时间:2023-03-22 17:46:35
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1.专业教学内容不够完善第一,教学课程的整体设置远远滞后于当前机电技术的发展:教材内容更新慢,教学内容落后,教学设备陈旧等。部分技工学校仍然在用陈旧教材进行教学,学生学不到前沿知识。而与目前技术脱节的教学内容,学生不了解它的用途和学习的好处,感觉枯燥无味,难以引起他们学习的兴趣,因此会导致课程教学陷入教师为教而教,学生为学而学的怪圈。其次,教师讲授时仅停留于课本,教学方法单一,缺乏项目教学的涉入,学生不知如何将基础知识与专业知识贯穿运用到实际工作过程中。如实践教学电力拖动中多以电路工作原理、快速准确接线为主,忽视了按图施工前元件的选择、检修及故障排除的学习,未强化学生对专业知识的综合运用能力,未按岗位群必需的能力为主线来合理设置理论教学与实践教学,直接导致学生知识面过窄,毕业后达不到用工企业对技能人才的需求。
2.机电一体化教学设备落后、匮乏部分技工学校的教学、实习设备落后,尤其缺乏具有专业特点的综合性、设计性和创新性的实验设备,仅有少数条件相对好的学校配备有车、铣、加工中心等数控机床,种类齐全的电力拖动与控制柜,PLC实训一体化等。设备不足会影响机电专业学生的技能和实践能力的提高。机电一体化教学水平要想得到提升与进步,就必须拥有优良先进的教学设施。
3.教师队伍素质有待提升技工学校机电专业的发展离不开高质量的教师队伍,“双师型”的教师队伍会进一步推动机电专业的发展,培养出更多优秀的技能人才。但是在当前的大多数技校里,教师队伍的专业素质并没有达到既定的标准。很多年轻的教师都是“高校—技校”模式,没有在用工企业工作过,没有深入市场了解过,不清楚机电一体化在实操过程中的规范、标准,专业教学经验相当缺乏。
二、技工学校机电一体化教学改革的思路与方法
1.构建合理的课程体系技工学校应构建中国式“校企双制”,从岗位的实际工作过程和岗位标准出发,与企业进行沟通交流,对企业的用人需求和近几年毕业生就业情况进行深入分析,以工作过程为导向,以工作任务或产品作为载体,重新构建出合理的机电一体化课程体系。课程的设置必须要考虑学生的知识基础,也要兼顾其可持续学习,因而课程内容从知识层面来说要以培养技术应用能力为目标,基础理论以必需、够用为度,专业教学要突出针对性和实用性。技工学校是用人企业技能操作岗位的大型人才储备单位,技工学校的发展离不开用人企业的认可和好评,因此,技工学校的教学目标和考核标准理应与企业要求一致,以企业的岗位职业能力需求为中心,以技术应用能力和岗位工作技能为支撑,明确专业领域核心能力,并围绕核心能力的培养形成专业领域课程体系,从教学设计、教学准备、教学组织、教学评价到教学改革等方方面面坚持使教学内容符合职业能力需求,同时培养方案要体现相关职业资格证书的要求,以使学生毕业时确实具备相应的上岗能力。
2.完善教学场地、设施设备教学场所、设备与设施在一定程度上决定了教学的效果。学校要保证教学的质量,就要加强教学场地一体化设施的建设。技工学校应努力建设模拟真实职业环境的“教、学、做”一体化实训室,逐渐完善集教学、培训、鉴定、生产“四位一体”的实训基地,实现理论与实践教学相结合。另外,有些学校受场地、资金等影响,无法构建完善的一体化实训室,则可以本着资源共享、互惠互利的原则,加强与工厂企业的联系,广泛建立校外实习基地,加强校企合作,以满足学生毕业前顶岗实习的需要。第一,聘请有实际企业工作经验的人才担任实习教师;第二,安排学生寒暑假到企业参观、实习,了解企业不同岗位的职业能力需求,最大限度地缩短技校生毕业后的试用期,提高竞争力。
3.通过多元的教学方法提高教学质量(1)多种教学方法和手段。机电一体化技术的相关课程具有信息量大、抽象、理论性强等特点,内容比较枯燥。因此,在教学手段方面,课程教学很有必要实现从板书、挂图、模型教学向实训室、现场教学与多媒体教学相结合教学模式的转变。以电力拖动其中一个课题“按钮和接触器双重连锁正反转”为例,传统教学中,教师用直尺在黑板画出该电路原理图需要3~5分钟,这段时间学生很容易出现走神、聊天等违纪问题。但若将该原理图采用动画演示,结合教师对该电路图设计思路的讲解,并将电动机正反转的实际工作情况进行视频播放,对教师而言,不仅能节省画图的时间,而且能在短时间内直观地将电路中各元件的作用(各知识点)讲解清楚,还能更好地掌控课堂的情况;对学生而言,其接受能力会更强,更能加强对相关知识点的理解,加强重点理论知识的内在联系。教师要从观念上进行转变,必须学会了解学生的心理特点,以学生为中心,将多媒体教学、项目教学等各种教学方法相结合,充分调动学生的各个感官,让学生感觉到学习是一件快乐的事情,从而由被动学习转为主动学习,提高教学效果。(2)增加实践教学环节,理论联系实际。实践教学环节包括实验、课程设计等。根据机电一体化课程实践性较强的特点,在教学中充分采用理论联系实际的教学方法,设计和组织综合性实践项目。比如根据西门子公司机电一体化课程特点和实际岗位的工作环境,创建西门子机电一体化实训基地,设计开发机器自动化实训室、典型工作区实训室、机电一体化实训室等项目教学方案,学习常用的PLCS7-200、S7-300、S7-1200等系列的工作原理、硬件结构与维护、软件编程、网络通讯与诊断等内容,并根据实际生产线的工作要求进行程序编写和组态,培养学生专业岗位的应用能力。(3)教师要做好示范操作。在实践教学过程中,实际操作技能训练中主要有两个问题:一是带电操作的安全注意事项;二是实际技能的规范要求。教师在教学过程中要做好引导和讲解,强调安全性问题。教师通过行为引导,辅助于教学讲解,督促学生通过互相之间的合作完成实践操作。这种教学方式可以加强学生间的探讨交流,让学生互相分享自己的学习经验,促使学生间相互学习,取长补短,共同进步。
