机电一体化的主要特征精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇机电一体化的主要特征范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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关键词:机电一体化;智能;环保

中图分类号:TH111文献标识码:B文章编号:1009-9166(2009)011(c)-0086-01

一、机电一体化在工程机械中应用

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为4个阶段:①数控机床的问世是机电一体化发展的开始;②微电子技术为机电一体化带来勃勃生机;③可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础;④激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。机电一体化技术的发展初期,人们的目的是利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能,那时研制和开发还处于萌芽状态,而且由于当时电子技术水平不高,机械技术与电子技术的结合还不广泛和深入。其后计算机技术、控制技术、通信技术、大规模集成电路的发展,为机电一体化的发展奠定了技术和物质基础。

二、机电一体化的发展趋势

1、个性化。在知识经济时代,求新、求异、追求个性是消费需求的一个特征,而柔性化为产品个性化创造了技术条件。所以,在信息时代,机电一体化产品将呈现个性化趋势。与此相适应,机电一体化产品的生产模式及观念也在发生改变。因此精益生产、敏捷制造、智能制造、虚拟制造等得以相继出现。2、高性能化。高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代CNC系统就是以此“四高”为满足生产而诞生的。它采用多CPU结构,以多总线连接,进行高速数据传递;采用精简指令集机,实时多任务操作系统并行处理;设置多重缓冲器,故障诊断、自动检错、纠错、系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。3、智能化。人工智能可使机器具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,虽然机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能,但依赖高性能、高速的微处理器可使其具有低级智能或人的部分智能,从而达到更精确的控制目标。机电一体化的发展和进步体现在其产品的智能上,智能化是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一。它是在控制理论的基础上,吸收人工智能、心理学、生理学、运筹学、计算机科学等新思想、新方法,模拟人类智能,对诊断过程、人-机接口、自动编程和加工过程等问题进行分析、判断、推理、构思和决策,以取代或延伸制造工程中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展,以求得到更高的控制目标。4、微型化。微型机电一体化系统是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物,是机电一体化的一个新发展方向,微型机电一体化产品,泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展,其体积小、耗能小、运动灵活,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,目前已可运用蚀刻技术在实验室制造出亚微米级的机械元件,当将这一成果真正应用到实际产品时,其机械部分和电子元件即可完全集成在一起,组成一种体积很小的自律元件。在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性,是近年和将来十大关键技术之一。5、绿色化。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。工业的发展,使得资源减少,生态环境受到严重污染。因此绿色化成了时代的趋势,产品的绿色化成了适应未来发展的一大特色。6、系统化。系统化要求系统体系结构采用开放式和模式化的总线结构,系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。其中,仿生物系统化就是根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,引导机电一体化产品向着生物系统化方向发展。7、网络化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球,由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已形成优势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,能使人们待在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,其产品无疑将朝着网络化方向发展。8、柔性化。机电一体化产品的控制和执行系统具有足够的“冗余度”,即有较强的“柔性”。

结语:大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造和武装传统机械老设备的一条新路,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。机电一体化产业覆盖面非常广,而我国人力、物力、财力有限,机电一体化产业发展不可能面面俱到、平铺直叙。因此,要分清主次,突出重点,大胆取舍。既要抓住传统产业的电子信息技术改造,使机械技术与电子技术初步结合;又要在新产品设计之初,就统一考虑机械与电子的融合,使机械与电子密不可分,从而使设计、生产出来的新产品真正做到机电一体化。另外,政府职能部门应合理调配资源要素,对开办、生产机电一体化产品的高新技术企业提供方便,增大支持力度。同时,严格限制资源消耗较高的传统产品的发展,对未适时采用机电一体化技术的落后产品强制淘汰,大力提倡传统产业的技术改造,凡涉及到机电一体化技术的开发、应用等项目应优先立项、大力支持。此外,还可以设立机电一体化科研技术专项基金,从经济上促进机电一体化的发展。

作者单位:二十一冶建设有限公司机械化分公司

参考文献:

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摘 要：机电一体化学技术又被称为机械电子学技术，是一门综合的、跨学科的综合性高技术，同时它是一门独立的交叉学科，由现代信息技术、现代电子计算机技术以及现代微电子技术和现代自动控制机械技术等各类技术相互融合而成的。因此，对于现代机电一体化技术在工程机械上的应用和普及，可以极大地提高工程机械的各种性能，会使得电子控制技术和液压、机械技术有机地结合，提高工程机械的燃油经济性、动力性、安全性以及可靠性、操作舒适性。正是基于此，主要对机电一体化技术在工程机械中的应用与发展进行了探讨。

关键词：机电一体化；工程机械；应用前景

1 引言

一般来说，现代机电一体化是当今目前自动化技术发展的相对较高级的阶段。它同时也以计算机产业为基础和主要特征的自动化技术，同时也是生产实践对自动化技术进一步发展的需要。因此，根据整个行业的未来发展来看，整个工程机械的机电智能化和一体化将是今后的主要发展方向。

2 机电一体化在现代工程机械上的应用模式

2.1 机电一体化技术应用于机床的创新

在机电一体化应用中，Z80-CPU各种应用软件较多，在我国机床数控方面应用比较普遍，因为它的系统开发较容易。我国的数控机床一般均采用经济型的光电隔离电路及Z80-CPU微机、微机I/O接口电路以及功率放大电路等。而且这类Z80-CPU及其配套的芯片普遍、廉价并且相对于其他的技术来说相对可靠、维修方便、通用性强。Z80系列有独特的I/O指令，而且I/O接口译码硬件也较简单，其微机执行时间也较短、重要的是其指令格式也相对较短，这样非常有利于缩短扫描现场机床工作状况的周期。

