时间:2023-03-21 17:14:10
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇专业机电一体化论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
2课程设计的实施方式
课程设计实施方案:设计报告书是对整个设计过程的总结和提升,也是进行工程交流的重要文献资料,通过指导学生撰写课程设计报告书,培养学生撰写工程技术文档的能力。对设计说明书的撰写,提出如下要求:1)严禁课程设计报告抄袭,基本工作独立完成;2)根据任务书能提出合理的设计方案和机构的工作原理;3)设计要符合国家标准,学会使用设计手册、专业术语、专业名词规范;4)设计图图纸规范,符合设计说明书的要求,不照抄手册和案例,设计参数与图纸相一致;5)学会使用专业相关软件,对设计的机械机构和控制部分进行分析和仿真,是验证设计正确的有效手段之一;6)课程设计配备了一些实际的零部件可供学生设计使用,以及基本的控制电路,学生要具备一定的实践操作能力,掌握器件的选择与焊接,会进行程序的编写,掌握系统故障的检测与维修能力。课程设计采用分组式进行,每个小组3~5人,视工作量而定。课题难度较大可以分五人,原则上一般三人为一组。每个小组在规定的时间完成基本要求,每个学生都要参与该组课程设计答辩,通过问题了解学生在课程设计中所做的主要工作,检查有无抄袭情况、有无坐享其成的学生,结合设计报告书的撰写质量和实际所做的产品质量进行综合评定。
3实施效果
通过在重庆大学机械电子工程专业的实践,在机械电子工程专业中开设机电一体化课程设计,已基本摸索出培养机电复合型技术人才的规律。普通型题目实现机电融合、知识整合理论教学与工程实践并重。由于在教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练,学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、计算机技术和传感器技术等基础课程后,不能很好地将机、电的知识融会贯通,大多数学生也只是了解基本的机电设备的基本功能,在系统运用中存在问题,在机电一体化系统的综合设计方面存在不少困难。通过开设机电一体化课程设计实践教学环节,通过理论设计与实际操作,比如数控工作台进给系统的设计,从电机、联轴器、丝杠、导轨的设计到型号的选择、控制单片机的设计与仿真,最终实现数控工作台进给系统的装配与调试。机电一体化课程设计对学生的理论知识与实践紧密地连接起来,提高了学生的综合应用能力。创新型题目为学生参加机械创新竞赛做了铺垫通过课程设计,为机械学科学生参加如全国大学生机械创新设计大赛做了铺垫。在第六届全国大学生机械创新设计大赛(重庆赛区)中,学生荣获重庆赛区一等奖一项、二等奖一项。其中,“幻显黑板”作品获得国家专利。该作品包括了框架的设计、传动系统布置,控制系统采用单片机控制,执行元件有步进电机、直流电机、电磁离合器、电磁制动器、光电编码器等器件。本次参赛作品充分运用机电一体化技术,机电一体化课程设计改革效果显著。
二、组织教学
利用项目教学法,以任务驱动的模式教学,教师要认真钻研每个知识点,怎样以这种教学方式呈现,给学生创设教学情境,让学生探索发现新知识,并要注重培养学生的团队合作精神。并在学习中让学生进行分组讨论、交流、争论,对学生在学习中的表现进行测评、点评、互评和打分。机电一体化专业具有新颖化、复合化和灵活多变的特点,要想培养出具有自主学习能力、有创新理念和动手能力强的高素质技术工人,就必须使学生在学校的学习中体会到“想学”“爱学”“会学”的过程,而不仅仅是被动的只是“学会”。
三、自主学习
进行了以上学习后,学生基本上学会了构建新知识的方法和步骤,各种思维能力也都有了发展,此时学生可以自主地进行学习和研究,教师可以作为一个旁观者辅助学生进行学习,并提出有价值的建议。并让学生进行自我分析和评价,提高反思和批判能力、实践能力和创新意识。
类比的形式在电工教学中很常见,如我们常以“电流”和“水流”相类比,研究电流理论;以“人在运动场地跑一圈”来类比“电荷在任意回路绕行一周”;以“汽车的刹车过程”来类比“一阶电路的过渡过程”等。笔者仅以《数字电路》课程中采用文字游戏作类比简述其应用。如在“逻辑代数的基本运算规则”一节,涉及高中代数“集合”理论内容较多,常规教学方法是以“文氏图”的形式进行讲解。在此基础上,笔者灵活运用了文字形式,以“A”表示“文具”,以“AB”表示“铅笔”,则“A+AB”表示“文具和铅笔”,从语法结构看,二者是从属关系,不能并列,因此,“A+AB=A”。教学采用这种形式进行后,学生不但理解了该表达式的含义,而且记忆深刻,更能推广应用到“A+ABC=A”“AB+ABC=AB”,效果十分明显。
二、以角色设计的形式创设情境,生动形象,易于接受
如笔者在进行“基本RS触发器”这一内容讲授时,为使学生能够根据基本RS触发器的逻辑符号(见图1),深入理解并迅速记忆相应的逻辑功能表(见表1),采用了角色设计的形式。即把两个输入端分别设计成两个领导,其级别相同,代号分别为“RD”和“SD”。代号为“RD”的领导负责将输出端Q的状态置为0,而代号为“SD”的领导负责将输出端Q的状态置为1,当输入端状态为0时(如RD=0),表示相应的领导(如RD)下达相关置数命令(如令Q=0);输入端状态为1时,表示领导没有命令下达。这样,当“RD=1,SD=1”时,含义为“两个领导均没有命令下达,输出端状态应‘保持’不变”;而当“RD=1,SD=0”时,含义为“领导SD已下达命令,输出端Q的状态应为1”;相应的,在“RD=0,SD=1”情况下,含义为“领导RD已下令,Q的状态应为0”。对于最后一行“RD=0,SD=0”,情况比较特殊,其含义为“两个领导下达了两个相反的命令,因此,输出端不知所从,‘状态不确定’”。以这种形式进行教学生动形象,又极富趣味性,既避开了繁杂的物理过程分析,又便于学生理解和接受,效果非常好。与类比方法相类似,采用角色设计的形式也要贴近学生的生活。在某些场合下如能结合角色体验和角色表演,则更能活跃课堂气氛,达到最佳效果。
