时间：2023-04-19 16:54:41
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Abstract:Thegraduationdesignisanteachingcontentinauniversity,andisalsoankeycontenttoimprovethestudentoverallqualityandtheinnovationability.Thecontentisnotonlyaessentialpracticetrainingindependently,butalsoanimportantsynthesisreorganizationaboutknowledgeintheschool.Thepaperintroduceimprovemeasureaboutteachingqualityfromtheselectedtopic,decidedtopic,Instructionofgraduationdesignandgraduationreply.
keyword:mechanicalandelectronicintegration，Graduationdesign，Measures
1引言
毕业设计是高校机电一体化专业教学中的一个必不可少的教学环节，是对学校应届毕业生在毕业前接受的一次综合性实践训练，是对学生所学知识进行整理和系统的必要环节。它是学生接受设计任务，在教师指导下独立进行工程实践，获得基本训练并取得成果的过程，它是评估毕业生学业成绩的一个重要方式，也是提高学生综合素质与创新能力的关键一环[1]。结合我校教学工作的实际情况，我主要从选题、开题环节、毕业设计指导，论文答辩等方面，提出了改进毕业设计工作的措施。
2立足实际,科学选题
选题是毕业设计工作的龙头，选题质量是影响毕业设计质量的重要因素，精心挑选毕业设计题目，是搞好毕业设计的第一步。结合我校实际情况，我认为当前选题工作存在着一些问题：1、有的选题缺乏综合性、新颖性,深广度不够；2、有的选题对学生显得难度较高,工作量过大；3、有的选题虽然有较高的研究价值，但学生由于怕难或者因就业等原因而不愿选；4、有的选题虽然取自实际生产，但学生并不能完全弄明白生产实际的具体情况，设计就有脱离实际的情况出现；5、有的选题虽然很好，但是学生都选同一类型的题目，相互之间，互相借鉴的比重太大，使的设计变相的成了一种具体的形式，另外，不同指导教师之间和不同的学生之间设计题目在难度和份量上也存在一定差异。
针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。
（1)毕业设计选题要尽可能做到一人一题，相互之间的共性尽可能少一些，这样就可以避免学生之间互相抄袭、引用，让他们能够真正从设计的角度去思考问题，达到锻炼和学习解决实际问题的能力，达到这个教学环节实施的意义。
(2)毕业设计选题要尽可能联系生产实际和工程应用的研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关企业生产的实际情况，积极主动的去分析实际问题，找到解决问题的方法和途径，使学生的综合能力得到提高。因此,我们在为2004级机电一体化专业的学生选题时,选择了“20Kg铝锭自动装箱系统的设计”，“擦黑板机械人的设计”，“简易倪红灯控制系统的设计”,“十层电梯的PLC控制系统设计”，“电子抢答器的设计”等新颖的又结合生产、生活实际的设计题目，这些题目不仅能够反映当代科技发展水平，而且能够让学生能进一步了解、把握国内外在机电一体化领域的一些最新成果和发展动态，使学生能够积极主动的参与到实际课题的研究中来。
(3)要考虑完成课题的客观条件。学校毕业设计经费、教学试验条件都有限,不是任何来自科研实际的课题都可用做毕业设计,必须根据客观条件来选择设计题目,这些条件主要包括:可查资料库源,试验设施和足够的经费等,因此我们在选题时,一般选用能为学生提供可用的仪器设备,试验场地等条件的科研课题,这样可以为学生做毕业设计时提供可以直接操作，锻炼自己的动手能力的机会。
