時(shí)間：2023-09-03 14:47:35
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；現(xiàn)狀；技術(shù)應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械化設(shè)備不斷的發(fā)生著變革，人工智能的技術(shù)手段提高了工作效率，解放了生產(chǎn)力，為人們的生活帶來(lái)方便。機(jī)電一體化就是在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地發(fā)展背景下產(chǎn)生的，是機(jī)械和微電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)在社會(huì)中使用的大部分自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備都是機(jī)電一體化設(shè)備，它已經(jīng)深入了人們的生產(chǎn)和生活，可以說(shuō)現(xiàn)代信息化生活中人們已經(jīng)離不開(kāi)機(jī)電一體化設(shè)備了。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的概念
機(jī)電一體化又稱(chēng)機(jī)械電子學(xué)，是結(jié)合電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)等多種技術(shù)為一體的高新技術(shù)，并在實(shí)際的生活中得到充分利用的技術(shù)，現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說(shuō)都是機(jī)電一體化的設(shè)備，比如：數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、辦公自動(dòng)化、視覺(jué)傳感式變量噴藥系統(tǒng)、汽車(chē)電噴系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線、全自動(dòng)洗衣機(jī)、打印機(jī)復(fù)印機(jī)、電梯等，均與人們的生活息息相關(guān)。
機(jī)電一體化在工作中的運(yùn)用，整體上來(lái)說(shuō)是解放了人，它不僅減少人的體力工作，而且與人工操作、手工進(jìn)行相比，結(jié)果會(huì)更精準(zhǔn)、效果會(huì)更好。
二、機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀：
我國(guó)是在上世紀(jì)80年代改革開(kāi)放后開(kāi)始進(jìn)行機(jī)電一體化方面的研究，相對(duì)外國(guó)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，起步晚，發(fā)展時(shí)間短，人才短缺。目前，我國(guó)有大量的機(jī)電一體化設(shè)備的應(yīng)用，雖然高精的設(shè)備主要來(lái)源還是通過(guò)進(jìn)口，但是，整體來(lái)看，我國(guó)的機(jī)電一體化發(fā)展速度很快，與國(guó)外科技發(fā)達(dá)國(guó)家相比雖然有很大差距，但這種差距正在以飛快的速度縮小。
傳統(tǒng)的機(jī)器設(shè)備不僅機(jī)器落后，使用起來(lái)效率不如機(jī)電一體機(jī)高；傳統(tǒng)的手工勞作不僅需要大量的勞動(dòng)力，而且還是高耗能、高污染的低技術(shù)含量機(jī)器設(shè)備，不符合可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化市場(chǎng)要求。但是，我國(guó)的傳統(tǒng)工業(yè)工作量大，設(shè)備多，勞動(dòng)力也多，目前還不能不考慮資金、操作技術(shù)人員、原有工人安排等因素的存在，直接將原有的落后機(jī)器全部換成機(jī)電一體化的設(shè)備，這需要一個(gè)逐漸替換的過(guò)程，需要慢慢的進(jìn)行結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和人才的培養(yǎng)。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是機(jī)械、電子、信息等多種學(xué)科的交叉融合，它的發(fā)展和進(jìn)步是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果和表現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)給相關(guān)的科學(xué)技術(shù)帶來(lái)發(fā)展。它的發(fā)展趨勢(shì)主要有：
（一）智能化
智能化是機(jī)電一體化的主要特點(diǎn)，也是不斷追求的目標(biāo)，技術(shù)越發(fā)達(dá)，智能化程度越高，高性能、微處理，完成人的局限內(nèi)不能完成的工作為人們的生產(chǎn)帶來(lái)便利。
（二）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活都帶來(lái)了重大的變化，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)就是在這種背景下產(chǎn)生，并 有不斷發(fā)展和完善的趨勢(shì)。
（三）微型化
微型化是精加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高工作效率的需要，機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)的零件尺寸小，多是人工無(wú)法完成的產(chǎn)品，如尺寸在1毫米以下，并向微米、納米級(jí)發(fā)展，是小型化的發(fā)展方向。
（四）環(huán)?；?/p>
過(guò)去的工業(yè)革命給人們的生活帶來(lái)了重大的變化，但同樣也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞，信息革命時(shí)代，人們的思維發(fā)生了轉(zhuǎn)變，提倡保護(hù)環(huán)境和資源，機(jī)電一體化也要注意這個(gè)方向，設(shè)計(jì)出更加環(huán)保、低能耗、高效率的一體化設(shè)備和系統(tǒng)。
四、機(jī)電一體化的應(yīng)用