三、利用直观教具创设情境,激趣导学
在专业课教学中,恰当灵活地运用实物、挂图、投影、录像、多媒体等直观教具,以具体形象来创设情境。例如,在讲授“一阶电路的暂态分析”时,笔者先以汽车的刹车过程为类比引出本课,然后以图2所示“过渡过程的产生”做演示实验,使学生在基本了解了过渡过程概念的基础上,实实在在地看到了一阶电路的过渡过程现象,同时在与电阻支路进行对比的过程中,深刻感受到了“电容元件和电感元件的储能作用才是造成电路发生过渡过程的根本原因”这一既重要又抽象的结论。在机电一体化专业课教学过程中,笔者打破了常规教学“先分析研究基本理论,然后再做验证性实验”的路子,而是先做观察性实验,给学生一个感性认识,然后再从理论的角度分析、研究。这样,理论教学就有了针对性,既便于将学生的感性认识上升到理性认识,又容易激起学生的兴趣。如笔者在进行“叠加原理”和“戴维南定理”教学时,就将教学活动安排在实验室进行,先做观察性实验,然后作理论性讲解。需要说明的是,无论是做观察性实验还是演示性实验,教师一定要精心组织、设计,要使被观察的实验现象比较突出,要提醒学生注意相关现象的发生,或重点强调某些操作步骤,以达到最好的效果。
0 引言
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”,它是取Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分拼合而成的。由于机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,其发展依赖于其他相关技术的发展,因此很多高校都开展了机电一体化这门课程的课堂教学。机电一体化是一门综合性实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大,这门课的教与学都不容易。
传统的教学方法都是按照机电一体化系统的功能结构构成,将机电一体化系统分为若干个功能结构模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,中央控制功能模块等等,这样的教学方法易于学生理解,但是在无形中割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,为此必须结合机电一体化这门学科本身的特点,对其教学方法和教学策略进行改革与尝试,以期从中能够找到有效的复合机电一体化课程特点的教学方法与教学策略。
1 我国当前机电一体化类课程教学现状及其原因分析
结合我国目前高等教育的现状,造成当前机电一体化类课程理论讲不透、实验做不好、学得不扎实的原因主要有以下几个方面:
1.1 师生思想上都不够重视
从目前的高等院校的教学现状来看,重视理论教学轻视实践教学一直是我国高等院校理工科教学的传统方法,在这样的教学模式下,尤其是像机电一体化这样的课程,理论课本来就比较晦涩难懂,加之实践实训比较少,学生学到最后完全没有系统的概念和知识体系,对于机电一体化的理解只是停留在表面层次,因此必须要逐步加强实践实训。从体制上来说,师生自身对该课程的重视程度不够也是十分重要的原因,教师认为对于机电一体化课程教学任务重,往往疲于应付授课;而学生对于机电一体化课程知识的理解比较吃力,往往兴趣不大,加之实践实验时间较少,最后将实践实训流于形式,因此,师生在思想上不够重视是目前高等院校机电一体化课程教学的一个基本现状。
1.2 机电专业实践教学课程的设计不合理
机电类专业实践教学的课程内容包括很多技术内容,目前,绝大多数高等院校的机电专业课程体系受传统教育思想的影响,课程的内容过多过深奥,理论课时数太大,实践技能教学课时不足,而且内容陈旧。还有些学校脱离实际情况过高地制定了课程标准,导致教学与实践相背离。现在学校里学习的知识和社会上用到的知识相差很远,很多学生学习了很多知识,可到了社会上去无从下手。相关机电行业和企业很少参与机电类专业实践课程的制定,这也是导致高等院校机电专业的实践课程体系设置不合理的原因。
1.3 实践教学条件不完善
由于机电一体化类课程所开设的实验,往往实验设备体积比较庞大,集成度较高,价格昂贵,因此很多院校对于机电一体化课程实验所配置的实验设备都是很简单的,目前很多高等院校也在进行教学改革,增大实验实践课程量,但是相应的实践教学课程内容仍然或多或少的存留着传统教学模式的影子,主要表现在以下几个方面:
(1)实验实践条件差,硬件实验设备陈旧,很多实验台或者实验设备都是演示性实验,整个实验过程都是老师在做实验,学生只负责看,即使动手也是按照老师调试好的实验按照老师实验的顺序重复一遍,实验教学效果比较差,这使得整个实验就流于形式化。
(2)缺乏综合性的创新性的实验台供学生动手实践,目前机电一体化类的课程实验都只是简单的重复性的实验,缺乏激励学生创新动手能力的综合性实验,这使得机电一体化类的实验无法激发学生创新能力,无法提高学生动手实践能力。
(3)实验实践评价机制不够健全,很多实验实践流于形式,这导致学生对实验重视程度不够,多数学生的实验报告依靠抄袭完成,老师对学生没有印象,学生的实验成绩仅仅凭实验报告打分,实验实践评价机制的缺失使得机电一体化类的实验实践失去了价值。
2 机电一体化类课程的教学改革策略探讨
2.1 充实机电一体化类课程的专业实践教学内容和完善教学手段
在对机电一体化课程专业实践课程进行教学改革的时候,我们提倡应当根据各个院校各个专业自身的专业特色进行相应的教学改革,添加符合专业特色的实践教学内容,不断完善实践教学条件和教学手段,尽量弱化传统实践模式中的演示性的或验证性实验,加大动手实践实验及综合性实验内容,并和理论课程对应起来,使得学生在掌握理论知识的基础上进行相关实践实验,这样更容易掌握机电专业知识和技能。