由于大部分的数控机床要求工作刀具或工作台必须精确按照沿坐标轴的运动，因此在这类机电一体化应用中，就必须要考虑采用具有插补功能的连续控制方式。滚珠丝杠摩擦损失小，副传动效率高，在整个操作中无爬行现象，运动平稳，给予适当预紧，采用氟塑贴面导轨，它具有耐磨性好，摩擦系数小，可消除低速运动的爬行现象，同时它的抗撕伤能力强、以及成本低等优点。反向时可以定位精度高、消除空间死区以及刚度好。可消除螺母和丝杠的螺纹间隙，因此一般数控机床的执行机构传动方式采用滚珠丝杠副传动。

2.2 现代机电一体化在其他行业中的应用

首先我们来看在化纤行业的工程机械中的应用，如精密卷绕控制系统中，其控制系统是由金属导纱器电机、高强度摩擦辊以及变频器组成，同时还附加测速控制器与传感器组成。这样的工程机械中，其卷绕筒子一般采用积极式传动，卷绕交叉角是变化的，并且在筒子与导丝器的往复频率之间是一固定比值。

此外国外生产的工程机械，如装载机、推土机以及铲运机等由于采用了相对电子控制的自动变速器，这充分提高了整个工程机械的油耗，增加了经济性，而且简化了操作。

3 现代机电一体化在工程机械应用中的发展趋势

3.1 高性能化的应用发展

这里面主要包含：高速的应用化模式、高精度的应用模式以及高效率的应用模式、高可靠性的应用。新一代CNC系统采用多CPU结构以多总线连接，就是以此“四高”为满足生产而诞生的。这种系统采用精简指令集机，可同时实时多任务操作系统并行处理，从而来保证该机电一体化的产品具有相对高性能。

3.2 微型化的应用发展

微型机电一体化系统是机电一体化的一个新发展方向，同时也是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物，国外称微电子机械系统。微型机电一体化产品，泛指几何尺寸向微米、纳米级发展，其体积一般不超过1cm3的机电一体化产品，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性，并且其耗能小、体积小、运动灵活，是近年和将来十大关键技术之一。

3.3 机电一体化智能化的应用发展

一般来说，现代机电一体化的发展和进步都主要体现在控制理论的基础上，也就是当前机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一就是智能化技术，而且这种在实际中的区别表现就是表现在其产品的智能上。它是吸收计算机科学、人工智能、生理学等一系列智能的新方法、新思想，模拟人类智能，这样的技术目前任然在探索和应用中，相信将来是有非常广阔的应用前景。

参考文献

［1］孙永利.机电一体化在工程机械中的应用［J］.农机使用与维修，2009，（1）.

［2］浩清勇.简述机电一体化在工程机械中的应用［J］.黑龙江科技信息，2010，（2）.

［3］冷俊.机电一体化在工程机械中的应用［J］.科技资讯，2011，（7）.

［4］李洪忠，梁振清.机电液一体化技术在工程机械上的应用研究［J］.山东农机，2009，（7）.

［5］罗辑，杜柳青，袁冬梅，曾宇丹.机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势［J］.机床与液压，2008，（1）.

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关键词： 自动化生产线；课程改革；教、学、做一体化；项目教学

中图分类号：G42文献标识码： A

1 引言

机电一体化技术专业人才被国家列为二十一世纪社会发展最急需的十大专业人才之一，它融机、电、液、自动控制、计算机等技术于一体，在工业上应用广泛，是就业领域最宽专业之一。机电一体化专业的核心能力是机电一体化设备的安装、调试、操作、维修和管理，而《机电一体化系统安装调试与检修》正是这样一门综合性较强的课程。针对如何能更好的开发学生的核心能力，我们对《机电一体化系统安装调试与检修》课程的改革模式进行了一系列的分析和研究。

2 《机电一体化系统安装调试与检修》课程性质与任务

《机电一体化系统安装调试与检修》是我院机电一体化专业、矿山机电专业的一门核心课程,是一门进行岗位能力培养的综合性较强的专业课程。其内容涵盖了PLC技术、电机与变频器技术、传感器技术、气动技术、机械拆装技术、触摸屏与组态技术以及网络技术等。旨在培养学生从事自动化系统安装、调试、操作和维护的基本职业技能。

3 《机电一体化系统安装调试与检修》课程改革模式研究

3.1 课程设计理念

对照机电一体化、矿山机电专业学生所必须具备的综合职业能力，深入企业调研，与行业专家通过合作论证，共同确立人才培养方案。以培养生产线设备维修维护的应用技能和相关职业岗位能力为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，培养学生从事自动化系统安装、调试与检修的基本职业技能，同时将职业道德和素养的训练融入到教学过程中，提高学生的实践能力、知识运用能力和职业发展能力。

3.2 课程设计思路

课程贯彻工学结合课程理念，针对企业中自动化生产设备的安装、运行调试、检测维护的需求，按照自动化设备安装员、设备调试员的行业标准，融入中高级维修电工职业标准。以岗位需求为职业能力培养目标，将职业素养、理论学习和技能训练有机地融合；以简易组装件生产自动线的零配件安装、元器件检测、运行调试到正常运转的工作过程，设计教学内容、安排教学顺序；以THJDAL-3型自动生产线拆装与调试实训装置为载体实施教学过程；以职业标准为参考，实现考核评价多元化。

4 教学组织与实施

4.1 教学内容选择方案

打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，从“工作任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标，变书本知识的传授为动手能力的培养，开发基于工作过程的项目课程，以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。要掌握机电一体化系统安装与调试技术，学生必须了解现代工业化进程中工业产品被加工的方式，认识生产线的结构、运动、驱动、传感、控制方式，能够对生产线设备进行安装、编程、调试、故障诊断和排除，是机械、电器、电子、气动、机械手和PLC控制等技术的综合。