（4)要有适当的难度和深度。举例说我们选择“擦黑板机械人的设计”课题时,考虑到该课题涉及了机械原理、系统设计、数电、模电、单片机、微机原理、汇编等多个领域,涉及的知识面较广,设计工作量较大,有一定的深度,学生可以通过综合应用所学的基础理论和专业知识,在规定的时间内得到充分的锻炼,但是考虑到本课题有一定的难度,为了保证学生在有限的毕业设计工作时间内，经过努力能完成任务或做出阶段性结果，我们安排了两个同学参加,在掌握总体设计思路的基础上,分别进行硬件结构设计、软件设计等不同部分的的设计工作，让每一位同学都各有侧重点地进行研究，经过两位同学的分工合作，最终完成了整个毕业设计题目的设计任务，效果良好。
3加强教学督导,落实开题环节
为了提高毕业设计的教学质量，我们借鉴了研究生创新能力培养方法,在本科毕业设计教学中加入开题环节，其目的是：1、通过开题环节可以尽早发现毕业设计题目是否满足专业要求，学生能够完成的可能性有多大，能否涵概所学专业的所有知识等基本问题。2、通过落实开题环节，还可以强化学生通过查阅文献资料，广泛获取信息的能力，培养学生提出问题、拟定实验研究方案和设计方案，进行科学实验与测试，对数据进行整理与分析，撰写实验报告、毕业论文的能力，同时也是对学生的书面表达和口头表述的能力的培养，是落实和加强对学生创新能力的培养的有效手段。具体的实施办法是：
（1）明确落实开题环节的必要性。开题的意义在于完善论文设计方案,使论文设计方案更加系统化。学生通过收集设计资料的相关信息，听取各方意见，可以明确自己的设计思路，坚定设计者的信心。一般说来，将思考的东西正式地讲出来和写出来，会比原来所思考的更有升华的意味，因为从“思”到“说”和“写”,其间加入了逻辑的创造过程。因为在撰写开题报告时,就要求学生能够弄清楚设计题目的来龙去脉，从而使学生明确毕业设计课题的目的和要求，让他们对题目有更深刻理解与认识，会使原来的设计思路更加完善和系统，令他们对自己的工作做到“胸有成竹”，减少盲目性,避免出现不知从何处入手的尴尬局面。（2）开题环节的组织和实施。我们要求学生在开题会之前,，要按规范书写开题报告。在开题的时候，学生须持经指导老师签字同意的开题报告书、任务书及其它相关资料上台汇报。主要汇报选题的目标和意义、拟采取的技术路线和方法、工作基础、预期成果和工作计划等要求的内容，要求学生自述10分钟，然后评审小组根据学生的自述和开题报告书及其它文本内容，对学生毕业设计题目是否达到专业培养目标要求和完成论文设计的可行性进行考核,并对毕业设计题目的设计广度、深度、贴切度、重点和难点等提出具体的修改意见。
4采取有效措施,加强过程指导
为了提高我们机电一体化专业毕业设计的教学质量，我们探索出了一条适用于毕业设计的全环节教学质量监控的方法。具体的措施是：1、设定学生的设计出勤表，要求学生在规定的时间内签到，这样做的目的是可以很好的掌握学生的设计进度，督促和指导学生按时完成设计。2、成立设计指导小组，小组成员尽可能包含所有专业特长的教师。小组内的每一位老师都可以对小组内的学生进行自己专长方面的专业指导，这样可以提高指导设计者的综合能力，使毕业设计的内容准确专业。3、开展设计小组例会制度，即每个设计小组每周开一次例会，主要工作是：要求学生把一周设计的心得体会在例会上发言，汇报设计进度，并提出设计中发现的新问题。这样做一方面可以跟踪学生的设计进度，及时发现问题，并能及时纠正；另一方面，可以促进教师之间相互交流学习，使教师教学水平共同提高。通过对我校毕业设计工作的综合考核，这种工作方式完全实现了对整个设计过程的检测，保证了教学质量。
5严格考评,保证答辩的质量
答辩是毕业设计工作的最后一个环节，是全面检查和评估毕业设计质量的重要手段。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计。我校的具体情况是：根据不同的专业成立若干答辩分委会，分委会下辖若干个答辩小组。分委会主任和答辩小组组长均由副高职称以上教师担任。为了加强教学督导作用，我校专门设立教学督导组，成员都是离退休的老教授，在答辩期间分别派到各个小组指导答辩工作。
毕业答辩前首先是对学生的毕业论文进行盲审,要求由除指导教师外的答辩小组2名以上教师认真审查评阅，写出评阅意见与评分，盲审不通过的不准予参加毕业答辩，以此来审查学生的答辩资格。通过的同学要准备答辩的ppt，把毕业论文的结构、主要完成部分及设计的结果等内容准备出来。答辩时,要求每位同学的答辩自述时间应控制在15-20分钟左右,教师提问20分钟为左右。在答辩过程中要有专人对学生所提的问题进行记录，对答辩情况进行汇总。答辩完成后，要求所有答辩小组的成员对各个学生的答辩情况进行决议，给出毕业答辩成绩。毕业设计成绩评定必须坚持标准,严格要求。“优秀”的比例应严格控制在本专业参加答辩总人数的15%以内,优良比例应严格控制在60%以内。