2.2 重视机电一体化类课程的专业实践教学环节的考核
任何课程都需设置考核环节,同样的,机电一体化课程实践教学也需要考核,考核环节也是学生最为敏感的环节之一。传统的机电专业实践课程考核的方式是出勤考查、实验报考考查以及最后实验考查成绩相结合的方式,这种考查考核方式不能够考查出学生的完全实践能力,只能够从实验报告的完成情况给学生考核打分,因此传统的考核方式并不合理,就需要对传统的考核方式进行改革。
结合机电一体化课程实践教学的特点,对于机电一体化实践课程的考核不应该有一个统一的模式和标准,而是应该结合实践教学的方式和手段灵活的设定考核方式,采取定量结合定性的方法进行实践教学考核。简单的演示性或者验证性实验,应当减小考核的比重,而对于综合实验及动手考查较为全面的实验,考核比重就应当加大;另一方面,还可以灵活的采取口试笔试、现场提问、课程设计、综合课程实验等多种形式进行考核,重点不是考查学生的知识理解程度,而是应当重点考核学生对于实践技能的掌握和应用能力。
2.3 加大机电专业校内外实习实训基地建设的力度
对于机电一体化这样的实践要求较高的课程,实践实训基地的建设就显得十分有必要了。实践实训基地的建设力度直接关系到机电一体化课程实践教学的效果与成果,而学生实践能力的掌握也取决于实践实训基地的建设,以及实践实训基地实践教学内容的设置和安排。各院校要想真正提高机电一体化专业实践课程教学的效果,就必须加大对实践实训基地的建设力度。另一方面,机电专业校内外实习实践项目的开设依赖于实习实训基地,而目前多数机电专业课程依赖于金工实习的相关设备,因此对于机电一体化类课程的专业实习实践,必须要加强具有机电一体化特色的专业实习实践基地及其相关设备的投资建设力度,为机电一体化类课程及其专业的学生提供足够丰富的实习实践动手机会,以真正提高机电一体化类课程的专业实习实践能力水平。
3 结语
随着科学技术的飞速发展,教育的方法和手段应适应这一发展的需要,传统的纯理论教学已不能适应新的教育目标,加强实践能力和创新能力的教育已势在必行。本论文所探讨的机电一体化类课程实验教学方法及其教学改革策略的应用研究,是结合当前国内高等院校机电一体化类课程教学内容设置及其实验实践教学现状而提出来的,能够有效地提高机电一体化类课程的教学效果,对于这一类的理论知识多且深、动手实践能力要求高的课程而言,必须要不断加强实验实践教学的份量,而本论文也是重点探讨如何开展实践动手能力的训练,对于进一步提高机电一体化类课程的实验实践教学效果无论是在理论方面还是在实践方面都具有较好的借鉴和指导意义。
参考文献
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[2]钟波,陈容,冯云.高职机电一体化专业实践教学模式的改革与探索[J].职教论坛,2006(6):79-80.
[3]韩培庆.高职教育实践教学模式改革的思考[J].职教论坛,2006(6):23-24.
一、多管齐下引导行业产品结构向
机电一体化方向快速调整
1. 通过编制《行业“十二五”科技开发指南》,明确将光机电一体化技术应用研究列为“十二五”关键领域,将高效电脑平缝机、电子花样机等设备列为优先研发项目,引导企业向光机电一体化产品方向倾斜。
2. 通过协会主办的国际展会鼓励企业展示机电一体化新品。协会将2011、2013CISMA展会主题分别定为“质量、效益、绿色”和“品质、效率、智能”,通过举行优秀新产品评选,以新产品获奖等级来适当减免企业参展摊位费用的举措进行资金奖励,支持鼓励企业创新和展示高效、环保的缝制设备。如,在CISMA2013优秀新产品评选中,获奖的52个产品100%为机电一体化新产品。据协会对参力CISMA2013的40家骨干整机企业展示的产品进行初步统计显示,机电一体化产品的展示比重已经由2011年的60%快速提升至 2013年的90%。
3. 定期举办行业机电一体化技术交流和《机电一体化技术研究与创新优秀论文》征文与评选表彰活动。自2011起,协会依托电子电控专业委员会工作,每年举办机电一体化技术交流,组织行业科技人员开展技术交流;连续举办了两届机电论文征文与评选表彰活动,征集论文上百篇,其中40余篇优秀论文被推荐至各类核心及国家学术期刊上发表。较好的发挥了促进电控技术研究和交流提升的目的。
4. 在国家发改委《产业结构调整指导目录》等产业政策层面,积极将“机电一体化高效节能缝制机械”列为优先和鼓励发展目录,发挥了重要的产业调控和政策导向作用。
通过以上工作引导和推动,行业近年来产品结构调整步伐加快,机电一体化产品占比大幅提升。据协会2013年最新行业统计数据显示,机电一体化高效节能缝制机械总产量占工业缝制机械总量的比例已由2009年的10%提升到目前的49%;平、包、绷等大宗主导产品中机电一体化产品占比由2009年的15%提升到目前的55%。其中,电脑平缝机2013年总产量高达270万台,同比猛增80%,首次超过机械型普通平缝机产量。
二、以实施行业科技支撑计划项目为着力点
推动产品技术升级
为促进行业产品技术升级,创造具有自主知识产权的技术与产品,提升行业整体技术发展水平,在中轻联的组织领导下,协会2008年联合骨干企业向国家科技部申报了《高效节能缝制设备》国家科技支撑计划项目,该项目于2010年正式批准立项实施。三年来,参与典型高效节能缝制设备课题研究的主要企业均已完成了各自负责的高性能电脑平缝机、电子花样机和电控上袖机的整机产品试制、定型及示范生产线的建设。参与伺服控制系统课题研究的主要企业均已各自建成具备标准软硬件接口及灵活定制功能的多轴缝制设备电控系统开发平台,完成了典型产品的测试、定型、优化,建成了年生产能力1万台以上高性能多轴缝制机械伺服控制系统生产示范线。