機(jī)電一體化應(yīng)用范圍廣，工作起來(lái)效率高，在眾多的領(lǐng)域都可以找到它的存在，在我國(guó)，機(jī)電一體化主要有幾個(gè)方面的應(yīng)用，數(shù)控車(chē)床、煤礦機(jī)械、柔性制造系統(tǒng)等。
（一）數(shù)控車(chē)床
數(shù)控車(chē)床，是機(jī)械加工行業(yè)的新秀，顧名思義，它是用數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的加工制造，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)基本趨于成熟，它精度高、效率高，而且具有可復(fù)制性，按照?qǐng)D紙的標(biāo)準(zhǔn)和形狀設(shè)置好指令后，可以自動(dòng)精準(zhǔn)的批量生產(chǎn)。過(guò)去的手工操作時(shí)期，工人根據(jù)圖紙的要求進(jìn)行操作，需要憑借自己的眼睛來(lái)衡量操作的準(zhǔn)確性，但是，人的視覺(jué)是有局限的，不能精準(zhǔn)到最小的范圍，機(jī)電一體化卻可以精準(zhǔn)到納米這個(gè)微小單位。
目前我國(guó)使用的數(shù)控機(jī)床大多是多個(gè)系統(tǒng)操控下共同來(lái)完成的，功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)控車(chē)床相比于其它普通車(chē)床來(lái)說(shuō)，能夠做到精確化、智能化，動(dòng)態(tài)仿真、在線診斷、模糊控制等功能，極大地的豐富了數(shù)控系統(tǒng)的功能，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，更好的滿足人們的要求。數(shù)控車(chē)床主要工作對(duì)象是不銹鋼、合金、銅鐵、亞克力、塑膠等，根據(jù)不同的要求，通過(guò)鉆孔、線切割、精銃等加工成不同形狀的零件和模型。
（二）煤礦機(jī)械
煤礦機(jī)械領(lǐng)域是機(jī)電一體化技術(shù)廣泛使用的領(lǐng)域之一，煤礦機(jī)電一體化是將計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等技術(shù)結(jié)合，我國(guó)最早的采煤機(jī)是在1992年與波蘭公司合作開(kāi)發(fā)的，經(jīng)過(guò)了這些年，通過(guò)不斷地努力和合作，研發(fā)出了很多更先進(jìn)的技術(shù)，使我國(guó)的電牽引煤礦電控系統(tǒng)更加的完善。
在上世紀(jì)我國(guó)開(kāi)始重視機(jī)電一體化在礦井中的作用開(kāi)始，國(guó)家組織人員向外國(guó)進(jìn)行考察，并引進(jìn)了一批最早的安全監(jiān)控系統(tǒng)，在使用的同時(shí)，技術(shù)人員通過(guò)不停的探索和發(fā)展，研究出了適合我們實(shí)際情況的安全監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)三十多年的變化，目前擁有多家可以獨(dú)立研發(fā)生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的公司，而且這些國(guó)人自制的安全系統(tǒng)無(wú)論在穩(wěn)定性還是可靠性上都具有較大的進(jìn)步，基本跟上了先進(jìn)國(guó)家的水平，適合我國(guó)的國(guó)情和需要。
礦井提升機(jī)可算是機(jī)電一體化在礦井中運(yùn)用最得意的一項(xiàng)技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的提升，簡(jiǎn)化了電氣的安裝，硬件配置簡(jiǎn)單，零件少，兼容性高，啟動(dòng)快，還能瞬間提速，軟件的控制也很方便。我國(guó)研發(fā)的提升機(jī)控制系統(tǒng)非常的方便和安全，比如變頻交流提升機(jī)，該系統(tǒng)可以使用2臺(tái)計(jì)算機(jī)裝置，這兩臺(tái)機(jī)器擁有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)外，它們還可以同步工作、互相檢測(cè)。
（三）柔性制造系統(tǒng)
英文簡(jiǎn)稱(chēng)是FMS，是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、料盤(pán)、機(jī)器人、自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成部分，此系統(tǒng)有三個(gè)類(lèi)型：柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線。它按照成組的加工對(duì)象確定工藝過(guò)程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，所以能自動(dòng)調(diào)整并且實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的多種工件的成批高效生產(chǎn)，并能及時(shí)地改變產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)需求。
（四）交流傳動(dòng)技術(shù)
交流傳動(dòng)技術(shù)一般包括兩大類(lèi)：同步交流電機(jī)控制和異步交流電機(jī)控制，它具有良好的牽引和制動(dòng)性，黏著力強(qiáng)，目前我國(guó)的動(dòng)車(chē)組和磁懸浮列車(chē)幾乎都是采用的交流傳動(dòng)技術(shù)，交流傳動(dòng)技術(shù)之所以能快速的發(fā)展，主要原因就是交流傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)越性，備受各界的好評(píng)。比如動(dòng)車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，它就是由地面設(shè)備、車(chē)載設(shè)備、信息傳輸設(shè)備組成，是一項(xiàng)將通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)為一體的機(jī)電一體化系統(tǒng)。
結(jié)語(yǔ)：
