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論文摘要 針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)電一體化類課程在教學(xué)過程中重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)狀,本論文對(duì)高等院校機(jī)電一體化類課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了探討與研究,分析了我國高等院校當(dāng)前機(jī)電一體化類課程教學(xué)現(xiàn)狀,并指出了其原因,在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討了高等院校機(jī)電一體化類課程實(shí)踐教學(xué)的改革策略與教學(xué)方法,從充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段、改革實(shí)踐教學(xué)考核方式及加強(qiáng)實(shí)踐設(shè)備及基地建設(shè)三個(gè)方面詳細(xì)論述了機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法的改革,對(duì)于進(jìn)一步提高我國高等院校機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)水平和教學(xué)效果具有較好的指導(dǎo)和借鑒意義。
0 引言
“機(jī)電一體化”一詞的英文名詞是“Mechatronics”,它是取Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分拼合而成的。由于機(jī)電一體化技術(shù)是其他高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),其發(fā)展依賴于其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,因此很多高校都開展了機(jī)電一體化這門課程的課堂教學(xué)。機(jī)電一體化是一門綜合性實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,涉及知識(shí)面廣、容量大,這門課的教與學(xué)都不容易。
傳統(tǒng)的教學(xué)方法都是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)構(gòu)成,將機(jī)電一體化系統(tǒng)分為若干個(gè)功能結(jié)構(gòu)模塊,逐一進(jìn)行講解,例如分別講解機(jī)械本體功能模塊,傳感檢測功能模塊,中央控制功能模塊等等,這樣的教學(xué)方法易于學(xué)生理解,但是在無形中割裂了機(jī)電一體化系統(tǒng)各個(gè)功能模塊之間的有機(jī)聯(lián)系,為此必須結(jié)合機(jī)電一體化這門學(xué)科本身的特點(diǎn),對(duì)其教學(xué)方法和教學(xué)策略進(jìn)行改革與嘗試,以期從中能夠找到有效的復(fù)合機(jī)電一體化課程特點(diǎn)的教學(xué)方法與教學(xué)策略。
1 我國當(dāng)前機(jī)電一體化類課程教學(xué)現(xiàn)狀及其原因分析
結(jié)合我國目前高等教育的現(xiàn)狀,造成當(dāng)前機(jī)電一體化類課程理論講不透、實(shí)驗(yàn)做不好、學(xué)得不扎實(shí)的原因主要有以下幾個(gè)方面:
1.1 師生思想上都不夠重視
從目前的高等院校的教學(xué)現(xiàn)狀來看,重視理論教學(xué)輕視實(shí)踐教學(xué)一直是我國高等院校理工科教學(xué)的傳統(tǒng)方法,在這樣的教學(xué)模式下,尤其是像機(jī)電一體化這樣的課程,理論課本來就比較晦澀難懂,加之實(shí)踐實(shí)訓(xùn)比較少,學(xué)生學(xué)到最后完全沒有系統(tǒng)的概念和知識(shí)體系,對(duì)于機(jī)電一體化的理解只是停留在表面層次,因此必須要逐步加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)。從體制上來說,師生自身對(duì)該課程的重視程度不夠也是十分重要的原因,教師認(rèn)為對(duì)于機(jī)電一體化課程教學(xué)任務(wù)重,往往疲于應(yīng)付授課;而學(xué)生對(duì)于機(jī)電一體化課程知識(shí)的理解比較吃力,往往興趣不大,加之實(shí)踐實(shí)驗(yàn)時(shí)間較少,最后將實(shí)踐實(shí)訓(xùn)流于形式,因此,師生在思想上不夠重視是目前高等院校機(jī)電一體化課程教學(xué)的一個(gè)基本現(xiàn)狀。
1.2 機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)計(jì)不合理
機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的課程內(nèi)容包括很多技術(shù)內(nèi)容,目前,絕大多數(shù)高等院校的機(jī)電專業(yè)課程體系受傳統(tǒng)教育思想的影響,課程的內(nèi)容過多過深?yuàn)W,理論課時(shí)數(shù)太大,實(shí)踐技能教學(xué)課時(shí)不足,而且內(nèi)容陳舊。還有些學(xué)校脫離實(shí)際情況過高地制定了課程標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致教學(xué)與實(shí)踐相背離。現(xiàn)在學(xué)校里學(xué)習(xí)的知識(shí)和社會(huì)上用到的知識(shí)相差很遠(yuǎn),很多學(xué)生學(xué)習(xí)了很多知識(shí),可到了社會(huì)上去無從下手。相關(guān)機(jī)電行業(yè)和企業(yè)很少參與機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐課程的制定,這也是導(dǎo)致高等院校機(jī)電專業(yè)的實(shí)踐課程體系設(shè)置不合理的原因。
1.3 實(shí)踐教學(xué)條件不完善
由于機(jī)電一體化類課程所開設(shè)的實(shí)驗(yàn),往往實(shí)驗(yàn)設(shè)備體積比較龐大,集成度較高,價(jià)格昂貴,因此很多院校對(duì)于機(jī)電一體化課程實(shí)驗(yàn)所配置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是很簡單的,目前很多高等院校也在進(jìn)行教學(xué)改革,增大實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程量,但是相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容仍然或多或少的存留著傳統(tǒng)教學(xué)模式的影子,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐條件差,硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊,很多實(shí)驗(yàn)臺(tái)或者實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是演示性實(shí)驗(yàn),整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程都是老師在做實(shí)驗(yàn),學(xué)生只負(fù)責(zé)看,即使動(dòng)手也是按照老師調(diào)試好的實(shí)驗(yàn)按照老師實(shí)驗(yàn)的順序重復(fù)一遍,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果比較差,這使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)就流于形式化。
(2)缺乏綜合性的創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)臺(tái)供學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐,目前機(jī)電一體化類的課程實(shí)驗(yàn)都只是簡單的重復(fù)性的實(shí)驗(yàn),缺乏激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新動(dòng)手能力的綜合性實(shí)驗(yàn),這使得機(jī)電一體化類的實(shí)驗(yàn)無法激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力,無法提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。
(3)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐評(píng)價(jià)機(jī)制不夠健全,很多實(shí)驗(yàn)實(shí)踐流于形式,這導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)重視程度不夠,多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告依靠抄襲完成,老師對(duì)學(xué)生沒有印象,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績僅僅憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告打分,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐評(píng)價(jià)機(jī)制的缺失使得機(jī)電一體化類的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐失去了價(jià)值。
2 機(jī)電一體化類課程的教學(xué)改革策略探討
2.1 充實(shí)機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和完善教學(xué)手段
在對(duì)機(jī)電一體化課程專業(yè)實(shí)踐課程進(jìn)行教學(xué)改革的時(shí)候,我們提倡應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個(gè)院校各個(gè)專業(yè)自身的專業(yè)特色進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革,添加符合專業(yè)特色的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,不斷完善實(shí)踐教學(xué)條件和教學(xué)手段,盡量弱化傳統(tǒng)實(shí)踐模式中的演示性的或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),加大動(dòng)手實(shí)踐實(shí)驗(yàn)及綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并和理論課程對(duì)應(yīng)起來,使得學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐實(shí)驗(yàn),這樣更容易掌握機(jī)電專業(yè)知識(shí)和技能。
2.2 重視機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核
任何課程都需設(shè)置考核環(huán)節(jié),同樣的,機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)也需要考核,考核環(huán)節(jié)也是學(xué)生最為敏感的環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的機(jī)電專業(yè)實(shí)踐課程考核的方式是出勤考查、實(shí)驗(yàn)報(bào)考考查以及最后實(shí)驗(yàn)考查成績相結(jié)合的方式,這種考查考核方式不能夠考查出學(xué)生的完全實(shí)踐能力,只能夠從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況給學(xué)生考核打分,因此傳統(tǒng)的考核方式并不合理,就需要對(duì)傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行改革。