经攻关成果联合测试,高效电脑平缝机可实现5000针/分钟,电子花样机可实现2800针/分钟、电子上袖机可实现3500针/分钟的最高缝纫速度,产品平均节电30%,效率提升20%以上,机器噪音、振动等各项主要技术性能指标完全达到了国外先进技术水平。同时,该课题还累计14篇,申请专利16项,计算机软件著作权 4项,开发完成面向电子套接机的运动学及动力学仿真分析软件1套,缝制机械参数化设计软件1套,完成制定行业标准8项,参与制修订国际标准1项,国家标准2项。
通过组织实施行业科技支撑计划项目,各参与企业累计配套投入科研资金近1200万元,购置了一批先进高精密的试验仪器与设备,培养了一批既有实践经验又有丰富理论知识的青年科技人才,科研成果在提升各企业自身科研技术实力的同时,也通过新产品的市场配套和示范推广,有力带动了整个行业的技术发展水平。如,北京大豪公司在课题研发过程推出的HSC高压闭环系统、绵阳58所的HDSC全伺服系统、鲍麦克斯公司的MT系列多轴伺服系统、中捷股份公司WR系列系统在国内外市场上配套电子套结机、花样机、曲折缝、锁眼机、自动缝制单元等机器累计逾4万多台,创造产值近10亿元人民币,有效填补了行业中高端缝制设备电控系统领域的空白。
目前该课题已经结题并进入全面验收环节,协会下步重点组织做好科研成果的行业示范和推广,加快行业高效节能缝制设备的全面升级和更新换代。
【中图分类号】 G718 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-1297(2012)07-0006-02
中职院校的教育主要是为社会经济建设和发展培养高素质的劳动者和高技能的实用型人才,课程的设计就应以就业为导向,突出职业能力培养的重要性。为应对现时社会经济发展需要,大部分学校需根据社会需要及自身情进行相应的调整,选择企业所需人才方向对在校生进行课程的设置和培训,以达到中职院校培养人才的目标。因此,突出实践技能,培养学生的岗位适应能力就成为了教学的重点之一。
一 机电一体化综合实训对于综掘类专业的意义
随着现代化工业生产的发展,由气动技术、液压技术、传感器技术、PLC技术、网络及通讯技术等学科的强烈互相渗透而形成的机电一体化技术,已成为当今工业科技的重要组成部分。
随着机电一体化设备和技术在煤矿生产中的大量应用,这必然需要大量掌握机电一体化技术的技能型人才从事机电一体化设备的操作、维修、检测和管理工作。为了适应煤矿生产中机电一体化设备和技术的应用和发展,以及相关产业的需求,中职院校在综掘类专业就得开设机电一体化综合实训课程,进行项目实训课程的教学探索。目的是培养学生的职业技能和职业素质,为进入企业顶岗实习做好准备,最大限度的增强对就业岗位的适应性。这样也有利于培养学生的实际动手能力、实践能力、创新能力、敬业精神和责任心,同时,也是学生完成专业知识向专业技能转变、学生角色向员工角色转变的重要过程,并可为学生将来的职业生涯发展奠定坚实的基础。
二 机电一体化专业机电综合实训的重要性
机电一体化专业培养的是具有机电一体化技术基础理论和专业知识,能从事机电一体化设备管理、应用、营销和技术服务工作等一线需要的高素质高技能人才,即毕业生要具备机电一体化技术综合职业技能。
实训是培养学生职业技能的重要手段,但目前部分高职院校的机电一体化专业学生缺乏机电综合实践技能和职业素养的系统性培训。机电一体化技术是一个系统工程,很多学生在毕业后往往只经过机械或电气技术的专项实训,无法满足一些需要机电综合技能的设备安装与调试、运行与维护岗位的工作要求;还有一些学生缺乏职业素养,缺乏职业道德和团队合作精神,跳槽频繁。但是如何培养学生的机电一体化综合职业能力,令很多高职院校十分头疼。原因在于部分高职院校的培养模式还不能完全适应行业的职业要求.缺乏良好的行之有效的机电综合实训模式。因此,随着职业技术教育改革的深化,在高职机电一体化专业教学中,有必要创新实训教学模式,强化机电综合实践技能和职业素养的培养,提高实训的效果。
三 实训课程的目标和建设理念
综掘类专业综合实训课程是集气压技术、液压技术、电机及电气控制技术等于一体的专业技能综合训练课程。课程必须紧扣煤矿机电一体化技术的核心技术环节,即检测、控制与执行三大技术环节展开,同时引入最新的网络控制技术。训练时应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心和以培养学生素质为中心的原则。通过实训,使学生既能掌握煤矿机电一体化专业理论知识,也能从事机电一体化设备的操作、调试、维修、维护等方面的工作,并具有良好的职业素质。良好的职业素质是中职学生踏上工作岗位必不可少的基本要求之一,要想实现学校教育与岗位需求的有效对接,培养学生的职业素质也是中职教育的重要任务之一。我们应该通过素质教育体系中的显性实践环节和隐形实践环节完成,具体的建设理念是:①培养职业兴趣;②强化职业能力。因为要想做好工作,仅有兴趣是不够的,训练时既要强调相关的专业知识,又要强化分析问题和处理问题的能力,注重专业知识的应用;③培养学生的团队合作能力;④引导学生掌握职业情绪。在工作岗位上应当以热情的、积极的态度对待工作;⑤强化现代企业所要求的企业管理。
四 综合实训课程的模式及目标
1.采取类似真实工作氛围的实训教学模式
如本次实训采用机电一体化技能竞赛的方式,让学生分组,在规定的时间内,完成实训项目。这就相当于给一个班组一个工作任务,让其按照安装图纸和工作要求完成产品的安装与调试,实训结果就是一台真实的设备。由于具备一定的工作量,组与组之间有竞争,相当于形成了劳动竞赛。工作的压力要求本组同学进行分工,互相帮助,互相配合,便形成了紧张、进取、互助、团结的工作氛围,让同学们在实训中既锻炼了机电综合职业技能,也切身体会到职业素养的重要性。
2.实训课程的目标
机电一体化专业综合实训课程是集气压技术、液压技术、电机及电气控制技术、自动检测技术、PLC及其自动控制技术、网络通讯技术于一体的专业技能综合训练课程 课程紧扣机电一体化技术的核心技术环节,即检测、控制与执行三大技术环节展开.同时引入最新的网络控制技术。训练时应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心和以培养学生素质为中心的原则。通过实训,使学生既能掌握机电一体化专业理论知识,义能从事机电设备或自动化生产线操作、安装、调试、维修、维护以及设计改造等方面的工作,并具有良好的职业素质。
