷。水桶的容量由水桶決定,學(xué)生很自然也就明白了電容的物理意義。
這些直觀、具體的比喻使抽象的概念具體化,使學(xué)生能夠看得見(jiàn)、摸得著,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,客觀上還起到幫助學(xué)生記憶的作用。在教學(xué)過(guò)程中,我們以完成一個(gè)個(gè)具體任務(wù)為線索,把教學(xué)內(nèi)容隱含在每個(gè)任務(wù)當(dāng)中,當(dāng)然,每個(gè)任務(wù)的確定都是以學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)狀況、教學(xué)內(nèi)容的要求而定。教師布置具體任務(wù),學(xué)生在自己思考的基礎(chǔ)上,同學(xué)之間互相幫助完成任務(wù)。教師的職責(zé)是指導(dǎo)解決一些學(xué)生的新問(wèn)題,學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的同時(shí),加深了對(duì)新知識(shí)的理解和記憶,也養(yǎng)成了創(chuàng)新意識(shí)和自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
二、實(shí)踐使理性的知識(shí)變得直觀化,便于學(xué)生接受
在學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)這一節(jié)內(nèi)容時(shí),以前我們對(duì)著課本上的插圖,讓學(xué)生記住相關(guān)的內(nèi)容,學(xué)生掌握得也非常快,但過(guò)后檢查發(fā)現(xiàn)學(xué)生忘記的很多?，F(xiàn)在,我們向?qū)W校申請(qǐng)購(gòu)買了幾臺(tái)交流電動(dòng)機(jī),上課時(shí)一律在實(shí)習(xí)室。我們一邊講解結(jié)構(gòu),一邊一步一步地拆卸,這樣就使理性的內(nèi)容變得非常直觀,學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性一下子提高了。然后讓學(xué)生自己動(dòng)手親自拆卸組裝,學(xué)生既掌握了知識(shí),又鍛煉了實(shí)際操作能力。如今這種教學(xué)模式深受學(xué)生的喜愛(ài)。
三、工學(xué)結(jié)合拓展了學(xué)生視野,鍛煉了學(xué)生技能,進(jìn)一步體現(xiàn)了理實(shí)一體化
職業(yè)學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)就是具有一定操作能力的技術(shù)工人,理論知識(shí)要為實(shí)踐操作服務(wù)。為了更好地做到這一點(diǎn),我校積極和相關(guān)企業(yè)聯(lián)系,學(xué)生定期到企業(yè)頂崗實(shí)習(xí),使在學(xué)校里學(xué)到的理論知識(shí)更進(jìn)一步和實(shí)際聯(lián)系起來(lái),從而既鞏固了理論知識(shí),又鍛煉了操作技能,也為學(xué)生的就業(yè)打好了一定的基礎(chǔ)。我們先后帶領(lǐng)學(xué)生到章丘供電公司,章丘海爾電機(jī)廠、鼓風(fēng)機(jī)廠等多家企業(yè)進(jìn)行了實(shí)習(xí),每個(gè)學(xué)生都有很大的收獲。實(shí)行工學(xué)結(jié)合的培養(yǎng)模式,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)職業(yè)教育提出的客觀要求,也是技能型人才培養(yǎng)的內(nèi)在需要。工學(xué)結(jié)合在各個(gè)方面都取得了顯著的實(shí)效。
1.學(xué)生在校內(nèi)通過(guò)專業(yè)理論學(xué)習(xí)和基本技能訓(xùn)練后,具備了一定的專業(yè)理論和專業(yè)技能,之后到校內(nèi)生產(chǎn)車間或校外實(shí)習(xí)基地直接參加企業(yè)生產(chǎn),不但操作技能迅速提升,而且增強(qiáng)了質(zhì)量意識(shí)、工時(shí)觀念和效益觀念,從而提高了適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的綜合能力。
(一)提高了安全保障
近年來(lái)，黨和國(guó)家一再重申不要帶血的煤炭，強(qiáng)力推進(jìn)本質(zhì)安全型礦山建設(shè)，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段和智能化設(shè)備，達(dá)到發(fā)生故障時(shí)預(yù)知預(yù)報(bào)的目的，減少不必要的傷害，降低發(fā)生事故的概率，保證了員工的安全。
(二)增加經(jīng)濟(jì)效益和職工的收益
機(jī)電一體化設(shè)備雖然初期投資大，但是它的應(yīng)用使設(shè)備故障大大降低，處理故障時(shí)間大大縮短，分析解決問(wèn)題的程序大大簡(jiǎn)化，制定應(yīng)急措施的能力大大加強(qiáng)。這樣煤炭產(chǎn)量較之過(guò)去大大增加，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益明顯提升，同樣使員工的勞動(dòng)收入有所提高，改善了員工的生活質(zhì)量。
二、基于機(jī)電一體化的煤礦設(shè)備管理
(一)煤礦的機(jī)電一體化模式
在煤礦生產(chǎn)中，應(yīng)用機(jī)電一體化思想，可以將煤礦生產(chǎn)、安全建設(shè)以及管理進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而使得管理人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于生產(chǎn)、安全等信息的實(shí)時(shí)采集，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握信息發(fā)展變化的趨勢(shì)，為全面建設(shè)數(shù)字化煤礦和信息化煤礦奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在機(jī)電一體化的影響下，煤礦企業(yè)應(yīng)該及時(shí)抓住機(jī)遇，加大機(jī)械化建設(shè)的力度，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等，推動(dòng)煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、安全的機(jī)電一體化煤礦生產(chǎn)目標(biāo)。