毕业设计的质量,除了本身的学术水平、应用价值另外,还应考察学生解决实际问题的能力、对知识的综合应用能力、在工作中查阅处理信息和应用各种工具的能力、撰写科研报告和表达交流的能力以及在工作中的团队协作能力等。对毕业设计拟评“优秀”的学生,要求参加各系答辩分委会组织的集中答辩。对毕业设计平时不认真、小组答辩成绩较差的学生,由相关分委会组织复答辩后视情况决定是否给予通过。答辩委员会要办事公正,治学严谨,严把质量关,对毕业设计达不到教学要求的,决不姑息。
6结论
要想搞好毕业设计工作,关键的是要做到“五个到位”,即认识到位、经费投入到位、指导教师到位、学生到位和管理工作到位。另外,,消除学生毕业前的各种干扰,专心做好毕业设计,是本阶段学生思想政治工作的重点。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计。正确认识毕业设计的重要性将有利于保障和提高教学质量，实现为社会输入合格人才的要求。
机电一体化异地设计活动中的产品建模问题,需要采取统一处理手段,特别是在端口多能量集成组件模型范围下,可以运用六元组形式加以清晰表述;而多能量端口则选用五元组加以表述。按照客观层面审视,端口变量包含广义速度与力变量元素,两者乘积即为功率量,不同组件之间会借用端口实施能量、信号交换。参数化集合模型,如液压系统、机械等都必须展现物理形式且保留一定质量,安装过程中仍须界定运动、散热问题,主要是因为任何组件不论结构形式或是功能行为,都必须利用几何、装配模型绽放,实际上就是运用系统可视化特征完成虚拟原型改造任务。再就是由于不同能量域的结构复杂,在此情况下参数化建模方法应保留一定特征,并且利用纹理、材质等三维建模技术,使得模型逼真之外更保留结构简洁性特征。机电一体化系统多能量域集成组件就是联合形状特征、约束零件模型进行装配,针对不同部件几何形态进行建模,包括不同刚性、可变性零件等;同时采取参数化约束模型和联结特征模型,针对不同联结装配关系实施建模改造,包括机械静联结等,进而建立整个机电一体化系统的可视化虚拟原型架构。
2机电一体化系统异地设计多能量域集成仿真技术解析
结合早期设计经验分析,有关产品功能需求与工作原理需要得到进一步重视,所以在设计计算期间应该针对系统内部组件形态加以简化,包括线性近似、阻尼刚性影响忽略等。目前设计精确度不断提升,有关CAD、行为、配置模型逐步完善;现实中系统中组件主要采用实际模型搭配,其间有必要针对系统实际性能指标加以预测。因为非线性、时变、离散等实际情况都要考虑在内,涉及传递函数形式开始不再适用,数值求解便成为唯一出路。需要特别注意的是,透过产品模型中推导出如果所有组件的行为模型都已知,则根据系统的配置模型,利用Mapple等工具包可以进行符号求解。但由于整个开发项目参与者之间存在竞争合作并重关系,这便导致系统组件行为模型的形式多样性,包括HDL、XML等可执行代码及其他MDL等。这时可将系统组件模型进行封装,通过提供封装器的标准API接口,可以开发出各种系统组件模型的封装器。利用封装器可以实现基于配置的多能量域集成聚台仿真改造。在此基础上,如果利用CORBA/JAVA/XML/Web技术,则可实现机电一体化系统异地设计的分聚台仿真目标。此外,基于XML的多能量域集成产品建模机电一体化系统异地设计的演化过程对组件的可演化性提出了很高的要求。就是在设计的早期阶段,强调组件的功能需求及性能、结构与形状方面的约束,此时主要定义复合组件的接口、配置模型、附加的约束;而在设计的后期阶段,强调组件在系统中的装配关系、端口连结关系以及组件内部各能量域内的行为属性参数件是否满足设计需求,此时需要详细定义组件的端口模型、配置模型、行为模型、几何模型、关联模型、约束模型。需要特别注意的是,整个开发项目中,任何参与者之间都存在竞争、合作关系,这便令行为组件模型样式更加丰富多样,如XML、可执行代码等,此时技术人员可考虑进行组件模型封装处理,并透过封装器标准化API接口实现配置多能量域集成聚合仿真操作目标。
3结语
（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
1采煤设备机电一体化技术的研究
1.1传感系统。采煤设备的机电一体化传感系统可以实现对电压、电流、功率、速度、温度、压力、液位高度、支架支撑力、液压流量等实施有效的测定。在传感系统的性能提升方面，首先，应提升对设备细微动作变化的感应检测，例如：采煤机机身倾斜度，摇臂摆动幅度、动力牵引、设备行径、煤岩分离、运输行程、油缸支撑度、液压支架压力和流量等；其次，在信号传输方面，应该进一步提高其可靠性、规范性与精准性。