結(jié)合機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn),對(duì)于機(jī)電一體化實(shí)踐課程的考核不應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的模式和標(biāo)準(zhǔn),而是應(yīng)該結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的方式和手段靈活的設(shè)定考核方式,采取定量結(jié)合定性的方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)考核。簡單的演示性或者驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),應(yīng)當(dāng)減小考核的比重,而對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手考查較為全面的實(shí)驗(yàn),考核比重就應(yīng)當(dāng)加大;另一方面,還可以靈活的采取口試筆試、現(xiàn)場提問、課程設(shè)計(jì)、綜合課程實(shí)驗(yàn)等多種形式進(jìn)行考核,重點(diǎn)不是考查學(xué)生的知識(shí)理解程度,而是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)于實(shí)踐技能的掌握和應(yīng)用能力。
2.3 加大機(jī)電專業(yè)校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的力度
對(duì)于機(jī)電一體化這樣的實(shí)踐要求較高的課程,實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)就顯得十分有必要了。實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)力度直接關(guān)系到機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)的效果與成果,而學(xué)生實(shí)踐能力的掌握也取決于實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè),以及實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和安排。各院校要想真正提高機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)的效果,就必須加大對(duì)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)力度。另一方面,機(jī)電專業(yè)校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)踐項(xiàng)目的開設(shè)依賴于實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地,而目前多數(shù)機(jī)電專業(yè)課程依賴于金工實(shí)習(xí)的相關(guān)設(shè)備,因此對(duì)于機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐,必須要加強(qiáng)具有機(jī)電一體化特色的專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地及其相關(guān)設(shè)備的投資建設(shè)力度,為機(jī)電一體化類課程及其專業(yè)的學(xué)生提供足夠豐富的實(shí)習(xí)實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì),以真正提高機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐能力水平。
3 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,教育的方法和手段應(yīng)適應(yīng)這一發(fā)展的需要,傳統(tǒng)的純理論教學(xué)已不能適應(yīng)新的教育目標(biāo),加強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教育已勢在必行。本論文所探討的機(jī)電一體化類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及其教學(xué)改革策略的應(yīng)用研究,是結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)高等院校機(jī)電一體化類課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀而提出來的,能夠有效地提高機(jī)電一體化類課程的教學(xué)效果,對(duì)于這一類的理論知識(shí)多且深、動(dòng)手實(shí)踐能力要求高的課程而言,必須要不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的份量,而本論文也是重點(diǎn)探討如何開展實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練,對(duì)于進(jìn)一步提高機(jī)電一體化類課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)效果無論是在理論方面還是在實(shí)踐方面都具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化,發(fā)展方向,技術(shù)應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科的技術(shù),它是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。
1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.1 數(shù)控機(jī)床的問世,為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術(shù)為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展帶來了勃勃生機(jī); 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ); 1.4 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展躍上新臺(tái)階.
2機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合,其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ);而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起,為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。 2.2 智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網(wǎng)。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 2.4 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能,利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng),使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 2.5 人性化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人,如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要,機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào),使用這些產(chǎn)品,對(duì)人來說還是一種藝術(shù)享受。
2.6 微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然,也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro ElectronicMechanical Systems,簡稱MEMS)是指可批量制作的,集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
2.7 集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合,又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率,應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次,使系統(tǒng)功能分散,并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn),然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來,使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。 2.8 帶源化
是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源,如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能,因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。論文參考網(wǎng)。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 2.9 綠色化
綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求,機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí),產(chǎn)品可分解和再生利用。
3 典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品 機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化基礎(chǔ)元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。論文參考網(wǎng)。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
4 機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用
在重工業(yè)企業(yè)中,機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心,把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來,采用組裝合并方式,為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件,增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。
4.1 智能化控制技術(shù)(IC)