①教学内容改革的指导思想。改革理论课堂内容教学以灌输知识为主、实验教学内容以验证/简单设计为主的弊端,在实际中把握“立足测控专业基础、紧跟测控技术发展前沿”的思想,以点带面,加强教学内容及方法的改革,从以往单一的传授知识为主过渡到教学内容上知识、能力与思维培养的并重,立足于调动学生主观能动性,变学生“要我学”为“我要学”,把学生从应试学习中解放出来,全面激发学生的潜能。②教学内容改革的具体做法。选用及编写合适的教材,制作相应的课件,强调工程应用实例的分析。根据实际需求,对课本内容进行整合、优化,满足理论知识够用、强调工程实践教学。据此将机电一体化原理课程分成三个模块:机械传动设计、伺服驱动(三大电机)部分、机电系统实现(软件、硬件设计),根据各专业毕业生工作实际对三个模块的课时、上机次数、作业量等进行分配。
2教学方法与教学手段改革
2.1教学方法改革①教学方法灵活多样。采用传统教学与现代教学方法相结合的形式,从单一的课堂授课模式转变为课堂讲授辅以图片、录像、投影、课件、实验等灵活多样的多位一体的新型教学模式,加强理论知识与实践相结合,使学生能更直观、更形象地掌握知识,加深对机电一体化原理书本理论知识的理解与运用。②现代教育技术的运用。合理利用多媒体给学生上课,为了形象化的让学生更易接受所学理论知识,课堂上还要穿插些图片、幻灯片等。根据专业实验课的特点,理论部分略讲,主要讲操作中的注意事项,这样留出充分的时间让学生动手操作;除此外,还要安排自组装实验,培养同学们的动手兴趣及能力。③创新性教学。将课堂教学与实践锻炼相结合,在教学过程中涉及到实际工程应用的课程内容,布置学生在课外时间进行实训,并对实训成果进行评比,提高学生的动手能力和创新能力。④师生互动教学。教师授课中,善于提出问题,学生可进行讨论或争论,提出解决方案,教师适时引导,使学生从中领会教师思路,学会分析解决问题的能力。这种方法体现了以学生为主体的教育理念。
2.2教学手段改革①组织老师进行本课程网络化建设,充分利用网络教学手段,将本课程的教学课程和习题集等资源逐步公开在校园网上,学生在课外可自主下载学习。②在教学内容上侧重应用,对于基本理论部分要少而精,多结合实例进行教学,并在教学过程中补充学科前沿内容,拓展学生的知识面,加强学生的工程应用能力的培养。③进一步充实多媒体课件的内容,并进一步制作网络教学课程,网上系统库,网上答疑辅导信息平台等多种手段,弥补课件教学的不足之处。④加强实践性教学环境的建设,完善课程设计的内容,开设设计性实验、开放性实验,让学生自主构建简单的机电一体化系统,培养学生动手能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。
3优化教学资源,建设高水平教材
3.1教学资源优化。①理论教学资源的优化。a协调整合校内外资源,加强机电一体化原理课程的习题、试题库及网络资源建设;b邀请国内外一流的专家学者,开设基于多学科交叉产生创新意识的机电系统设计方面的系列讲座。②重新整合实践教学资源。a设计采用MATLAB、LabView等软件组成综合实验平台,在其上做相关机电一体化系统的仿真、验证实验;设计综合性、设计性及开放性实验并编写相应的程序和调试。b将科学研究积累的资源进一步转化为提升以本科教育为核心的人才培养质量的平台,构建不同层次的开发、测试、控制平台;c把握学科发展动态,分层次、有重点、创特色地开展普及性和专题性工程实践与科技创新活动,培养学生分析、解决问题的能力和技巧,提升学生综合性、创新性思维能力。
3.2教材建设。①设立专项配套资金,鼓励教师从教学、科研成果中提炼素材;②提高认识,加强领导,定期研究教材建设工作;③组织高学术水平一线教师与相关企业高水平专家一起,编写以传授机电控制原理、知识为主,辅以培养思维、启迪智慧模块的,能培养创新思维人才的优秀教材辅助学习材料。
4成绩评价方式和课程评价体系改革
采用考试、实验、大作业并重的方式改进成绩评价方式,建成并完善以提高学生工程实践能力为指标的课程评价体系,设计综合成绩评价体系,并进行模拟考核加以改进。可采用考试、实验、大作业并重的考核方式,结合教师的科研项目,提出一个关于机电一体化系统设计的大作业。对授课教师授课效果的评价,既注重知识的获取更注重学生工程能力的提高。
5课程建设体系的主要特色及效果
(1)设计题目、内容不规范,要求不统一。
由于每届或每班的指导教师不同,设计题目、内容、要求、难易程度偏离太大。如有数控机床改造设计、伺服系统控制设计、交通灯控制设计等,要求、工作量也不相同。有的设计任务偏难,有的设计任务又太简单。
(2)设计资料缺乏。
由于机电一体化是一门新兴的技术和专业,这方面的知识内容都在相关的杂志刊物登载,书籍相对少一些。要进行课程设计,收集这方面的资料较困难。没有现成的资料汇编及设计手册,学生要花费较多的时间找资料,往往是教师帮助寻找资料。而且没有像机械零件设计那样的系统完整的课程设计指导书。在设计中盲目性较大。
(3)师资不足。
最早几年机电专业方向只有一个班或两个班,指导教师有2~4人即可。一般由主讲或熟悉机电一体化控制系统课程的教师指导。近几年随着学生的扩招,机电专业扩展到4~5个班,指导教师需要8~10人,明显不够,因此有必要进行培养。
2机电一体化课程设计改进措施
(1)编写合适的机电一体化课程设计指导书,配齐设计资料。
到目前为止未见过公开出版的机电一体化课程设计指导书,所以有必要编写合适的机电一体化课程设计指导书,并收集较全的资料进行汇编,与指导书汇编成册。
(2)规范设计题目,统一要求。
规范设计题目不是整个设计都用同一个题目,而是在一个范围内选择题目,教师根据所选的题目按统一的要求下达任务书。设计题目一般以简易数控机床设计、数控机床改造设计、机器人及控制设计较为合适。在市场上可见的机电产品多得很,不是所有的机电产品都适合做题目,因其难易程度是不同的。机电专业的课程设置是以机床设计、机器人设计控制为典型产品的,在机电一体化课程设计中要反映课程设置的内容。机电专业方向课程有机电一体化系统设计、计算机控制技术、机械制造装备设计、机器人导论等课程。这些课程的内容在电的方面主要介绍了以计算机为核心的控制系统;机械方面介绍了机械运动、机械传动、机械结构及相关的标准部件,如滚动导轨、滚珠丝杠等。在选题及设计中要反映上述的内容。因此规范化的题目主要为数控车床(或铣床、钻床等)设计、车床(或铣床、钻床等)数控化改造设计、或是工业机器人及控制设计。这些都具有一定的机械部分内容,如数控机床进给轴传动部件,机器人的腰身、手臂运动部件及滚珠丝杠、导轨的应用等。电的方面包含数控系统电路设计,计算机控制系统设计及对机械部分的控制;从而实现了机电结合。对规范化的题目、要求及上述设计内容都已编入指导书中。
