時間：2023-08-09 17:32:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化理論，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
本小節主要從機電一體化的相關基本概念、機電一體化技術的基本特征、機電一體化的最新發展趨勢等三個方面對機電一體化技術做較為全面的介紹，接下來詳細介紹。
1.1機電一體化的基本概念
機電一體化技術從大的領域來說屬于機械領域，其定義版本較多，其中一種較為權威的定義表述如下：機電一體化一般是指在機械的設計與功能擴展中，應用機械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機械系統的控制中心進行集成化，并且與安裝在計算上的上位機軟件實現雙向通信，一般來說，機電一體化技術也是一門交叉學科技術，涉及到的主要技術有通信技術，機械技術，微電子技術，電力電子技術等，機電一體化技術的核心功能就是把以上技術結合起來，形成一個整體并內嵌入機械系統中。
1.2機電一體化技術的基本特征
機電一體化技術作為一門應用廣泛的技術，有其自身的特點，通過實際調查總結和查閱相關資料，本文總結出了機電一體化技術的3個主要特點，接下來詳細說明如下。（1）應用的廣泛性：機電一體化技術由于涉及的技術較多，是一門涉及多學科的交叉技術，正是由于這一特點，使得機電一體化技術應用十分廣泛，已經遠遠超出了機械工程的應用范疇，當然，本文的研究重點還是放在機電一體化技術在機械工程上的應用及發展趨勢。（2）具有很強的邏輯性：由于機電一體化的核心任務就是把各種技術合理融合，應用到機械領域中，把系統的機械機構和上位機軟件控制合為一體，也就是形成一個統一的整體，從這個層面來說，機電一體化技術具有很強的邏輯性，或者說擁有很強的系統性。（3）機電一體化具有很強的最優化建模理論：機電一體化技術經過多年的發展，已經形成完整的最優化理論體系，相關算法可以參閱相關文獻，限于論文篇幅，在這里不再累述。
1.3機電一體化技術的最新發展趨勢
經過多年的發展，機電一體化技術已經形成了自己的理論體系，隨著我國高新技術不斷發展，越來越多的新技術被應用到機電一體化技術上，機電一體化的最新的發展趨勢是控制智能化、精確化、零延遲化、結合計算機處理技術和信號傳輸技術，機電一體化技術也朝著無線控制、高速控制、精確控制的方向發展。
2機電一體化技術在機械工程上的應用以及發展趨勢分析
本小節在上文介紹機電一體化技術相關知識的基礎上探討機電一體化技術在機械工程領域的當前應用以及未來的發展趨勢，結合實際，本文從機電一體化技術應用于機械工程領域的歷程分析、機電一體化在現代機床控制上的應用、機電一體化技術在全自動包裝機領域的應用等三方面簡單論述機電一體化技術在機械工程上的應用以及發展趨勢，下面詳細討論。
2.1機電一體化技術應用于機械工程領域的歷程分析
在國外，機電一體化技術應用到機械工程領域較早，通過查閱資料得知，美國在上世紀90年代就把自動控制設備應用與機械制造領域，我國相對起步晚，但是起點較高，20世紀60年代，我國通過引進蘇聯控制設備，逐漸把機電一體化技術應用到機械領域，并在20世紀80年代，實現機電控制設備國產化，隨著科技不斷進步，以計算機處理技術和無線通信技術為代表的新技術不斷應用與機電一體化技術，這使得機電一體化技術煥發出勃勃生機，應用領域進一步擴大。
2.2機電一體化在現代機床控制上的應用
機電一體化在機械工程領域很重要的一個應用領域就是應用在現代機床控制上，現代機床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現代機床的控制系統具有很強的抗干擾性，機電一體化技術由于采用計算機處理技術，處理速度快，精度高、內置多塊DSP芯片，抗干擾能力強。
2.3機電一體化技術在全自動包裝機領域的應用
機電一體化技術除了應用與純機械工程領域，還大量應用于相關機械與電子相結合的控制領域，通過實際調查得知，我國全自動包裝機已經全部采用機電一體化技術，由于包裝機械不但設計機械工程知識，還涉及機電控制技術，微機處理技術等，所以一般的控制系統很難勝任，機電一體化技術由于是一門交叉學科，所以具有很強的靈活性，所以機電一體化技術較好的解決了這個問題，機電一體化把軟件控制和機械控制結合起來，融為一體，通過上位機軟件來控制包裝機的運行狀態。
3機電一體化技術在機械領域的發展前景
通過對機電一體化當前發展趨勢的調查研究，本文認為，機電一體化技術在機械領域的發展前景包括以下幾點：（1）專用化趨勢不斷加強：隨著機電一體化應用到機械領域的不斷深化，機電一體化技術表現出明顯的專用化趨勢。（2）智能化不斷加強：近年來，隨著人工智能等新技術不斷應用到機電一體化領域，機電一體化技術也呈現了智能化趨勢。（3）能耗低：節約資源，保護環境成為全社會的共識，在這種背景下，機電一體化技術積極加強自身改革，不斷研發新技術，把能耗進一步降低。
4結論
關鍵詞 職業技術學校 機電一體化教學 改革
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.11.055
Abstract The development of modern society has put forward higher requirements for the technical personnel， pay more attention to practical ability of technical personnel， it also requires the occupation technical school opened in mechanical and electrical professional teaching， teaching not only in theory， but also to strengthen the practice teaching， so as to realize the combination of theory and Practice， and training of professional and technical personnel compound. In this paper， based on the analysis of the vocational and technical school of mechanical and electrical integration of teaching system， the paper puts forward some suggestions for the integration of mechanical and electrical integrated teaching to provide a reliable guarantee.
Keywords vocational and technical school； Electromechanical Integration Teaching； reform
C電一體化作為機械與電子技術集成構成的一個綜合體系，對推動工業智能化發展有著很大的作用，且對人們生活的方方面面都會產生影響。①在機電一體化不斷推廣與應用的形勢下，社會對相關人才的需求也在不斷增多。為了滿足社會發展的需求，許多職業技術學校均開設了機電一體化教學課程，用人單位對機電一體化人才的要求不只是具備熟練的操作能力，還要綜合運用機電技術知識，從而更好的完成工作。②然而，在機電一體化教學中還存在著一些不足，需要進行一定的改革與創新，這樣才可以取得良好的教學效果，滿足社會與市場發展的需求。
1 部分職業技術學校機電一體化教學體系中的問題分析
1.1 專業課程體系設置不合理
現階段，職業技術學校在開設機電一體化課程的時候，主要把課時安排在“機”、“電”上，但學生學習時間只有兩年，再加上學習任務繁重，機械類課程設置較多，導致電類課時設置較少，使得相關人才培養無法達到預定目標，與機電一體化教學目標相違背。③在此種專業課程體系設置中，教學內容與實踐脫離的現象非常嚴重，導致課程專業教學與實踐操作教學未能達到預期目標。與此同時，在職業技術學校設置機電一體化課程時，培養學生職業能力是主要的教學目標，因此，在理論知識傳授的基礎上，也要重視學生綜合素質及實踐操作能力的培養。然而，在實際教學中，因為學校設備、師資力量等因素的制約，導致普遍存在著重理論、輕實踐的問題，未能實現理論和實踐的結合，因此，很多學生均未深入理解理論知識，只是了解知識的表層含義，盡管知識豐富，但卻未能靈活運用。針對職業技術學校而言，其畢業生的就業方向主要為機床設備安裝、機床設備調試、電氣線路等有關工作，所以，要求學生具有較強的實踐操作能力。倘若在學習中，未能接受良好的培訓，就無法有效適應工作崗位的要求，進而出現一些弊端。
1.2 專業教學內容不完善
現階段，機電技術發展越來越快速，但機電一體化教學課程設置卻未能跟上機電技術的發展步伐，導致教學效果不佳。④其一，職業技術學校機電一體化教材未能得以及時更換，內容相對老舊，并且教學設備不先進，導致部分教學內容無法落實。部分職業技術學校使用的依然是舊版教材，內容與現代社會脫節嚴重，學生根本無法學到先進知識，使其無法滿足社會發展需求，進而被淘汰。其二，在機電一體化教學中，教師采用的教學方法比較單一，只是按照教材內容予以講解，很少涉及項目教學，雖然學生能夠學到豐富的理論知識，但卻無法靈活運用。比如，在“電力拖動”教學中，教師講解重點為電路工作原理、電路接線方式等，而未對元件選擇、故障檢修等內容進行講解，造成學生應用能力較差，導致學生綜合素質較低。在理論與實踐教學中，如果教師沒有充分結合工作崗位需求，非常容易導致學生知識面狹窄，實踐操作能力較差，進而不符合用人單位的要求。
1.3 機電一體化教學設備陳舊
現階段，因為經濟條件有限，許多職業技術學校的教學設備都比較老舊，特別是具有專業特點的實驗設備，數量非常少。現階段只有部分經濟條件好的學校才會配備一些必要的數控機床，如加工中心、控制柜等，為PLC實訓一體化的落實提供了可靠保障。通常而言，在機電一體化實踐教學中，相關設備的作用非常重要，是有關教學活動得以落實的基礎與前提，能夠有效培養學生的專業技能與實踐能力，如果相關設備配置不全，就會影響教學活動的開展，進而降低教學效果。⑤
1.4 教師隊伍素質需提升
在機電一體教學過程中，教師作為教學活動的主導，發揮著十分重要的作用，對教學質量有著很大的影響，所以，必須給予高度重視。為此，要想取得理想的教學效果，就要構建一支高素質、高水平的教師隊伍。然而，現今許多職業技術學校的教師隊伍素質均未達到相應的標準，普遍存在著教師知識體系陳舊、落后的問題，致使學生未能學到先進的知識，進而影響了學生的就業情況。同時，部分年輕教師均是剛畢業的學生，未從事過有關工作，也未對市場需求展開調研，進而導致實踐教學效果不佳，使得學生很難滿足實際工作的要求。
2 職業技術學校機電一體化教學改革的建議
2.1 構建標準合理的課程體系
在職業技術學校教學中，應積極構建中國式“校企雙制”，從工作崗位的實際要求出發，加強和用人單位的溝通，深入研究用人單位對人才的需求，以工作要求為導向，以工作任務為載體，重新設置符合機電一體化教學的課程體系，以此取得良好的教學效果。⑥在設置課程體系的時候，必須對學生的基礎知識予以充分考慮，以此設置符合學生學習特點的課程體系。在實際教學中，應以學生技術應用能力培養為課程設置目標，強化理論與實踐的結合，突出專業教學的實用性與針對性，以此提高學生的綜合素質。
職業技術學校是用人單位技能操作崗位人才儲備的重要場所，其發展與用人單位的認可與好評息息相關，所以，職業技術學校的教學目標與考核應和用人單位的要求相統一，將崗位職業能力要求作為構建核心，以技術應用能力與崗位技能為支撐，突出專業性，以此設置合理、科學的課程體系，同時對教學設計、準備、組織、評價等環節予以改革，有效培養與提高學生的專業技能與職業能力，進而獲取有關職業資格證書，更好的適應與完成工作崗位內容。
2.2 完善教學場地與設備
在機電一體化教學中，教學場地與設備會對教學效果產生很大的影響。為此，在實際教學中，為了確保教學質量，一定要建立一體化的教學場地，配備相應的設備，以此確保教學活動的全面落實。在實際教學中，應加強實訓一體化體系的構建，明確“教、學、做”的要求，保證模擬教學全面展開，從而完全“四位一體”的實訓基地，即“教學、生產、培訓、鑒定”，有效增強學生的理論水平及實踐能力。⑦
與此同時，在場地、資金等因素的限制下，致使一些職業技術學校未能構建完善的實訓一體化體系，此時，應遵循資源共享、互惠互利的原則，積極和用人單位溝通，設立校外實習基地，從而為學生提供一個實踐的平臺，進而提高學生靈活運用所學知識的能力。
2.3 創建多元教學方法
（1）采用多種教學方法與手段。在機電一體化教學中，具有信息量大、理論性強、抽象等特點，教學內容相對枯燥、乏味，所以，在教學方法與手段上，應重視實訓、多媒體、現場教學的結合，以此培養學生的綜合素質。比如，在學習“按鈕和接觸器雙重連鎖正反轉”這一內容的時候，以往教師需要利用3-5分鐘的時間將電路原理畫在黑板上，在此過程中，學生非常容易走神，導致教學效果不佳，但是如果采用動畫演示的方式展現電路原理，再加上教師的講解，就可以充分吸引學生的注意力，不僅可以節省畫圖時間，還可以在短時間內講清電路各種元件等，進而讓學生掌握相關知識。
（2）加強實踐教學。在實踐教學中，主要包括課程設計、實驗等環節。因為機電一體化課程的實踐性非常強，在開展教學活動的時候，一定要注重理論與實踐的結合，從而讓學生充分掌握相關知識，達到預期的教學目標。比如，在實際教學中，教師可以根據學生的具體情況設置實訓方案，讓學生根據教學內容予以實踐，以此培養學生的知識應用能力，進而使其更好的適應工作崗位要求。
2.4 強化師資隊伍建設
在職業技術學校機電一體化課程教學中，要想取得理想的教學效果，就要重視“雙師型”教師隊伍的建設。⑧因此，學校可以組織一些優秀青年教師到用人單位實習，并且對其教學能力與職業技能進行定期考核，或聘請用人單位的專家到校兼任教師，以此提高教學質量。與此同時，學校也應鼓勵教師繼續進修，利用一些課余時間到用人單位參觀學習，積累實踐經驗，進而在講課的時候，能夠更好的融會貫通，加深學生的印象，讓學生可以深入理解教學內容，并且可以靈活運用，以此實現理論與實踐的結合，為學生畢業后成功就業奠定堅實的基礎。
3 結語
綜上所述，隨著現代社會的快速發展，機電行業市場越來越繁榮，對機電技術人才的要求也越來越高，進而要求職業技術學校進行教育改革，創新教學模式，以此培養復合型機電技術人才，更好的滿足社會與市場的發展要求。為此，在機電一體化教學中，一定要構建標準合理的課程體系，完善教學場地與設備，創建多元教學方法，強化師資隊伍建設，從而達到預期的教學目標。
注釋
① 袁建鋒.基于中職機電技術應用專業項目一體化教學模式構建的分析[J].廣東科技，2014（24）：170-170，146.