由于重工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn),傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難,因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)等,智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于重工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面,如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展,分布式控制系統(tǒng)的功能將越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制,而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能,成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散,故障影響面小,而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能,采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施,使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比,其功能更強(qiáng),具有更高的安全性,是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)
開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持,按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換,且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián),實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成,通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián),實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。 4.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
重工業(yè)企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體,用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠,生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前重工業(yè)企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化,但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理,難以適應(yīng)現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)的要求。未來重工業(yè)企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn),質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存,加速資金周轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化,關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理,獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益,提高了企業(yè)的競爭力。
4.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4~20mA,DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號(hào)連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表,如智能變送器、智能執(zhí)行器和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。 4.6 交流傳動(dòng)技術(shù)
傳動(dòng)技術(shù)在重工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力、電子、技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性,電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng),數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn),交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用,同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎,應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
綜上,我們不難發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)在的社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)了越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
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論文關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化,電力行業(yè),應(yīng)用
機(jī)電一體化主要是指將機(jī)構(gòu)的主要功能以及動(dòng)力、信息處理、控制等功能與電子科技相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置與電子化控制軟件、設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合,形成全新的系統(tǒng)。它具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗等特定功能價(jià)值,涵蓋了“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面,是一個(gè)功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。
當(dāng)前,機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展成為了一門具有專門系統(tǒng)的學(xué)科領(lǐng)域,當(dāng)今科學(xué)發(fā)展日新月異,機(jī)電一體化也將逐漸被賦予新的內(nèi)容。
2 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來,“機(jī)電一體化”這個(gè)名詞越發(fā)流行,它最初只被認(rèn)作為機(jī)械與電子的簡單結(jié)合,但隨著微機(jī)性能不斷提高,以及信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、光學(xué),尤其是通信技術(shù)逐漸進(jìn)入機(jī)電一體化,機(jī)器可以通過遙控和網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化,生產(chǎn)范圍也日益普及。
機(jī)電一體化目前多應(yīng)用于汽車制造、裝備制造、機(jī)械加工等行業(yè),其優(yōu)越的性能在電力行業(yè)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段。電力行業(yè)發(fā)展需要集成化、智能化,也需要人性化、綠色化,這些都是機(jī)電一體化技術(shù)能夠做到的,因此,機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求,還有待進(jìn)一步地研究并投入應(yīng)用。
2.2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
當(dāng)今數(shù)字化、綜合化、網(wǎng)絡(luò)化以及個(gè)性化的技術(shù)革命是以微電子、軟件、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為核心引發(fā)的,對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、科技和軍事等方面發(fā)展影響深刻,也影響了機(jī)電一體化學(xué)科的發(fā)展趨勢。據(jù)有關(guān)預(yù)測表明,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向如下所述。
(1)朝著光電一體化發(fā)展:一般由傳感、動(dòng)力、信息處理、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件即可組成機(jī)電一體化系統(tǒng),加入光學(xué)技術(shù),并利用其特點(diǎn),能有效完善機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感、動(dòng)力和信息處理部件。(2)朝著柔韌化發(fā)展:今后的機(jī)電一體化系列產(chǎn)品,會(huì)有足夠的冗余度來運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行和控制系統(tǒng),對(duì)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力加強(qiáng),柔韌化改善。該系統(tǒng)的子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立,均服務(wù)于總系統(tǒng),而本身也具有“自律性”,能就不同環(huán)境而做出差異反應(yīng),同時(shí),單個(gè)子系統(tǒng)的故障不會(huì)影響總系統(tǒng)性能發(fā)揮,使得總系統(tǒng)柔韌性加強(qiáng)。(3)朝著智能化發(fā)展:未來的機(jī)電一體化系列產(chǎn)品的“全息”特點(diǎn)將會(huì)更突出,表現(xiàn)為極強(qiáng)的智能化,這是由于信息技術(shù)、模糊技術(shù)都在快速發(fā)展,識(shí)別能力增強(qiáng)。
3 機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用探究
3.1 交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)
在生產(chǎn)實(shí)踐過程中,常要求用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制方向相反的兩個(gè)運(yùn)動(dòng),如小車的左行、右行,機(jī)械手的上升和下降等。
交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電氣設(shè)計(jì)如圖1所示。
要實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,只要把三相線當(dāng)中的任意兩相調(diào)換位置即可。如圖1,加入接觸器KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),當(dāng)接觸器KM1斷開,論文接觸器KM2閉合時(shí),電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。
3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在水電站廠設(shè)備中的應(yīng)用
隨著光電式互感器、智能化開關(guān)等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn),水電廠的自動(dòng)化技術(shù)逐漸進(jìn)入到數(shù)字化階段。
(1)水電廠設(shè)備機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)分析。
水電廠設(shè)備機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)主要分3層。其中過程層,隨著信息技術(shù)發(fā)展,采用了新一代光電電壓互感器、光電電流互感器,能夠直接采集數(shù)字量,提高了抗干擾和抗飽和性能,開關(guān)裝置也實(shí)現(xiàn)了緊湊化和小型化。