(3)指导教师的培养。
首先被培训的教师可以跟班听课,熟悉掌握相关的课程内容,然后在机电一体化课程设计进行中跟班辅导,以培养出合格的指导教师。
(4)加强督察。
当指导教师接到指导课程设计任务后,首先拿到机电一体化课程设计指导书,根据要求写出课程设计任务书;并由教研室主任或院教学指导委员会审查,合格才可向学生下达任务。指导中,教师要填写指导日志,随时记录指导中的难点、及出现的问题和解决方法,并进行小结,以便下一次指导时提高设计水平。
3机电一体化课程设计指导书主要内容
3.1设计题目确定及要求
3.2总体方案确定
(1)总体方案设计;
(2)绘制总体方案图。
3.3伺服系统机械传动部件设计
(1)切削力计算;
(2)滚动丝杠螺母副的计算与选型;
(3)伺服系统传动设计;
(4)步进电机当量扭矩计算及选型;
(5)机械传动结构设计(绘制一个轴的机械装配图)。
3.4控制系统硬件电路设计
(1)确定控制系统方案及绘制系统框图;
(2)单片机的选用;
(3)存储器的选用与扩展;
(4)译码电路设计;
(5)接口电路设计;
(6)绘制控制系统硬件电路原理图。
3.5基本的参考图表汇编。
4近一届学生机电一体化课程设计进行情况
4.1教师配备
近一届机电专业学生,每届有四个班进行机电一体化课程设计,共配备6名教师;其中有四名为独立指导教师,两名为辅导教师,为培养新的指导教师储备力量。
4.2指导书的使用及设计过程
设计学生和指导教师每人一份机电一体化课程设计指导书。教师按照要求写出机电一体化课程设计任务书,并经研究所长审查后发给学生。设计题目主要有CA6140普通车床数控化改造设计、C6132普通车床数控化改造设计。在同一个题目的学生中,要求设计进给轴部件时,一部分学生设计X轴进给部件,另一部分学生设计Z轴进给部件。整个过程根据设计任务书的题目、要求和机电一体化课程设计指导书给出的设计步骤、方法,先进行总体方案设计,再进行机械传动部件设计,最后进行CNC硬件电路设计。整个过程经过了机械、电子两方面的训练,实现了机电结合,达到预期效果。
4.3填写指导日志
教师在指导设计的过程中,及时填写指导日志,记录设计中的难点、问题,并进行小结。
5本文总结
“行为引导型”教学法的目的是培养拥有自学能力和动手能力的高素质技能型人才。作为结构框架,突出宏观上把握教学活动中整体和各要素之间的内在关系和功能;而活动程序则主要是为了突显出教学模式的有序性和可操作性。那么“行为引导型”教学法课堂教学模式的活动框架和活动程序如图1所示。从图1的教学模式框架图,很明确的可以看出老师在整个的过程中只担当了指导者和评价者的角色,学生通过老师布置的任务组成以小组为单位的形式,通过资讯、计划、决策、实施等过程形成一个统一的整体。通过任务完成过程中间的自查和互查的方式,达到提高学生的动手能力、分析能力和创新能力的目的。
2行为引导型教学法在专业课《电子技术基础》中的具体运用
下面介绍我校在机电专业课《电子技术基础》教学中,采用最适合我院学生的行为引导教学法中的项目教学法来进行教学。项目教学法的内涵就是,老师和学生一起,通过项目的形式,将学生所需要学习的内容融入到整个项目中,老师以指导和辅导为主,学生独立完成项目的方式来共同完成和达到传授知识和技能的目的。机电专业课《电子技术基础》项目教学法展示实例:(1)教师确定项目,设想制作一个八路抢答器。(2)学生制定设计计划,全班47名学生分成6组。学生根据教材《电子技术基础》课本中的八路抢答器电路原理图,经过抢答路径的分析,选择所需要的编码器、译码器、锁存器、数码管和蜂鸣器,将其焊接在印刷线路板上,得到所需要的八路抢答器。(3)具体的计划实施:Ⅶ教师在确定制作八路抢答器项目之后,首先介绍八路抢答器的电路组成以及电路中各个电子元器件所扮演的功能和工作原理;Ⅶ学生在开始制作抢答器之前,通过分析原理图中相关元器件的输入、输出和电压等参数,选择合适的编码器、译码器、锁存器、蜂鸣器、数码管、电阻、电容等;Ⅶ在实训室中给各个小组分发电子元器件、实验电路板、导线等材料;Ⅶ各小组先将小组内的成员进行分工,之后开始进行电子元器件的焊接,每焊接完一部分后,用万用表及时检测所焊接的原件,检验是否正确;Ⅶ八路抢答器焊接完成之后,各小组对其焊接的抢答器进行性能测试,是否能做到抢答锁存输出的要求。(4)评价总结,每个小组派代表将本组的设计思想、所用到的编码器、译码器、锁存器等元器件的选择以及最终的输出结果向全班说明,然后将本组的作品放置在展示台上,由各小组的代表和老师一起对所有的作品进行验证、评比,选出最优。评比完成之后,老师对所有小组的作品进行总结,同时解答学生在项目制作过程中所遇到的问题,并将各小组的设计心得进行分享,发扬优点总结不足。
3行为引导型教学法的常用步骤
在上面的《电子技术基础》教学过程中,结合我院学生的基本情况和我院机电教师上课特点,在经过多次的教学方式摸索之后,整理出了行为引导教学法在机电专业课课程教学中的常用步骤:
3.1教师布置项目任务教师在布置任务时,需要对该项目中学生可能遇到的问题进行全面的预设,学生在仔细阅读项目信息之后,需要对教师预设的每一个问题做出明确的回答。(1)项目工作原理:班级按小组的形式分开进行讨论,各组内部成员运用自己所学到的知识进行理解和分析,有困难的地方及时请教老师。(2)项目工作过程:小组成员需要清楚的知道整个项目的设计和制作过程,需要对项目整个实施过程的工作进行分工,让小组内的每一位成员都参与,而且发挥自己的长处。(3)项目经验积累:在实施项目之前,各小组内部成员进行头脑风暴,每位成员都说出自己在之前的项目过程中所走的弯路和积累的经验。(4)项目材料准备:认真分析项目的电路原理图和工作原理,核对材料单上所列出的元件名称、数量、参数是否满足要求,并清楚每一个元件在整个项目中所发挥的作用。