② 伍映紅.優化中職機電一體化教學體系[J].廣東教育（職教版），2014（6）：106-107.
③ 林靈，劉昌銘.機電一體化教學存在的問題及改革措施[J].新課程?下旬，2015（11）：459.
④ 唐鳳.基于一體化教學方式培養高職學生化學綜合能力的實驗研究[D].湖南師范大學，2015.
⑤ 群宣.“教學做”一體化教學在電氣控制技術中的應用體會[J].廣東科技，2014（24）：166-167.
⑥ 錢曉靜.關于機電一體化教學中項目教學法的應用研究[J].課堂內外?教師版，2015（9）：54-54，56.
關鍵詞：機電一體化；實驗平臺；課程改革與設計；開放性
隨著科技的發展，社會對機電一體化技術人員的要求也越來越高。目前，機電一體化實驗教學的形式主要有驗證、現場參觀實習等。這樣的教學方法存在明顯的不足，學生的參與性不夠強，無法深入了解教學內容和應用技巧。傳統的演示、驗證教學方法已經無法適應社會、經濟對人才需求的發展和變化[1,2]。針對這樣的實際情況，本文提出了一種新型機電一體化實驗教學平臺，該平臺采用模塊化設計，開放性強，可以模擬自動化生產線的簡單工藝流程，具有上料、裝配、檢測和分揀等功能。并基于該平臺進行了機電一體化實驗課程的設計與研究，通過各種典型的機電一體化實驗項目，加深學生對機電一體化基本知識和理論的理解，擴展知識面，培養學生的科學思維、創新精神、實踐能力。
1新型機電一體化實驗平臺的設計與研究
1.1技術方案
本文設計的機電一體化綜合實驗平臺總體結構，主要由電控系統、機械傳動系統、自動化工位及各種傳感器組成。各子系統有機的配合在一起，模擬自動化生產線的簡單工藝流程，實現上料、裝配、檢測、分揀等多種功能[3]。學生通過相關實驗項目的操作，可以加深對機電一體化理論知識的理解，同時提高分析問題和動手實踐的能力。
(1)電控系統。是整個實驗平臺的核心，是各實驗項目功能和指標的重要保障。其主要由基于PLC設計的電控箱、操作面板、變頻調速控制器及數碼管、指示燈等組成。
(2)機械傳動系統。實現工件在輸送帶上流水傳輸，主要由三相異步電動機、減速器、輸送帶組成。
(3)自動化工位。由上料、機械手、檢測和分揀等多個自動化工位組成，每個工位都是通過氣缸活塞伸出或縮回實現自動操作。
(4)傳感器系統。主要用于工件定位和質量檢測等，采用光電式傳感器或接近開關設計。實驗臺工作原理：按下開始按鈕，控制系統通過變頻器控制電動機的轉速和方向，從而實現輸送帶的自動運行；延時5秒后，控制系統控制上料工位氣缸，實現自動上料；控制器通過接近開關自動感應工件是否來到裝配工位，并自動控制機械手裝置實現自動裝配；檢測工位自動檢測裝配是否合格，并實現分揀與計數、顯示。
1.2設計目標
通過上面的分析，實驗平臺應設計實現如下功能。
(1)實驗平臺能夠直觀地體現自動化生產線的工藝流程。
(2)平臺輸送帶的電動機具有啟動和停止控制功能，且為了安全起見，設計有急停按鈕。
(3)采用變頻器實現電動機及輸送皮帶的速度及轉向控制，具有調速和正反轉控制功能[4-5]。
(4)上料、裝配、檢測和分揀等功能采用氣壓傳動系統來實現。
(5)能用機械手實現工件的自動裝配。
(6)具有良好的人機接口，自動顯示系統狀態及工件統計狀態。
(7)電控系統采用PLC控制器設計，方便同學從底層理解典型的機電控制原理。系統用變頻器控制三相異步電動機啟動、停止、正反轉及各種轉速的改變，經過減速器、三角帶帶動傳輸帶運輸，從而達到輸送工件的目的。在傳輸帶邊上設置上料工位、機械手工位、檢測工位、分揀工位，各個工位的運動都采用氣壓傳動。另外采用指示燈來顯示系統工作狀態和采用LED數碼管顯示毛壞數和成品數。
2實驗課程總體設計
我們基于新設計的綜合實驗平臺，對原有的實驗教學大綱進行了修訂，增加了新的實驗項目，實驗內容的安排更加注重學生知識面的擴展與分析、實踐能力的培養，以適應新形勢對機電一體化技術人才需求的發展和變化[6]。編寫了適合本實驗平臺的實驗指導書、實驗報告、相關測試程序等。實驗項目的設計遵循“由淺入深、循序漸進”的原則。不同的實驗項目，考核的內容和培養的目標各不相同，具有明確的針對性。通過全部實驗項目的學習，使學生達到4個層次的目標：一是理解和掌握機電一體化系統的基本理論和概念；二是培養學生對PLC控制系統硬件和軟件的設計與調試能力；三是分析和解決系統調試運行過程中出現的各種實際問題；四是掌握機電一體化系統設計的相關技術、設計方法。
3實驗項目詳細設計
前面已經介紹了，基于本實驗平臺可以開展4個層次的實驗項目。下面以一個與實踐結合較緊密的綜合實驗項目——工件裝配實驗為例，介紹實驗項目的詳細設計。
3.1實驗目的
理解、掌握工件裝配的原理及工藝過程；培養學生對PLC控制系統硬件和軟件的設計與調試能力；分析和解決系統調試運行過程中出現的各種實際問題。
3.2實驗內容
工件裝配由一臺氣動機械手裝置完成。裝配前，裝置應處于原點位置，即夾爪氣缸應伸出，處于松開狀態，水平氣缸應縮回，垂直氣缸應伸出；當定位傳感器檢測到有工件就位后，控制垂直氣缸向下運行，到底后，夾爪氣缸夾緊工件；然后垂直氣缸向上運行，運行到頂后，水平氣缸向前推出，推到行程后，垂直氣缸向下運行，到底后松開工件，完成工件的裝配；最后垂直氣缸向上到頂，水平氣缸向后縮回，裝置重新回到原點。
3.3實驗設備及技術參數
(1)電源：AC220V±10V(帶保護地三芯插座)。
(2)空氣壓縮機：0.6Mpa～0.8Mpa。
(3)氣動機械手裝置：手動控制功能由操作面板按鈕完成，自動控制功能由PLC完成。
(4)KJ223A型綜合實驗臺。
3.4實驗電路
3.5PLCIO分配表
3.6實驗程序流程
3.7安全注意事項
(1)氣動系統使用壓力不得超過800KPA。
(2)在氣動系統管路接好之前不得接通氣源。
(3)接通氣源和長時間停機后開始工作，個別汽缸可能會動作過快，所以要特別當心。
(4)機械手在運動過程中不能受到障礙物阻礙，否則會造成損害。
(5)機械手運行過程中不要用手去觸摸它，也不要人為地阻止它運動。
(6)一段時間不用機械手或檢修氣動系統，應放掉壓縮空氣。
3.8編寫實驗報告
(1)根據運動控制要求，畫出機械手運行梯形圖。
(2)試編制機械手程序，實現工件的裝配。
(3)思考工件在傳送帶上是如何實現定位的。
4結束語
針對目前機電一體化課程實踐教學環節存在的問題，本文提出了一種新型機電一體化綜合實驗平臺。并基于該平臺進行了機電一體化實驗課程的設計與研究，通過各種典型的機電一體化實驗項目，開拓了學生的視野，提高了學生的理論素養和實踐能力。更為重要的是，本實驗臺采用模塊化設計理念，具有極強的開放性，學生可以依據平臺提供的軟硬件資源自行設計實驗項目，大大提高了學生的學習能動性和分析解決問題的能力。
參考文獻
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[2]梁風.機械設計實驗教學與創新能力培養[J].實驗室研究與探索,2006(11):1433-1435.
[3]陳功福.機電一體化實驗裝置設計[J].制造技術與機床,2004(6):31-33.
[4]潘樹勛.機電一體化實驗裝置研究[J].機床與液壓,1996(3):42-43.
[5]張培國.機電一體化綜合控制實驗裝置的研制及實驗課程設計[J].實驗室研究與探索,2008,27(9):34-38.
[6]袁嫣紅.機電一體化綜合設計性實驗方法及裝置的研究[J].浙江理工大學學報,2008,25(3):297-300.
[7]王立權.模塊化機電一體化實驗系統研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2002,21(6):47-50.