对于我们中职院校的综掘类专业而言,机电一体化综合实训的教学模式特别适合于这个实践性强的专业。在课程教学过程中, 充分发挥学生的主观能动性,提高教学质量,培养知识性、应用型的技能人才能发挥前所未有的作用。今后,随着职业教育改革的进一步深化,我们中职院校应不断总结出适合自身发展需求的教育教学方法,努力提高职业教育的水平和质量,为国家培养高素质的应用型人才。
总之,机电一体化综合实训是一项整体性、长期性、必要性的教学环节,应引起学校以及社会、企业等相关方面的高度重视,更需要我们的师生共同关注、努力和打造,想法设法的提高综掘类专业机电一体化的实训效果,把培养学生的技能落到实处,为我们的煤矿生产企业输送优秀合格的技能型人才,为国家的经济和社会建设出一份力。
参考文献
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长期以来,机电专业基本上是按照传统的理论体系以学科为核心来组织教学,把传授系统的理论知识作为组织教学的出发点,作为教学过程的主线和质量考核的主要标准,对学生系统地掌握理论知识开发设计产品是有利的。本文针对机电一体化专业教学不能满足经济快速发展的需求这一现状,提出了以实践为导向的机电一体化教学改革。
一、指导思想
机电一体化技术专业人才培养的指导思想是:根据社会的需求,以调查结果为基本依据,以提高学生的职业能力和专业素养为目标,建立学以致用的教育培养理念,建立多样性、灵活性与选择性相统一的教学机制,通过具体的职业技术实践活动,帮助学生积累大量实际工作经验,使其能够成为企业优秀的机电一体化领域技术人才。
二、教学策略
1.课程内容综合化
随着现代科学技术的迅猛发展,科学知识综合化、一体化显著加强,使得社会职业呈现综合化发展趋势,一些传统、单一的专业逐渐萎缩甚至消失。与此同时,出现了许多新兴交叉的专业。在市场竞争日趋激烈,产品更新换代和生产结构调整愈加频繁的今天,职业活动中的人与人、人与环境的交往更加复杂和广泛,职业岗位的转换也日渐增多,对劳动者的交流能力、应变能力、心理承受能力等诸多方面提出了更多、更新、更高的要求。学生经常转换学习内容、训练方法和思维方式,对培养综合职业适应能力是非常有利的。另外,课程内容综合化、一体化,可以有机、合理地安排教学内容,避免重复讲授,能拓宽学科或专业的知识面,增强各部分内容之间的衔接,从而使学生更快地形成熟练的专业技能,可以有效地提高教学效率。
2.注意选择合适的教学场所
在教学过程中教学场所是十分重要的,决定了教学的效果,要加强一体化的建设。建立理论与实践“一体化”教学的专业教室,是融教室、实训、考工于一体,这需购置和自制大量的教学设备,在各个专业教室都能够进行多媒体教学,使专业教室具有多媒体教学、实物展示、演练实训、考工强化训练和考工等多种功能,营造出良好的职业氛围和环境。教师在专业教室上课可以边讲边练,使学生在模拟工厂的环境下学习,在学习过程中,既可以对照实物学习构造原理,又可以进行实际动手训练。教学方法直观、灵活,教学形式生动、活泼,激发了学生的学习热情,调动了学生的参与性与主动性,有利于拓展学生的能力,发展学生的潜能,从而培养了大量综合性人才,大大提高了教学质量。同时,也节约了教学时间,提高了教学效果。
3.加强实习基地建设
实习设施、设备是实习教学的物质基础和前提条件。要提高机电一体化专业毕业生的职业技能水平,必须切实建设好校内外实习基地。
(1)建好校内实习基地。按照职业学校机电一体化专业现代化建设的要求,职业学校应建设相对完备的、具有一定先进性的,与培养目标、教学计划相适应的校内实习基地。添置的设备既要具有一定的先进性,还要具备足够的数量。机电一体化专业有了校内实习基地,就可以按照实纲和企业用人要求适时调整实习计划,根据学生的学习实际合理设计实习课题,实习教学质量的提高就有了保证。当然,专业现代化建设不可能一蹴而就,要根据学校的实际情况,通过分步实施、逐步完善的方法达到建设要求。
(2)广泛建立校外实习基地。广泛建立校外实习基地,与现代企业保持较为密切的联系,以满足学生毕业前顶岗实习的需要。学生在企业中实习,能够接触到先进的生产设备,学到先进的生产工艺和加工方法,拓宽视野,并且能学以致用,将所掌握的专业知识和操作技能应用于生产实践中。同时学校在与企业的交往过程中,还可以了解现代企业对员工综合素质的要求并征求企业对学校办学的建议,以便对教育教学的方方面面进行改革与调整。
专业建设是高职院校教学工作主动、灵活地适应社会需求的关键环节,是学校建设和发展的根本所在,自20世纪90年代以来,随着计算机等电子技术在制造业的广泛应用,推动了机电一体化技术的进步和机电一体化产品的不断开发,如今,机电一体化产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性,逐渐成为高新技术产业中的主导产业,成为新世纪经济发展的重要支柱之一。在此影响下,各高职院校纷纷开设机电一体化专业,以满足社会对该专业人才的需求。但目前该专业的课程设置是专业定位模糊,“双师型”教师队伍力量薄弱;教学实验、实训条件落后,实践训练水平有待提高;适应新技术发展需要的课程体系有待构建:体现当代工业发展水平的专业教材有待突破。鉴于此,机电一体化专业建设与课程体系的再构建,是当前亟待解决的问题。
一、机电一体化专业的学科领域
机电一体化技术是一门跨学科的综合性科学,是由近年来蓬勃发展的微电子技术、计算机科学、机械工程和电力电子技术互相渗透而成的一门新兴学科,是在信息论、控制论和系统论基础上建立起来的应用技术,支撑“机电一体化”这门学科的有:1)机械学,2)控制论,3)电子学,4)计算机科学。
二、机电一体化专业课程设置存在的问题:
(1)现有课程设置不能很好的突出高职以技能为本位的高等职业教育课程观,理论课比重过大,实习、试验、实训环节不完善。
(2)现有课程设置没有充分围绕学生的就业方向和社会需求来设置,不能跟周围大环境的具体需求密切结合,没有很好的突出高职以就业为导向的高等职业教育课程观。
(3)现在所采用的机电一体化专业教材很多没有充分体现出现代机电行业的发展水平,内容陈旧、落后,且各门课程之间相互独立,相关知识未能有机地渗透和融合在一起,也未能充分考虑与中职教材的很好衔接。
(4)有些课程的设置出现了严重的前后脱节以及学时安排不合理的情况。
(5)教学实验、实习、实训条件落后,实践训练水平有待提高。
(6)教学方法、手段不灵活,不能根据课程的性质灵活选用。
(7)缺乏一些反映机电一体化先进技术课程。
三、课程设置的改革思路:
课程设置改革的思路、方向、主线:社会需求——就业——培养目标——培养方案——课程体系——课程设置——教学方法与模式一教学评价——结果(毕业生)——符合社会需求,根据这一思路进行课程设置时,应遵循下述原则:
1)应确立高职课程体系改革的目标是培养生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才.是一种能直接上岗的技术型人才,因此,在课程设置时要把握文化基础知识以“必需、够用”为度,专业知识强调针对性和实用性,要充分考虑与地方经济紧密结合。
2)课程设置应从学生就业方面考虑,并结合本地区企业的需求。因为地区、行业的发展水平不一,企业之间所拥有的装备和所应用的技术在技术含量和应用水平上就会有一定的差异,因此这也就决定着因服务面向目标的不同从而使各高职高专院校机电一体化专业在课程内容上存在着一定的差异。
3)由于机电一体化专业是由多个学科复合的专业,因而专业技术课程内容必须是一种综合结构。在设置专业课程时应以毕业生应具备的技术应用能力为主线重组课程内容,冲破原有课程(甚至学科)体系,删除陈旧的与专业培养目标相距过远的课程内容,增添新知识,围绕学生的就业方向,设置4——5门核心课程,一方面在理论教学的学时安排上加以强调,另一方面要与实验、实训相配合,使学生通过核心课程的设置,更进一步了解本专业的培养目标和就业方向,从而形成具有行业特色的高职高专综合课程。
4)在考虑课程设置时要遵循联合国教科文组织第十八届大会上通过的《关于职业技术教育的建议》:该建议指出“为就业做准备的职业技术教育,应当为卓有成效地、愉快满意地工作打下基础。为此,应当做到:(1)使受教育者获得在某一领域内从事几种工作所需要的广泛知识和基本技能,使之在选择职业时不致受到本人受教育的限制,甚至在一生中可以从一个活动领域转向另一个活动领域;(2)为受教育者从事的第一个工作提供充分的专业上的准备.并提出有效的在职培训;(3)使个人具备在其职业生涯各阶段都可以继续学习所需要的能力、知识和态度。”由此可见,培养适应广泛就业需要的复合型、综合型“通才”是世界职业教育改革发展的潮流。
5)要考虑到课程的设置一方面要与学生的就业相结合,另一方面也要激发学生的学习兴趣,因此在课程设置时应充分考虑学生的学习兴趣,使学生在该专业的主干平台课程学完后,可以结合自己的就业方向来选择适合自己的专业核心课程。
中图分类号:X34.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)10-0217-02
一、探究机电一体化人才培养模式的意义
进入21世纪,随着电子科学技术的迅猛发展以及社会主义市场经济的不断发展,企业之间的竞争越来越依靠{新技术,对于制造业而言,制约其制造水平的关键因素就在于机电一体化技术,因为机电一体化技术不仅能够提高产品的质量、性能和可靠性,而且能够把制造业的生产方式向着更加智能化、集成化和柔性化的方向发展。同时,机电一体化技术在制造行业的广泛应用,不但能够提高生产效率,而且能够节约人力、物力、财力,从而降低企业的生产成本。制造业要想在激烈的市场竞争中取得胜利,就会不断更新机电一体化设备和技术,而设备和技术的应用和更新必须要以人才为核心,这就决定了机电一体化人才是当今企业竞争获胜的关键,因此,可以说制造企业之间的竞争实质上就是人才的竞争。
虽然改革开放以来我国的经济发展和科学技术在不断进步,机电一体化技术也在不断进步,然而我国对于专业技术型人才的培养却没有跟上经济和技术发展的步伐,这是由于受到我国教育体制和重理论轻实践的教育理念的影响。我国传统的教育方式都是把基础理论知识和专业理论知识作为学生学习和考察的重点,而考察教师教学质量好坏和教学效果优劣的评价标准也是以学生是否掌握基础知识和专业知识作为评价依据的。这种传统的教育教学方式造成很多机电一体化专业的毕业生进入企事业单位后,都无法直接从事生产活动,对于一些实践性和操作性比较强的工作根本没法独立完成。而他们在学校一直学习的理论知识在走上工作岗位后显得毫无用处,造成学校培养的机电一体化人才根本无法满足企业的要求,最终造成机电一体化实用性人才的短缺。
众所周知,高职机电专业教育是高等教育的重要组成部分,以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向生产、服务和管理第一线职业岗位的实用性、技能型专门人才为目的,是机电专业职业教育的高等阶段。①企业需要的是应用型人才,而不是空有理论知识而不懂得操作的书呆子,这就要求技工学院机电专业教师要尽快研究建立一个理论结合实际、学校结合企业、需求结合市场的机电一体化专业人才培养模式,从而不断提高机电专业的教学质量,从而为企业培育出专业基本功扎实、实践动手能力强、真正能够胜任企业生产一线工作岗位的应用型人才。高职机电专业教育要在激烈的竞争中获得一席之地,就必须提高学生的实践能力,而实践教学环节正是提高实践能力的主要途径。②
二、机电一体化人才培养实施过程中存在的问题
(一)传统教育教学模式的束缚