(二)管理措施
1．做好設(shè)備選型
在對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，需要結(jié)合煤礦生產(chǎn)的實(shí)際需求，從質(zhì)量、規(guī)格、性能、價(jià)格等方面進(jìn)行綜合考慮。一方面，要在保證設(shè)備質(zhì)量的前提下，對(duì)其性價(jià)比進(jìn)行對(duì)比分析，選擇生產(chǎn)廠商信譽(yù)良好，同時(shí)成本相對(duì)低廉的機(jī)械設(shè)備;另一方面，可以從技術(shù)性能進(jìn)行考慮，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，通過(guò)不斷的探索和實(shí)踐，對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理搭配。這樣，不僅能夠提高煤礦生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，還可以不斷更新煤礦行業(yè)陳舊的作業(yè)方式，提升煤礦生產(chǎn)過(guò)程的安全性和可靠性，提升煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量，更可以帶動(dòng)國(guó)內(nèi)煤礦機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，加快煤礦機(jī)械設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。通過(guò)對(duì)煤礦設(shè)備的合理選型，可以充分滿足實(shí)際作業(yè)環(huán)境的需求，在保證煤礦生產(chǎn)正常進(jìn)行的同時(shí)，降低因設(shè)備故障引發(fā)的安全事故，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備質(zhì)量和技術(shù)的不斷發(fā)展，提升煤礦生產(chǎn)的安全性。
2．改進(jìn)設(shè)備性能
煤礦設(shè)備的安全性能對(duì)于設(shè)備管理而言是十分重要的?？v觀煤礦生產(chǎn)中的安全事故，很大一部分原因都是由于機(jī)械設(shè)備缺乏安全性。因此，在保證設(shè)備質(zhì)量和性能的前提下，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，改進(jìn)設(shè)備的安全生產(chǎn)性能，尤其對(duì)于容易出現(xiàn)設(shè)備傷人的部位，更要重點(diǎn)關(guān)注，設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)措施。同時(shí)，要根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際需求，加快對(duì)于新型機(jī)械設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā)，不斷提升設(shè)備的安全性能。而對(duì)于煤礦設(shè)備的生產(chǎn)廠商而言，同樣應(yīng)該加大設(shè)備革新力度，使得設(shè)備的性能在煤礦生產(chǎn)中可以得到最大程度的發(fā)揮，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟(jì)效益。
3．強(qiáng)化安全管理
在機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展的帶動(dòng)下，煤礦設(shè)備的管理工作在煤礦生產(chǎn)中占據(jù)著日益重要的地位，對(duì)于機(jī)電設(shè)備的管理質(zhì)量直接影響著煤礦生產(chǎn)的質(zhì)量和水平。因此，為了提高煤礦生產(chǎn)的管理水平，需要從幾個(gè)方面，制定相應(yīng)的強(qiáng)化管理措施:其一，人員管理。人員管理是針對(duì)煤礦全體人員而言的，在管理中，要實(shí)施從上而下，從管理層到基層員工的全員管理，落實(shí)生產(chǎn)責(zé)任制度，將責(zé)任落實(shí)到每一個(gè)部門，每一個(gè)崗位，每一個(gè)員工，利用績(jī)效工資等方式，將員工的個(gè)人利益與生產(chǎn)責(zé)任相互連接，激發(fā)員工的工作熱情。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)于員工的教育和培訓(xùn)，全面提升員工的綜合素質(zhì)。其二，設(shè)備管理。要安排專業(yè)人員，定期對(duì)煤礦設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保每一臺(tái)設(shè)備都處于良好的工作狀態(tài)或者待機(jī)狀態(tài)，制定健全完善的管理制度，嚴(yán)把設(shè)備質(zhì)量關(guān)，避免因設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)安全事故。在設(shè)備維護(hù)中，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障或問(wèn)題，需要進(jìn)行維修或者更換，要提前制定相應(yīng)的計(jì)劃，由專業(yè)人員進(jìn)行維修，確保設(shè)備的安全性。其三，系統(tǒng)管理。要結(jié)合煤礦生產(chǎn)的特點(diǎn)，構(gòu)建合理完善的設(shè)備管理運(yùn)行系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)化的管理和控制，確保設(shè)備始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，創(chuàng)造出最大的效益。
三、結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化 理論 模擬 實(shí)戰(zhàn) 教學(xué)模式