關鍵詞：機電系統 概念設計 應用特點
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0041-01
機械電子學自從20世紀70年代誕生至今，歷經了差不多40個年頭，在科學水平的不斷發展的同時，人們對于機電產品的需求也隨之逐漸增加。在需要企業具有快速創新研發新產品能力的時代大環境下，概念設計技術的應用越來越普遍，不但在汽車等高檔奢侈品上得以應用，在機電系統上的概念設計也越來越受到大家的青睞。因此，不僅要清醒地認識到機電系統概念設計技術研究的背景，還要深刻理解機電系統和概念設計技術的具體內容，同時，對機電系統概念設計技術的應用特點進行一定的探析。
1 機電系統概念設計技術與應用的研究背景
就機電系統概念設計技術與應用的研究背景而言，包括技術支持和機電產品需求兩個方面。具體來說，一方面，鑒于機械電子技術、傳感技術，以及計算機信息技術的持續發展，為機電系統的探索和應用提供了技術方面的大力支持。另外，人們對機電產品的需求和種類日益增多，然而，整個社會對機電產品的實際需求的變化速度無法與其產品的設計速度相適應。因此，機電系統的設計是機電產品的研發進程中的重要環節之一，而機電系統的概念設計更加是極具創造性的重要階段之一。另一方面，由于當今世界，科學技術日新月異，新產品更新換代的速度明顯加快，現代市場的產品競爭日趨激烈，對于機電系統的設計的要求將更加嚴格，對于機電系統的設計師而言，除了以往常用的適應性設計及變形設計，機電系統的創新性設計的任務已經迫在眉睫。面對嚴峻的挑戰，應當明白機電系統產品創新的關鍵所在，清晰地認識到機電系統概念設計技術的重要性。
2 機電系統以及概念設計的內涵
2.1 機電系統的內涵
機電系統，也是機電一體化系統，它一般是指幾厘米以下，甚至更加小尺寸的小型裝置，主要由傳感順、執行器，以及微能源等組成，實際上是一個相對獨立的智能系統，在電子和機械等各個領域有著非常廣泛的應用。對于機電系統的具體內涵，其實有很多不同版本的理解，有的認為，機電系統是一種將機械設備、電子裝置和各種軟件等有機結合而組成的應用系統；有的認為，機電系統是一種主要由計算機信息網絡協調并控制的，以此來實現機械力、運動和能量流等多動力學任務，同時，將機械和機電的各個部件相聯系的系統；有的認為，機電系統是一種將多種不同技術，比如，機械電工、電子光學等組合而成的系統。而在我國普遍將機電系統定義為是機電一體化技術（包括精密機械技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、自動控制技術，以及系統總體技術）與機電一體化產品的合稱。
2.2 概念設計的內涵
眾所周知，產品設計是一項非常復雜的工作，就其具體的過程而言，雖然國際上有諸多論述，眾說紛紜，但是無論是哪一種說法，得出的總結就是產品設計涉及到兩個重要的設計階段，也就是概念設計與詳細設計。而概念設計的內涵主要包括這樣幾個方面：首先，功能創新；其次，功能分析和功能結構圖設計；再者，工作原理解的搜索和確定；最后，功能載體方案構思和決策。因此，概念設計在產品設計的整個過程中占據著重要地位，發揮著不可替代的作用，如果概念設計做好了，產品設計的整體水平才能達到一定的高度。此外，機電系統的概念設計運用到多個學科范疇的知識，其體現了設計的高度藝術性、創新性，以及綜合性。
3 機電系統概念設計技術的應用特點
3.1 創新性
我國一直致力于建設創新型國家，培養創新型高新技術人才，對于“創新”一詞的高度重視是當今社會的必然要求，而對于機電系統概念設計技術而言，創新性更是機電系統概念設計技術的精髓和靈魂，如果要適應時展的要求，滿足用戶對機電產品的日益增長的要求，就要很好地體現機電系統概念設計技術的創新性特點，只有不斷地對機電系統進行創新的概念設計，才能夠打造出能夠讓機電產品的用戶感到滿意并且適用的新產品。因為機電系統本身就是一個相對比較繁雜的綜合性系統，所以，機電系統概念設計技術上所體現出來的創新可以是不同層面的，比如，機電系統的結構的完善和更換等等。無論是哪個方面的創新，都直接對機電系統的整體的創新有很大的影響。因此，機電系統概念設計技術的創新性特點是不可忽視的。
3.2 多樣性
除了創新性的特點以外，機電系統概念設計的另一個比較重要的特點就是它所體現出來的多樣性。無論是機電系統概念設計的手段的多種多樣，還是機電系統概念設計的設計方案的豐富多樣，都在一定程度上反映了機電系統概念設計在市場需求、工作原理，以及產品形態等多個方面的多樣化。不但布局不同會體現多樣化，而且設計思路不同也會加強多樣化的顯現。
4 結語
總而言之，從長遠的角度來看，機電系統的快速發展和更新換代都離不開概念設計技術的應用。就目前的情形而言，機電系統概念設計技術的使用早就已經在世界范疇內得到了大家的普遍認可和推崇，作為產品設計的重要環節，概念設計是整個產品設計的過程中最不可或缺的一個階段。在某種程度來說，概念設計階段在產品的生命周期里發揮著決定性的作用，產品特征多半通過概念設計階段的內容來決定，同時，概念設計也是市場及企業間的角逐競爭的關鍵因素。上述內容通過對機電系統概念設計技術與應用的研究背景的分析，在深入理解相關概念的基礎上，對其應用特點等進行探析對該領域的發展具有一定的參考價值。
參考文獻
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【關鍵詞】機電類專業；實訓課程；重要性；問題；建議
機電一體化是現代科學技術發展的必然結果，其核心思想是將電子、信息、機械、控制進行有效結合，以實現工業產品和生產過程整體的智能化和最優化。隨著經濟的迅速發展，工業自動化水平的不斷提高，為適應工業發展對具有實踐性、創造性等綜合能力和高素質技術、技能人才的強烈需求，高校對機電類專業課程教育教學進行了改革，并取得了一些良好成效，尤其是在實訓課程改革中取得了不菲的成績，如：提高了學生勝任現代機電設備實際設計和操作的能力，從而大大滿足了學生自身發展的需要，促進了學生長遠發展。然而，我們在慶幸改革帶來的成績的同時，也不容忽視實訓課程改革中暴露出的一些問題，我們只有重視這些問題，并加強對開設實訓課程重要性的認識，才能積極尋找和探索解決問題的對策，從而進一步提高機電類實訓課程教學的效果，保證教學質量。
一、機電類實訓課程的重要性及取得的成效
一方面實訓課程有利于學生理論與實踐相結合。實訓課程的內容涉及的知識面非常廣泛，且比一般的實踐教學課程更加具有綜合性。在實訓課程中，不僅可以促使學生手腦相結合，還可以通過學生在實踐中自己解決問題來強化學生的理論知識，提高他們的實訓課程設計和操作能力，實現理論與實踐的有效結合；另一方面實訓課程能夠為學生提供一個直觀有效的銜接平臺。這個銜接平臺不僅能夠使該課程理論和實踐進行有效結合，也能夠使整個課程群實現融合。同時，還有利于初學者對抽象且相對枯燥的機電一體化理論知識樹立自信心，并通過該平臺建立和完善機電一體化知識體系。為了培養學生對機電一體化相關技術的認知，從而能夠將理論知識和實踐結合起來，增強思考問題與動手的能力，我們在機電類課程教學過程中，依托機械工程實驗中心，以機電一體化培訓系統為主要平臺，加強機電類實訓課程的改革，并取得了很好成效。如：學生自從見識了機電類自動化裝置和系統高效率工作之后，提高了學習的積極主動性，能夠按照相關要求查閱相關資料，不斷補充和強化機電基礎理論知識；教師通過課堂宣傳及利用學生畢業設計，讓學生在實踐訓練中學習到了實際工程應用技術，提高了學生的動手能力，從而促使他們順利完成畢業設計和學業。
二、機電類實訓課程中存在的問題
機電類實訓課程的實施雖然取得了一些成績，但仍存在一些問題。具體表現為：一是機電類實訓課程內容還存在局限。實訓內容是課程教學的重點，而內容設置的合理性又直接關系到教學效果的好壞。目前，高校機電類實訓課程內容設計還比較局限，不利于提高學生的認知水平；二是實踐訓練課內容與學生的知識體系存在不符現象。由于大多數學生從未實際接觸過類似先進自動控制系統，加之大二、大三學生的機電知識體系還不完善，對于實訓裝置系統在實踐中運行，只能了解其表面現象，而無法深入理解系統具體的原理和結構，從而也導致一些實訓科目無法科學設計實驗；三是學生對實訓課程重要性的認識不足、重視不夠。如學生對實訓教學的內容、功能、要點、目標認識不夠，缺乏自主學習的興趣和積極性；四是機電教師的素質有待提高。隨著經濟的快速發展、科學技術的不斷進步以及企業對機電類專業人才的需求越來越高，高校要培養高質量的人才，就需要有高素質的教師，如果沒有高素質的教師，就不可能培養出優秀的專業人才，因此，提高教師素質至關重要；五是實踐操作教學效果不明顯。當前，機電類實訓課中因實踐操作教學方法陳舊、缺乏創新，導致實踐教學效果不明顯；六是實訓教學評價機制不完善，有待進一步改善。
三、建議
1、提高實訓教學思想認識，建立和完善相關教學制度和體系
有效結合機電類專業的特點，建立和完善相關實訓教學制度和體系，如：準確定位實訓教學目標，建立學生實訓紀律、管理制度、實踐成績獎懲條例、實踐教學考核辦法等。
2、優化實訓教學內容
一是要加強對當前新知識、新技術的引入和學習，提高實訓課程的內容深度；二是拓展實訓課程教學的廣度，拓寬學生的知識面；三是加強學生對機電課程基礎知識點的學習和掌握；四是綜合設計實訓課程目標，培養學生的獨立設計能力，促使學生通過結合自身所學理論知識獨立設計和完成實驗方案，從而提高自身的實踐操作能力，為以后真正地踏上工作崗位打下堅實的基礎。
3、提高教師素質
一是要鼓勵教師通過社會調研、與企業座談交流等諸多渠道接觸社會實際，這不僅有助于校企雙方就學生在實習中許多待解決問題達成共識且有助于增加教師科研與教學的信息量，拓寬機電類專業的知識面。同時，也可以更加明確雙方對技能人才的培養方向和需求，進而幫助企業解決遇到的技術問題，提高自身的實踐能力和科研能力。二是依據客觀實際情況，聘請一些具有豐富實踐經驗的工程師對教師進行相關方面的培訓和交流，促使教師專業素質的進一步提升。
4、加強校企合作，為學生建立一個優質的實訓教學基地
企業需要技能人才和技術，而學校可以通過科技服務、人才培訓、技術咨詢的形式為企業解決困難和辦好事。定期或不定期組織師生到企業進行參觀、交流，并與之建立一個和諧融洽的關系，促使企業轉變原有態度，提高他們接收學生實訓的動力，從而為學生建立一個優質的實訓教學基地。
5、提升實踐操作教學的效果
實踐操作教學是實訓課程的關鍵。要讓每個層次的學生樂于接受、理解，并學有所獲，就需要結合學生的實際情況在實踐操作教學方法上進行創新改進，如通過加強任務型教學法、分層次教學法、專業導向的實訓教學方法的運用，強化實訓課程的針對性，提高實踐操作教學的效果。
6、完善實訓教學評價機制
針對實訓教學評價機制不完善的問題，我們需要在實訓課程改革中不斷加強實訓評價，并對學生的實訓成果及時給予分析和總結，從而實現實訓教學的針對性。具體而言：一是要設定以實訓為主的評價方式；二是要設置多元化的評價標準；三是要加強評價總結和反饋。將評價信息及時反饋給學生，促進他們在實訓教學中及時進行調整和改進學習方法。
四、結語
總之，實訓課程的實施對機電類學生提高理論知識水平和實踐操作能力都具有至關重要的作用。高校在實行實訓課程改革以來取得了諸多良好成效，但是我們也不容忽視實訓課程改革進程中存在的一些問題，只有重視這些問題，加強對實訓課程重要性的深入認識和理解，才能有效探尋解決問題的多元化途徑，從而不斷深化機電類實訓課程改革，全面提升教學效果和質量，為學校的健康發展和教育教學水平的提高貢獻自己應有的力量。
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【導語】
考試時間、考試地點
10月20—21日上午9：00—11：30;下午14：30-—17：00。考試地點分別設在銀川市、吳忠市兩市。參加考試的具體地址見《準考證及座位號通知單》。