(2)水電廠自動(dòng)化的發(fā)展趨勢。
目前,水電廠機(jī)電一體化不斷更新技術(shù),其發(fā)展趨勢主要有智能化、人性化及用戶二次開發(fā)等。
智能化指系統(tǒng)可根據(jù)人為存儲(chǔ)的命令對(duì)事件進(jìn)行推理、判斷及歸納。在一定條件下能代替人工操縱,經(jīng)過歸納和判斷,自動(dòng)操作、提示信息,使機(jī)組安全地運(yùn)行。智能化越高,對(duì)人員要求越低,對(duì)自身及控制設(shè)備的狀態(tài)能給出準(zhǔn)確判斷、統(tǒng)計(jì)及報(bào)警提示。
3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在電站輔機(jī)產(chǎn)品研制中的應(yīng)用
(1)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器:該裝置典型的有UNITROP系列,響應(yīng)快、精度高、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾、運(yùn)行和維護(hù)方便、可靠性高,在市場上應(yīng)用非常廣泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自動(dòng)調(diào)節(jié)器分別適用于≤50 MW等級(jí)的無刷勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)、≤600 MW和≥135 MW等級(jí)的汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器。(2)勵(lì)磁繞組絕緣電阻監(jiān)測裝置:該裝置典型的有GFDS-9001E型,采用80C196單片機(jī)技術(shù)。用來測量勵(lì)磁繞組與地之間的絕緣電阻,一般采用在線檢測的方式,監(jiān)測發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組之間絕緣情況。(3)發(fā)電機(jī)氣體純度監(jiān)測裝置:該裝置典型的有GHS-1型,由純度風(fēng)機(jī)、純度儀和變送器等部件構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)為:性能穩(wěn)、無污染、不漂移、維護(hù)便捷,獨(dú)有的微處理器結(jié)構(gòu)容易使壓力、環(huán)境和溫度相互補(bǔ)償,精度高。(4)勵(lì)磁電流電壓測算儀:該裝置典型的有GES-9001型,用于測量勵(lì)磁電流和電壓,并可顯示發(fā)電機(jī)的電流、電壓、功率因數(shù)、頻率、有功和無功功率以及轉(zhuǎn)子氫溫、繞組溫度等。適用范圍較廣,可供3~600 MW的發(fā)電機(jī)組使用,性能好,質(zhì)量可靠。
4 結(jié)語
機(jī)電一體化技術(shù)伴隨著當(dāng)前科技的進(jìn)步快速發(fā)展,所發(fā)揮的作用日益明顯,但是其在電力行業(yè)的應(yīng)用遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的需求,還需要進(jìn)一步地研究并應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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【論文摘要】:介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征,研究了國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,指出了未來發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。
近些年來,光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1 體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制 水平提高,運(yùn)算速度加快,通過電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3 部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4 產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關(guān)甚至無可動(dòng)部件、無機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5 融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來,衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6 產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國實(shí)行改革開放以來,科技領(lǐng)域急起直追,我國的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國內(nèi)市場的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此,我國自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2 發(fā)展趨勢
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)越來越受到高度重視。
從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱點(diǎn)主要包括:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測量時(shí),可極大地提高測量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測量。
2)激光測距,其探測距離遠(yuǎn),測距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場,極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
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(一)定位與培養(yǎng)目標(biāo)不同根據(jù)人才培養(yǎng)分類,可分為學(xué)術(shù)型人才、技術(shù)技能型人才。教育部副部長魯昕在2014年中國發(fā)展高峰論壇表示,我國將實(shí)行兩類人才、兩種模式的高考,即技術(shù)技能型人才和學(xué)術(shù)型人才的兩種高考模式。技術(shù)技能型人才又分為工程師、高級(jí)技工,以及高素質(zhì)勞動(dòng)者三種。在高職教育體系中,高職專科的機(jī)電一體化專業(yè)定位為機(jī)電行業(yè)培養(yǎng)技術(shù)技能型人才,即高級(jí)技工和高素質(zhì)勞動(dòng)者,包括機(jī)電設(shè)備的安裝維修,機(jī)電設(shè)備的操作與維護(hù)等工作。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,以及生產(chǎn)服務(wù)第一線崗位技術(shù)含量的革新和提高,對(duì)技術(shù)技能型人才提出了更高的要求。魯昕指出之前的職業(yè)教育只講技能,隨著信息技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí),技能需以技術(shù)為基礎(chǔ)。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)作為本科層次的職業(yè)教育,就是應(yīng)該在高職專科機(jī)電一體化專業(yè)基礎(chǔ)上,培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐技能和應(yīng)用能力的更高層次的技術(shù)技能型人才,能夠適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和科技水平發(fā)展對(duì)就業(yè)崗位所帶來的各種變化。目前,應(yīng)用本科作為職業(yè)本科教育,其定位比較模糊,在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)三者關(guān)系上,過分強(qiáng)調(diào)科研研究,強(qiáng)調(diào)理論教學(xué),沒有突出社會(huì)服務(wù)的方向,更多地定位于教學(xué)科研型大學(xué),許多應(yīng)用本科院校一心向往建成“一流本科院校”。應(yīng)用本科目前的定位主要是受當(dāng)今社會(huì)“重學(xué)術(shù)輕技能”思想觀念和等級(jí)觀念的約束和束縛,也是社會(huì)對(duì)大學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制和考核標(biāo)準(zhǔn)所造成的。由于應(yīng)用本科的定位模糊,因此,應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)的定位也相應(yīng)的比較模糊,造成了應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在培養(yǎng)目標(biāo)上偏向?qū)W術(shù)型人才的培養(yǎng),體現(xiàn)在教學(xué)過程中,則表現(xiàn)為注重學(xué)生理論知識(shí)的培養(yǎng)和考核,忽視學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和考核。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在定位和培養(yǎng)目標(biāo)上,與職業(yè)教育的定位和培養(yǎng)目標(biāo)是有很大差距的,這是制約高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)實(shí)現(xiàn)有效銜接的一個(gè)重要因素。正是由于應(yīng)用本科本身的定位和培養(yǎng)目標(biāo)與高等職業(yè)教育的差距,使得目前機(jī)電一體化專業(yè)高職專科與應(yīng)用本科的銜接,不管采用哪種方式進(jìn)行銜接,都存在一定的缺陷。
(二)應(yīng)用本科機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)不足高等職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生職業(yè)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。高職專科機(jī)電一體化專業(yè),通過工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實(shí)習(xí)等方式,培養(yǎng)學(xué)生具備從事機(jī)電一體化設(shè)備的操作、組裝、調(diào)試、維護(hù)維修等能力。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)以學(xué)科為導(dǎo)向,主要通過課堂講授為主,教學(xué)效果考核往往以筆試為主,培養(yǎng)學(xué)生的能力通過灌輸理論知識(shí)來實(shí)現(xiàn)。由于應(yīng)用本科院校的定位以及培養(yǎng)目標(biāo)與高等職業(yè)教育的要求存在一定的差距,以及應(yīng)用本科院校在教學(xué)過程中長期以來形成的慣性,使得應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在教學(xué)過程中出現(xiàn)“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在教學(xué)過程中,強(qiáng)調(diào)理論教學(xué),輕視實(shí)踐。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)方面不重視,實(shí)踐條件不足,造成培養(yǎng)出來的學(xué)生應(yīng)用能力不強(qiáng)。這是應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)教學(xué)過程中存在的問題之一,也是妨礙高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)有效銜接的重要因素之一。