【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】0450-9889（2014）12C-0052-03
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)、高技能人才的需求量越來(lái)越大。各高職院校不斷嘗試打破原有過(guò)于偏重理論的傳統(tǒng)教學(xué)模式，探索如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，滿足社會(huì)對(duì)高技能專業(yè)人才的需求。機(jī)電一體化專業(yè)是理工科類最為典型的專業(yè)，本文對(duì)現(xiàn)有的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)模式進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)今企業(yè)對(duì)該專業(yè)的人才需求，探索培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的教學(xué)模式并運(yùn)用到機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)中來(lái)。
一、機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)模式存在的問(wèn)題
通過(guò)對(duì)畢業(yè)生就業(yè)企業(yè)進(jìn)行回訪以及邀請(qǐng)企業(yè)專家到校開(kāi)展專業(yè)分析會(huì)等方式，掌握企業(yè)對(duì)機(jī)電一體化技能人才的各種技能需求，然后在此基礎(chǔ)上對(duì)原有人才培養(yǎng)方案進(jìn)行梳理。目前，高職院校機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)安排和課程設(shè)置沒(méi)有緊跟職業(yè)與就業(yè)崗位要求而進(jìn)行及時(shí)修改，造成課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容與崗位要求、職業(yè)資格認(rèn)證、技能競(jìng)賽相脫節(jié)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（一）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)
理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)由不同的教師授課，在實(shí)際教學(xué)中，理論教師偏重于理論推導(dǎo)與抽象原理，同時(shí)受限普遍動(dòng)手能力差等問(wèn)題，不能很好的結(jié)合實(shí)際進(jìn)行理論教學(xué);與此同時(shí)，實(shí)訓(xùn)教師只注重學(xué)生的操作，關(guān)注于學(xué)生技能的提升，忽視了學(xué)生對(duì)原理的進(jìn)一步理解，從而影響學(xué)生向更高層次提升。采用這種形式的教學(xué)方法會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難，學(xué)習(xí)興趣不高，創(chuàng)新能力不強(qiáng)等，不能滿足企業(yè)對(duì)人才的質(zhì)量需求。
（二）學(xué)生缺乏實(shí)踐能力
在教學(xué)的過(guò)程中，不少高校通過(guò)“理論――實(shí)踐”的模式來(lái)傳授知識(shí)技能，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論知識(shí)之后仍然是對(duì)實(shí)際操作以及應(yīng)用無(wú)從下手，一定程度地存在著教學(xué)與企業(yè)實(shí)際需求脫離的現(xiàn)象。
（三）學(xué)生缺乏創(chuàng)新能力
在傳統(tǒng)的高職教學(xué)模式中，課程分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課三個(gè)階段，學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)掌握技能，但大多數(shù)院校把這一過(guò)程和創(chuàng)新過(guò)程等同起來(lái)，貶低教師教學(xué)的引導(dǎo)作用，造成學(xué)生的實(shí)踐能力不強(qiáng)，學(xué)習(xí)過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而導(dǎo)致自主學(xué)習(xí)能力的下降。
（四）教學(xué)模式大眾化
高等職業(yè)教育發(fā)展到現(xiàn)在，大家都意識(shí)到教學(xué)模式改革的重要性，提出了很多新型教學(xué)模式。教學(xué)模式向多樣化拓展，但忽視“適合”專業(yè)這一重要問(wèn)題。在實(shí)施過(guò)程中，沒(méi)有很好結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)以及自身?yè)碛械臈l件，盲目實(shí)施各種新概念新方法，忽視“適合”的重要性，極大制約我國(guó)高等教育的可持續(xù)發(fā)展。
二、高職院校機(jī)電一體化專業(yè)“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式的實(shí)施
“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式依照學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的要求，遵循認(rèn)知規(guī)律，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”，以工作過(guò)程為導(dǎo)向組織教學(xué)，延續(xù)了以往實(shí)踐教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)課程學(xué)習(xí)和課外影響來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，提高學(xué)生綜合能力。