2018年10月寧夏高等教育自學考試專業課程時間表 專業代碼 專業名稱 層次 10月20日(星期六)上午 10月20日(星期六)下午 10月21日(星期日)上午 10月21日(星期日)下午 公共課 00009 政治經濟學(財經類) 03708 中國近現代史綱要 00012 英語(一) 03706 思想道德修養與法律基礎 04729 大學語文 00015 英語(二) 03709 基本原理概論 12656 *思想和中國特色社會主義理論體系概論 04183 概率論與數理統計(經管類) 00020 高等數學(一) 04184 線性代數(經管類) 00420 物理(工) 00022 高等數學(工專) 00023 高等數學(工本) 英語頂替課 02126 應用文寫作 00321 中國文化概論 00395 科學.技術.社會 20203 會計 專 00067 財務管理學 00065 國民以濟統計概論 00041 基礎會計學 00043 經濟法概論 20207 市場營銷 專 00179 談判與推銷技巧 00178 市場調查與預測 00181 廣告學(一) 00144 企業管理概論 30112 法律 專 00247 國際法 00223 中國法制史 00243 民事訴訟法學 00244 經濟法概論 40101 學前教育 專 12344 學前教育政策與法規 12339 幼兒園教育基礎 30003 學前兒童游戲指導 30001 學前兒童保育學 50114 漢語言文學 專 00535 現代漢語 00530 中國現代文學作品選 00506 寫作(一) 00532 中國古代文學作品選(一) 50207 英語 專 50212 阿拉伯語 專 06754 阿拉伯語綜合技能（一） 10453 阿拉伯語應用文寫作 06759 經貿阿語及外貿函電 06761 阿拉伯文化概論 100701 護理學 專 02997 護理學基礎 02903 藥理學（一） 02998 內科護理學（一） 02899 生理學 00488 健康教育學 03002婦產科護理學 03001 外科護理學 90110 葡萄與葡萄酒 專 02735 葡萄酒工程學 02738葡萄植物保護學 02731 釀酒微生物 02736 葡萄酒工藝學 A0808306 機電一體化 專 02230 機械制造 02159 工程力學（一） 02236 可編程控制器原理與應用 02232 電子技術基礎 20115 經濟學 本 00142 計量經濟學 20204 會計 本 00058 市場營銷學 00149 國際貿易理論與實務 00160 審計學 00158 資產評估 00162 會計制度設計 00150 金融理論與實務 00159 高級財務會計 00161 財務報表分析（一） 20210 旅游管理 本 00067 財務管理學 00197 旅游資源規劃與開發 00199 中外民俗 00200 客源國概況 00053 對外經濟管理概論 20218 人力資源管理 本 00759 工作分析與評價 05963 績效管理 00937 政府、政策與經濟管理 06090 人員素質理論與方法 06093 人力資源開發與管理 30106 法律 本 00230 合同法 00227 公司法 05680 婚姻家庭法 00226 知識產權法 02126 應用文寫作 00626法律文書寫作 00321 中國文化概論 00228 環境與資源保*學 00169 房地產法 30302 行政管理學 本 00320 領導科學 00319 行政組織理論 00321 中國文化概論 00322 中國行政史 00261 行政法學 40102 學前教育 本 00398 學前教育原理 12350 兒童發展理論 00402 學前教育史 03657 學前教育研究方法 00394 幼兒園課程 00385 學前衛生學 00401 學前比較教育 40112 小學教育 本 00464 中外教育簡史 00458 中小學教育管理 00466 發展與教育心理學 00467 課程與教學論 00465心理衛生與心理輔導 50105 漢語言文學 本 00540 外國文學史 00539 中國古代文學史（二） 00537 中國近代文學史 00541 語言學概論 80702 計算機及應用 本 02331 數據結構 04735 數據庫系統原理 02326 操作系統 04741 計算機網絡原理 02325 計算機系統結構 82218 電子政務 本 00067 財務管理學 03339 信息化理論與實踐 03338 政府經濟學 04741 計算機網絡原理 90115 園林 本 07895 園林設計基礎 07897 園林測量 07427 園林生態 07899 園林建筑設計 02662 植物生理學 07894 園林植物遺傳育種 07900 園林養護與管理 100702 護理學 本 03202 內科護理學（二） 03009 精神障礙護理學 00182 公共關系學 03007 急救護理學 03023 外科護理學（二） 100805 藥學 本 03034 藥事管理學 03023 藥物化學 03031 藥物分析 03050 藥理學（三） 03049 數理統計 02087 分子生物學 90403 畜牧獸醫 本 02794 動物遺傳育種學 05945 禽生產學 06698 牛生產學 02795 動物營養與代謝病防治 20208 市場營銷 本 00186 國際商務談判 00150 金融理論與實務 00055 企業會計學 00183 消費經濟學 00185 商品流通概論 00149 國際貿易理論與實務 00184 市場營銷策劃 00098 國際市場營銷學 80307 機電一體化工程 本 02194 工程經濟 02240 機槭工程控制基礎 02200 現代設計方法 02202 傳感器與檢測技術 20202 工商企業管理 本 00067財務管理學 00149 國際貿易理論與實務 00152 組織行為學 80806 建筑工程 本 02404 工程地質及士力學 02447 建筑經濟與企業管理 50201 英語 本 00087 英語翻譯 00837旅游英語選讀 00603 英語寫作 00604 英美文學選讀 50408 音樂教育 本 00730 中外音樂史 00732 簡明配器法 00733 音樂分析與創作 00735 音樂教育學 90202 林學 本 05042 自然資源學 說明：帶號專業為寧夏高職高專在校生銜接自考本科、中職中專在校生銜接自考專科課程，不接受社會生報考。 帶的專業助學組織必須嚴格按照限定的報考條件招收新生。
關鍵詞：數控專業課程 實施理論實踐一體化教學模式 培養合格數控人才
數控機床加工技術在機械制造業中占有重要地位，已經在機械制造中廣泛應用。數控機床在工業發達地區已經普遍采用，企業急需高素質的數控加工技能型人才，因此，中職學校培養合格的數控專業畢業生，滿足企業發展需求，是中職職業教育工作者研究的課題。
數控機床是機電一體化的高科技產品，綜合了機械技術、計算機技術、電氣技術、液壓技術、氣動技術、信息處理和光電技術，對應用者的綜合素質提出很高的要求，而中等職業學校招生對象主要是初中畢業生，要他們同時全面掌握數控技術應用是很困難的，如何培養合格的數控技術應用人才是一個新的課題。我校數控專業進行了"理實一體化教學"模式的研究與實踐，對培養合格數控人才取得較好的效果。
一、研究企業對數控加工人才的要求，培養企業需要的技能型人才
為培養適應企業需要的數控加工人才，我們利用在企業工作的機會，對企業數控機床應用特點進行了深入調查。大中型企業中強調技能專一，小型企業注重一人多能。企業需要的數控加工人才主要有：
1、零件產品或模具加工中熟練的數控操作工，要求該員工具有一定的機械加工基礎和經驗，一般的數控加工知識。
2、零件產品加工中能完成復雜零件的手工編程，并能熟練操作數控機床的技能人才。要求該員工具有豐富的機械加工經驗和數控編程能力。
3、模具加工中對已有的造型利用CAM軟件完成復雜成型零件刀路軌跡設計與加工的中等技能人才。要求該員工具有豐富的機械加工經驗和模具知識及較強的CAM軟件應用能力。
4、模具加工中能根據設計要求，利用CAD/CAM軟件完成復雜成型零件的造型和刀具路徑編制的高級技能人才。要求該員工具有機械加工、模具制造、數控加工的綜合知識和運用能力。
5、能完成數控機床日常維護和一般故障維修的專門高級技能人才。要求該員工能操作數控機床和編程，并具有豐富的機電一體化知識和機、電維修經驗。
6、數控加工管理人才。企業一般從具有數控加工經驗者中培養。
二、開展理實一體化教學先決條件
開展理實一體化教學必須滿足相應的教學要求。在開展理實一體教學時應注意以下幾點：
1、在教學內容上，有三類課程比較適合開展理論實踐—體化教學：a.理論性強、課程內容較為抽象、不進行實驗不易理解的課程內容；b.技術性強，不進行訓練難以掌握的課程內容；c.研究性強，不深入現場無法講授的課程內容。
2、在教材上，教師要針對所教專業的特點，所任學科的特點，學生就業的要求，精選教材或自編校本教材，對教學內容進行有機組織編排。在講授內容上要體現針對性與實用性，以任務為主線的編排好教材內容。
3、課程安排上注意理論與實踐教學的有機結合，不割裂理論與實踐的教學，做到相互交融，渾然一體。做到“做中學、學中做”，從而實踐陶行之先生所提出的“教學做三合一”職教理論。
4、教學場所上，最好選用相關實驗實訓場地進行理論與實踐的教學，這樣可充分地使用實訓設備，提高教學效果了。另外許多教學器材并不能搬到教室，只有在實場地內才能很好地開展相應的實踐教學。
5、教師能力上，對教師提出了更高的要求。教師一方面要能進行理論教學，另一方面又要能示范和指導實踐教學，這要求教師要成為“雙師型”教師。只具有一方面的教學能力是不能勝任這樣一種新型的教學模式的。
6、教學設備上，學校要為實訓（驗）室配備相關設備及足夠的工量具。沒有相應的設備設施，實踐教學就不能很好地組織進行，教師的教學又會回到普通的教學形式中去，那將無法提高教學水平，而實踐能力的培養是中職學生的核心所在。
三、數控專業課程理實一體化必備教學資源
1、確立制造行業職業專業方向，全面修訂培養方案和課程標準，整合課程體系，構建一體化課程體系。培養方案是教學安排、組織的依據，是實施理論實踐一體化教學的前提。首先我們應根據制造業職業性原則，通過廣泛地社會調研和相關企業專家顧問的論證，從現代制造企業已有的或新出現的相關職業或崗位分析入手，列出這些崗位所需要的知識點，技能工作態度的要求，再根據職業情景和職業能力的同一性原則，進行歸納整理形成職業性專業體系。接著將學生應掌握的專業相關知識和技能分成若干個模塊，每個課題依據不同的知識點又分成若干個子模塊，每個模塊都有具體理論和技能要求。這樣教學過程不再是單一的學科教學，而是瞄準目標、圍繞模塊的一體化教學。
2、編寫出比較實用的模塊化理實一體教材。依據模塊化、項目化的要求及模塊課程標準及技能鑒定標準，按科學性、合理性、實用性、針對性、適時性、有效性原則編寫出模塊課程教學教材。我們將本專業需學習的《公差》、《數控加工工藝》、《金屬材料》、《機械制圖》、《機械基礎》等課程，經過整合以模塊為主線，突出技能的培養過程和職業特色，強化技能的訓練，將理論教學內容嵌入到各實踐教學環節之中，以基本操作訓練為基礎，適當增加綜合性、創新性及工藝性、實踐性較強的校本教材。
3、加強理論實踐一體化教師的培養。通過組織教師利用節假日進工廠頂崗鍛煉，參加技能培訓，讓實習老教師傳、幫、帶以彌補其操作技能的不足；有計劃地組織教師參加技能培訓；從企業引進優秀的工程技術和管理人員充實教學一線；聘請一支既有實踐經驗又有較高理論水平的工程技術人員作為兼職實習指導教師。這樣以多種方式提高教師的生產實踐水平，滿足理實一體化課程教學的需要。
4、建設模塊課程理論實踐一體化教學基地。要實施理論實踐一體化教學，就必須具有既能滿足理論教學、又能滿足實習教學的“一體化”場所，理論實踐一體化教學中心是實施一體化教學的保障。在建設實訓基地時就充分考慮到這點，保證了所有的實習室都可實現理論實踐一體化教學方式。
四、理論實踐一體化教學可采用的基本模式
1、課堂教學訓練。將相關理論知識溶入操作過程，只要學生掌握怎樣做，結果是什么，而不強迫要求學生了解為什么這樣做。學生通過模塊的實踐和完成，培養動手能力、解決問題的能力和協調的能力。通過現場教學、案例分析、辯論會、實訓操作技能競賽等多種形式進行課堂訓練，培養學生對知識的運用能力、創新能力以及人文素質的提高。
【關鍵詞】機械制造；自動化；發展；分析；思考