3.2项目计划的制定学生在具体实施项目之前,需要做出完成的项目实施计划。(1)项目目标:小组成员一起讨论制定项目目标,同时解决本组成员完成项目所遇到的困难,小组内部无法解决可以寻求老师的帮助。(2)项目物料清单:创建实现完成该项目目标所要用到的元器件清单,列出完成该项目所需要用到的测量、焊接等工具清单。(3)项目工艺流程:在项目完成过程中要严格遵守实训室的安全操作规程,正确操作实训设备,保证项目完成之后设备的完好无损。(4)项目时间表:制定详细的项目完成时间表,按照时间表的顺序让小组中的每一位成员在规定的时间内完成其所承担的工作任务。(5)项目计划论证:项目计划制定完成之后,需要和教师一起讨论项目计划的可行性,在取得一致意见后开始项目实施。
3.3项目计划的实施项目论证通过之后,小组成员就可以对项目计划进行具体的实施操作。(1)在项目的实施过程中有发现计划错误或者缺陷,要及时进行讨论和修正;(2)将整个项目的实施过程完整的记录下来。
3.4项目的评价总结根据公平、客观的标准进行评价总结。(1)评价:教师运用自己的专业知识和教学经验,在各小组成员代表的共同作用下,对每组作品进行结果和性能的测试评价,对作品的优点进行表扬,对其存在的不足进行原因分析。(2)总结:撰写总结报告,分析各小组作品的结果原因,肯定好的方法,对不良方法提出改进措施。
4实施行为引导教学法取得的成效
“行为引导型”教学法运用到高职的机电专业课教学中,在我院受到了机电组教师的积极响应,并积极参与此项课题探索和研究,取得了初步的教学成果。
4.1提高了学生的主体学习意思和互助合作能力学生通过高度的参与到项目实施过程中,极大地提高了学生的主人翁意识,让学生从以往传统的被动接受知识转变为为了完成项目而主动去学习获取新的知识,在提高学生的自学能力、信息收集能力、综合思维能力的同时,也发展了学生的创造性、创新性能力。项目实践中学生必须通过团队合作的形式来完成,培养了学生团队合作能力。
4.2增强了学习经验的积累,提高了学生的综合素质项目教学过程中要求学生主动去寻求新的知识和技能,一方面可以通过老师获得间接的经验积累;另一方面可以通过相互之间互助合作的形式获取直接的经验积累。现将机电专业实验组与对照组的学生,参与普通教学法和行为引导教学法的时间和成绩结果进行对比,如表1所示。表1的统计数据表明,行动导向教学的优良率明显高于普通教学,提高了学生的综合素质。
4.3提高了教师教科研能力及业务素质行为引导型教学,改变了传统的“一支粉笔、一块黑板、一本教案”的教学模式,课堂呈现多方式、多方法的多样化教学。我院专业课教师根据自己所学的专业和研究方向的特点,在“行为引导型”教学法的实践中不断完善和提升自己的科研能力和教学能力。
5结语
要培养出适应社会需求的技能型、应用型人才,这就对高职院校提出新的要求,改变传统的课程教学模式,要使理论教学与实践教学有机地结合在一起,有效解决学生学习中的理论与实践结合的问题,就要开展教学理论与实践有机结合的教学模式,提高和强化学生动手能力。“教学做”一体化正是实现新的高职课程教学目标的有效手段。从教学改革入手,要求把教师的教与学生的学有机结合起来,做到边教边做、边学边做,在做中学,在学中做,从做中找出差距及时更正,重新复习所学的理论知识,再重新动手操作,学生学的过程也是融入做的过程。教师教完了整个项目,学生不仅学会了相关的理论知识,也学会实际的操作,使所学的理论得到实操的验证,专业技术学会了,技能也得到加强。
2如何进行“教学做”一体化教学
“教学做”一体化教学模式也是一种项目驱动教学模式,是在老师的指导下,将项目交给学生,从信息的收集、方案的设计到项目实施及最终评价,都由学生负责。每个项目设置了多个任务,以任务为主线、教师为主导、学生为主体,将所要学习的新知识隐含在这些任务中,学生通过对所提出的任务进行分析、讨论,学生在完成任务的过程中在老师的指导、帮助下找出解决问题的办法,从而实现对所学知识的掌握。“教学做”一体化教学一般包括“项目设计———项目实施———项目评价”等环节。通过“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”等一系列完整的行动来实施教学活动,在“做中学,在学中做”,理论和实践有机的融合到了一起,教学往往能达到事半功倍的效果。例如,在“学习情境一直流稳压电源的分析与实践”模块中,项目分成“掌握用万用表识别与检测二极管、稳压二极管、电解电容、发光二极管的方法”,“用数字电压表和示波器观察、测试二极管单相桥式整流电容滤波硅稳压管稳压电路的波形和输出直流电压值”,“能按工艺要求进行电路的装配与调试”,“能排除装配、调试过程中出现的故障现象”4个任务,让学生先了解要制作一个直流电源,不是照着电路图进行机械装配,还要了解其每个部分的作用,从而激发起学生的学习兴趣。在提出任务后,教师可以对任务进行描述:在电子设备中,内部电路都由直流稳压电源供电的。直流稳压电源在使用时,能向负载提供一个稳定的直流电源。电路由四部分组成:变压、整流、滤波、稳压。其中变压电路由电源变压器将市电220V电压降到电路所需的交流值,整流电路由半导体二极管构成的单相桥式整流电路组成,把变压器次级交流电压变换为脉动直流电压,再经过电容滤波后送给稳压管组成的并联型稳压电路得到一个平滑的符合负载需要的直流电压。让学生了解该项目情境,再分别列出完成这些任务必须要掌握的知识点和必须具备的技能,使得学生能够明确自己通过此项目训练得到那些收获。这样,学生能在任务的驱动下,带着兴趣学习,为了完成感兴趣的实训项目,而学习必须掌握的理论知识;为了顺利实现项目,必须按照技能要求来操作,最后大部分学生都圆满完成了设置的任务,不仅学习专业知识和技能,而且能够通过经历工作过程提高自身的职业素养,达到教学目的。其它的项目情境也是一样,理论是依据设置的实践项目而展开的,实践是依据教师传授的理论知识而开展的,两者相辅相成。理论教学遵循够用为原则,相应的设定需要掌握的实践操作技能。实践知识以深化为原则。实践不仅可以促进学生技能水平的提高,而且可以检验理论、深化理论。因此,在项目制定中,实践教学部分要充分考虑理论知识的延伸,真正体现做中学的理念。理论与实践只有有机的结合到一起,通过一体化教学方式,才有可能促进学生综合职业能力的提高,为学生的就业和职业生涯发展提供必要条件。