（一） 強(qiáng)化“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)理念
高等職業(yè)教學(xué)應(yīng)該根據(jù)不同的專業(yè)、不同的地域特色開(kāi)發(fā)適合自己的教學(xué)模式，不能“隨大流”。強(qiáng)化“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)理念，堅(jiān)持以學(xué)生為中心， 將理論融入模擬教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)模擬提升技能和理論水平，通過(guò)實(shí)戰(zhàn)與實(shí)際工作接軌，在整個(gè)教學(xué)體系中，強(qiáng)化“教學(xué)―思考―實(shí)踐一歸納一推理一實(shí)戰(zhàn)”的基本程序。
（二）設(shè)定“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)方法
改變傳統(tǒng)的課堂講授示范教學(xué)模式，推行行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)，把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，教師發(fā)揮主導(dǎo)和協(xié)調(diào)作用。實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，以實(shí)訓(xùn)的方式訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力;教師在授課過(guò)程中邊講邊以實(shí)際案例做演示，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程為不斷的模擬與印證，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)、引導(dǎo)文教學(xué)等多種教學(xué)方法，將任務(wù)執(zhí)行與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合;強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的同時(shí)，有效引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，并增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
以機(jī)電一體化核心課程自動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行維護(hù)為例，在初始階段采取理論融入模擬的方式，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上學(xué)習(xí)相關(guān)核心技術(shù)，提升各種基本技能，并在模擬實(shí)戰(zhàn)階段將課程的部分課時(shí)用于在校外實(shí)訓(xùn)基地的真實(shí)生產(chǎn)線崗位上工作，由企業(yè)一線技術(shù)人員對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)和任務(wù)安排，在實(shí)際工作中印證上一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并在實(shí)戰(zhàn)環(huán)節(jié)中提升實(shí)際能力，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的職業(yè)能力和自主解決問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。
（三）構(gòu)建“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模塊
以“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)理念為指導(dǎo)，構(gòu)建適合機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)模塊，確?；A(chǔ)課程為專業(yè)教學(xué)所用，專業(yè)教學(xué)為工作所用。
1.專業(yè)課程體系的確定
通過(guò)校企合作平臺(tái)，對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)人員的活動(dòng)工作進(jìn)行分析，得出其職業(yè)能力要求和職業(yè)發(fā)展的需要，結(jié)合職業(yè)資格證書(shū)考試、行業(yè)許可證考試、行業(yè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，進(jìn)行歸納和教學(xué)轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程體系，如圖1所示。
2.課程體系結(jié)構(gòu)的確定
按照機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的職業(yè)能力確定課程體系，其職業(yè)能力包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)用分析、電氣控制應(yīng)用分析、電氣控制相關(guān)設(shè)備操作與機(jī)電一體化技術(shù)的綜合運(yùn)用。通過(guò)專業(yè)課程研討會(huì)、企業(yè)專家調(diào)查、畢業(yè)生調(diào)查等形式深入分析課程的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、順序等相互關(guān)系，為課程體系的構(gòu)建提供有力依據(jù)，具體課程體系的結(jié)構(gòu)、關(guān)系排序等關(guān)系如圖2所示。
圖2 課程體系結(jié)構(gòu)
（四）完善“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式的保障機(jī)制
1.建設(shè)“雙師型”教師隊(duì)伍