機械制造所涉及到的技術以及理論，是自動化研究的重要內容。將計算機網絡信息技術融入到機械制造中，實現設計與制造的自動化發展，提升機械制造的科技含量。計算機制造系統的大規模發展，對于整個機械行業來說，是種必然的趨勢，關鍵點在于制造企業如何在其中把握發展大勢，提升自身制造的自動化水平，從而提升自身的核心競爭力，在激烈的市場競爭中占據重要地位。
一、機械制造以及自動化技術的原則分析
（一）安全性能
機械制造及其自動化，通過對故障問題的分析與自我診斷，并能夠自主采取措施，提升產品的可靠性與安全性[1]。機械制造過程中自我分析能力的上升，減少了人工操作，產品能夠進行自主的保護，從而實現故障的低發生率。智能化與人性化的發展使得機械制造生產過程中的安全性上有著更加充足的保障，對于生產過程中杜絕危險事故具有重要意義。
（二）操作性能
操作性能的提升在于減少人工數量或者是簡化人工操作。在自動化的機械制造中，通過智能控制系統，對機械制造全過程進行綜合調控。自動化的實現是對傳統生產方式的變革，利用計算機系統，對生產過程進行優化升級，并利用自動監控，對生產過程中的每個環節細致把握，有效提升機械制造的操作性能。
（三）能源節約
機械制造及其自動化的目標之一是通過最小的資源消耗，實現最大的經濟效益。自動化產品采用較低能耗的驅動系統，在降低資源消耗的同時，能夠實現生產效率的大提升[2]。當下，大多數領域中，都將節能降耗作為提升自身實力的重要途徑，這不僅僅契合當前時代的發展以及環境保護的大趨勢，對于企業的核心競爭力的提升也具有重要的作用。
（四）適應性能
機械制造的自動化通過自動控制、自動補償、自動調節以及自我保護等諸多功能，提升自身的適應性，從而能夠在諸多領域中得到應用。其中，機械制造的自動化所采用的多種技術，使其具備了強大的復合功能，使機械產品在安全性與可靠性上具有了更好的保障，能夠很大程度上滿足用戶的需求。
二、機械制造的自動化程序分析
（一）需求分析
機械制造及其自動化，需要充分結合市場需求以及行業需求，從而實現自身技術的發展方向。行業需求是自動化發展的重要指標之一，通過對行業內機械制造企業的摸排與走訪，了解生產效率提升所遇到的困難，從而展開系統性分析[3]。針對市場需求進行分析與論證，了解機械在實際使用過程中所出現的故障以及不合理的地方，在機械設計中，對各種故障進行有效預防，從而提升機械的使用壽命。
（二）方案優化
通過對需求的有效分析，設計人員提出相關的設計方案。針對機械制造及其自動化所涉及到的運行狀況、整體結構構成、子系統有效描述以及設計方案的實施等多方面進行設計，從而使設計方案具有較高的系統性。方案的優化是一個漸進的過程，需要對機械設計中的各個環節有效表達，通過計算機系統的圖文結合、3D立體成像技術，從而全面提升方案的深層次與系統性，提升機械制造的自動化水平。
（三）可行性研究
機械制造及其自動化能夠具有充分的可行性，能夠在實際應用過程中，實現機械制造生產效率的提升以及成本的節約。可行性注重機械制造的實用性，對技術標準、技術改進等多方面進行研究試驗，從而使得自動化水平達到較高層次，注重創新與實踐，建立專門的數據庫以便于機械制造的可行性研究。
三、機械制造及其自動化發展趨勢分析
（一）智能化
智能化的發展趨勢是對計算機信息技術合理、科學應用，通過智能化的操作系統，對機械制造的全過程進行綜合調控。在機械制造過程中，機械設備出現故障是較為常見的，通過數據庫的有效建立，實現對故障問題的綜合分析，進而進行自我診斷，并能夠完成一定程度上的自我修復。智能化是自動化發展的大方向，對于機械制造過程中工作效率的提升一級工人勞動強度的降低具有重要的作用。
（二）人性化
機械制造及其自動化發展，重視人與機械之間的關系，通過智能化的操作手法，簡化操作程序，從而實現機械制造的人性化。機械制造的終極目的是為人服務，產品的使用對象也是人，因此針對機械制造的人性化分析，具有重要的顯示意義。機械制造模仿生物機理，通過仿生理論的應用，促進機械化自動化水平的提升。在機械制造的自動化發展中，人性化將會占據更加重要的位置。
（三）機電一體化
機電一體化是將機械技術、電子技術以及微電子技術綜合利用的結果，通過對各種技術的利用，充分發揮出各種領域中的優勢，并進行有效整合，從而提升機械制造的整體水平。機電一體化技術的有效實現是對現代科技手段的有效利用，對于機械制造企業的生產效率提升具有重要的作用[4]。現代化的機械設備相對于以往在精密性與科技性上都有了較大程度的提升，其中重要的原因就在于能夠對多種學科進行有效利用，通過發揮多學科的優勢，實現資源的有效利用。
（四）微型化
微型化的機械制造要求在機械產品的體積以及能耗上不斷降低，以實現操作上的靈活以及成本的有效節約。微型化的機械制造在醫療、信息等行業中的應用尤為突出，通過微型化的機械設備，提升操作的精確度，從而獲得更大的效益。精細技術的應用需要機械設備在軟件與硬件方面都要達到較高層次的要求，使生產出的設備能夠具有更強的適應性，降低產品在使用過程中的損耗，延長使用壽命。當前，機械制造的微型化發展還需要突破眾多的技術難關，才能實現較多領域內的機械微型化，最大限度的提升機械設備的利用效率。
（五）節能化
節能減排，降低資源的消耗成為機械制造領域的共識。三十年來的粗放型經濟發展，給資源環境帶來了極大壓力。因此，提升資源的利用效率，保護生態環境，促進人與自然之間的和諧相處，就必須對機械制造節能化發展提出更高的要求。在機械制造過程中，通過對資源的有效利用，降低機械生產過程中的污染物排放，實現機械制造的可持續性。對新型能源的有效利用，加強報廢設備的無公害化處理，推廣微型機械設備，最大程度上提升資源的重復利用效率。
【關鍵詞】機器人；手臂關節；機械設計
1.引言
從機械手臂投入商用起，已經有了幾十年的應用和發展歷史。將模塊化的設計思路與理念引入機械手臂的設計中，能夠充分發揮其靈活、可拆分、可組合的特點，并將其應用于更多的場合，包括服務機器人，工業生產制造領域、醫療領域等等。本文結合機械臂設計的模塊化理念，著重對其進行系統分析和設計，包括旋轉關節、傳動系統、減速系統進行實現，具有比較好的理論價值與實踐意義。
2.機器人手臂關節機械設計
2.1手臂關節模塊
手臂關節模塊包含了許多零部件，主要有旋轉電機、減速器和反饋單元等。在手臂關節的內部固定了控制單元和傳動系統，以二級減速傳動作為傳動模式，即齒輪減速傳動與諧波減速傳動，這種傳動模式可以支持手臂關節自由度之內的回轉運動。下面具體闡述其設計方案：
(l)模塊外殼方案
手臂關節的外殼能夠為電機、制動器、滾動軸承提供必要的機械支撐，并起到必要的保護作用。在手臂關節運動的過程中，模塊的外殼也承受了期間多產生的種種應力，因此模塊的外殼必須滿足一定的剛度。模塊外殼的主要構成部分包括：底蓋、電機、齒輪蓋、主殼體、軸承、制動器等。其中，底蓋位于結構的底端，其作用是為整個旋轉模塊的各個部件提供支撐與連接；主殼體構成此部件單元的外殼，對單元當中的電機、制動器等子單元起到連接和支撐作用；齒輪蓋覆蓋于模塊的齒輪傳動單元之上，起到保護和連接作用，而且能夠支持諧波齒輪減速器的安裝。為保證機械臂有足夠的強度，模塊外殼選取的制作材料為鋁合金，并將壁體設計為圓桶狀的抗壓結構，為防止氧化與腐蝕，表面結果特殊處理。
(2)減速齒輪方案
減速齒輪方案的主要構成部分包括：電機連接齒輪、中心齒輪、中心軸以及制動連接齒輪等。其實現方式簡述如下：通過小齒輪來連接直流電機的輸出端，然后通過與小齒輪相咬合的中心齒輪互相連接；同理，通過另一個小齒輪來連接斷電制動器的輸出端，然后通過與小齒輪相咬合的中心齒輪互相連接。在這種嚙合模式下，當減速齒輪單元加電后，便由系統的電機來作為動力源輸出，而當減速齒輪單元端電后，便由系統的制動器來作為阻力源輸出。考慮到機械臂的關節在不同運動時，會使減速齒輪持續維持高速轉動狀態，因此必須有足量的劑。又因為該減速齒輪不是封閉結構，因此本文以滑脂來起到齒輪的作用。
(3)中軸傳動方案
中軸的傳動方案是整個機械臂設計中非常關鍵的一個組成部分。中軸傳動的作用是，首先支持來自中心齒輪的動力，其次還要為波發射器高效傳遞動力。考慮到中軸會承接一定比例的來自軸向的受力和很大比例的徑向應力，因此為支持中軸，引入了角接觸軸承。中軸傳動單元主要由旋轉模塊、斷電制動器、卡簧、角接觸軸承、中心齒輪、主軸、連接法蘭以及波發射器組成。
因為中軸傳動單元在設計上要求同軸度與圓柱度都在較高的水準，因此尤其應注重其材料選擇和參數控制。本研究所設計的中軸用以45號鋼才作為原料，并在成型后淬火，從而保證單元在表面具備一定的硬度。
在中軸傳動方案中，最關鍵的是旋轉模塊的結構設計。旋轉模塊的設計思路是：將其轉軸與中心軸線重合，并以電機驅動。在模塊上部署有電磁編碼器，用于周期性地檢測角位移和角速度。將之與直流伺服電機相聯。結合具體的應用環境與需求，直流伺服電機也可以加裝起到減速增力作用的行星減速箱，共同起到動力輸出的作用。而后通過小齒輪與中心齒輪的咬合，以正齒輪傳動方式來實現系統的減速增力功能。
斷電制動器的結構設計也是中軸傳動方案中的關鍵，斷電制動器有兩方面的作用，首先在旋轉模塊進行位置搜索時能夠起到保持作用，其次，在旋轉模塊因故失去電源之后也能發揮保護的功能。在中軸中，當旋轉單元加電，并處于轉動狀態的時候，斷電制動單元便會隨著系統的小齒輪單元傳遞過來的中心齒輪作用而轉動，而在斷電制動器運動的時候，其輸出軸的動力也來自小齒輪單元。在本文所涉及的機械臂中，電機與制動器全部布置于電機底座，并且將電機底也作為旋轉單元外殼的一部分，其好處在于保護內部零部件。
2.2連接件模塊
連接件的主要功能是在機械臂中連接旋轉關節不同的單元，因此是機械臂的重要組合部分，對機械臂的組合與功能的發揮均有著不容忽視的作用。由于機械臂的各個模塊單元是相對獨立的關系，因此只要將不同的模塊單元互相組合，起可以發揮機器人的機械臂基本功能。因此本文結合具體的需求，設計開發了數種類型不同的連接結構。
機器人的機械臂在實際操作中，連接件實現了不同部件單元之間的力矩傳遞，而其質量的大小也關系到機械臂整體重量和輕便程度，因此在實際設計中，一方面應保證改模塊單元具有足夠的機械強度，另一方面也應考慮到減輕其質量。本文在設計中，考慮到鋁合金屬于高強度低密度的材料，同時具有比較好的可塑性，因此以鋁合金作為連接件的制作材料。
2.3模塊手抓單元
考慮到機械臂必須部署在一個可以移動的平臺上，來在現場抓取物體，因此模塊手抓單元的末端執行器是其中最重要的組件。為了滿足這個系統的模塊化的設計，末端執行器必須具備一定的應用和擴展功能。假若模塊手抓單元附加多指靈巧手，其實能夠抓取更多類型的對象，本課題的研究只需模塊手抓單元能夠抓取簡單對象，因此使用了圖中的簡單的夾鉗手抓，其優點是結構簡單、容易控制。
3.結束語
機器人的機械臂設計與開發屬于機電一體化領域的高精尖課題。考慮到機械臂的結構具有比較高的復雜性，本文闡述的設計方案充分顧及了模塊設計的標準化與產品的通用性，從而能夠良好的滿足模塊之間的替代性特征需求，因而也能夠保障機器人的機械臂在實際應用中能夠滿足用戶的要求。
參考文獻
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Abstract Practice teaching is an important part of higher vocational education， optimize the allocation of resources is a key problem in practical teaching. How to allocate training resources in the low carbon environment reasonably and effectively， reduce the cost of teaching， improve teaching efficiency. According to higher vocational training teaching management and resource allocation problems and the reasons were analyzed， put forward the strategy of optimizing the allocation of teaching resources of higher vocational training.