機(jī)電一體化是時(shí)代的產(chǎn)物，是生產(chǎn)力的集中表現(xiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟，前景也會(huì)越來(lái)越廣闊，將會(huì)不斷的給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)方便和進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電一體化技術(shù)；應(yīng)用
1.煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)始于建國(guó)初期，電子科技的初步發(fā)展使得把電子技術(shù)和原有的機(jī)械水平結(jié)合成為了可能，一定程度上提高了機(jī)械水平，但是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，機(jī)電一體化并沒(méi)有蓬勃發(fā)展起來(lái)。20世紀(jì)70年代初，在“九五”期間發(fā)生了跳躍式變化，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，機(jī)電一體化程度加深；我國(guó)不僅引進(jìn)了很多當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并且研制成功了許多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品并得到廣泛應(yīng)用[2]。近年來(lái)隨著煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)水平也在不斷的提高，機(jī)電工程的控制水平也要隨著行業(yè)的發(fā)展而得以提高，從而也加快了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化更加具有先進(jìn)性，尤其是21世紀(jì)以來(lái)，智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)與利用對(duì)機(jī)電一體化起到了極大的作用，并且應(yīng)用到煤礦系統(tǒng)中。
在煤礦的井下，智能設(shè)備已被應(yīng)用，例如井下智能機(jī)器人、智能化作業(yè)設(shè)備等，這些都是機(jī)電技術(shù)所提供的機(jī)械設(shè)備，但我國(guó)井下機(jī)電設(shè)備的能力不高，可靠性和檢測(cè)智能控制水平也不能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)影響到工作的安全生產(chǎn)。就我國(guó)目前的情況來(lái)說(shuō)，煤礦機(jī)電一體化取得了很大的突破，這在很多方面都得到了提現(xiàn)，以MGD150NW采煤機(jī)的應(yīng)用為例，它不僅大大提高了產(chǎn)量，還增加了安全性；綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設(shè)備的安全性；鋼絲繩損耗定量檢測(cè)系統(tǒng)，充分利用了計(jì)算機(jī)的作用，精確的計(jì)算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無(wú)形；此外還有很多其他技術(shù)的應(yīng)用也充分體現(xiàn)了我國(guó)煤礦機(jī)電一體化的進(jìn)程，例如提升機(jī)交流電控系統(tǒng)、LC煤礦提升機(jī)綜合后備保護(hù)裝置、ZDC/30煤礦用斜巷防跑車(chē)擋車(chē)裝置等。雖然現(xiàn)在我國(guó)煤礦一體化已經(jīng)有了明顯的成就，但是和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著明顯的差距，整體技術(shù)水平和具體的機(jī)械設(shè)備都明顯落后，以SL500系列采煤機(jī)為例，這種智能的自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)還沒(méi)有廣泛的流行。
2.電牽引采煤機(jī)
電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的一個(gè)典型應(yīng)用。和液壓牽引對(duì)比，它具有以下特性：
其具備較好的牽引特性，能在采煤機(jī)向前工作時(shí)提供牽引力，讓它克服陰力進(jìn)行移動(dòng)，也能夠在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能；能用于大傾角煤屋。此外牽引電動(dòng)機(jī)軸端還安有制動(dòng)器，從而不必借助別的防滑設(shè)備；運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)。電牽引不同于液壓牽引，其除電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨損外，別的元件都沒(méi)有磨損，故其工作可靠，礦障少，壽命長(zhǎng)，維修工作量??；反應(yīng)屢敏，動(dòng)態(tài)性好，電控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)調(diào)整各種系數(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高。電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)格小，份量輕，傳動(dòng)效率能達(dá)99%，比液壓采煤機(jī)的傳動(dòng)效率高出將近30個(gè)百分點(diǎn)。1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研發(fā)出我國(guó)首臺(tái)交流變頻調(diào)速M(fèi)G3442PWD型薄煤屋強(qiáng)力爬底板電牽引采煤機(jī)。后國(guó)內(nèi)有關(guān)研究單位與企業(yè)在吸納國(guó)外采煤機(jī)技術(shù)進(jìn)步。如：上海天地公司、太原礦山機(jī)械廠、西安煤機(jī)廠、雞西煤機(jī)廠等都對(duì)電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)，同時(shí)在煤礦生產(chǎn)中起到了廣泛的作用。
3.礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)