3结论
理实一体化教学法也就是理论与实践相结合的一种一体化的教学模式。在理实一体化教学方法中,其突破了以往教学中理论和实践脱节的现象,促使了教学环节中相对集中的现象。理实一体化的教学方法,其强调教师的主导作用需要充分的发挥,并通过对教学目标和教学任务的有效设定,让教师和学生在一种边教、边学、边做,全程构建素质和技能培养的框架中,促进课堂教学的丰富性和教学环节的实践性得以实现。理实一体化的整个教学环节中,理论和实践是相互交替进行的,并呈现着一种直观和抽象交错出现的局面,教学的过程中实践中体现着理论,理论中体现着实践的效果。从理实一体化的教学方法出发,其所突出培养的是学生的动手能力和专业技能,一方面提高着教师的实践能力和理论水平,为学校培养出了一支高素质的师资队伍;另一方面,教师将理论知识融合到实践教学环节,这无形之中促进了学生对知识和技能的掌握能力,对学生学习兴趣的激发和调动有着良好的作用。
二、对口单招《电子线路》课程理实一体化的实施
1.紧扣对口单招《电子线路》的考试大纲。
理实一体化在对口单招《电子线路》中的实施,其首先需要紧扣课程的考试大纲,突出大纲中的重点,对考点进行梳理,对难点进行精确的分析,并对电子技术在社会中的发展情况,以及考纲的变化趋势适时关注。以此为标准,电子线路中线路集成的应用将会逐步强化,删减分立元件部分,以将各种知识的综合应用进行强化。在此基础上,结合电子专业学生现有的知识水平和社会对电子专业人才的需求情况,根据考试大纲对教学的目标适时调整。例如,《电子线路》课程中所涉及到的高等数学知识比较多,受学生知识水平的限制会出现听不懂的情况,此时教师根据《电子线路》课程和学生的特点,逐步增强学生掌握简单电路图的能力,如此这样,学生在电子线路知识的掌握上就更加符合社会和企业的需求。
2.注重《电子线路》课程中理论知识与实践的结合。
结合目前对口单招电子线路的命题趋势分析,《电子线路》试题中理论和实际的联系正在逐步加强,并和实验方面的联系更加的紧密。《电子线路》是一门以实验为基础的学科,课程中所规定需要演示的实验教学都应该做好,像课程中所涉及的晶体二极管认识与检测、三极管认识与检测、放大电路的仿真与测试、直流稳压电源的安装与调试等数字电路逻辑功能的测试,教师都需要及时地指导学生进行。同时,通过这些比较典型的电路实验,学生不仅可以对电子线路中的相关基本技术概念予以良好的掌握,对常见单元电路的工作原理进行了解,还能让学生在学习各种相关的基本测试仪器和设备性能的基础上,培养良好的学习兴趣,并通过这些学习兴趣掌握电子线路相关设备的应用技能和技巧,在动手实践中提高自己分析问题和解决问题的能力。同样,在理实一体化的教学过程中,其教学效果的实现离不开具体的实践,教学过程中,学生需要一个良好的实践平台,并在这个平台中多做实践。教学中,加大对实验室和实训场所的投入,加大和相关企业的合作,这对电子专业学生理论和实践能力的提高有着重要的帮助。
3.加强教师自身实践能力的提高,采取新的教学方法。
课程教学的实施是依靠教师来进行的,而在《电子线路》理实一体化的实现中教师是关键,只有教师的自身能力得到了提高,才能更好地向学生传授知识。从对口单招《电子线路》课程理实一体化考试大纲和社会的发现需求分析,教师实践能力的提升可以通过进入企业接触最新电工电子技术,多组织教师去一些先进的学校学习和实践,多安排教师对《电子线路》课程进行学术研究讨论等活动来实现。对口单招《电子线路》这一课程中理实一体化的良好实现,不仅需要教师对学生的学习积极性充分地调动,还需要教师采取创新的教学方法来提高教学的效果。以项目教学法和情景教学法为例,教师在讲解《电子线路》中半导体课程时,在讲解完相关的理论知识后,将一些半导体发给学生,让学生借助万能表对半导体进行检测,这样不仅能够更好地对半导体的理论知识进行掌握,还能够让学生在检测中发现半导体中所出现的问题,促进学生对万能表使用功能的回顾。与此同时,在教学中采用多媒体进行辅助教学,利用多媒体技术中所具有的声像、字画功能,将《电子线路》课程中的知识形象地展现给学生,能够有效地促进教学中理论知识从死记硬背到理解型思维教学的转变。而多媒体能够将电路图局部放大,能够对半导体、载流子等形式的过程进行演示,这在最大限度上提高了学生的学习积极性,促进着学生实践能力的提升。
4.洞悉误区,适时解疑。
在《电子线路》这一课程中,其所涉及到的知识是比较系统的,很多知识中还具有非常强大的联系性,因此导致学生在学习的过程中经常会出现概念混乱、实践操作误区不断的情况。理实一体化教学模式的实施中,《电子线路》课程中的误区是非常多的,以比较常用的放大器为例,其在操作的过程中如果不能正确地将放大器的交直流通路画出,就会导致动态指标和静态工作点的混乱,而在概念不清晰的情况下,放大器输出和输入算式无法正确表达,以经验去实施只能得出一个错误的结论。同时,在集成运放这些环节中,学生对虚断和虚短的概念如果不是非常清楚,那么在分析运放电路这一问题时就无从下手,即使生搬硬套地去拼凑也无法导出结果。而针对部分学生分析题目时往往主观臆断,不喜欢在电路上对电压急性和电流方向进行标注的问题,非常容易导致学生对《电子线路》中集成运放列式的错误。《电子线路》学习中,问题的存在是无法避免的,但是,教师需要指导学生对误区和问题进行详细的分析,在分析的过程中以实践去证明概念的真实性,通过实践操作的方法将解决问题,洞悉误区,这样不仅能够加强对概念的认识,还能在认识的基础上以实践提高学生自身分析问题的能力。
三、结语
1、电子技术类课程的特点
电子技术类课程着重介绍电子元器件的组成结构、工作原理、功能特性以及应用方面的知识。侧重培养学生解决实际问题的能力,能根据电子学原理,运用电子器件设计和制造实现某种特定功能的电路。如果只讲理论知识,学生看不见、摸不着实际的器件,听起来肯定是抽象难懂,枯燥无味。比如电阻这个元件,让学生亲手识别测量要比在课堂上讲再多的理论效果要更直接和有效。一体化的教学模式充分调动学生学习的积极性与主动性,使学生学在其中,乐在其中,显著提高了教学效果。