1.2监测系统。监测系统的主要功能是依据计算机数据模式，收集采煤设备在日常工作状态中的各项情况，与计算机预先设定的数据进行比较，从而实现对设备的全面测量，同时，将计算机数据转化为人们可以识别的文字、数字与图案，方便操作者实施有效监测。监控系统是传感系统与控制系统的连接纽带，是人们探知设备工作状态的有效途径。
1.3控制系统。通过计算机技术，可以实现机电一体化的有效控制，在采煤设备正常工作的状态下，控制系统只要依照计算机事先设置好的指令，对设备进行有序的操控就可以了。能够凸显控制系统技术水平的时候，首先，能否控制采煤设备维持长时间运行的稳定，若能，则说明该系统性能比较优异。比如，在日常采煤的时候，对挖掘进程、传输过载、机具姿势调整等是否能够实现柔性调整；其次，当遇到突发状况的时候，控制系统能否及时实现智能化的有效控制。比如，在遭遇设备故障、煤层坍塌、异物堵塞等情况时，能否及时下达正确的指令，能否采取精确的动作，实现停机、倒车、减速等动作。目前，对于采煤设备可靠性控制是一个科技难关，如何开发微电子技术和计算机技术的更多功能，使之在设备自检自诊、故障自我检测与排除、作业环境监视与反馈、智能化无人化等方面实现突破，是科研工作者与设备操作者需要面对的研究方向。
2机电一体化技术对采煤设备的促进作用
2.1可以提高自动化操作程度。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，通过简单的电脑操作，下达执行指令，就可以实现高效率的采煤作业。该项技术可以有效降低煤矿工人的劳动强度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效规避因工人经验不足而引发的安全隐患。有些比较先进的装有机电一体化技术的采煤设备，甚至可以实现远程操控与智能化无人操作，彻底颠覆了煤矿工人的传统形象。
2.2可以在节能减排的同时提高开采效率。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，首先，可以减少人力劳动成本；其次，可以整合各个分散的小设备，胶带输送机、通风机、提升机等，减少无效功的浪费；最后，自动化作业的最大优势就是可以大幅提高开采速度。因此，使用该采煤设备，可以有效提升煤炭企业的市场竞争力。
2.3可以降低维护强度与维修成本。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，可以实现全设备的系统化监控与报警，对于一些较为简单的设备故障，系统通过识别，启动自我维护功能，将微小的故障及时消灭掉，避免设备带病作业。对于简化维修程序、降低维修成本、延长机器寿命、提高工作效率、改善职工工作环境都具有管理优势。
2.4可以提高工人队伍的整体作业水平。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，必然会带动煤炭生产中的自动化改革进程。新的设备本身就具有较强的学习性与经济性，对职工自身水平的提高起到了督促与带动作用。新设备的工作模式必然拉动供电、排水、通风、提升等各项保证系统的升级换代，否则就会影响生产效率。对煤矿的软硬件系统进行必要的改进，在改进与以后的维护工作中，职工的作业水平必然会随之得到提高。
3结语
中职院校中的机电一体化专业主要包括：机电一体化、数控维修以及电气控制等。建立完善的机电一体化实训基地的主要指导思想就是，提高学生的操作实践能力，培养机电一体化专业的复合型人才。
二中职院校机电一体化专业实训基地建设的对接
1．与机电行业企业内部的对接
中职院校机电一体化专业的培训理念是：发展生产行业，注重引进先进的企业管理模式，在学生管理、教学管理模式中，不断结合企业管理模式，有效完善校中厂模式。在引进企业管理模式的同时，完善学生日常的实训管理制度，选择合适的小型企业，建立健全厂中校的教学模式。除此之外，还应该与合作企业之间共同制定切合实际的教学内容，积极开展多种多样的教学活动，充分实现校企的零度对接。
2．与职业标准的对接
机电一体化专业的职业资格证书包括：数控维修工种、维护电工工种以及机电一体化工程师等。学生可以根据不同的岗位要求，进行不同的技能考核。同时，中职院校还应该积极鼓励学生，参加一些要求等级较高的职业技能大赛，最大限度地帮助学生提高综合素质以及操作能力。除此之外，学院还应该重视学生对机电一体化行业的技术标准以及行为规范的正确理解。充分利用现有的资源，从企业内部聘请资历较深的专家，教授学生一些实践性较强的学科。