(三)課程體系銜接存在問題課程體系是高職專科、應(yīng)用本科各自的定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體表現(xiàn)。高職專科機(jī)電一體化專業(yè)定位為機(jī)電行業(yè)職業(yè)技能型人才的培養(yǎng),以實(shí)用為主,必需、夠用為度,主要培養(yǎng)機(jī)電行業(yè)的技能型人才,即高級(jí)機(jī)電維修維護(hù)技工和高素質(zhì)機(jī)電設(shè)備操作者。應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)應(yīng)該在高職專科機(jī)電一體化專業(yè)基礎(chǔ)上,培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐技能和應(yīng)用能力的更高層次的機(jī)電行業(yè)的技術(shù)技能型人才。機(jī)電一體化專業(yè)高職專科與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接時(shí),應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的課程體系進(jìn)行設(shè)計(jì),使其滿足機(jī)電一體化專業(yè)高職專科生進(jìn)入應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)后,能夠繼續(xù)有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。目前,專接本模式,課程基本與高職專科相同,不同的是教材不一樣,一個(gè)是高職高專的教材,一個(gè)是本科教材而已,基本上沒有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)。專轉(zhuǎn)本模式,應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)的課程設(shè)置上,前兩年基本上是機(jī)械方面課程,后面兩年是電方面的課程,高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生進(jìn)入本科后,主要就是進(jìn)行電方面課程的學(xué)習(xí)。無論是專接本,還是專轉(zhuǎn)本模式,高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在完成三年專科學(xué)業(yè)后,進(jìn)入本科階段學(xué)習(xí),課程銜接得不是很好,這是進(jìn)行高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接需要解決的問題。
(四)教師素質(zhì)由于許多應(yīng)用本科院校定位于教學(xué)科研型大學(xué),許多教師科研能力強(qiáng),理論基礎(chǔ)扎實(shí),許多教師都是直接引進(jìn)博士畢業(yè)生,這些教師是在研究型或教學(xué)研究型環(huán)境下培養(yǎng)出來的,缺乏在生產(chǎn)服務(wù)第一線工作的經(jīng)驗(yàn),沒有在企業(yè)經(jīng)歷過職業(yè)鍛煉,因此造成部分教師職業(yè)應(yīng)用能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)。高職教育對(duì)教師素質(zhì)的要求與一般學(xué)術(shù)型本科教育對(duì)教師素質(zhì)的要求不同,高職教育強(qiáng)調(diào)教師的雙師素質(zhì),既要求教師具有扎實(shí)的理論水平,同時(shí)也要求教師具有職業(yè)背景,具有職業(yè)應(yīng)用能力,否則怎么來教育、培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力?許多應(yīng)用本科院校由于定位教學(xué)科研型,在人才引進(jìn)和教師素質(zhì)培養(yǎng)方面,注重教師人才的學(xué)術(shù)能力、科研能力。許多應(yīng)用本科院校在人才引進(jìn)方面明確要求引進(jìn)博士,強(qiáng)調(diào)引進(jìn)人才的學(xué)術(shù)能力,同時(shí),應(yīng)用本科院校對(duì)教師的考核以及職稱的評(píng)定都是強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)能力,要求發(fā)表一定數(shù)量的高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文以及一定的科研項(xiàng)目,而幾乎沒有對(duì)教師的職業(yè)應(yīng)用能力等方面進(jìn)行考核和評(píng)定。這些原因都造成了應(yīng)用本科院校的教師們更愿意從事學(xué)術(shù)科研工作,形成了“重學(xué)術(shù)輕應(yīng)用”的風(fēng)氣。這些因素都是造成應(yīng)用本科教師科研能力、學(xué)術(shù)能力強(qiáng),而職業(yè)應(yīng)用能力欠缺的原因。這是應(yīng)用本科院校作為高等職業(yè)教育的組成部分存在的不足。機(jī)電一體化作為一名綜合了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多門技術(shù)的專業(yè),更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手應(yīng)用能力,包括機(jī)械圖紙繪制;機(jī)械設(shè)備的安裝、維護(hù)維修;電氣線路的設(shè)計(jì)、檢修;程序的設(shè)計(jì)、編寫等能力。因此從事機(jī)電一體化高職教育的教師更需要具備一定的應(yīng)用能力。目前應(yīng)用本科從事機(jī)電相關(guān)專業(yè)教學(xué)的教師應(yīng)用能力的缺乏,是機(jī)電一體化專業(yè)高職專科與應(yīng)用本科銜接的障礙之一。
二、解決問題的建議
將高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)的機(jī)電專業(yè)進(jìn)行銜接是社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型對(duì)機(jī)電應(yīng)用型人才需求的必然要求,也是完善我國機(jī)電行業(yè)高等職業(yè)教育的需要。針對(duì)高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行銜接存在的問題,提出一些建議和意見。
(一)應(yīng)用本科應(yīng)定位職業(yè)教育要想高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接,關(guān)鍵就是要將應(yīng)用本科定位為高等職業(yè)教育。許多應(yīng)用本科定位于教學(xué)研究型大學(xué),甚至希望向一流本科學(xué)術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型,這同現(xiàn)在社會(huì)普遍對(duì)高等職業(yè)教育存在認(rèn)識(shí)上的偏差有關(guān),同時(shí)也與當(dāng)前對(duì)高等教育的評(píng)價(jià)機(jī)制有關(guān)。由于歷史等一些原因,在社會(huì)上普遍存在“輕實(shí)踐、重理論”的思想,特別是本科院校,認(rèn)為重視實(shí)踐,進(jìn)行職業(yè)教育是低人一等的事情。這種思想不清除,應(yīng)用本科就不可能真正向高等職業(yè)教育靠攏。應(yīng)用本科的定位也與目前大學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制有關(guān)。目前對(duì)大學(xué)的評(píng)價(jià)考核以及排名,主要關(guān)注的是學(xué)術(shù)成果,例如論文數(shù)量與質(zhì)量,科研經(jīng)費(fèi)量,博士點(diǎn)、碩士點(diǎn)數(shù)量等。這就造成了許多應(yīng)用型本科將學(xué)術(shù)研究放在重要的位置,將學(xué)術(shù)論文、科研課題數(shù)量作為考核教師標(biāo)準(zhǔn)。要想應(yīng)用本科定位為高等職業(yè)教育,除了扭轉(zhuǎn)社會(huì)對(duì)高等職業(yè)教育的觀念,還必須對(duì)應(yīng)用本科建立合理的評(píng)價(jià)和考核機(jī)制,國家加大對(duì)職業(yè)教育,特別是高層次職業(yè)教育的投入,可以對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重大作用的一些應(yīng)用本科在資金、教學(xué)資源等方面進(jìn)行傾斜。對(duì)應(yīng)用本科教師,建立合理的評(píng)價(jià)考核機(jī)制與職稱評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),加大對(duì)教師應(yīng)用能力培養(yǎng)的考核,減少學(xué)術(shù)研究方面的考核,讓學(xué)校和教師的重心向應(yīng)用能力培養(yǎng),向技術(shù)技能教育轉(zhuǎn)移,使應(yīng)用本科真正地定位于高等職業(yè)教育,使應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)行業(yè)真正向職業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向挺進(jìn)。
(二)加大實(shí)踐教學(xué)量、改善實(shí)踐條件由于高職教育的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)應(yīng)用能力,而培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,不能只靠理論傳授,應(yīng)該將理論與實(shí)踐結(jié)合,通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、校企合作等多種實(shí)踐方式,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)應(yīng)用能力的目的。高職專科機(jī)電一體化專業(yè)基本上都是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)踐手段和方式來培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力方面還有所不足,主要也是受“重理論、輕實(shí)踐”的影響。應(yīng)用本科院校機(jī)電相關(guān)專業(yè)作為機(jī)電行業(yè)高等職業(yè)教育的一部分,必須轉(zhuǎn)變思想,將定位轉(zhuǎn)移到學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)方面上來,加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)條件的建設(shè),同時(shí),通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、校企合作,建立校外實(shí)踐區(qū)。在實(shí)踐教學(xué)過程中,建立起一套完善的實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系,強(qiáng)調(diào)突出過程考核的重要性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)應(yīng)加大實(shí)踐教學(xué)量,對(duì)機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作、維護(hù)維修增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì),同時(shí)也應(yīng)改善實(shí)踐條件,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。