4.2 教学内容

本课程根据工作流程来设计教学模块，对照课程目标要求，归纳总结了6个学习项目，分别为供料单元的安装与调试、加工单元的安装与调试、装配单元的安装与调试、分拣单元的安装与调试、搬运单元的安装与调试、自动生产线整机调试。每个阶段完成一定的模块，由于有些模块包含很多工序，所以得一步一步来。随着每道工序的进行，学生会学到很多技术和技能。

4.3 教学手段与方法

根据我们职院学生心理、身体、知识和能力的结构现状和需求本课程主要采取了如下教学法。

讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点。针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的补充。

现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修电工应用能力实践，提高职业氛围，以就业为导向，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。

项目任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。

小组讨论法：学生每三或四人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。

4.4 考核评价

该课程采用过程考核与终结考核相结合，过程考核是前五个项目的考核成绩按照一定权重进行累计，每个项目的考核都由教师评价、学生自评和互评方式共同组成，每个项目都从专业知识、方法能力、职业技能和学习态度四个方面考核。

终结考核是安排在学期末的一个综合性考核，因为本门课程的综合性较强，涉及多门学科技术，尤其是最后的项目涉及到工业网络通信和组态技术，所以终结考核主要考查学生对本门课程的综合掌握能力。

5 课程教学实施中应重视的问题

5.1 提高学生的积极性和主观能动性

课程在实施时要形成以学生为中心的理论实践一体化学习模式，学生对每个项目要亲自动手实践，充分发挥学生的主观能动性，使学生在真实的环境中自主学习，激发学生的学习兴趣和参与度。真正将“教、学、做”融为一体。

5.2 创新教材体系

根据行业企业的实际情况，教材应体现机电专业对从业人员的综合素质要求，反映当前的工艺现状和发展趋势，引入新技术、新工艺、新方法、新材料，使教材富有时代性和前瞻性。

5.3 将职业资格考试和企业标准纳入课程标准

围绕职业资格考核标准改进教学方法和内容，根据教学资源及时调整教学计划。将企业考核标准纳入课程考核体系中，为学生进入企业走上工作岗位打下良好的基础。

6 结束语

《机电一体化系统安装调试与检修》作为机电一体化技术专业的核心课程之一，应以特定的职业岗位为导向，并适应我国高职教育的迅速发展。因此，就必须要深化地进行课程体系、课程内容和校企合作等方面的改革。课程只有贴近企业需求，体现高职特色，才能使高职教育得到更快、更好、更持久地发展。

参考文献：

[1]魏海波，张君薇等.《自动化生产线安装与调试》课程改革的研究与实践鞍山师范学院学报201l(2)：22―25

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1 机电技术的简述

1.1机电技术的发展历程

自从经济数控机床技术走进我们的生活开始，就说明机电技术的历史已经开始了；电子技术注入机电技术新的发展空间和活力；电子机械技术的快速发展，其为机电技术的成熟提供了坚实的基础；激光技术、模糊技术和智能化的技术等高新技术促使机电技术踏上了新的起点。

1.2机电技术的发展特征

机电技术是一门新兴起的发展中的学科，其代表机械工业的技术革命的发展方向。自从进入1960年以来，大量刚刚形成的高新技术群体逐渐的走向经济、军事与社会生活中的各个领域，并且深入的渗透，以大规模的的形式向现实的生产化变革。机电发展到现在，仍然是自身体系所形成的新型学科，但是伴随现代化的科学技术的发展，被注入了新的内容。其最基本的特征我们可以概括为：综合运用微电子技术、机械技术、计算机技术、自动控制技术、信息技术、电力电子技术、传感测控技术、信息变换技术接口技术和软件的编程技术等群体性的技术。依据机电系统的功能目标与优化的组合型的目标，对各个功能单元的合理配置和布局，会在功能上体现数量多、质量高、可靠性高以及低消耗的价值意义，并且导致整个工程技术的系统的优化。

2 机电技术的发展趋势

2.1光机电技术的发展应用

光学技术的引用，对于光学技术先天的优势的发展实现来说，可以有效的改进机电技术中传感系统、动力系统（能源系统）与信息的处理系统，光电技术的推广对于机电产品是一个重要的发展趋势。

2.2柔性化的自律的分配系统化

在机电技术产品的未来前景里，执行和有效的控制系统是有充足的冗余度，并且有很强的柔性，对于处理突发事件，其能进行较好的解决设计，所以，被设计成为自律分配系统。在自律分配系统的运作环节中，各个相关子系统是完全可以独立工作的，子系统之间又是为同一个总系统进行服务的，并且有自身独立的自律性，可以依据周围环境的改变而作出相应的对策反应。

2.3智能化的全息系统化

在机电技术产品的发展全息性的特点表现的越来越明显，智能化水平也在逐渐的提高。这种趋势的发生主要归功于模糊技术和信息技术的快速发展，其别重要的是信息技术中的软件和芯片技术。不但如此，机电技术系统中的层次化结构也有原有的简单模式转变为复杂的、比较多的冗余度双向联系。智能化的发展对于二十一世纪机电技术发展来说是一个方向性的改变。

2.4仿生物系统化的生物软件化

在日后机电技术的装置对于信息依赖性会逐渐增强，并且在结构上也是处于静态时的，但是又有其不稳定性，相反的是其动态工作环境中却属于相对稳定的。这种现象类似于活生物，机电技术的相关产品走向涵盖生物系统化，但是想走好这条道路还需要一段漫长的时间。