3．与课程体制的对接
我国的中职院校涵盖了基本的实训教学内容，即：机电一体化实训中心、自动化实训中心。同时，部分中职院校中，基本实现了与企业之间的深度合作，即：共同开发机电一体化专业的生产过程控制的有关课程，主要包括：数控机床故障的维护、控制系统的运行与维护以及电气控制等。
4．与终身学习的对接
第一，完善教育教学平台。中职院校应该加强对建立健全校企一体化的教学模式，充分完善教学机制。与企业之间开展多种形式的办学实践活动，例如：签订校企订单培养、组织学生顶岗实习以及强化师资力量等。在企业的帮助下，不断探索一种新型的教学机制，提高学生学习的自动性、探索性、创新性，完善学生终身学习的体制。第二，建立健全职前职后的人才订单培养机制。在我国部分中职院校中，基本上已经实现了个性化的职前人才订单培养机制。依据企业内部以及市场的需求，全面制定一套切合实际的教学方案，开展一系列的职业技能考核，提高学生的实践操作能力，打造一批机电一体化专业的复合型人才。同时，与中职院校一些合作的单位、企业，还应该为学生提供所需的教学场所、相关设施以及日后的顶岗实习安排。中职院校还应该与合作企业之间建立多元化的人才订单合作；充分利用现有的教学资源以及企业资源，积极开展校企之间的合作，加强学生的企业化培养。与此同时，中职院校应该加强对机电一体化专业毕业生或者是企业员工开展重新回到校园学习的项目，这样不仅有利于提高机电一体化专业人才的综合能力，同时还有利于提高行业内部的竞争力。为了满足市场的需求，培养机电一体化的专业复合型人才，中职院校还应该努力构建具有特色的中职教育终身学习的平台。第三，建立完善的中职院校机电一体化专业招生机制。中职院校应该充分重视对机电一体化专业学生的教学工程，努力实现学生职业教育的贯通。充分利用校企合作的教学模式，切合实际地与企业之间实现零度对接，从而有效地拓展中职院校机电一体化专业的招生机制。
三总结
【关键词】：机电一体化；现状；发展趋势
一、机电一体化的产生与应用
20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。
二、机电一体化的发展现状
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70年代~80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作,虽然取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
三、机电一体化的发展趋势
(一)智能化趋势
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
(二)模块化趋势
模块化是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品,也可以扩大生产规模,制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
(三)网络化趋势
计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。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使家用电器网络化已成大势,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,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
(四)微型化趋势
微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势,国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术。
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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[7]肖海平.探究高职机电一体化专业考试考核方法改革的探索与实践[J].考试周刊，2015，24：1.
