機(jī)電一體化課堂教學(xué)改進(jìn)措施論文

機(jī)電一體化課堂教學(xué)改進(jìn)措施論文機(jī)電一體化課堂教學(xué)改進(jìn)措施論文一、機(jī)電一體化概念機(jī)電一體化概念是由日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)第一次提出來(lái)的：機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。1996年，美國(guó)IEEE/ASME給出了一個(gè)較為全面的定義：“對(duì)機(jī)電一體化初步定義為‘在工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)和制造中，機(jī)械工程和電子與智能計(jì)算機(jī)控制的協(xié)同集成'，包括11個(gè)方面：成型和設(shè)計(jì);系統(tǒng)集成;執(zhí)行器和傳感器;智能控制;機(jī)器人;制造;運(yùn)動(dòng)控制;振動(dòng)和噪聲控制;微器件和光電子系統(tǒng);其他應(yīng)用。”機(jī)電一體化概念主要包括機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品兩方面。二、機(jī)電一體化（一）機(jī)電一體化的發(fā)展歷程從第一次提出機(jī)電一體化概念到現(xiàn)在，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：20世紀(jì)60年代前的第一階段為“萌芽階段”，20世紀(jì)70年代到80年代的第二階段為“蓬勃發(fā)展階段”，20世紀(jì)90年代后期的第三階段為“智能化階段”。隨著機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品得到了各國(guó)的關(guān)注和支持，并出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。目前，學(xué)界對(duì)機(jī)電一體化的學(xué)科體系和法陣趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究;同時(shí)，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)展取得巨大進(jìn)步，促使機(jī)電一體化進(jìn)一步形成完整的科學(xué)體系。（二）機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床（CNC）是一種由計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ秒娮佑?jì)算裝置控制的高效自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床發(fā)展至今，經(jīng)歷了從電子管數(shù)控、晶體管數(shù)控、集成電路數(shù)控、計(jì)算機(jī)數(shù)控到微型計(jì)算機(jī)數(shù)控等5代演變。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，數(shù)控機(jī)床占機(jī)床總數(shù)的30%-40%。近十年來(lái)，我國(guó)普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10um提高到5口m,精密加工中心則從3-5口m提高到1-1.5口m,并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)（0.01口m）。汽車的機(jī)電一體化。汽車的機(jī)電一體化是以微機(jī)為中心,通過(guò)自動(dòng)控制來(lái)改善汽車性能,增加汽車的功能,實(shí)現(xiàn)汽車降低油耗,降低排氣污染,提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和舒適性。近幾十年來(lái),在機(jī)電一體化技術(shù)飛速發(fā)展的背景下,汽車機(jī)電一體化的研究和發(fā)展都有了質(zhì)的.飛越。工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。工業(yè)機(jī)器人有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：可編程、擬人化、通用性等。工業(yè)機(jī)器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的典型應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在食品工業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)等民用及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）是在信息技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)把分散在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中各種孤立的自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)集合起來(lái)，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)。（三）機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)縱觀機(jī)電一體化的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面。微型化。微型機(jī)電一體化系統(tǒng)是在機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物，是機(jī)電一體化一個(gè)新的發(fā)展方向。微型機(jī)電一體化產(chǎn)品具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，在生物醫(yī)療、軍事等方面有顯著的優(yōu)越性，是機(jī)電一體化將來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能化。21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向就是智能化，人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)的研究中得到越來(lái)越多的重視，其重要應(yīng)用體現(xiàn)在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的智能化方面。綠色化。隨著工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有資源的減少，以及近年來(lái)回歸自然理念的產(chǎn)生，綠色化是機(jī)電一體化發(fā)展的必然趨勢(shì)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。三、關(guān)于機(jī)電一體化的課堂教學(xué)改進(jìn)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門(mén)綜合性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)的一本專業(yè)必修課程之一。該課程的基本任務(wù)是讓學(xué)生了解機(jī)電一體化的概念，應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)，掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、方法和相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，了解機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)流程。作為一門(mén)綜合學(xué)科，其先修課程包括《機(jī)械設(shè)計(jì)》《機(jī)械原理》《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》《電動(dòng)技術(shù)》和《電子技術(shù)》等。（一）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)現(xiàn)狀課堂理論教學(xué)內(nèi)容重復(fù)?