2.5微型化的微型机电化

在半导体的器件制造的利用过程当中的蚀刻技术的应用，已经成功的在实验室中制造出来了亚微米级机械元件。在实际产品中体现这一技术，就可以将机械部分与控制器进行区分了。这时候机械与电子就可以相互融合，传感器、机体、CPU、执行机构等集成为一个整体，体积也会有所减小，并且组成了一种自律元件，这种微型的机械学也是机电技术的发展新方向。

2.6系统化

机电技术的系统化主要体现在系统体系的结构采用开放式与模式化为主的总线结构，机电技术系统的组态可以灵活的掌握。

3 机电技术的应用发展对策

可以根据实际的需要进行剪裁与任意组合，与此同时实现多个子系统之间的协调控制与综合性的管理。第二个表现就是通信功能增强，不但使用了RS232，还包括其他通信功能。在未来几点技术的发展道路上，将更加注重对机电产品和人之间的人性化的关系，机电技术人格化具有两方面的含义：第一，机电技术产品的推广销售方向面向的对象就是人，在机电技术产品人性化中的职能、人性和情感方面也得到高度的重视，特别是家用的机器人，其智能化的、高层境界就是机电技术的人机一体化；第二，模仿生物的机理而进行的各种类型的机电一体化的研究和制造。但是事实却是大多数的机电技术产品是根据生物的生理活动的启发，根据思路的延伸而研发制造出来的。

所以，机电技术中的技术与产品这两个方面。仅仅是机电技术在上文所提及的群体性的技术有机的融合在一起的一种综合性的技术，而不单单是机械技术，微电子技术和其他的相关技术之间的简单组合或者是拼凑，这就是机电技术和机械加上电气所形成的组合机械电气化之间的在概念上的根本区别。

4 机电产品的发展对策

第一，加强机电技术统筹的安排，进行协调性的发展计划；第二，强化机电行业的行政管理，发挥协调的作用力；第三，对发展环境和支持力度的增大等进行的优化措施；第四，重点发展对象的突出培养，兼顾两个层次：第一个层次，表面上的工作，也就是电子信息技术针对传统的产业所进行的改造工作，这是在传统机电设备基础上植入或者是嫁接微电子（即计算机）装置，促使电子技术与机械在浅层次上相结合。第二个层次，工作方面的提高，也就是在机电技术产品的初始设计阶段，就将电子技术和机械二者相结合考虑，所生产出来的新产品就是真正意义上的机电技术。

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关键词:工作过程 机械制图与CAD 学习领域

基于工作过程导向的课程设计是近年来高等职业教育课程改革的一个重要内容,同时也越来越受到各高等职业院校的高度重视。在职业教育中要实现工作过程导向的课程开发,则是指按工作过程来序化知识,即以工作过程为参照系,将陈述性知识与过程性知识整合、理论知识与实践知识整合。目前基于工作过程导向的课程改革较为流行的是学习领域(Lernfield)课程模式,学习领域是一种理论与实践教学一体化的现代职业教育课程模式,是以职业任务和行动过程为导向,由能力描述的学习目标、任务陈述的学习内容和基准学时所构成的课题单元。

该文以机电一体化专业的“机械制图与CAD”学习领域课程为例,从课程定位、教学设计理念和思路、教学内容、载体选定、学习情境设计、课时安排、教学进程表设计、教学组织形式、考核方案设计及教材选用等方面来谈基于工作过程导向的机械制图课程设计方案,该方案经过一段时间的教学实践取得良好的教学效果。

一、课程定位

“机械制图与CAD”主要是介绍如何绘制和识读灌装机械图样的原理和方法,以及如何使用CAD软件绘制灌装机械工程图的一门学习领域课程。该学习领域是机电一体化专业根据从业岗位所确定的多个学习领域中的一个,它属于机电一体专业岗位的基本领域,也是机电一体化学生必修的专业基础课程之一,与其他领域一起构成学生在机电一体化专业岗位所需的知识和技能,为培养高素质的技能型人才打下坚实的基础。

本课程的前期学习课程有《计算机应用基础》,为本课程中的计算机绘图学习奠定了基础。后续课程有《机械设计》《机械基础》《传动零部件及机械分析实训》以及毕业设计,本课程是这些专业领域的基础。通过本课程学习可为后续的专业主干课和今后的就业岗位起到重要的铺垫作用。

二、课程教学设计理念和思路

1.以机电一体化岗位为出发点

通过对机电一体化相关企业的调研和对毕业生的追踪,确定机电一体化专业岗位所需的典型工作任务是:零件的识图、测绘与绘图,计算机软件绘制零件图、零件的公差要求标注和识读、机械图样的三维造型、装配图的识读与绘制,以这些典型工作任务为依据选取教学内容。

2.以能力培养为主

教学培养目标打破传统的以知识目标为唯一目标,建立以能力培养为主要目标。教学模式由学科型为主要特征的教学模式,转变为“基于优化项目,以任务驱动”的教学模式。让学生在完成具体项目的过程中学会自己查阅资讯,通过讨论定出工作计划,通过思考合作完成相应工作任务,并构建相关理论知识,掌握一定的专业能力,发展其一定的社会能力和方法能力。

3.典型工作任务为载体

本学习领域在教学方法上,采用以测绘典型部件减速器为载体,实行引导文教学法、项目教学法、讨论教学法、头脑风暴教学法、激励教学法,调动学生的积极性;鼓励学生参加社会实践和课外科技活动;充分利用现代教育手段,提高教学质量和效益,促进教学内容和课程体系改革进一步深化。

4.以测绘工作过程为导向

本学习领域以测绘减速器的工作过程为导向,把教学和工作过程结合,建设“边教边学边做”的教学情境,重组学生的基础知识结构。在知识、能力和素质三方面,构建理论教学和实践教学为一体的培养方案。