(三)課程體系銜接由于課程體系是人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體表現(xiàn),高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)作為機(jī)電行業(yè)高職教育的兩個(gè)階段,應(yīng)該從整體上對(duì)課程體系進(jìn)行銜接。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)應(yīng)該對(duì)課程體系進(jìn)行設(shè)計(jì),使高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生進(jìn)入本科階段后,能在原來基礎(chǔ)上繼續(xù)提高。針對(duì)專接本模式,應(yīng)該設(shè)置好課程體系,而不是簡單采用相同的課程,不同教材,應(yīng)該在滿足應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力和理論知識(shí)更高要求和需要的基礎(chǔ)上,進(jìn)行統(tǒng)一的課程體系設(shè)計(jì)。針對(duì)專轉(zhuǎn)本模式,應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)的課程設(shè)置上,應(yīng)該從重視理論知識(shí),向理論和實(shí)踐并重方向發(fā)展。由于應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)的機(jī)械方面課程,以及電氣方面的一些基礎(chǔ)課程被安排在前兩年進(jìn)行,因此,在課程設(shè)計(jì)上,可以對(duì)進(jìn)入本科學(xué)習(xí)階段的高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生提供機(jī)械、電氣方面的選修課程,讓他們能補(bǔ)上這些課程。
關(guān)鍵字:機(jī)電一體化;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革;
中圖分類號(hào):G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí):A 文章編號(hào):1674-3520(2014)-04-00137-01
一、我國當(dāng)前機(jī)電一體化類課程教學(xué)現(xiàn)狀及其原因分析
結(jié)合我國目前職業(yè)教育的現(xiàn)狀,造成當(dāng)前機(jī)電一體化類課程理論講不透、實(shí)驗(yàn)做不好、技術(shù)學(xué)得不扎實(shí)的原因主要有以下幾個(gè)方面:
(一)師生思想上都不夠重視
從目前的職業(yè)學(xué)校的教學(xué)現(xiàn)狀來看,重視理論教學(xué)輕視實(shí)踐教學(xué)一直是我國課程教學(xué)的傳統(tǒng)方法,在這樣的教學(xué)模式下,不利于師生在課堂中對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。機(jī)電一體化這樣的課程,理論課本來就比較晦澀難懂,如實(shí)踐訓(xùn)練課程不足的話,學(xué)生學(xué)到最后完全沒有系統(tǒng)的概念和知識(shí)體系,對(duì)于機(jī)電一體化的理解只是停留在表面層次,因此必須要逐步加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)。從體制上來說,師生本身對(duì)于課程的重視程度不夠也是導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)問題的原因。教師認(rèn)為對(duì)于機(jī)電一體化課程教學(xué)任務(wù)重,往往在授課過程中疲于應(yīng)對(duì);而學(xué)生對(duì)于機(jī)電一體化課程知識(shí)的理解比較吃力,往往缺少興趣,加之實(shí)踐實(shí)驗(yàn)時(shí)間較少,課程最后流于形式。因此,師生在思想上不夠重視是目前機(jī)電一體化課程教學(xué)的一個(gè)基本現(xiàn)狀。
(二)機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)計(jì)不合理
機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的課程內(nèi)容包括很多技術(shù)內(nèi)容,目前,絕大多數(shù)職業(yè)院校的機(jī)電專業(yè)課程體系受傳統(tǒng)教育思想的影響,課程的內(nèi)容過多、過于深?yuàn)W,理論課時(shí)數(shù)太大,實(shí)踐技能教學(xué)課時(shí)不足,而且內(nèi)容陳舊。還有些學(xué)校脫離實(shí)際情況過高地制定了課程標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致教學(xué)與實(shí)踐相背離。現(xiàn)在學(xué)校里學(xué)習(xí)的知識(shí)和社會(huì)上用到的知識(shí)相差很遠(yuǎn),很多學(xué)生學(xué)習(xí)了很多知識(shí),可到了社會(huì)上卻無從下手。相關(guān)機(jī)電行業(yè)和企業(yè)很少參與機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐課程的制定,這也是導(dǎo)致職業(yè)學(xué)校機(jī)電專業(yè)的實(shí)踐課程體系設(shè)置不合理的原因。
二、機(jī)電一體化類課程的教學(xué)改革策略探討
(一)充實(shí)機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和完善教學(xué)手段
課程體系建設(shè)要根據(jù)學(xué)校的專業(yè)學(xué)生的定位和專業(yè)建設(shè)目標(biāo),合理確定基礎(chǔ)課和專業(yè)課,理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的比例分配,結(jié)構(gòu)合理,形成具有鮮明特色的課程體系。打亂原有的按知識(shí)學(xué)習(xí)組織授課的章節(jié)順序,邊學(xué)邊做,邊做邊學(xué),將所學(xué)理論與實(shí)踐完全融合起來。現(xiàn)有的大部分教材無法實(shí)現(xiàn)教學(xué)要求,學(xué)校要組織專業(yè)課教師編寫與此教學(xué)過程相適應(yīng)的校本教材,對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分解,以專業(yè)技能為主線,將多個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)知識(shí)的重點(diǎn)和目標(biāo)有效的串聯(lián)起來。這種為用而學(xué)、學(xué)以致用的教學(xué)方式讓教與學(xué)有了更強(qiáng)的針對(duì)性,讓學(xué)生在操作過程中學(xué)會(huì)如何用專業(yè)知識(shí)去分析問題、解決問題。教師將學(xué)生實(shí)踐中出現(xiàn)的問題或困惑,用專業(yè)理論知識(shí)來加以解釋,使學(xué)生“知其所以然”,從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官參與學(xué)習(xí)過程
(二)重視機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核
任何課程都需設(shè)置考核環(huán)節(jié),同樣的,機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)也需要考核,考核環(huán)節(jié)也是學(xué)生最為敏感的環(huán)節(jié)之一。結(jié)合機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn),對(duì)于機(jī)電一體化實(shí)踐課程的考核不應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的模式和標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)該是動(dòng)態(tài)的,是隨著科技的發(fā)展而不斷充實(shí)和進(jìn)步的,應(yīng)該結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的方式和手段靈活的設(shè)定考核方式,采取定量結(jié)合定性的方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)考核。簡單的演示性或者驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),應(yīng)當(dāng)減小考核的比重,而對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手考查較為全面的實(shí)驗(yàn),考核比重就應(yīng)當(dāng)加大;另一方面,還可以靈活的采取口試筆試、現(xiàn)場提問、課程設(shè)計(jì)、綜合課程實(shí)驗(yàn)等多種形式進(jìn)行考核,重點(diǎn)不是考查學(xué)生的知識(shí)理解程度,而是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)于實(shí)踐技能的掌握和應(yīng)用能力。
(三)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
優(yōu)秀的教師團(tuán)隊(duì)是保障一體化教學(xué)順利進(jìn)行的重要因素。我們要圍繞專業(yè)建設(shè)需要,優(yōu)化師資結(jié)構(gòu),建設(shè)一支教學(xué)、科研、實(shí)踐水平高,具有較強(qiáng)責(zé)任感和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的,具有較高學(xué)術(shù)造詣、豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、鮮明的教學(xué)特色的教師團(tuán)隊(duì)。學(xué)校要積極推動(dòng)校企合作,聯(lián)合培養(yǎng)教師,聘請(qǐng)企業(yè)專家、技能操作能手對(duì)學(xué)校教師進(jìn)行實(shí)踐與實(shí)訓(xùn)方面的指導(dǎo)和培養(yǎng),提高學(xué)校雙師型教師的數(shù)量和質(zhì)量。
三、結(jié)語
"一體化教學(xué)"作為一種教學(xué)模式,對(duì)教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果的提高起到了很大的作用。本論文所探討的機(jī)電一體化類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及其教學(xué)改革策略的應(yīng)用研究,是結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電一體化類課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀而提出來的,能夠有效地提高機(jī)電一體化類課程的教學(xué)效果,對(duì)于這一類的理論知識(shí)多且深、動(dòng)手實(shí)踐能力要求高的課程而言,必須要不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的份量,對(duì)于進(jìn)一步提高機(jī)電一體化類課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)效果,無論是在理論方面還是在實(shí)踐方面都具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
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一、論文提綱.........................................1