教師是教學(xué)活動(dòng)的主體，是引導(dǎo)學(xué)生的關(guān)鍵要素。“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式下的任課教師應(yīng)該具備一線工作經(jīng)歷，擁有較高的專業(yè)理論知識(shí)和技能，并具有一定的教學(xué)能力，具備真正的“雙師型”教師素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)水平”和“技術(shù)能力”相融合。一方面，專業(yè)專職教師通過(guò)送出培訓(xùn)、掛職鍛煉、校本培訓(xùn)、教研活動(dòng)等方式，更新職業(yè)教育觀念、提高專業(yè)知識(shí)水平、改進(jìn)教學(xué)方法，提高團(tuán)隊(duì)整體的教育教學(xué)能力。另一方面，企業(yè)兼職教師主要通過(guò)教師崗位培訓(xùn)、教研活動(dòng)等方式，學(xué)習(xí)教學(xué)方法和技巧，了解學(xué)生學(xué)習(xí)心理，使其能正確引導(dǎo)學(xué)生如何在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，如何在不同的崗位學(xué)習(xí)到不同的知識(shí)和技能。
2.依托項(xiàng)目研究促進(jìn)教學(xué)模式改革
國(guó)家和各省（區(qū)）包括一些高校自身每年均有定量的教改項(xiàng)目，專門用于教學(xué)改革的探索。機(jī)電一體化專業(yè)可以結(jié)合區(qū)域優(yōu)勢(shì)或?qū)I(yè)特色，申報(bào)相關(guān)教改項(xiàng)目，通過(guò)項(xiàng)目帶動(dòng)與推進(jìn)專業(yè)的發(fā)展，既能將前沿的理論與方法帶到專業(yè)教學(xué)中，又能在專業(yè)教學(xué)中驗(yàn)證與完善 。
3.加強(qiáng)高質(zhì)量的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)
不斷加大與企業(yè)合作的范圍和深度，使校企合作達(dá)到一個(gè)新的高度，充分利用社會(huì)資源。一是把企業(yè)搬進(jìn)校園，與知名企業(yè)建立技術(shù)應(yīng)用中心，緊追專業(yè)前沿技術(shù)。二是加大校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地資金投入，校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的建設(shè)按照“加強(qiáng)基礎(chǔ)，突出重點(diǎn)，強(qiáng)化特色，提高層次”的思路，建設(shè)符合高職院校創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式要求，體制規(guī)范、管理科學(xué)、設(shè)施裝備較先進(jìn)的高素質(zhì)應(yīng)用人才培養(yǎng)基地和科學(xué)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)基地。三是提高校外實(shí)習(xí)基地的數(shù)量和質(zhì)量，確保學(xué)生通過(guò)頂崗實(shí)習(xí)熟練掌握工作流程與要求，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)無(wú)縫對(duì)接。
“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式的提出與實(shí)施，給專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)施提供了教學(xué)思路，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生技能得到了明顯的提升，同時(shí)更加貼合企業(yè)對(duì)技能的需求，自實(shí)施以來(lái)，取得師生以及就業(yè)企業(yè)的一致好評(píng)。
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；系統(tǒng)功能原理；相關(guān)研究
中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）05-0269-02
如今，機(jī)電一體化系統(tǒng)已逐漸進(jìn)入現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中都有應(yīng)用，該套系統(tǒng)具有多種現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)控制及分析技術(shù)，其中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微電子接口配置技術(shù)和動(dòng)力傳感測(cè)控技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)最為顯著的三大技術(shù)，這套系統(tǒng)可以根據(jù)使用者的需求來(lái)及時(shí)調(diào)節(jié)所需的數(shù)據(jù)，因此，機(jī)電一體化系統(tǒng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)過(guò)程中將起到積極的效果，為生產(chǎn)廠家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要組成部分
1.1 機(jī)械配置部分
機(jī)械配置是機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)當(dāng)中充當(dāng)著核心的角色，可以說(shuō)是構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的框架部分，其中機(jī)械設(shè)備的核心處理器、設(shè)備外部框架結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)備連接線都屬于機(jī)械主體的重要組成部分，機(jī)電一體化當(dāng)中的機(jī)械主體配置主要能夠聯(lián)系到機(jī)械設(shè)備的外部框架，再設(shè)計(jì)設(shè)備輪廓時(shí)采用多種配置的設(shè)計(jì)參數(shù)，將各個(gè)組成部分有效的結(jié)合在一起，此外，在進(jìn)行外部輪廓設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用CAD軟件將設(shè)計(jì)的大致輪廓展現(xiàn)到液晶顯示器上。