5.实现职业资格考证与教学一体化

将中、高级制图员职业资格考核标准纳入教学内容中,实现实现资格证考试与教学一体化。改革考核方法和内容,注重学生的工作过程和结果的考核,加强学生运用知识解决问题的能力考核。

三、课程教学内容

教学内容分为五大知识模块。

1.制图基本知识和技能模块:制图基本知识和技能、投影法、基本立体投影、截交线与相贯线、组合体视图、机件表达方法

2.制图应用模块:标准件和常用件、零件图、装配图

3.CAD绘图:AUTOCAD二维绘图、AUTOCAD三维绘图

4.基本技能训:线型练习、平面图形分析、组合体三视图测绘、机件表达方案综合运用、螺栓和螺柱连接、圆柱齿轮啮合、零件测绘、由装配图拆画零件图、由零件图拼画装配图

5.综合测绘训练:部件测绘

四、载体的选定

学习领域采用以测绘典型部件减速器为载体。原因有二:一是减速器结构典型,且包含了轴类零件、盘盖类零件和箱体零件,常用件和标准件等几乎所有机械制图涉及的零件,零件类型较齐全。二是测绘减速器的最终目的是画装配图和画零件图,而要画好装配图和零件图则需要一定的制图知识和绘图技能。如:画零件图要求掌握投影法、点线面的投影和机件表达方法、尺寸标注和技术要求等知识点。画装配图要求掌握标准件和常用件的画法和装配图的画法等知识点。

五、学习情境设计

在教学内容的组织上,在考虑项目的实用性、趣味性、可拓展性及可操作性等因素,以减速器的测绘过程为主线设置4个主教学情境,分别是拆装减速器、零件测绘(分三个子教学情境:轴类零件测绘、盘类零件测绘和箱体测绘)、计算机绘制零件图及三维建模、画减速器装配图。在主教学情境下又可设置若干个子教学情境(在子教学情境中又可分为不同的教学设计),在教学领域的教学过程中采用各种不同的教学方法进行教学,使学生成为学习的主体,学生是“演员”角色,教师在课堂上起主导作用,是“导演”。在教学中培养学生的专业能力、社会能力和方法能力。

六、教学课时安排

七、教学进程表设计

教学进程表如下:

八、教学组织形式

本学习领域采用基于工作过程的教学模式,把教学和工作过程结合在一起,建设“教、学、做”合一的教学环境,开发理论与实践相结合的学习情境。

在学习情境的教学过程中,采用行动导向教学法。实施按照一个实际工作完整的“六步法”来进行,即获取资讯、制订计划、做出决策、实施、检查(控制)、评估。

九、考核方案设计

在考试方法上改变传统的重视期末鉴定性考试,轻视平时形成性考试的思想,加大了平时形成性考试占的比重。各项学习情境评价占80%,期末考核占20%。

考试与行业认证相结合,为了提高学生的实践能力和就业机会,改变传统的考核方法,计算机绘图期末考试采取中级绘图员认证考试题目。

十、教材

高等职业教育的教材建设不同于本科教材,绝对不能套用本科教材的思路。高等职业教育的教材建设要突出高等职业教育的特点,要理论和生产实际相结合,突出动手能力的培养,要适应新的教育技术和教育思想的发展需要,要从多个方向、多个角度和多个层面上开展教材建设。

为了进一步实现工学结合的教学改革,我们还希望能与企业技术人员合作开发真正适合机电一体化专业的工学结合的教材。

基于工作过程为导向的课程设计,先确定其学习领域内容,以适当的任务为载体,通过学生自主的行动和教师有效的组织、合理引导实施教学进程,这是培养学生实践技能和学习能力的重要手段,是能力本位教育模式的体现。本课程的设计经过一学年的实践取得了很好的效果。

参考文献:

[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.18~19.

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【关键词】高职 工作过程 工业机器人技术应用 课程标准

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）01C-0074-03

按照工信部的发展规划，到2020年，我国工业机器人装机数量将达到100万台，大概需要20万工业机器人技术应用的相关从业人员。这就意味着，从2016年开始到2020年，平均每年需要培养3万名以上的工业机器人应用人才。但是，与工业机器人应用人才的需求逐年增长相比，工业机器人方面的人才培养却处于滞后状态。目前，本科院校培养的机器人相关人才，大多从事原理研究、本体开发及特种机器人开发等，因此，国内急缺工业机器人应用技术方面的对口人才。

随着机器人技术的飞速发展，工业机器人已广泛应用于各个领域的工业现场。为了适应机器人技术人才的需求，工业机器人技术应用课程应运而生。工业机器人技术应用课程是高职院校机电一体化技术专业的专业必修核心课程，而课程又处在人才培养的核心地位。该课程是广西职业技术学院2016年工学结合优质核心课程立项建设的课程，它的开设对接了现代工业机器人相关产业的发展要求，培养目标是满足工业机器人相关产业高技能人才的需求。本课程主要是培养学生综合运用所学知识来解决与机器人技术有关问题的能力；根据典型案例进行程序编写及应用控制理论的相关知识解决实际问题的能力；以及团结协作、吃苦耐劳、精益求精的职业素养，为就业夯实基础。

一、课程性质与定位

（一）课程性质

该门课程是高职高专院校机电一体化技术专业必修的核心课程。学生通过对工业机器人技术应用内容的学习，掌握机器人的基本知识、基本原理、基本方法和综合应用技术。课程主要内容包括机器人的基础操作知识I/O通信、程序数据、程序编程和硬件连接等。本课程主要目标是为学生毕业后从事工业机器人操作、安装、编程、调试、维护、保养以及生产管理等工作打下良好的基础。

（二）课程定位

课程以机电一体化设备PLC控制与调试、机床电气线路维修及液压和气动系统的应用与维修为前导课程，同时也是学习工业机器人现场编程与调试、工业机器人离线编程、自动化生产线安装与调试等后续课程的基础，起着承上启下的衔接作用。