由于长期以来我国的教育体制都是应试教育,虽然国家大力倡导素质教育,但是应试经验仍然有很大的惯性,这就使得重理论轻实践的传统教育教学模式在技工院校仍然普遍存在。在机电一体化教育教学过程中,部分技工院校的教材内容陈旧,只注重机械电子工程理论知识的传授,照搬高等院校学科型的人才培养模式,而忽视实践教学在人才培养中的作用。高职机电专业教育同样或多或少地沿袭了传统的教学模式,在教学上重理论,轻实践,以理论教学为主,把实践教学放在次要位置,显示不出高职机电专业的实践性特色。③尤其是对毕业生的培养,显得更加的欠缺,大部分技工院校都对毕业生的培养不够重视,不但实践教学力度不够,而且对他们的人生观、价值观、职业素养等方面的教育也是非常的欠缺,最终造成毕业生就业后由于综合素质不高等缺点而发展后劲不足,学校培养出的技能型机电人才根本缺乏竞争力,不能够满足社会和企业的要求。
(二)学校硬件设置的缺乏
当前,制约技工院校机电一体化教学质量的不仅有传统教育教学模式的束缚,实践教学课程的设计不合理等因素,更有学校机电专业硬件设置缺乏等因素的制约。近年来,随着社会主义市场经济的不断发展以及国家对于职业教育的日益重视,高等职业院校的办学规模不断扩大,招生人数也日益增多,然而,大多数技工院校的办学设施却长期得不到更新和增加,学校硬件设置的缺乏已经到了影响机电专业实践教学的正常开展。技工院校教师为了以缓解设备使用的压,提高现有设备的使用率,不得不采用错开学生实践学习时间的方式,但随着我校机电班学生规模的不断扩大,机加工设备的数量己不能满足学生的学习。再加上学校机电专业机械软件一体化教室还不完善,造成学生实践课程不得不减少,学生的专业技能没有得到很好的训练,最终造成了技工院校的毕业生在毕业后实践能力不足而无法顺利就业。
(三)整体师资队伍综合素质不高
高职机电专业实践教学要求教师须具有一定的专业理论知识,同时还要求教师具备较强的实践操作技能和在实践中分析问题、解决问题等现场综合应变能力。④虽然近年来技工院校的办学规模和招生规模不断扩大,学生生源相对充足,但机电专业的教师不管是数量上还是质量上都明显偏低,严重影响了技工院校机电一体化教学质量的提高。在学历结构方面,机电专业教师的学历层次普遍偏低,大多数教师的学历都是本科学历,研究生学历的教师比例远不能达到国家要求的水平,在职称结构方面,机电专业教师高级职称的比例相对来说是比较低的,而从年龄结构上看,大多数教师年龄偏大,而青年教师大多数又是大学刚毕业一两年的,青、中、老年教师青黄不接现象相对来说还是比较严重的。机电专业整体师资队伍综合素质不强的问题将一直影响着教学质量和教学效果的提高。
三、如何提高机电一体化的教学效果
(一)创新机电一体化教学模式
要改变机电一体化传统的教学模式,首先必须要创新机电一体化教学模式,充实机电专业实践教学内容和完善教学手段。要想提高学生的实践操作能力,增强机电专业毕业生的竞争力和就业率,必须要加大机电专业实践教学的比重,根据科学技术的更新内容不断充实实践教学内容,并且大量增加与生产岗位相近的实际操作性实训。由于机电专业的毕业生最终是要走上企业工作岗位的,学生的实践操作能力的强弱将直接决定着他是否能够在企业获得长足的发展,因此,技工院校的机电一体化教学除了学校的实践教学以外,还可以让学生直接去企业进行参观实习或者顶岗实习等形式来增强学生的实践操作能力。
(二)增加机电专业的资金投入
技工院校机电一体化教学的顺利开展和教学质量的提高离不开大量的硬件支撑,而这些教学硬件设施的更新是需要充足的资金作为保障的。但由于国家对于高等教育的重视和资金投入都远远大于高等职业院校,再加上部分职业院校领导的对于机电专业实践教学的不够重视,造成机电专业一体化的实训教学设施长期落后,教学设施长期得不到改善,从而制约了教学质量的提高。因此,要想改变这一状况,不但需要国家的大力支持,同时也需要技工院校领导和社会、企业的的支持,加大对机电一体化专业的资金投入。
(三)加大机电一体化师资队伍建设力度
要想提高机电一体化教学质量和教学效果,培育出实践型的高素质机电专业人才,必须要有一批高素质的师资队伍作为保障,因此必须要加大机电一体化师资队伍建设力度。技工院校必须要以提高教师综合素质为核心,一方面坚持以培养、引进专业带头人为龙头,促进师资队伍梯队建设,另一方面要加快师资培养速度,提高专任教师实习、实训的指导能力。另外,加强校企合作的方式和途径,一方面学校有计划有针对性地安排专业教师走进企业,了解企业新设备、掌握新技术,另一方面邀请企业的中高级技师和管理人员到学校对学生进行实践指导和专业讲座。
综上所述,技工院校机电一体化教学仍然存在这样和那样的问题,而机电专业教学的改革和创新也将是一个长期的系统工程,但只要国家、企业、学校高度重视,加大投入力度,专业教师只有不断创新教育教学方法和模式,就一定会培养出符合企业需要的实践型人才。
参考文献:
[1] 赵毅,兰杰,张雁琴,罗亚.高职机电专业建设的思考[J]湖北三峡职业技术学院学报,2006年6月
[2] 何志勇.出一条高效的职校发展之路[J].湖北职教,2004.
[3] 赵庆松,刘绪文.高职机电类课程考核评价方法的初步探索[J],潍坊教育学院学报,2008年3月
[4] 江峰.机械电子工程专业创新型人才培养的探索[J].大学教育,2013,2
[5] 洪华杰,柯冠岩.关于高校机械电子工程专业创新教育的思考[J].高等教育研究学报,2009,32(4)
[6] 赵俊生,张保成,史源源.机械电子工程专业人才培养模式的改革与创新[J].理工高教研究,2010,29(1)
脚注:
①赵毅,兰杰,张雁琴,罗亚,对高职机电专业建设的思考[J]湖北三峡职业技术学院学报,2006年6月
②何志勇,走出一条高效的职校发展之路[J].湖北职教,2004.2
③李金,高等职业教育实践教学研究与探索[D],山东师范大学硕士学位论文,2006