1.2 動(dòng)力控制部分
機(jī)電一體化系統(tǒng)中的動(dòng)力控制，往往充當(dāng)著提供能源的角色，這環(huán)節(jié)的組成部分整合了傳感控制技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)欠壓和功率不足的現(xiàn)象，若出現(xiàn)這種情況，那么設(shè)備中的機(jī)電一體化系統(tǒng)就會(huì)將這些數(shù)據(jù)通過(guò)有線傳輸，并讓其經(jīng)過(guò)線路傳輸環(huán)節(jié)、核心處理環(huán)節(jié)、最后在核心控制的指令之下，從而來(lái)調(diào)整動(dòng)力控制中的供應(yīng)力量。
1.3 傳感控制部分
傳感控制主要承擔(dān)了設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，傳感裝置主要具有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)效果，及時(shí)了解數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)發(fā)展，并在有限的時(shí)間內(nèi)將多方面的信息傳輸?shù)皆O(shè)備的系統(tǒng)終端，這些數(shù)據(jù)測(cè)定的方式主要還是由一些專業(yè)的測(cè)控裝置組成，傳感控制器有很多種，其中最為常見(jiàn)的包括光傳感器，這種傳感器對(duì)光源有極高的敏感度，在光照條件良好的情況下，光傳感控制器能夠顯示出一種動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。
2 機(jī)電一體化系統(tǒng)功能原理結(jié)構(gòu)配置模型以及進(jìn)程分析
2.1 接口配置模型分析
機(jī)電一體化系統(tǒng)的模塊由上文的多種形式組成，并且能夠?qū)⒉糠钟行У慕Y(jié)構(gòu)整合到一個(gè)系統(tǒng)模塊當(dāng)中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的快速傳遞，所以大部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都是采用相同或相異的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)方案能夠在彼此之間互補(bǔ)需求，設(shè)計(jì)接口的分配流程如圖一所示，這種新式的分配流程與傳統(tǒng)的機(jī)電分配相比較，不僅在整體設(shè)計(jì)的布局上有了更加深入的認(rèn)識(shí)，并還綜合考慮了接口設(shè)置的配置模式，能夠在無(wú)人看守的情況下，自動(dòng)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的功能。
2.2 機(jī)械配置原理分析
當(dāng)數(shù)控機(jī)床在加工生產(chǎn)零件時(shí)，不僅需要大型機(jī)械設(shè)備的配合，還需要合理使用微觀電子產(chǎn)品，設(shè)備的具體操作要根據(jù)機(jī)床刀口的排列順序來(lái)定，加工不同的零件應(yīng)采取不同的刀具，這些刀具的選擇和實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)都有微觀計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，從而讓機(jī)、電兩大類型的設(shè)備有效地結(jié)合起來(lái)。
2.3 動(dòng)力控制系統(tǒng)原理分析
在生產(chǎn)產(chǎn)品的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些意外問(wèn)題，其中對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠有效制作出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析的過(guò)程，并且在第一時(shí)間在故障點(diǎn)做出相應(yīng)的排查工作，讓一些機(jī)械強(qiáng)度過(guò)大的設(shè)備才能夠正常的運(yùn)行。由于機(jī)械設(shè)備線路老化等問(wèn)題，導(dǎo)致部分位置出現(xiàn)癱瘓，使之難以進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但是一般的系統(tǒng)很難辨別出導(dǎo)致故障出現(xiàn)的主要因素，并且還不能采取相應(yīng)的管控措施，但是機(jī)電一體化系統(tǒng)卻能夠做到布局有效性，分析其原理，主要是由于機(jī)電一體化系統(tǒng)是根據(jù)供電線路的電壓對(duì)問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別，大型機(jī)械設(shè)備的磁感電圈每秒的震動(dòng)頻率為3000次上下，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電壓通常為30kw，動(dòng)力控制系統(tǒng)主要是根據(jù)計(jì)算供電線路相應(yīng)的參數(shù)是否正常，若計(jì)算數(shù)值與正常數(shù)值相差較大，那么就以及分析問(wèn)題的源頭，并及時(shí)的處理。
3 結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展速度越來(lái)越快，其應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域也逐漸增多，但是，機(jī)電一體化系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中暴露出來(lái)的問(wèn)題，也應(yīng)該得到我們大家的關(guān)注，為后續(xù)技術(shù)的發(fā)展做好鋪墊。
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