最能體現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)之一的是礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，上世紀(jì)80年代初，原國(guó)家煤炭部組織了大規(guī)模地對(duì)國(guó)外煤礦監(jiān)控技術(shù)的考察和引進(jìn)工作，不僅推動(dòng)了國(guó)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。而且還從法國(guó)、波蘭、德國(guó)、英國(guó)和美國(guó)等先后引進(jìn)了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion2200），經(jīng)過(guò)消化，響應(yīng)收同進(jìn)又結(jié)合我國(guó)的實(shí)阮情況，研發(fā)出KJ2，KJ4等安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)并通過(guò)了鑒定。
上世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)緊跟世界監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，自行研發(fā)出了一批具有世界先進(jìn)水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90系統(tǒng)、煤炭科學(xué)研究總院常州自動(dòng)化研究所的KJ95系統(tǒng)等。它們的主要特點(diǎn)有：測(cè)控分站的智能化水平進(jìn)一步提高：可與網(wǎng)絡(luò)邊接，系統(tǒng)軟件采用了Windows操作系統(tǒng)。而且，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測(cè)監(jiān)控”12字文針和煤礦安全章程等有關(guān)條款的指導(dǎo)下，規(guī)定了我國(guó)各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。此后，更多的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，這不但為各煤礦提供了更多的選擇，也促進(jìn)了各廠家產(chǎn)品質(zhì)理和服務(wù)意識(shí)的提高。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用。
4.液壓支架電液控制系統(tǒng)
我國(guó)研制液壓支架電液控制系統(tǒng)的起步較蟓。雖有諸多型號(hào)的電液控制系統(tǒng)液壓支架研發(fā)成功，但我國(guó)自主生產(chǎn)的電液控制系統(tǒng)的液壓支架卻還未在煤礦中廣泛的推廣使用，在高產(chǎn)高效工作方面依然是從國(guó)外引進(jìn)電液控制系統(tǒng)液壓支架。以我國(guó)目前研制的支架電液控制系統(tǒng)來(lái)年，仍處于成組程序和單架控制的起步階段。液壓支架研制的趨勢(shì)是向電液控制的方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制相結(jié)合，達(dá)到定硬度雙向鄰架或自動(dòng)移架，避免對(duì)頂板和支架產(chǎn)生沖擊。而且，電液控制設(shè)備還可查測(cè)支架的工作狀態(tài)。美國(guó)、德國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的研發(fā)走在世界前列，它們的液壓支架技術(shù)配備有礦障預(yù)警功能，能實(shí)現(xiàn)液壓支架與采煤機(jī)、刮板機(jī)的遠(yuǎn)程控制。
5.礦井運(yùn)輸提升設(shè)備
帶式輸送機(jī)不僅能滿足長(zhǎng)距離的連續(xù)輸送、而且具有輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為我國(guó)當(dāng)今機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。
5.1 帶式輸送機(jī)
我國(guó)已自行生產(chǎn)制造了多個(gè)品種類(lèi)型的帶式輸送機(jī)?！鞍宋濉睍r(shí)期，由于“日產(chǎn)萬(wàn)噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水準(zhǔn)得到了極大地提升，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)研究和新產(chǎn)品的研發(fā)也獲得了較大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等；均真補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此項(xiàng)技術(shù)的空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及主要部件進(jìn)行了理論探討和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，成功的研制出多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置。有以PLC為核心的可編程電控裝置、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星步齒輪減速器。
5.2 礦井提升機(jī)