近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用产业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械产业技术发展的一个主要趋向。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。和传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1 体积小,重量轻,适应性强,操纵更方便
光机电一体化技术使得操纵职员摆脱了以往必须按规定操纵程序或节后频繁紧张地进行单调重复操纵的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操纵程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操纵全自动化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅进步
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平进步,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3 部分硬件实现软件化,智能化程度进步
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋向向"软件化"和"智能化"。
1.4 产品可靠性得到进步,使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分,一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此,装置的寿命进步,故障率降低,从而进步了产品的可靠性和稳定性。
1.5 融合了多种学科新技术,衍生出很多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的探究开发涉及到很多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术和机械技术各自的上风结合起来,衍生出很多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6 产品系统性增强,各部分系统间协调性要求进步
光机电一体化是一门学科的边沿科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,进步系统协调性。
2.探究目前状况和发展趋向
2.1探究目前状况
自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的进步,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻产业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。 【
2.2 发展趋向
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。
从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热门主要包括摘要:
(1)激光技术
1)高单色性,利用激光高单色性作精密丈量时,可极大地进步丈量精度和量程。
2)高方向性,因具有很远间隔传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远间隔激光通讯、激光测距、激光雷达、激光导航以及远控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点四周可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。
4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通讯、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。
(2)传感检测技术
1)激光准直,能够丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准丈量。
2)激光测距,其探测间隔远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受自然影响大。
3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
(3)激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地进步了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
(4)光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在外形记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于低级阶段,假如能发现具有优异光功能特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和和之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引进电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
[1 刘志,朱文坚. 光机电一体化技术,现代制造工程,2001(12)
[2 梁进秋. 微光机电系统国内外探究进展. 光机电信息,2000(8)
[3 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息,2003(12)