；凇稒C(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程綜合性、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，其主要內(nèi)容在前期的先修課程中都有專門(mén)課程講授，比如，機(jī)械本體機(jī)械技術(shù)的相關(guān)知識(shí)在《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械原理》等課程種有專門(mén)學(xué)習(xí)的;《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》中有專門(mén)學(xué)習(xí)檢測(cè)傳感技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，包括各類傳感器的工作原理、工作特性及傳感器的應(yīng)用等知識(shí);《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》有關(guān)于控制理論與控制器設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。而在《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程中，這些內(nèi)容的回顧和重復(fù)，雖然是對(duì)前期的回顧和重復(fù)，但對(duì)大四學(xué)生的務(wù)實(shí)性而言，這些知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)他們并沒(méi)有多少吸引力，課堂教學(xué)效果不理想。重理論輕實(shí)踐的課堂教學(xué)方法。目前，《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的教學(xué)還是以教師的課堂授課為主，整個(gè)學(xué)習(xí)流程為：機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)的理論學(xué)習(xí)后f結(jié)合幾個(gè)常用實(shí)例講解其具體應(yīng)用（三相異步電動(dòng)機(jī)、機(jī)械手應(yīng)用等實(shí)例）f結(jié)合機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程講解具體設(shè)計(jì)案例。最后以考試的方式來(lái)考核整個(gè)學(xué)習(xí)效果。從上述介紹的課程學(xué)習(xí)流程看，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中涉及學(xué)生動(dòng)手的環(huán)節(jié)很少，而且應(yīng)用案例分析和設(shè)計(jì)案例講解都是以課堂教學(xué)為主，這就會(huì)造成學(xué)生對(duì)案例分析和講解的理解認(rèn)知比較抽象，不夠具體化。綜上所述，我們可以得出結(jié)論：《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的初衷是在于讓學(xué)生能夠綜合所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，綜合運(yùn)用，具有一定的分析、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力，為學(xué)生后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至是工作奠定基礎(chǔ)，建立一定的設(shè)計(jì)思路和培養(yǎng)其動(dòng)手能力。但從整個(gè)現(xiàn)狀分析看，教學(xué)效果不盡人意。（二）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)改進(jìn)理論教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)。調(diào)整理論教學(xué)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的比例，協(xié)調(diào)好各部分理論知識(shí)與前期先修課程之間的關(guān)系。一方面，可以適當(dāng)減少與前期先修課程設(shè)計(jì)理論知識(shí)重復(fù)的部分，讓學(xué)生保持對(duì)知識(shí)的求知欲;另一方面，加大相關(guān)技術(shù)前沿知識(shí)和發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的比重，讓學(xué)生對(duì)學(xué)科發(fā)展的前瞻性有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，爭(zhēng)取做到課本知識(shí)與現(xiàn)有技術(shù)和現(xiàn)狀良好銜接，盡量避免出現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際脫節(jié)，做到與時(shí)俱進(jìn)。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的改進(jìn)。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)方面，可以在單純理論教學(xué)的基礎(chǔ)上加入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對(duì)于課程實(shí)踐教學(xué)與動(dòng)手能力的培養(yǎng)，不要僅限于幾個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，而是真正讓學(xué)生做到將理論知識(shí)學(xué)以致用，在實(shí)踐過(guò)程中對(duì)所學(xué)理論知識(shí)有更深刻的理解，甚至提出自己的設(shè)計(jì)思路和見(jiàn)解。3.教學(xué)方法的改進(jìn)。教學(xué)方法的改進(jìn)主要體現(xiàn)在理論知識(shí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)兩方面。理論教學(xué)方面，可以不拘泥于PPT和單純課本知識(shí)的講解?？梢岳矛F(xiàn)有的比賽項(xiàng)目或科研項(xiàng)目，讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，真正做到在實(shí)際中感受知識(shí)的應(yīng)用。比如，北京工業(yè)大學(xué)在2007年時(shí)，利用機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，將該培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用到本科生機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中，這極大地提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)以及團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。北京航空航天大學(xué)提出了一體化項(xiàng)目教學(xué)的概念，通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)以致用。四、結(jié)語(yǔ)本文結(jié)合機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀，提出現(xiàn)階段《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)現(xiàn)狀，并針對(duì)目前存在的不足，就理論教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和教學(xué)方法三方面提出改進(jìn)方法。參考文獻(xiàn):[1]姜培剛?機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[3]楊明,路琴?機(jī)電一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2006,8(8):38-40.陳輝，王磊.機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械，2008:7(35):1-4.楊春光.我