关键字：机电一体化；实践教学；教学改革；
中图分类号：G4 文献标识：A 文章编号：1674-3520（2014）-04-00137-01
一、我国当前机电一体化类课程教学现状及其原因分析
结合我国目前职业教育的现状，造成当前机电一体化类课程理论讲不透、实验做不好、技术学得不扎实的原因主要有以下几个方面：
（一）师生思想上都不够重视
从目前的职业学校的教学现状来看，重视理论教学轻视实践教学一直是我国课程教学的传统方法，在这样的教学模式下，不利于师生在课堂中对于知识的学习和掌握。机电一体化这样的课程，理论课本来就比较晦涩难懂，如实践训练课程不足的话，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，师生本身对于课程的重视程度不够也是导致课程学习问题的原因。教师认为对于机电一体化课程教学任务重，往往在授课过程中疲于应对；而学生对于机电一体化课程知识的理解比较吃力，往往缺少兴趣，加之实践实验时间较少，课程最后流于形式。因此，师生在思想上不够重视是目前机电一体化课程教学的一个基本现状。
（二）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，绝大多数职业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、过于深奥，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，可到了社会上却无从下手。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，这也是导致职业学校机电专业的实践课程体系设置不合理的原因。
二、机电一体化类课程的教学改革策略探讨
（一）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
课程体系建设要根据学校的专业学生的定位和专业建设目标，合理确定基础课和专业课，理论教学和实践教学的比例分配，结构合理，形成具有鲜明特色的课程体系。打乱原有的按知识学习组织授课的章节顺序，边学边做，边做边学，将所学理论与实践完全融合起来。现有的大部分教材无法实现教学要求，学校要组织专业课教师编写与此教学过程相适应的校本教材，对教学目标进行分解，以专业技能为主线，将多个项目的学习知识的重点和目标有效的串联起来。这种为用而学、学以致用的教学方式让教与学有了更强的针对性，让学生在操作过程中学会如何用专业知识去分析问题、解决问题。教师将学生实践中出现的问题或困惑，用专业理论知识来加以解释，使学生“知其所以然”，从而实现理论与实践的有机结合，调动学生的各种感官参与学习过程
（二）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。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，应该是动态的，是随着科技的发展而不断充实和进步的，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。
（三）加强师资队伍建设
优秀的教师团队是保障一体化教学顺利进行的重要因素。我们要围绕专业建设需要，优化师资结构，建设一支教学、科研、实践水平高，具有较强责任感和团结协作精神的，具有较高学术造诣、丰富的教学经验、鲜明的教学特色的教师团队。学校要积极推动校企合作，联合培养教师，聘请企业专家、技能操作能手对学校教师进行实践与实训方面的指导和培养，提高学校双师型教师的数量和质量。
三、结语
"一体化教学"作为一种教学模式，对教学质量、教学效果的提高起到了很大的作用。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，是结合当前国内中等职业学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，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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【4】连香姣.“机电一体化系统设计与综合实验”的改革与实践[J].机电工程技术，2006（9）
论文关键词：机电一体化,电力行业,应用
机电一体化主要是指将机构的主要功能以及动力、信息处理、控制等功能与电子科技相结合，实现机械装置与电子化控制软件、设计有机结合，形成全新的系统。它具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗等特定功能价值，涵盖了“技术”和“产品”两个方面，是一个功能强大的系统。
当前，机电一体化已经发展成为了一门具有专门系统的学科领域，当今科学发展日新月异，机电一体化也将逐渐被赋予新的内容。