2、学生顺利走向工作岗位的需要
一体化教学的课堂就是学生的实训室,实训室就是教学课堂。学生平时就能接触到各种电子元器件和仪器设备,在模拟的生产环境中进行综合性的技术训练,结合理论知识进行实际操作,由易到难、循序渐进,逐步实现从学生到具有专业技能的技术人才的转变,当学生走向工作岗位时,已经具备了一定的实操能力,帮助他们更好的适应和胜任岗位工作,缩短了学生毕业与就业的距离。
二、一体化教学的实践改革
1、培养双师型教师队伍
一体化教学对教师的理论知识和实践技能都有很高的要求,需要一批理论知识扎实、经验丰富、技术熟练的双师型教师。学校一方面聘用企业的工程人员做兼职教师,带动本校教师技能的提高。另一方面让教师到企业培训或者直接参与项目建设,熟悉实际操作和现代企业对毕业生的要求。
2、教学内容模块化
电子技术发展日新月异,但是高职院校的教材和实验内容往往多年没有更新。教学和实际应用联系不够紧密,学生毕业后不能适应现代企业工作岗位的需要。这就要改革课程内容和体系,紧跟电子技术发展,注意理论和实践并重。根据课程的教学目标,采用任务驱动的模块化教学,不仅让学生做验证性实验,还要充分发挥学生主体性,做一些设计性实验,培养学生的创新意识和能力。教学内容不仅符合学生的认知规律,更是将经典理论与先进科技相结合,真正实现教学做一体化。
3、建设多功能一体化教室
以往理论课和实训课单独教学,造成理论和实践脱节,学生理论课听得枯燥、抽象,实训课对电路工作原理又知之甚微。而建设多媒体、实验器材、实物一体化的教室,真正融理论教学与实践教学于一体,激发了学生学习兴趣,提高了操作技能。
(1)教师结合多媒体和仿真软件进行教学,生动直观。例如在讲解二极管的单向导电性、三极管的电流放大作用等比较难理解的内容时,借助FLASH动画将抽象的内容直观的表现出来。
(2)向学生展示实物,学生通过直观感知和实际操作,学习专业知识不再抽象。例如在讲解电动机控制时,通过展示各种低压电器来介绍其工作原理,学生较容易接受和理解。
(3)教室配备各种实验器材,随时进行电路仿真设计和设计性实验,例如收音机、自熄开关的组装、直流稳压电源的设计等,为培养学生的创造能力创设了良好环境。
4、改进教学方法
以往教学只停留在口头说教和机械模仿操作的层面,学生的实际应用能力欠缺。一体化教学模式注重学生实践技能和创新能力的提升。作为教师要改变传统的以教师为主体、讲授为主的教学模式,实行以学生为主体、探究实践为主的启发式教学方法。灵活采用项目教学、案例教学、现场教学等方式,给学生创造个性化、创新化的学习空间。对不同层次的学生采用分层教学,分配不同的任务,使每个学生都能在自己的最近发展区内享受到摘到桃子的喜悦。对综合性问题以分组讨论的形式学习,在生生讨论、师生讨论的活跃课堂氛围中,拓宽学生眼界,完成知识的积累,技能的提升。
5、改革评价考核方式
传统课程考核中,以期末考试成绩占70%、平时课堂表现和作业占30%的方法来计算总评成绩,忽略了平时的阶段性测试,不利于调动学生的学习积极性。一体化教学模式中,增加阶段性测试,以综合性实验和设计性实验为主,注重考核学生的实验技能水平,并计入总评成绩的50%(综合性实验30%,设计性实验20%,期末成绩30%,课堂表现和作业20%)以此让学生对实训引起一定的重视,激励学生提高实践操作能力,同时便于教师随时掌握学生学习情况,调整教学方法和教学进度。
三、结语
关键词: 机电一体化系统设计 考核方式 思路 改革
《机电一体化系统设计》是一门面向机械设计制造类专业所开设的专业综合特色课程,是集机械、电子等基础课程知识为一体的综合性专业课程,课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,并结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,阐明机电一体化技术原理。课程具有较强的实践性特征,因此,要求学生在学习过程中既重视和掌握基本概念、基本原理和基本方法,又重视相关理论的应用,加强实践环节的学习和运用[1-2]。针对该课程以上特点,如何开展课程的考核成为课程教学改革的关键,本文在综合分析课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,分析探讨了不同考核方式优缺点,提出课程考核方式改革的思路,为高校机械设计制造类专业《机电一体化系统设计》课程教学改革提供一定参考。
1.《机电一体化系统设计》课程特点
《机电一体化系统设计》课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科,在机制专业课程体系中占据重要地位,融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科,将机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术融于一体,体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则,具有综合性和应用性强的突出特点,课程对培养学生机电一体化设计能力具有重要作用。
课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,使学生了解机电一体化的组成及发展方向,掌握典型机电一体化系统及产品的基本工作原理,了解有关机电一体化仪器、设备的应用。通过该课程的学习,以期达到课程教学目标,即通过相关学科知识的学习和掌握,促进学生系统了解机电技术学科知识,掌握机电一体化产品系统设计方法,提高学生“机电有机结合”的实际应用能力[3-4]。
2.当前主要的考核方式及其特点
2.1试卷考试。