二、基于工作过程的课程设计

（一）设计思路

紧扣机电一体化技术专业人才培养方案，校企合作进行课程设计和典型工作任务的开发。改变传统的以知识传授为主要特征的学科式课程模式，以工程项目、工作任务来重组课程内容。同时将职业素质培养、职业技术标准融入课程。课程实施采用工学结合、校企合作、“教学做”一体化的教学模式，课程评价以过程性评价为主，用典型工作任务的完成情况来考核课程内容的掌握情况，具体设计思路如下：

1.组建包括学院专任教师和ABB（中国）有限公司、库卡机器人（上海）有限公司、南宁燎旺车灯有限责任公司、广西宏智科技有限公司企业专家的课程开发和实施团队。

2.引入工业机器人技术的职业标准，以南宁燎旺车灯有限责任公司等企业的工业机器人操作、安装、编程、调试职业岗位的工作过程为导向，分析业岗位的工作任务，按照一定的逻辑关系进行排序，对完成工作任务需具备的知识、能力、素质做出较为详细的描述，形成团队成员认可、思路清晰、层次分明的工作任务分析表。

3.根据职业能力的复杂程度，整合典型工作任务。召开有企业专家、课程建设团队人员参与的课程标准建设会议，确定本课程的工程项目，并将工程项目即学习模块细化，具体划分为若干学习任务。

4.在课程教学方法与教学手段的设计上，按照“项目引领、任务驱动”的模式，以工业机器人的实际应用情况为载体，对原有课程内容进行解构与重构，将课程内容分成认识工业机器人、让工业机器人动起来、工业机器人基本训练和工业机器人技术应用四个主要模块，每个模块又分为若干学习任务来组织教学。

5.在教学效果考核上，采用过程评价与结果评价相结合的方式，侧重过程考核，重点考核学生完成工作任务的能力。

（二）课程目标

本课程总体目标是为了学生毕业后能从事工业机器人设备的操作、安装、编程、调试、维护、保养工作，并使学生提高自学能力，能追踪几种常见品牌的机器人使用方法和机器人方面的新技术、新发展。

通过本课程的学习，学生能全面掌握知识目标、能力目标和素质目标。知识目标：掌握机器人的基础操作知识，I/O通信、程序数据、程序编程和硬件连接等。能力目标：熟练操作机器人，能独立完成机器人的基本操作，根据典型工作任务进行程序编写调试及应用工业机器人技术解决实际应用问题。素质目标：注重职业道德和诚信教育，提高学生的综合素质。

（三）具体工作过程分析

根据岗位对知识、技能和素质三方面的能力需求及学生的认知规律，解构课程传统知识，根据实际的工作过程，由浅到深，由简单到复杂，重组课程内容。调整后的学习模块及学习任务如表1。

三、课程标准实施建议

（一）教学方法

将“项目引领、任务驱动”贯穿教学过程的始终，针对不同的学习任务和学习情境，选用不同特点的教学方法，主要教学方法如表2所示。

（二）教学评价

由注重知识考核，转变为注重能力和过程考核，采取实操、作业展示、项目任务完成考核和期末笔试等多种方式进行考核，采用过程考核与结果考核相结合的综合考核方式，其中过程考核成绩占60%，结果考核成绩占40%。

为了加强对学生能力的考核，过程考核采用教师评价和学生自评相结合的方式，每个学习模块完成后，由各小组提交一份工作总结，教师根据总结的内容和内涵进行评分，并进行小组内答辩，对提出创新见解的小组适当加分，小组成绩由教师先给出各小组得分，组长再根据组员在工作完成中所起的作用和表现状况，给出各组员的得分，教师将每个学生的个人成绩与小组分配成绩相加，得出课程过程考核的最终考核成绩，如表3所示。

（三）师资条件

组成一支职称结构、学历结构、年龄结构、专兼比例合理的课程教学团队。主讲老师应具备硕士以上学历或者中级以上职称，应具有2年以上控制系统实际项目设计经验，具有扎实的机器人专业知识和熟练的机器人操作技能，能综合运用行动导向教学法，动手能力强；辅助老师应具有较强的控制系统安装与调试方面的技术技能，具有较丰富的企业一线经验。

（四）教学条件

“教、学、做”一体化实训场所如机器人实训室、自动化生产技术控制实训室，实训室配备先进的工业机器人实训装置、常用电工工具等，并具备多媒体教学的环境条件，以具有工业机器人等先进自动控制设备的企业作为校外实训基地。

（五）教学资源

1.教材使用与建设。根据校内实训室和校外实训基地条件，校企专家合作编写适合以工作过程为导向组织教学的校本教材和实训指导书。校本教材不仅可以促进学生的个性发展，还可以有效提高教师的业务能力和课程开发水平。

2.教W资料建设。以课程标准为依据，完善习题试题、视频动画及操作手册等教学资料库，便于学生课下自学和拓展提高。

3.建设课程网站。课程网站的建设利于课程资源整合和共享，便于学生课前预习和课后复习，充实学生的课余生活，激发学生自主学习的兴趣，提高课程的教学质量。

【参考文献】

[1]姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计――关于工作过程系统化课程开发的解读[J].中国高教研究，2009（4）

[2]汤晓华，蒋正炎，陈永平，栾秋平.工业机器人应用技术[M].北京：高等教育出版社，2015

[3]朱英华.试论工作过程系统化课程标准的开发思路――以汽车机械基础为例[J].职业，2015（12）

【基金项目】广西职业技术学院教研课题“高职以工作过程为导向的机电一体化专业课程体系建设的研究与实践”（桂职院〔2014〕142209）；2015年广西职业技术学院工学结合优质核心课程《工业机器人技术应用》建设项目