2 机电一体化技术发展现状
2.1 机电一体化技术在电力行业的发展现状
近年来，“机电一体化”这个名词越发流行，它最初只被认作为机械与电子的简单结合，但随着微机性能不断提高，以及信息技术、数据库、光学，尤其是通信技术逐渐进入机电一体化，机器可以通过遥控和网络化实现机电一体化，生产范围也日益普及。
机电一体化目前多应用于汽车制造、装备制造、机械加工等行业，其优越的性能在电力行业的应用还处于初级阶段。电力行业发展需要集成化、智能化，也需要人性化、绿色化，这些都是机电一体化技术能够做到的，因此，机电一体化技术在电力行业的应用还远远不能满足行业发展的需求，还有待进一步地研究并投入应用。
2.2 机电一体化技术的发展趋势
当今数字化、综合化、网络化以及个性化的技术革命是以微电子、软件、计算机和通信技术为核心引发的，对全球经济、社会、科技和军事等方面发展影响深刻，也影响了机电一体化学科的发展趋势。据有关预测表明，机电一体化技术的发展方向如下所述。
（1）朝着光电一体化发展：一般由传感、动力、信息处理、机械结构等部件即可组成机电一体化系统，加入光学技术，并利用其特点，能有效完善机电一体化系统中的传感、动力和信息处理部件。（2）朝着柔韧化发展：今后的机电一体化系列产品，会有足够的冗余度来运转执行和控制系统，对突发事件应对能力加强，柔韧化改善。该系统的子系统之间相互独立，均服务于总系统，而本身也具有“自律性”，能就不同环境而做出差异反应，同时，单个子系统的故障不会影响总系统性能发挥，使得总系统柔韧性加强。（3）朝着智能化发展：未来的机电一体化系列产品的“全息”特点将会更突出，表现为极强的智能化，这是由于信息技术、模糊技术都在快速发展，识别能力增强。
3 机电一体化技术在电力行业中的应用探究
3.1 交流电机的正反转控制设计
在生产实践过程中，常要求用一台电动机的正反转控制方向相反的两个运动，如小车的左行、右行，机械手的上升和下降等。
交流电机的正反转控制电气设计如图1所示。
要实现三项鼠笼型异步电动机的正反转控制，只要把三相线当中的任意两相调换位置即可。如图1，加入接触器KM1闭合时电动机正转，当接触器KM1断开，论文接触器KM2闭合时，电动机就会反转。
3.2 机电一体化技术在水电站厂设备中的应用
随着光电式互感器、智能化开关等机电一体化设备的出现，水电厂的自动化技术逐渐进入到数字化阶段。
（1）水电厂设备机电一体化结构分析。
水电厂设备机电一体化结构主要分3层。其中过程层，随着信息技术发展，采用了新一代光电电压互感器、光电电流互感器，能够直接采集数字量，提高了抗干扰和抗饱和性能，开关装置也实现了紧凑化和小型化。
（2）水电厂自动化的发展趋势。
目前，水电厂机电一体化不断更新技术，其发展趋势主要有智能化、人性化及用户二次开发等。
智能化指系统可根据人为存储的命令对事件进行推理、判断及归纳。在一定条件下能代替人工操纵，经过归纳和判断，自动操作、提示信息，使机组安全地运行。智能化越高，对人员要求越低，对自身及控制设备的状态能给出准确判断、统计及报警提示。
3.3 机电一体化技术在电站辅机产品研制中的应用
（1）微机励磁调节器：该装置典型的有UNITROP系列，响应快、精度高、稳定可靠、结构紧凑、抗干扰、运行和维护方便、可靠性高，在市场上应用非常广泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自动调节器分别适用于≤50 MW等级的无刷励磁汽轮发电机、≤600 MW和≥135 MW等级的汽轮发电机组的自动励磁电压调节器。（2）励磁绕组绝缘电阻监测装置：该装置典型的有GFDS-9001E型，采用80C196单片机技术。用来测量励磁绕组与地之间的绝缘电阻，一般采用在线检测的方式，监测发电机与励磁机励磁绕组之间绝缘情况。（3）发电机气体纯度监测装置：该装置典型的有GHS-1型，由纯度风机、纯度仪和变送器等部件构成。优点为：性能稳、无污染、不漂移、维护便捷，独有的微处理器结构容易使压力、环境和温度相互补偿，精度高。（4）励磁电流电压测算仪：该装置典型的有GES-9001型，用于测量励磁电流和电压，并可显示发电机的电流、电压、功率因数、频率、有功和无功功率以及转子氢温、绕组温度等。适用范围较广，可供3～600 MW的发电机组使用，性能好，质量可靠。
4 结语
机电一体化技术伴随着当前科技的进步快速发展，所发挥的作用日益明显，但是其在电力行业的应用远不能满足当前的需求，还需要进一步地研究并应用。
参考文献
[1] 章浩，张西良，周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究，2006（7）：46-47.
[2] 袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社，2006.