试卷考试主要通过期末考试评估学生对专业知识的掌握情况,主要有开卷考试、闭卷考试及半开卷考试等形式。试卷考试一定程度上反映了学生对于机电一体化系统设计课程知识点的学习水平,但是,学生突击背复习题应付考试现象较为普遍,而且结合《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,单纯采用试卷考试很难实现课程“提升学生机电有机结合的实际应用能力”的教学目标,而且课程考试一般在结课后一次性完成,无法完全反映学生对于课程的整体学习效果,缺乏对于课程的过程管理。
2.2平时成绩与试卷考试相结合。
针对试卷考试存在的过程监控不足等弊端,许多院校在考核过程中引入平时成绩考核环节,平时成绩主要由期中考试测验、出勤、平时作业等组成,一般权重在20―40%。课程总评成绩最终由平时成绩和期末成绩两部分组成,期末成绩为试卷成绩。该种方式对课程的过程管理进行了监控,提高了学生平时学习的积极性,有助于学生在课堂上认真学习、积极思考,课下认真完成作业,但是该种考核方式对于课程考核权重及平时考核项目的设置要求较高,教师需对平时作业的布置、创新类实践项目设置等平时考核环节进行较好的把握。
2.3结课论文。
结课论文通过学生在课程结束后提交结课论文的方式完成课程考核,结课论文考核方式有助于培养学生的创新和初步的科研能力,有助于培养学生查阅文献的能力,对于课程论文,一般要求选题结合机电一体化系统设计方面的内容,原则上一人一题。
结课论文考核方式一定程度上调动了学生的学习主动性,但是在实施过程中,针对《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,要求学生在结课后期较短时间内完成质量较高的课程结课论文难度较大,易出现论文分析肤浅、运用课程理论知识点不足等问题。
2.4基于CDIO的“机电一体化系统设计”考核方式[5]。
基于传统考核方式存在的问题,相关人员提出CDIO考核方式,该方式以项目设计为导向,强调学习评估方法和学习成果相结合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具体做法是:在考核前一个月左右给学生布置一批应用性比较强的机电一体化系统设计方面的课题,学生在这段时间内有针对性地查阅有关资料,编制程序框架,调试程序并进行仿真,在考前一周,进一步强化学生的上机调试能力,适当缩小命题范围,减小难易程度,突出重点,命题采用分类随机抽签的方法,学生在上机考核过程中,规定时间,一人一机,分组进行,教师重点考核其对课程内容的掌握及实践技能,并进行答辩。答辩时,教师针对考题进行提问,考核成绩最终由平时、上机技能、答辩情况及调试结果综合评定,从而考核学生对课题的准备情况、理解程度及实践技能。对于动手能力较强的学生,鼓励成立兴趣小组,开展科技创新活动,明确职责,利用实验室的开放,对自己的课题设计一个机电一体化系统实物模型,通过当场演示,讲解分析,教师注重过程考核,根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分,得出本门课程成绩。这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习,有的放矢,积极主动地配合教师的日常教学活动,上课互动性好,能有效地激发学生上课学习的积极性,提高学习效率。
2.5采用职业技术资格考试来代替传统考试[6]。
职业资格证书是反映劳动者具备某种职业所需要的专门知识和技能的证明,与学历文凭不同,职业资格证书更多地反映了特定职业的实际工作标准和规范,以及劳动者从事这种职业所达到的实际能力水平。它是劳动者求职、任职、开业的资格凭证,是用人单位招聘、录用劳动者的主要依据,也是境外就业、对外劳务合作人员办理技能水平公证的有效证件。
职业技术资格证书涉及知识、技能、能力和素质等多个角度,并侧重于技能、能力和素质的提高。因此,在利用其取代传统考试的同时,需对照人才培养目标和课程教学目标的要求,从认知、操作技能与能力和职业素质等方面,全面系统地考察其可行性,并将其作为选择和确定结业考试内容的依据。目前,可参照“数控中级工”、“维修电工”等工种中的一类或多类项目进行考虑,学生通过取得相应职业资格证书后申请课程免考的方式进行。
3.课程考核方式改革思路
基于《机电一体化系统设计》课程实践性、应用性强的课程特点,结合机械类专业人才培养目标,考核过程中,可在充分论证的基础上,将简单的一次性考试考核向多种形式并重的方式转变,将理论考核向理论与实践相结合方向转变,将组织方式由学校组织向社会认可的职业资格考试方式转变,具体思路如下:
3.1丰富考试考核形式,强化其合理性。
为了提高考试考核的公平性与合理性,考试考核的形式不能仅仅局限于传统方式[7]。考核过程中,合理引入平时成绩考核,将现有的一次性考试考核转变为多次考核,通过综合课堂表现成绩、随堂测验成绩、平时作业成绩、实习成绩等多方面的指标决定最终的综合考核成绩,在此基础上,确立合理的评价指标体系,优化评价标准,合理分配考核指标权重,以期合理、公正地反映学生对于课程的学习效果。
3.2完善考核内容,强化考核过程管理。
为了使课程考核能够真实反映学生学校效果,课程组需在进一步分析课程教学目标的基础上,完善课程考核内容,形成理论考核与实践考核试题库,并结合机电一体化技术发展方向,及时更新完善考核内容,根据实际及时修正考试内容,提高考核内容更新效率。在平时考核环节,需进一步加强过程管理,完善平时考核方式方法,提高其可操作性。
3.3拓展考核组织方式,多渠道实现课程考核。
在考核组织方式上,突出国家职业资格鉴定考试,引入职业资格证书制度[8],通过课程学习,在合理分析人才培养目标及课程教学目标的基础上,确立适于课程考核要求的职业资格类别,建立与国家职业资格鉴定考试考核接轨的以职业综合能力(职业技能)和职业素质考核为主线、知识能力素质全面全程考核的考试考核体系,实现课程的多方式考核,使学生在实现课程教学目标的同时,达到国家职业资格考核要求,从而提高学生创新能力与应用能力。
4.结语
本文在综合分析《机电一体化系统设计》课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,提出了课程考核方式改革的思路,然而课程考核改革是一个长期过程,要改变先前的考核模式,必须引导学生注重平时学习和技能训练,同时要求教师加强课程教学改革的研究,这对教师、对学生都将是一种挑战。因此,要想切实做好《机电一体化系统设计》课程考核方式改革,务必制定好长期策略,注重积累,保障落实,只有这样,才能建立科学、规范、合理的考核机制。