Key words vocational college； practice training； teaching resources； optimization
0 前言
根據我國高等職業教育改革及國家對技術技能人才的要求，高職實訓教學在高職教育中占的比例越來越重。國內各高職院校也加大實訓教學部分的投入，每所院校每個專業都建立了或爭取建立各自的實訓基地及實訓教學資源。然而我國高職院校在實訓教學資源的使用上就不盡如人意，重投入輕產出現象非常明顯，院校的某些專業在實訓資源建設方面具有較大規模，但在使用方面可謂非常薄弱，一個學期下來都沒安排幾周的學生實訓，這樣造成極大的資源浪費，不滿足國家對低碳社會的要求。
為避免高職實訓重復建設，合理利用實訓設備和資源，急需對高職實訓教學資源進行整合優化，改變國內高職院校在相近的專業建立實訓基地及購置相近甚至相同的實訓設備與教學資源的現狀，以充分利用有限的實訓教學資源，實現對技術技能人才的培養目的。本文通過對高職院校實訓教學及資源配置現狀與存在的問題進行分析，提出高職實訓教學資源優化配置方法策略，實現實訓教學資源的充分利用，降低實訓教學成本，滿足國家對高職教育的發展要求。
1 高職院校實訓教學及資源配置問題與分析
1.1 實訓設備配置不合理，造成資源浪費
近年來，高職院校逐漸加強實訓教學建設，各部門更是花了大精力爭取實訓室建設經費。建設經費較充足的系或專業則具有較大的實訓場地及相對豐富的實訓設備，實訓設備的添置固然改善了專業實訓條件，對技術技能人才的培養起到了非常重要的作用，但是部分高職院校系部或專業完全沒有相關的實訓課程可利用該實訓設備，實訓設備沒能得到充分利用，購置的實訓設備基本成為擺設，利用率及其低。另有系部或專業之間實訓設備重復建設現象較為嚴重，造成了嚴重的浪費。例如廣東一所示范高職院校自動化系的電子信息工程技術專業與機械工程系的機電一體化技術專業都設有電工電子實訓室，這就造成了實訓室的重復建設，帶來了極大浪費。更有為了滿足機電專業實訓教學要求，爭取到了中央及地方政府財政支持，投資近千萬元人民幣用于專業實訓基地或實訓室建設，購置了多種機床、生產線設備、各種電子電路安裝調試設備及多種智能機器人等，但該專業的實訓課程體系中沒體現出與某些機床的聯系，甚至可以說根本沒有涉及到智能機器人的課程。另外部分系部或專業由于各方面條件的影響造成實訓場地及設備嚴重不足，實訓教學無法開展，實訓設備的配置極為不合理，亟需重組優化。
1.2 實訓教學師資隊伍配備不足
實訓教學師資隊伍是實訓教學得以順利進行的保證，由技能過硬的能工巧匠擔任。當前高職院校在實訓教學師資隊伍配置方面存在實訓教師數量不足、技能不過硬等較大問題，大多高職院校實訓教師配備不足的現象較為明顯，如有的院校整個系部就配備一名實訓教師，而實際上該名教師只是整個系部實訓室的管理人員，有的還是由物業管理員擔任，并不是實訓指導教師。有的院校是整個專業配一名實訓指導教師，這就對該指導教師有很高的要求，要具備很熟練的專業技能才能勝任，但從高職院校現狀發現該實訓指導教師無法指導專業實踐教學。大部分高職院校通過專業任課教師同時擔任其相關課程實訓教學指導教師以解決實訓指導教師配備不足的問題，然而并不是所有專業都能采用該方案。同樣以廣東示范高職院校機電專業為例，該專業現配備了一名實訓指導教師，具有高職工程師資格，技能較為過硬，可擔任機床控制技術實訓、PLC應用技術實訓教學，但該專業的其他課程如機械傳動、電路設計制作、機器人技術等，該指導教師由于實訓沖突沒時間也無法勝任這些課程的指導工作，這樣諸如上述課程的實訓教學只能安排理論任課教師一人擔任，就導致實訓方面存在安全隱患。
1.3 實訓項目（課程）設置不協調
實訓項目（課程）是高職實訓的指導文件，并且隨著高職教育教學體系及內容的改革，實訓內容也做了較大的改革。目前可以說高職院校都基本已開發出符合職教改革要求的項目化實訓教學教材或指導書，各專業各課程都建立了豐富的實訓教學資源庫，表面上看有這么多實訓教學資源，應該可以達到較好的實訓教學效果，但我們發現高職實訓教學并沒有達到設定的效果。主要問題在于高職實訓項目（課程）在設置中存在著實訓項目無法實施，實訓項目孤立、缺乏延續性等不足之處。以高職機電一體化專業為分析對象，機電一體化專業是實踐性較強的專業，該專業有5～7門專業核心課程，每門核心課程又設置了相應的實訓教學要求，如機電設備調試與維護課程安排了一周的實訓，但專業所在系部根本沒有該類設備給學生裝調與維護，只能安排廢舊的機床讓學生進行拆裝，實訓項目無法實施，造成與該課程的培養目標不符。再如液壓與氣動技術課程的實訓安排在液壓實訓室，可滿足一定實訓教學要求，但該課程實訓項目只能完成單純的液壓或氣動回路任務，未能將回路與機床、設備連接起來，表現出項目的孤立性，缺少與其他課程的延續性，所以，必須對諸如此類的實訓項目（課程）進行優化重組，才能較好地服務實踐教學，提升實訓教學質量。
2 高職實訓教學資源優化配置策略
2.1 高職實訓設備優化配置策略
為減少高職實訓設備重復建設，提高設備利用率，高職院校應設立實訓資源管理機構。教務處實訓科由高職院校教務處管理，即為整個學院的實訓資源管理中心。實訓科下設立若干個系部實訓中心，根據高職院校系部劃分，由管理教學的系主任及系實訓中心主任負責。系部實訓中心下又按專業設立若干專業綜合技能實訓室，由專業帶頭人或負責人及實訓中心主任負責管理。各實訓室還應根據專業實訓課程開設情況找出各專業實訓所需設備是否存在相同或相近的，首先在系部形成實訓設備資源在各專業的共享，以減少系部實訓設備重復購置，實現系部實訓設備優化配置。各系部的實訓設備也可采取同樣的方法，找出系部間是否有存在相近的專業以及是否有安排相同或相近的實訓項目，如果存在需要涉及相同的實訓設備，則由高職院校教務處根據該類設備的使用情況或效益進行重新整合分配，實現此設備在系部間的共享，避免這類設備的重復購置，以實現系部之間的實訓設備優化配置。
另外采用科學的管理方案，建立高職院校實訓中心管理信息系統，將實訓設備的基本信息、使用情況、產生效益、所屬系部、所在場地等信息錄入實訓管理系統，實現實訓設備網上查詢，各系部只需將實訓安排交教務處實訓科，實訓科可借助實訓管理系統進行實訓課程的安排，既提高實訓設備有效利用率，也方便實訓設備的管理，達到實訓設備最優化配置。
2.2 高職實訓指導教師優化配置策略
實訓指導教師的合理配置是高職實訓教學順利開展的基礎，高職院校應重視實訓師資隊伍建設，可通過校企培養、校內調配、企業引進兼職實訓指導教師等措施優化配置實訓教師資源，建立完善的實訓教師配置相關制度。在加強實訓教師的培養和技能培訓方面，高職院校應在制定專任教師培訓計劃的同時也應安排相關專業實訓教師的培訓項目，定期派遣實訓教師到相關企業的生產一線、校外實習基地及其他相關培訓單位進行鍛煉或培訓，同時對培訓項目配備相應的技術技能考核標準，不斷提升高職實訓教師的動手實踐技能和實踐教學水平。
對于實訓指導教師嚴重不足的專業，高職院校可通過兩條途徑加以解決，一是從專業相關企業聘請一些具有扎實的專業基礎，過硬的操作技能及豐富的實踐經驗的一線管理人員或工程技術人員來學院擔任兼職實訓指導教師。二是高職院校可制定相關政策制度，突破各系部間的界線，實現實訓教師的共享。當A系部實訓指導教師嚴重短缺的情況下，學院可通過內部相近實訓項目或相近專業的其他系部調配實訓教師至A系部，以解決實訓教師不足的情況，實現實訓指導教師的優化配置。
2.3 高職實訓項目（課程）的優化配置策略
對于高職實訓項目（課程）設置，改變以往教師根據所教每門課程而單獨開發的缺乏彈性的，僅為支撐該課程的實訓項目，而應充分考慮學生和企業需求，對教師開發的實訓項目進行優化整合。整合不能簡單地將分散的各實訓項目進行疊加，要結合實際生產流程及多種優化理論，淘汰無法實施的、落后的、缺乏延續性的實訓項目（課程），建立更完善的與實際生產緊密結合的實訓項目及其考核評價方法，重構模塊化實訓課程體系。
（揚州工業職業技術學院 江蘇 揚州 225127）
摘要：討論了蘇中地區各高職院校專業按大類和專業點布局的總體情況，分析了蘇中3市高職教育專業設置和畢業生數與三大產業的適應狀況。指出蘇中地區高職專業設置與區域產業雖然總體呈現適應的態勢，但還應科學把握二者的適應關系，著力培植優勢特色專業，盡快解決部分院校專業重復設置現象突出、與區域產業結構需求脫節等問題。
關鍵詞 ：蘇中地區；高職院校；專業設置；區域產業；適應性
中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）05-0005-03
教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》明確指出，職業教育要根據區域經濟發展和市場需求的變化，靈活調整和設置專業。筆者以蘇中地區11所高職院校的基本辦學情況和專業布局為分析對象，探討高職專業設置與區域經濟發展和產業結構的適應性。
蘇中地區高職教育概況及院校專業設置總體情況分析
江蘇共有13個省轄市，分為蘇南、蘇中、蘇北三大區域，蘇南地區含蘇州、無錫、常州、鎮江和南京共5市；蘇中地區則包括揚州、泰州、南通3市；蘇北地區為徐州、淮安、鹽城、連云港和宿遷等5市。蘇中地區共有20個縣（市、區），揚州市下轄廣陵等3區1縣2個縣級市；泰州下轄海陵等3區及3個縣級市；南通下轄崇川區等3區2縣3個縣級市。蘇中地區總面積約2.09萬平方公里，人口約1636萬人，分別占江蘇省面積和人口比例的20%和21%。蘇中3市中，揚州、南通有揚州大學和南通大學2所綜合性大學。泰州市在2012年以前普通本科院校尚為空白，去年已取得突破，2013年4月國家教育部批準同意在泰州師范專科學校基礎上建立本科層次的普通高校“泰州學院”。蘇中地區高職教育與蘇南地區尤其是南京、蘇州、無錫相比仍有一定差距，但優于蘇北地區。蘇中地區高職院校共11所，占全省高職院校總數的14.6%。