二、內(nèi)容摘要及關(guān)鍵詞..................................2
三、正文............................................3-9
四、參考文獻(xiàn)..........................................10
論文提綱
1、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
2、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
3、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
4、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺(tái)
5、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場管理體系不完善
內(nèi)容摘要、關(guān)鍵詞
摘要:隨著科技日益直向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,機(jī)電一體化逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)增長的重要推助力。現(xiàn)如今,我國的機(jī)電一體化已取得初步成效,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,有效解決了人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、不可控質(zhì)量影響因素多等問題。本文將對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡要概述,并展望其未來發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢
探究機(jī)電一體化的發(fā)展及應(yīng)用
一、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性:
(一)使用安全性和可靠性提高
一般機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有自動(dòng)監(jiān)視、提醒、報(bào)警等自動(dòng)保護(hù)功能,可以減少和避免人身和設(shè)備事故,設(shè)備的使用安全性能明顯提高。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
一體化的機(jī)電產(chǎn)品具有自動(dòng)控制和自動(dòng)處理信息的功能,其靈敏度、精確度等都有很大提高,可以確保機(jī)械按照設(shè)計(jì)要求完動(dòng)工作,減少人為者主觀因素的影響。
(三)人機(jī)交流和復(fù)合功能進(jìn)一步得到提升
一體化機(jī)電普遍采用電子屏數(shù)字顯示和程控技術(shù),減少了許多外延性的操作,更加方便、簡單,人機(jī)互動(dòng)更容易。自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)等便多的智能化功能,能在不同工作場合領(lǐng)域適應(yīng)更多的工作要求。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
(一)數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床又稱數(shù)字控制機(jī)床,是配置程序控制系統(tǒng)的一種自動(dòng)化機(jī)床。經(jīng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,機(jī)電一體化技術(shù)是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的可靠支撐,不僅提了升數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量以及加工效率,同時(shí)還有助于加工性能多樣化,以滿足多元化的工業(yè)生產(chǎn)要求。數(shù)控機(jī)床的實(shí)際生產(chǎn)制造過程中,機(jī)電一體化技術(shù)為總線系統(tǒng)和CPU之間的多重連接提供便利,這對(duì)提高管理效率,豐富數(shù)控機(jī)床種類極為重要。首先,可以削弱多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的排斥效應(yīng),為機(jī)床使用周期的延長、生產(chǎn)效率的提高奠定了良好基礎(chǔ);其次,用戶可以按照實(shí)際生產(chǎn)需求,對(duì)操作管理進(jìn)行自定義設(shè)計(jì),大幅度提高了數(shù)控機(jī)床的智能化水平。
(二)分布式控制系統(tǒng)
機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng),可以針對(duì)性解決集中控制系統(tǒng)的不足。首先,便于分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制流程簡化,提高操作穩(wěn)定性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)主機(jī)的有效管控。其次,可以強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全管理。具體來講,分布式系統(tǒng)與機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)合,有助于控制級(jí)別多樣化,以便針對(duì)不同生產(chǎn)情況,主機(jī)可以進(jìn)行不同的操作管理。同時(shí),還可以化繁為簡,優(yōu)化在線生產(chǎn)以及生產(chǎn)計(jì)劃等功能,大幅度減少因控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的一系列后續(xù)問題。
(三)全自動(dòng)照相機(jī)
全自動(dòng)照相機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的另一代表性產(chǎn)品。該類型照相機(jī)可以利用微電子技術(shù),根據(jù)光線條件、拍攝距離等,自動(dòng)對(duì)光圈、曝光速度以及焦距進(jìn)行最優(yōu)化選擇。全自動(dòng)照相機(jī)主要分為機(jī)械與電子兩大組成部分,它們互相協(xié)作,是一個(gè)不可分割的整體。全自動(dòng)照相機(jī)不僅包含精密機(jī)械以及復(fù)雜電路,同時(shí)還涉及光電檢測、液晶顯示等多種先進(jìn)技術(shù)。
(四)工業(yè)機(jī)器人
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,危險(xiǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及作業(yè)環(huán)境惡劣等情況在所難免,這導(dǎo)致人工操作存在諸多安全隱患。基于此,人們結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù),利用機(jī)器人代替人工進(jìn)行高危操作,以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及作業(yè)危險(xiǎn)性,有效避免安全事故頻發(fā)問題。縱觀工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史,有3個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn):第一代機(jī)器人只能機(jī)械性重復(fù)簡單工作,其自動(dòng)化水平以及對(duì)于外界環(huán)境變化的敏感度偏低;第二代機(jī)器人可以部分感知外界工況,并可對(duì)部分信息進(jìn)行判斷與分析;第三代機(jī)器人的智能化水平較高,基本可以模擬人腦思維模式。這也是當(dāng)下機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)核心課題。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
(一)人工智能
人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化技術(shù)的智能化建設(shè)提供了可靠技術(shù)支撐。人工智能,就是指機(jī)械設(shè)備擁有人腦思維能力,可以自主思考問題,并及時(shí)對(duì)傳感器收集信息進(jìn)行有效分析與處理。與前兩代機(jī)器人相比,第三代機(jī)器人的人工智能水平得到大跨步發(fā)展。與此同時(shí),學(xué)習(xí)能力也是人工智能技術(shù)的重中之重,可以有效提升機(jī)電設(shè)備控制管理系統(tǒng)的精確性、高效性。
(二)網(wǎng)絡(luò)化
當(dāng)今社會(huì)是信息化時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)信息通訊技術(shù)的合理應(yīng)用,可以強(qiáng)化機(jī)電一體化的遠(yuǎn)程管控質(zhì)量,工作人員不需要對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,就可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)反饋生產(chǎn)信息,對(duì)生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,并根據(jù)實(shí)際情況,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。
(三)模塊化
實(shí)現(xiàn)模塊化是機(jī)電一體化發(fā)展的迫切需求。然而,由于市場上的機(jī)電一體化產(chǎn)品五花八門,且不同配件往往產(chǎn)于不同的制造廠商,導(dǎo)致同一類型的機(jī)械設(shè)備多少會(huì)存在一定差異。同時(shí),模塊化對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提出了更嚴(yán)格的要求,真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化,并不容易。因此,相關(guān)人員應(yīng)加大研發(fā)力度,充分調(diào)動(dòng)一切可利用資源,不斷拓展資金渠道,為部件接口統(tǒng)一化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
四、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺(tái)
為應(yīng)對(duì)技術(shù)壁壘和反傾銷,應(yīng)由政府和行業(yè)協(xié)會(huì)、出口企業(yè)建立全面系統(tǒng)的專業(yè)信息平臺(tái)。我國缺和一個(gè)綜合性的信息平臺(tái),使政府的調(diào)控和監(jiān)督作用難以有效發(fā)揮,行業(yè)協(xié)會(huì)的作用也很難到位,企業(yè)對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)口國標(biāo)準(zhǔn)等信息滯后,技術(shù)發(fā)展遇到壁壘。
五、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場管理體系不完善
我國有許多產(chǎn)品沒有建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),存在有標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一或低于標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。這對(duì)于向其它國家作為主機(jī)出口發(fā)展方向的企業(yè)是一個(gè)無缺失。執(zhí)法的不嚴(yán)不及明也使企業(yè)沒有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)意識(shí),使我國機(jī)電產(chǎn)品在國際市場存在很大的質(zhì)量疑問。