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[论文关键词]高职　机电教学　一体化模块

一、一体化模块教学概述

一体化教学模式起源于德国的“双元制”，是指在企业里学习实际操作和在职业学校学习理论知识平行进行，是企业训练与学校教育密切结合起来。接受双元制职业教育的学生，70％的时间在企业，30％的时间在学校。一体化教学是顺应当前职业技术教育发展而产生的一种教学模式，理论一实践一体化，即将课堂教学搬到实际操作室，把理论教学与实际操作融为一体，通过一体化教师的讲解、演示、巡回辅导等教学手段，让学生通过听、看、练等手法全面调动大脑的学习动机，使学生更快，更牢固地掌握所学知识。其主要特征是强调学生参与教学全过程，强调学生互相合作解决实际问题，强调以模块为基础的经验性知识培养。一体化模块教学模式要求理论教学与实践教学内容的一体化，课程以模块的形式组织，教师在知识、技能、教学能力上的一体化，同时还包含教学场所的一体化、教材教案的一体化、教学组织过程的一体化。因此，一体化模块教学绝不是理论教学和实习教学在形式上的简单组合，而是从学生技能技巧形成的认知规律出发，实现理论与实践的有机结合。

二、机电专业教学存在的问题

(一)教学模式教学理念落后

当前，我国职教专业课教学的现状大多仍是采用传统的接受性教学模式，表现为盲目追求考证率，重书面知识传授，轻能力培养，专业能力单一，缺少应变创新能力。在这种模式下，学生被动接受知识，独立性差，依赖性强，无独立主见，不敢想更不敢为，承受挫折的能力较差；严重阻碍了学生创新思维的发展，无益于培养学生的创新精神和实践能力。

(二)课程内容陈旧，课程安排比较随意，科学性、逻辑性不强

许多高职院校机电专业的课程设置始终变化不大，许多陈旧过时的课程依然在开，比如电子技术中的家电维修课程仍然是晶体管电视机的原理，而一些新的课程却开不出来，比如数控技术方面的课程。这种状况显然不能很好地适应社会发展的需要。有些高职目前开设的课程基本是按现有的教师情况来确定，“因人设课”现象非常明显。由于受到现有师资和实验实训条件的限制，课程设置和实施的系统性不强、科学性差，有的职院出现有什么样的教师才开设什么样的课程的情况，严重违背教育教学的科学性、系统性。

(三)实践教学内容不完善

我国传统的高职机电专业教育课程的内容属于“三段式”课程模式。“三段式”课程模式一般把课程的开设顺序按照由基础到应用、由抽象到具体、由宽泛到狭窄的先后顺序进行排列。“三段式”课程模式通常把课程分为三类，即文化基础课、专业基础课和专业课。这种课程开设的先后顺序的特点是由最初的底部大，向上逐渐变小，形成一个金字塔状的课程模式。位于三角形底部的通常是文化基础课，其次是专业理论课，而位于顶部的是专业课。传统的实践教学体系也是参照早期本科教育的实践教学体系，由基础能力训练、应用能力训练和综合能力训练三段所构成，而且这些能力训练都脱离生产实际，实用性很差。虽然近些年来，各高职院校不断进行课程体系的改革，课程模式有了很大的变化，但是不少院校的课程体系还是或多或少留存着传统模式的影子。由于传统的高职院校机电专业实践教学所采用“三段式”课程模式存在着很大缺陷，它不能满足现代社会对机电人才培养目标的需求。因为这种课程模式把理论教学摆在了课程内容的主体地位，把实践教学摆在了次要的位置，这种“重理论、轻实践”教学模式与高职院校机电专业的职业性、实践性的特点及人才的培养目标不能形成统一和协调的关系。

(四)一体化教学场所建设力度不够，缺乏仿真、实战效果

首先，校企合作表面化。从宏观上来看，目前我国尚未出台对参与高职建设的行业企业相关的政策支持，如在税收、基地建设贷款等优惠政策，造成企业积极性不高、参与度不强。从微观上来看，校企合作没有得到高职院校领导的高度重视，一些人认为只要签订了校企合作协议书，就可以确认校外实训基地的建立。导致校企合作只是“一纸空文”，处在“半有半无”状态，实训、实习流于形式，没有任何实际效果。其次，建设经费严重不足。由于本身的财力有限，实训场所建设经费严重不足，一体化校内实训室很难一步完善到位，最终造成了工位不够、实训设施设备不够充足、比较落后、机电软件缺乏仿真性等，根本没有发挥校内实训基地的仿真训练效果：

二、确立机电专业一体化教学采取的措施

(一)机电理论和实践一体化教学体系

1　合理设置机电一体化课程。(1)树立综合职业能力的课程观，确立适合地域经济发展的机电专业的培养目标。现代职业教育的课程观主要体现在以下几个方面：第一，课程目标由“知识主体”转变为“学生主体”。教学目标是学生个体以及他们心理和行为的变化。为此要研究学生的认识和学习规律，要使学生的各种学习任务与学生的学习规律保持一致。第二，教育导向要逐步转变为“企业专家导向”。传统的课程设计通常由教育部门来决定，由于角色和角度的约束，课程往往侧重学科知识的系统性，易脱离市场实际。一体化本位课程则要求更多地听取、采纳机电行业专家们的意见和建议，以更好地把握职业岗位现在和将来对从业人员的能力要求。第三，综合职业教育能力课程的中心是学生，教师将成为学习的促进者和组织者。为适应个体差异，学生可以有不同的课程内容和学习进度。(2)正确处理课堂教学与实践教学的关系。高职部分学生对纯理论性的东西接受困难，有的甚至对课堂和作业有逆反心理，他们对技能型的知识却很感兴趣。在课程设置时，应降低掌握纯理论知识的要求，让学生在实际训练中掌握相关知识。实践教学要注意科学性、系统性和时效性。机电专业学生的职业技能包括专业技能、技术应用或综合技能训练以及从事专业工作所必需的技能，要不断地充实实践教学内容，以职业岗位能力为目标，大量增加与生产岗位相近的实际操作性实训，减少传统教学中的演示性、验证性实验项目，使学生逐步掌握基本的综合实践能力、专业技术应用及操作能力。高职教育强调学生的操作能力，毕业生直接面对生产和管理第一线，工作中担负着将他人的科研成果转化成具体的产品，或将高等技术直接应用于生产实践的基本任务。在教学中，要采用到企业进行参观实习、在校内车间进行实训、进行模拟操作训练、到企业进行顶岗实习等形式。