教育部2004年頒布了《普通高等學校高職高專指導性專業目錄（試行）》，我國高職院校招生專業類別由19個專業大類、78個二級專業類和532種專業組成。2012年，蘇中地區11所高職高專院校共設置17個專業大類、54個二級專業類，水利大類和公安大類專業為空白，覆蓋率分別為全國目錄的89.5%和69.2%（見下頁表1）。11所高職院校共設置專業點數為446個，平均每個高校設置專業40.5個。專業設置數超過40個的院校有4所，最多的設置70個專業，是揚州職業大學；專業設置數最少的是揚州江海職業技術學院，共設置28個專業。2012年蘇中地區11所院校招生計劃共37 919人，平均每所院校招生數為3 447人，最多的院校為5 600人，最少的為2350人。
17個專業大類中，財經、制造、土建、電子信息、文化教育5大類專業布點數最多，均在42個以上， 5個大類專業布點數為264個，占總數的59.2%。招生數較少的專業大類為資源測繪、材料能源、醫藥衛生、公共事業、法律，專業布點數均小于10，該5大類專業布點數共29個，占總數的6.5%。
蘇中3市高職專業設置與產業適應性狀況分析
高職教育是與區域經濟發展聯系最緊密的一種教育形式，高職院校專業設置應以經濟與社會發展需求為導向，圍繞區域產業結構分布進行設計。專業設置的合理性可以通過專業結構與產業結構的適應程度來評價。蘇中3市高職院校專業設置和畢業生人數按三大產業的分布情況見表2。
第一產業的專業適應性分析 由表2可知，蘇中地區高職院校第一產業專業設置和畢業生人數比例分別為6.05%和6.96%，產值比例為7.01%，總體上具有較好的適應性。但從具體情況進行分析，設置第一產業專業的院校共3所，蘇中3市各有1所，其中又以位于泰州的江蘇農牧科技職業學院為主體，設置專業數占蘇中一產專業總數的70.4%，畢業生人數占蘇中總數的84.7%。
第二產業的專業適應性分析 第二產業包括制造、土建、材料與能源、生化與藥品等大類。這部分大類專業的特點是：對教學基礎設施和設備投入的要求較高，對區域支柱產業發展的人才支撐關系最為密切。由表2可知，蘇中地區第二產業專業設置和畢業生比例分別為38.34%和38.8%，產值比例為53.02%，專業設置比例和畢業生比例與產值比例具有一定差異。蘇中3市中又以南通市第二產業的專業設置比例與產值比例的差異較小。第二產業中，制造大類專業點數雖然達到64個，但基本集中于少數專業，專業重復設置情況較突出。如機電一體化、電氣自動化和數控技術3個專業中，機電一體化專業重復率達100%（開設院校11所），電氣自動化專業重復率為91%（開設院校10所），數控技術專業重復率為82%（開設院校9所）。這一現象既造成教育資源嚴重浪費，又加劇了高職畢業生就業難的問題。
第三產業的專業適應性分析 蘇中地區第三產業專業設置和畢業生比例分別為55.61%和54.24%，產值比例為39.97%，總體上專業設置和畢業生所占比例明顯高于三產產值比例。在區域內進行比較分析，3市中南通市專業設置比例（52.11%）和泰州市畢業生比例（47.49%）與產值比例較為接近。從具體院校的專業設置情況進行分析，師范類院校，如泰州師范專科學校專業設置以文化教育、財經大類專業為主，三產專業設置率達到92%；綜合類高職院校，如揚州職業大學，雖然并入了揚州環境資源學院，三產專業設置率仍然達到63%；某些民辦高職院校，如揚州江海學院，更鐘情于辦學成本較低的三產專業，三產專業設置率達到75%。具有鮮明行業特色的高職院校，三產專業設置比例則可能較低，如江蘇農牧科技職業學院三產專業比例僅為31%，南通紡織職業學院三產專業比例為35%。從專業分布情況來看，各高職院校三產專業設置仍然偏重于少數熱門專業，如財經大類專業布點數達65個，占三產專業布點總數的26.2%，財經大類專業中，又以財務會計類、經濟貿易類、市場營銷類等二級專業為主，11所高職院校共設置該二級專業點數共43個，占三產專業布點總數的17.3%。專業設置重復情況仍較嚴重。
關于蘇中地區高職教育專業設置適應性的思考
蘇中地區高職教育與區域產業結構呈總體適應態勢 江蘇省2012年三次產業增加值比例為6.3∶50.2∶43.5，蘇中地區當年三產增加值比例為7.01∶53.02∶39.97。蘇中地區高職院校三次產業專業設置比例為6.05∶38.34∶55.61。各院校多年來為區域經濟輸送了大批素質較高的應用型、高技能型人才。蘇中地區高職院校一產專業設置與產業需求具有較好的適應性，南通、泰州市各設有1所以一產專業為主要特色的農業類高職院校；蘇中地區3所國家示范性（骨干）院校，如江蘇農牧科技職業學院以動物醫學、畜牧獸醫、動物防疫、獸藥生產等省級品牌專業為特色；南通紡織職業技術學院以現代紡織技術專業、紡織品設計等品牌專業為特色；南通航運職業技術學院以航海技術、輪機工程、船舶工程技術、港口物流設備與自動控制等品牌專業為特色，形成了獨特的、在全國有一定影響的、專業優勢較為突出的專業群。
蘇中地區高職院校對區域主導或支柱產業的發展已做出一定貢獻，但仍亟待加強 高職教育是與區域經濟發展聯系最緊密的教育形式，區域經濟中的產業結構布局與調整是高職教育專業設置的主要依據。揚州職業大學和揚州工業職業技術學院圍繞揚州市機械裝備、石油化工等支柱產業，加強優勢特色專業建設，已擁有機械和化工類省級品牌特色專業4個。但目前蘇中地區高職院校專業設置仍存在下列主要問題：（1）專業同質化和專業重復設置問題較突出。如前所述，各院校制造類專業設置主要集中于機械制造及自動化、機電一體化、電氣自動化和數控技術等少數熱門專業，三產專業設置則集中在財務會計類、經濟貿易類、市場營銷類等專業，專業重復設置現象仍較嚴重。（2）高職院校專業設置和人才培養與所在區域產業結構和人才需求存在脫節。如揚州高職院校對本地區四大支柱產業中的汽車和船舶產業的支撐作用明顯不足。據統計，2011年汽車類專業畢業生僅303人，占揚州當年高職畢業生總數的2.47%，船舶技術類畢業生尚沒有；2012年汽車類專業招生人數為410人，船舶技術類專業僅江海學院開設，招生人數為45人，分別僅占當年招生人數的3.46%和0.38%。蘇中地區高職院校亟須建立科學有效的專業論證與預測機制，制定出與地方經濟主導產業發展趨勢相適應、又立足于自身辦學條件和辦學特色的專業發展規劃，使高校專業人才培養與區域產業的人才需求達到有效平衡。
科學把握專業設置與區域經濟和產業結構的適應關系 高職教育既然服務于區域經濟，但是否要求各高職院校的專業設置必須完全與本地區的產業結構相對應？完全對應的要求既不符合現實，也不科學。根據專業化理論，每個高職院校只有集中力量辦好優勢特色專業，才能提高辦學效益和培養質量。從蘇中地區3所國家示范（骨干）校的發展和專業布局可以看出，這3所學院均已形成自己在行業內的專業優勢，建立起一批優于同類學校的品牌特色專業群。但蘇中地區其他部分高職院校仍然存在專業設置較分散、專業特色不夠鮮明的問題。我院經過多年努力，已經形成以化工和建筑工程為主線的“兩縱三橫”專業群。2012年招生的41個專業涵蓋了高職專業目錄中的10個大類，涉及工、理、文、經、藝術等各個方面。專業覆蓋面過廣，增加了師資培養、教學設備投入方面的難度，難以形成適當的辦學規模效益。因此，堅持錯位發展，依托自身傳統專業優勢，努力加強品牌特色專業（群）建設，才是地方高職院校可持續發展的根本保證。
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【關鍵詞】教學改革;課程建設;計算機控制技術;專業特色
【中圖分類號】G420【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2009)08―0117―03
引言
計算機控制系統是以計算機為工具實現的控制系統,培養控制系統的系統觀念是課程的核心,但是實現方法不同于連續時間控制系統。因此,這門課程仍應以離散控制理論為線索,以離散控制理論如何采用軟、硬件實現為主要內容,與連續控制系統對比的方式進行教學,以認清因手段不同而產生的系統實現方式的變化以及由此而產生的其它一系列問題,如采樣周期、振鈴現象等。有的教師在講授這門課程時,主要是在微機原理及應用課程的基礎上增加一些通道和微機系統設計及其工業控制方面的應用,側重點在微機系統設計。而對離散控制理論則只講述一些基本定理和PID 等較為直觀的基本算法,對這些算法的導出不做系統介紹。對于微機與控制的結合,除了講述采樣程序外,重點介紹常用數據處理程序,而對數據處理的依據以及人對信號的影響則不涉及。從教學目的看,客觀上這種方式直接向學生傳授了許多具體問題的實際處理方法,使學生在畢業設計及畢業后的工作中能很快進入角色。但這種方式也有很明顯的弊病,對很多問題及方法,學生知其然不知其所以然,基本理論的欠缺使學生在進一步的學習和提高中顯現出先天不足,底子虛,后勁不大。學生難以理解控制理論與計算機的結合點,掌握不住這門課程的精髓,只當作《微機原理》的應用篇去學習。
一課程教學改革的設計思路