要使我國的機(jī)電產(chǎn)品在國際上有一足之地,要完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)的建設(shè)。
六、結(jié)束語
綜上所述,機(jī)電一體化包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、電子信息技術(shù)等多方面內(nèi)容,對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有直接性影響。只有機(jī)電一體化理念與時(shí)俱進(jìn),才能保障我國工業(yè)生產(chǎn)力在國際市場占有一席之地。因此,相關(guān)政府主管部門應(yīng)健全制度體系,完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),積極拓展資金渠道,鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新技術(shù),促進(jìn)機(jī)電一體化在人工智能、網(wǎng)絡(luò)以及模塊化、綠色化等方面實(shí)現(xiàn)大跨步的飛躍,為社會(huì)發(fā)展以及GDP增長提供可靠推助力。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]智能 機(jī)電一體化 綠色
中圖分類號(hào):TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)24-0325-01
本論文主要從機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展等進(jìn)行講述。主要包括了全息系統(tǒng)化、微型機(jī)電化、光機(jī)電一體化、產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化、產(chǎn)品綠色化、“生物――軟件”化、全息系統(tǒng)化也即智能化、光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢、未來的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展注重產(chǎn)品與人的關(guān)系等。具體材料請(qǐng)?jiān)斠姡?/p>
1 概述
機(jī)電一體化指的是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、控制功能和信息功能的基礎(chǔ)上引進(jìn)微電子技術(shù),并且將機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備用軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱,因此,“機(jī)電一體化技術(shù)”是機(jī)械、微電子和信息三項(xiàng)技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物,是機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器、微型機(jī)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用,正因電子技術(shù)的快速發(fā)展,進(jìn)而帶動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,科技的進(jìn)步更是依賴于其發(fā)展,因此其未來的發(fā)展對(duì)科技的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。
2 機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展
2.1 全息系統(tǒng)化
全息系統(tǒng)化也即智能化,是對(duì)機(jī)器的行為描述,即在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)、人工智能、心理學(xué)和生理學(xué)等新的學(xué)科方法、新的設(shè)計(jì)思想,從而模擬人類的思維能力,使它如同人一樣具有思維、意識(shí)等能力,以便達(dá)到更高水平的控制目標(biāo)。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化產(chǎn)品智能特征也越來越明顯,智能化水平也是日趨上升,新世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)中的智能化的快速發(fā)展,人工智能在機(jī)電一體化的研究中也日益得到重視,其中機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能結(jié)合就是一項(xiàng)重要應(yīng)用。當(dāng)然,要使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能永遠(yuǎn)是不可能的,也沒有這個(gè)必要,但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.2 微型機(jī)電化
在實(shí)驗(yàn)室中,目前,通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù),已經(jīng)制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件,如果這一成果應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí),那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機(jī)械部分了,這時(shí)就完全的實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電子的“融合”,這樣CPU、機(jī)體、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以集成在一起,而且體積小,同時(shí)組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的一個(gè)重要的前進(jìn)方向,更是機(jī)電一體化向微觀領(lǐng)域和微型機(jī)器的發(fā)展趨勢,在國外,人們稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng),也指外觀尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,一并向微米級(jí)、納米級(jí)發(fā)展,正因?yàn)槲C(jī)電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運(yùn)動(dòng)靈活,在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。
2.3 光機(jī)電一體化
光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢,因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)是由機(jī)械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構(gòu)成的,因此,在機(jī)電一體化技術(shù)中引進(jìn)光學(xué)技術(shù),充分利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn),有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
2.4 產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展帶動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的巨大發(fā)展,同時(shí)給日常生活都帶來了全新的面貌,全球生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)被各種網(wǎng)絡(luò)連成一片,企業(yè)間的競爭也將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全球化,一旦研制出機(jī)電一體化新產(chǎn)品,只要其質(zhì)量有保證,功能可靠,必然會(huì)暢銷全球。因?yàn)橛辛司W(wǎng)絡(luò)的普及,那么只要是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制技術(shù)也就方興未艾,然而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品也必然會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)全球化發(fā)展。
2.5 產(chǎn)品綠色化
隨著工業(yè)的發(fā)達(dá),人們的生活也發(fā)生了巨大的變化:①物質(zhì)需求豐富,生活舒適;②可用資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。因?yàn)檫@些現(xiàn)象的出現(xiàn),人們開始呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然,那么此時(shí),綠色產(chǎn)品的概念也就應(yīng)運(yùn)而生,這是一個(gè)時(shí)代的綠色化趨勢,在這里,機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指:使用時(shí)不破壞生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后還能回收利用。因此,機(jī)電一體化綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的過程中,應(yīng)完全符合生存環(huán)境和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境盡可能的無害或危害極少,資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性,設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品所需要的技術(shù)成本很高,但其具有遠(yuǎn)大的發(fā)展空間。 2.6“生物――軟件”化未來的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,即機(jī)電一體化的人格化,其有兩層含義:①機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用對(duì)象是人,怎樣將人的智能、情感、人性賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品顯得越來越重要,尤其是家用機(jī)器人,其最高境界就是人機(jī)一體化;②模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展,機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性越來越大,很多時(shí)候類似于活的生物:當(dāng)大腦停止工作時(shí),生物便死亡,而大腦工作時(shí),生物就充滿活力,即信息決定系統(tǒng)的工作與否。目前,在仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu),可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型的機(jī)體,但是如何使這些新型機(jī)體具有生命力還是研究中的一大難題,這一研究領(lǐng)域被稱之為“生物――軟件”或者說“生物系統(tǒng)”,而生物的特點(diǎn)正是“肌體(硬件)――大腦(軟件)”一體,不可分割。機(jī)電一體化產(chǎn)品向生物系統(tǒng)化發(fā)展是好,但是目前的技術(shù)與理論還是有很大的差距,因此,還需要更加倍的努力。