2　构建“相互平行、融合交叉”的理论和实践一体化教学体系。借鉴德国同类院校教学模式的基础，结合自身办学的条件，采取分段教学、模块训练型课程模式，逐渐由基础向专业发展，分基础教学、专业教学、专长教学、毕业设计与专业实习四个层面，基础学习和主体学习两个阶段应在整个三年的教学过程内，专业技术技能培训模块不断线，这称之为“四层两段一贯穿”的课程结构体系(见下图)。实行分阶段进行实践教学、模块训练型课程模式，由基础向专业、专长最后到实践应用方面发展，专业技能的训练则在整个学习过程中贯穿始终。

在此基础上，再将课程进行有机整合，形成了上下贯通的理论和实践教学体系，两个教学体系相互平行、融合交叉，把核心技术的综合应用能力、实践能力和创新能力培养作为交叉点和教学重点。相互平行是指两套体系的教学计划相互平行，课程流程相互平行；相互融合是指课程知识内容与技术、技能培养相互融合，理论和实践教学场所相互融合；相互交叉是指两套体系的功能相互交叉，知识、技术和技能培养的落脚点相互交叉。一个完整的实践教学体系必须具备驱动、受动、调控和保障功能才能有序、高效地运转，从而实现目标。从实践教学最本质、最基础的要素出发，任何实践教学体系都会包括教师、课程与学生这三个因素，离开了这三个要素便不能称其为实践教学。从广义的概念来说，高职院校机电专业实践教学体系是由高职院校机电专业实践教学目标体系、内容体系、管理体系和条件支撑体系所构成的整体，在高职院校机电专业实践教学体系运行中，各个亚体系既要发挥各自的作用，体现各自的功能，又要相互协调和配合，以实现高职院校机电专业实践教学体系的总体目标。

(二)机电模块式一体化教学的具体方法

1　划分小组。小组人数以3～6人为宜，推选组长。组与组之间大体上要平衡。教师必须对学生做深入细致的调查研究，如对学生的思想表现、各科的入学成绩、家庭背景、性格爱好等都应心中有数。一般采用互补方式，如成绩好的学生与成绩差的学生相搭配，既有利于差生的转化，又有利于促进优等生的灵活变通；不同知识结构的学生相搭配，可以取长补短、相互借鉴；不同认知方式的学生相搭配，在各自发挥其优势的情况下，相互学习，使认知风格相互强化。

2　确定内容。一节课的教学目标、教学内容，需要通过完成一项或几项具体的任务融合到教学过程中，从任务中引出教学目标，使学生产生学习知识的兴趣。一项好的任务是完成教学目的的关键，要把知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的目标融入任务中，使任务有利于学生个性的发展。教师要认真分析教材，确定教学的目标、内容、重点、难点、疑点，找准教学的切入点，要考虑学生的心理特征和兴趣爱好，以便确定相应的任务。

3　布置任务。确定要完成的任务后，教师要向学生具体详细地讲清任务，充分调动学生学习的积极性。学生认清了自己要完成的任务后，如果觉得对此力所能及，便自然愿意去完成。

4　学生实施。向学生讲明要做什么后，教师不能采取“放鸭式”的管理原则。教学组织者、实施者是教师，教学的指挥、调度仍掌握在教师手中，教师要让学生知道怎么做，指导学生想办法、找出路，特别是对有困难的学生要给予必要的指导，使每个学生都能顺利完成任务。这一阶段，教师是“学习伙伴”“导航者”，学生在亲切友好、和谐平等的气氛中进行知识、技能的意义构建。

5　评价结果。学生完成任务之后，教师要展示其作品，进行讨论、总结、评比。各小组学生代表要依次对完成的任务发表见解，其他小组提问或发表自己的看法，由老师或小组负责人进行总结，最后由老师评价。评价包括学生对知识的掌握程度、运用知识解决新问题的能力以及学生在活动中的表现等，注意多褒奖、少贬低，以激发学生进行下一轮学习的兴趣。

(三)合理筹措建设资金

努力争取地方政府的财政投入，努力争取各类企业的建设投资，可在调研论证的基础上，积极争取各类企业的建设投资。如校内外实训基地由企业完全出资兴建，然后向高职院校开放，收取实训使用费用，有关院校按实训使用情况分担建设成本。

(四)构建一体化实训教学场所决策

实施一体化教学必须大力建设一体化教学场所。首先通过实训室模拟实训完成基本技能训练，其次通过校内基地完成机电职业能力训练，再次通过校外实训基地实现机电岗位能力养成。

1　在实训基地仿真实训。校内实训基地应满足机电仿真实训f的需要，加大软、硬件设施投入，再造校内实习、实训真实工作场景，使学生在校内基地进行仿真实践，切实培养其职业素养和技能。机电专业教师进行相应实训指导，实现职业技能与职业素养一体化培养。