《計算機控制技術》有其自身的理論基礎和實踐技巧。數字控制器設計是計算機測控的核心,軟硬件技術是計算機控制技術手段,現場總路線是其連接擴展的方式。數字控制器的核心是數字信號分析與處理,基礎是拉氏變換和Z變換,主要內容是數字PID、數字濾波、最少拍無差系統、Simth算法和達林算法等,擴展后可涉及模糊控制、神經網絡等內容。這部分內容理論性較強,在實踐應用中需要Matlab作為輔助設計手段,在教學中也需要用Matlab仿真檢驗數字控制器的效果。因此如果能在課前開設Matlab課程,本課程中輔助加入一些Matlab輔助控制器設計內容,能有效提高本課程學習的效率。而AD和DA原理及芯片的使用,開關量的輸入與輸出,顯示器、鍵盤與電機的接口等內容則面向實踐,分成軟件編程和硬件接口兩個方面,軟件編程通常用匯編或者C語言,硬件接口與數字電路和接口技術相關,強調動手操作。現場總線則偏重于應用。因此,這門課程的內容看似蕪雜,其實自成體系,教學內容豐富而且彈性極大。電類專業開設的這門課程以微型計算機(單片機等)系統為主線,以微機應用于控制系統的方法及軟、硬件實現為形式,了解與掌握應用為其主要目的;而計算機應用專業開設這門課程,其主體應為計算機實現控制的原理與方法、用于控制系統的高可靠性計算機的硬件及接口設計、實時操作系統軟件的特點與編制原則,并以適量課時用于應用與實例介紹。機械自動化專業的本門課程教學,應根據教學目的而采用合適的教材,針對兩個系統進行教學,開設以“系統”為特征的綜合實驗。
如果課程以數字控制理論為主體,在理論的應用中介紹微機控制方式及其具體實現,涉及到微機的內容重點介紹在微機原理及應用等課程中所未講授的,形式上則以應用控制系統出現。這種方式為學生打下了較堅實的理論基礎,特別是應用日益廣泛的離散控制理論的基礎,但對于應用類專業學生,同時也表現出它的一些缺陷。最為明顯的是由于減少了微機方面的比重而使學生在具體應用中很難適應,特別在系統設計時更是如此。這種情況在畢業設計過程中就可以表現出來。授課內容側重離散控制理論,學生在面對實際問題時,如果沒有良好的微機原理基礎就很難掌握系統的設計與應用。
二具體的教學改革內容
1 有機自專業特色的控制類課程教學體系
《計算機控制技術》課程從應用角度出發,密切結合工業自動化實踐, 是機械工程及自動化專業的主干課程之一,以在《自動控制原理》課程中沒涉及到的、計算機相關的控制技術為主要內容。它的主要任務是通過各個教學環節運用各種教學手段和方法,使學生掌握數字控制器的基礎知識、基本應用技術;掌握計算機控制系統的硬件、軟件的選擇、組織、配置和設計;了解現場總線技術的基本概念,掌握一至二種典型應用系統;貫徹理論聯系實際的原則,把硬件和軟件結合、控制原理和典型應用結合,以利學生掌握計算機控制原理和應用技術的完整知識。
提高《計算機控制技術》的教學效果,要求學生熟練掌握的專業知識較多,包括《電工電子學》、《控制理論》、《網絡技術》、《單片機原理》等專業課程。所以《計算機控制技術》課程的開課時間應晚于上述課程。這樣,《計算機控制技術》理論講解的重點可放在控制系統的離散化理論、控制系統總體的工業控制系統原理和設計上,大大減少理論講授所需的時間。而《PLC技術》、《電機與拖動》和《傳感器技術》等課程可以同時開設,也可以在之前或者之后都沒有太大的關系。
《計算機控制技術》以經典控制理論和現代控制理論為基礎,總線式工業控制機為控制工具,微機硬件技術和軟件技術為手段,系統的工程實現為目的,從而做到理論、技術與實際應用相結合,理論與實踐并重,綜合性較強,應該后續開設《計算機控制技術》課程設計,綜合應用所學知識,鞏固教學效果[1]。
2 有機自專業特色的課程內容設定
與內容豐富、綜合性強、對學生要求較高相反,課時逐年減少。對于機械電子專業,筆者擬定的教學內容時只能把大量的外延擴展內容放在課外,課內教學內容濃縮,大致如下:
(1) 輸入/輸出通道接口技術(8學時)
本門課程之前,開設了《電工電子學》和《單片機原理》,講授最基本的數字電路和單片機軟硬知識,但沒有接觸過由器件搭配接口及用程序控制生產,開始時學生都有些不適應。這部分內容講解如何使用器件實現某個功能,以典型常用的硬件,如ADC0809、鍵盤、觸摸屏、DAC0832、LED、開關量輸入輸出接口等作為例子介紹工作原理、使用方法和技術細節問題。有了這種訓練以后,學生以后可以通過查閱用戶手冊的方法在較短時間內熟悉其它硬件的使用。
(2) 順序控制與數字程序控制(5學時)
順序控制在《PLC技術》中有詳細的講解,在此部分側重于綜合介紹順序控制的特點、種類、思路和應用場合。數字程序控制是數控技術的基礎,學生在以前的學習或者生活中對數控機床接觸得很多,這部分的內容容易引發學生的學習興趣,并且會自覺地把理論和實際聯系起來。
(3) 數字控制器的設計(16學時)
這部分在講授在數字信號采樣和處理的基礎知識后,主要學習實際生產過程中廣泛應用的控制算法,如數字PID 算法、最少拍控制算法等。對于理論性較強,而實際生產過程中使用較少的算法,如Dahlin算法、Smith 預估控制等,則只做簡單介紹,使學生對其有一個初步的認識即可。
(4) 先進控制技術(8學時)
對于近年應用于實際生產過程的智能控制算法如模糊控制、現場總路線等內容,作為次重點講授,以提升學生對新技術的興趣,引導其入門。
(5) 計算機控制系統的設計(7學時)
抗干擾是生產現場必須要注意的一個重要事項,是本課程實用性的一個體現。本章重點有二個,一是抗干擾技術,二是如何從設計要求搭建系統滿足生產需要,包括器件選型、控制器設計、接口制作和程序設計。抗干擾技術包括光電隔離、濾波、屏蔽、接地、軟件陷阱、看門狗等方面,是其它課程教學中沒有涉及到的,或者沒有系統講解的內容。
3 關于輔助控制系統設計工具MATLAB的教學安排
在工程實際中,控制系統的結構往往很復雜,如果不借助專用的系統建模軟件,則很難準確地把一個控制系統的復雜模型輸入計算機,對其進行進一步的分析與仿真。與計算機輔助機械設計的CAD軟件已經是機械工程師不可缺少的基本技能一樣,輔助設計和仿真的手段已成為系統分析、研究、設計及人員訓練的不可缺少的重要手段。借助于控制方面廣泛應用的MATLAB系統和系統仿真技術,結合《計算機控制技術》課程的教學環境、要求以及工程實際,開設《MATLAB輔助設計和仿真》課程。該課程可使學生根據系統的工藝和控制要求設計數字控制器、選擇控制參數以及編制控制軟件,并在計算機模擬實驗系統上進行實驗,觀察控制效果,提高課程的教學質量,增強學生解決實際工程問題能力。對于目前環節性實驗過重、系統性實驗沒條件開展的情況,系統仿真是一個有效的教學方式,也能節省大量實驗設備的投資。
但是如果把MATLAB放入《計算機控制技術》課程內的話,在目前教學內容已經十分豐富、課時量逐步減少的情況下比較困難。如果把MATLAB的內容單獨開設為選修課程,與《計算機控制技術》同學期進行,也可以取得較好的效果。
4 結合專業方向的擴展課堂教學
在教學改革中,結合機自類專業人才培養目標,面向科學技術前沿、面向未來,將教學內容分重點、次重點、理解、了解、延伸擴展、實踐動手等層次,把基礎的、必須的內容放在課堂內,將延伸擴展的教學內容、實踐動手的指導手冊放在課外。延伸擴展的教學內容包括相關的最新科學技術,如LCD、觸摸屏神經網絡、人工智能等。將匯編程序設計、MATLAB輔助數字系統分析和設計等一部分設計成課件,放在實踐動手部分;一部分作為擴展材料供學生課外閱讀。編寫《計算機控制技術》實驗臺的實驗指導書和實驗報告書。編寫課外實踐動手指導手冊,內容分成電路設計制作、器件識別使用、程序編寫調試三個部分。將理論部分、器件部分和實踐部分合理搭配,將理論部分的掌握內容、了解內容、擴展閱讀內容合理分布,選擇較新、常用、有代表性的器件進行介紹,淘汰市場上已經很少出現的器件的說明,將配套的實踐指導內容適當地分配在教案、課件、實驗指導書和課外實踐動手指導手冊上,給學生以更寬松的環境、更大的自由柔性空間,既讓學生有主次地掌握課程內容,又給學生的自由發展作了一定指導。
5 注重實踐的教學改革
《計算機控制技術》是門實踐性很強的課程,完成課程后學生應當具有系統性的綜合實踐能力。本課程無論是理論部分還是實踐部分,都不應僅作為純理論知識來講授,而應強調應用為目的,應該注意與生產生活實際相結合,與學生已接觸到的一些設備或者現象為案例。例如,結合數控機床的計算機控制系統分析與設計的實例,對于前向通道,可以完成傳感與檢測、濾波與放大、模數轉換以及開關量輸入等內容教學;對于后向通道,結合模擬量與數字量的輸出、隔離與驅動,可以使學生學習到從簡單的開關量控制(如閥組、接觸器等)到復雜的模擬控制(如速度、位置與伺服系統等);而通過對整個系統的分析與設計,可以使學生學習到傳遞函數離散化、控制算法設計、計算機硬件與軟件的實現等內容[2]。此外,如工業機器人、物料傳輸系統、汽車的各種微機控制系統等都是本門課程的實例典范。這樣不但讓學生對某一方面有比較深入的理解,還體現了課程間的連貫性。
在其它工科院校以及本校以前的教學中,《計算機控制技術》課程一般采用課堂教學和實驗這兩種傳統方式進行教學,課堂教學傳授基礎知識,實驗幫助學生認知、有助于理解和提高應用能力。實驗課一般一次課兩個課時,一次課檢驗和掌握一到二個主要知識點,偏向于環節性、檢驗性的簡單內容,對于鍛煉創新意識,提高工程實踐能力,掌握創新設計方法,是不夠的。尤其針對于《計算機控制技術》這種以搭建系統為目的的課程,設計、制作一個案例不可能在二至四個課時內完成,實驗課難以達到目標。如果能給學生提供第二課堂,開展課外設計制作活動,引導學生申報學生課題,積極參與教師的科研課題,鼓勵學生動手制作實物,對工廠企業、展覽會或者日常生活的機電設備進行調研、原理動作分析和仿制,開展科技小發明活動,則能充分發揮學生的創造性,提高學生的綜合素質。改革學習效果評價手段也要相應地變化。允許學生用自制實物、調研報告、設計制作報告,甚至創意作為課程學習效果的評價手段。這樣可以突破以往的封閉式教學方法,使機自類專業的學生自己動手掌握相關的機電一體化知識,經歷從機電一體化系統裝置的設計到制作,完成整個過程,培養了創新能力、想象力和科學技能[3][4]。