参考文献:
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关键词:机电一体化,发展方向,技术应用
机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术,它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。
1机电一体化技术的发展状况 1.1 数控机床的问世,为机电一体化技术的发展写下了历史的第一页; 1.2 微电子技术为机电一体化技术的发展带来了勃勃生机; 1.3 可编程序控制器、'电力电子'等的发展为机电一体化技术的发展提供了坚强基础; 1.4 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化技术的发展跃上新台阶.
2机电一体化技术发展方向
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 2.1 数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2.2 智能化
即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。论文参考网。随着模糊控制、神经网络、灰色理论 、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 2.3 模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 2.4 网络化
由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 2.5 人性化
机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受。
2.6 微型化
微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(Micro ElectronicMechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
2.7 集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 2.8 带源化
是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。论文参考网。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 2.9 绿色化
绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。
3 典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化基础元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。论文参考网。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
4 机电一体化的技术应用
在重工业企业中,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。
4.1 智能化控制技术(IC)
由于重工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经 网络等,智能控制技术广泛应用于重工业企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、冷连轧等。 4.2 分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展,分布式控制系统的功能将越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 4.3 开放式控制系统(OCS)
开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 4.4 计算机集成制造系统(CIMS)
重工业企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前重工业企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应现代重工业生产的要求。未来重工业企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的经济效益,提高了企业的竞争力。
4.5 现场总线技术(FBT)
现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20mA,DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器和现场就地控制站等的发展。 4.6 交流传动技术
传动技术在重工业中起着至关重要的作用。随着电力、电子、技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用,同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。
综上,我们不难发现机电一体化技术在现在的社会生产中占据了越来越多的行业和领域,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
【参考文献】
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