礦井提升機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的提升，特別是內(nèi)裝式提升機(jī)，從結(jié)構(gòu)上將驅(qū)動(dòng)和滾筒合為一個(gè)整體，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，是典型的機(jī)電一體化設(shè)備。全數(shù)字提升機(jī)不僅能夠進(jìn)行可重復(fù)性礦障尋址、診斷和自診斷，而且還可以進(jìn)行簡(jiǎn)單而迅速地通信。采用選擇總線的方式，大大簡(jiǎn)化了電氣的安裝。其硬件配置簡(jiǎn)單，相互兼容，零備件少，能夠輕松地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟件控制和改變瞬間加速度。在我國(guó)“九五”計(jì)劃時(shí)期，國(guó)產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機(jī)是各煤礦提升機(jī)的首選機(jī)型。我國(guó)研制成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)龍的全數(shù)字化直流提升機(jī)的核心部分ASCS的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由雙CPU構(gòu)成。除此之外，我國(guó)還研制成功了第一臺(tái)交2交變頻器供電的交流提升機(jī)。2000年11月，該系統(tǒng)在焦作古漢山礦投入運(yùn)行，情況良好。提升機(jī)由于采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其安全保護(hù)系統(tǒng)更為完善。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)裝置，每臺(tái)都有自已獨(dú)立的測(cè)量、傳感裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同步工作，互相檢測(cè)，互為備用，對(duì)提升行程實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量和間接測(cè)量容器位置相結(jié)合的方式，一定程度上實(shí)現(xiàn)了行程的自動(dòng)控制。因?yàn)椴捎昧擞?jì)算機(jī)，對(duì)安全回路、制動(dòng)回路、電源和驅(qū)動(dòng)回路能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，極大地提高了提升機(jī)安全性能。
6.其他煤礦機(jī)電一體化裝置
其他的機(jī)電設(shè)備主要為煤礦供電設(shè)備。煤礦供電的特點(diǎn)不僅要求可靠，質(zhì)量高，而且還要能滿足大功率設(shè)備的要求，因此節(jié)能型產(chǎn)品應(yīng)為首遷。高壓開(kāi)關(guān)柜采用了維護(hù)量小，使用壽命長(zhǎng)的真空開(kāi)關(guān)。用集中補(bǔ)償和就地補(bǔ)償相結(jié)合的辦法提高功率因數(shù)，減少供電系統(tǒng)的無(wú)功電流，降低了無(wú)功功率損耗。目前高、低開(kāi)關(guān)柜普遍采用了“微機(jī)保護(hù)”，具備網(wǎng)絡(luò)功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、遙測(cè)和遙調(diào)。
7.結(jié)束語(yǔ)
總而言之，先進(jìn)煤礦機(jī)電一體化設(shè)備的高智能化、程序化、信息化特點(diǎn)，以及體積小、操作、維護(hù)方便、保護(hù)齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，使得這些機(jī)電設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還為煤礦工人提供了安全保障，極大地提高了煤礦的生產(chǎn)能力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；構(gòu)成要素；技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
機(jī)電一體化的發(fā)展總體上主要分為三個(gè)階段：（1） 第一階，也就是初級(jí)階段主要是是上世紀(jì) 60 年代之前，人們不自覺(jué)地應(yīng)用電子技術(shù)并且將其推廣。（2）第二階段主要是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品均取得較大的發(fā)展。（3）第三階段主要是各個(gè)國(guó)家都開(kāi)始加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化的關(guān)注以及大力支持機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。
一、國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，其技術(shù)本身已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是在經(jīng)過(guò)電子科技的完善、微型處理器的引入、通信技術(shù)和多媒體遙控技術(shù)以及自動(dòng)化的縱深發(fā)展的支援。
1. 數(shù)控技術(shù)方面的發(fā)展現(xiàn)狀。
我國(guó)的數(shù)控技術(shù)主要起步于 1958 年，在 1995 年末期,國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率已經(jīng)達(dá)到 52%左右,配置的數(shù)控系統(tǒng)也高達(dá) 11%左右。據(jù)對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷程分析，大體上已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)。不僅擁有千套的數(shù)控系統(tǒng)，同時(shí)其生產(chǎn)能力也得到提高。
2 .計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面的發(fā)展現(xiàn)狀。
經(jīng)過(guò)多年理論與技術(shù)的準(zhǔn)備, 我國(guó)的 CIMS 已經(jīng)取得相當(dāng)不錯(cuò)的發(fā)展。早在上世紀(jì)初，我國(guó)已經(jīng)有多個(gè)省市、多個(gè)行業(yè)以及多家具有不同規(guī)模和類(lèi)型的企業(yè)開(kāi)始采用或者已經(jīng)采用過(guò)CIMS 示范工程,并且取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。此外，隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，CIMS 試點(diǎn)的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用已經(jīng)廣泛的擴(kuò)展到機(jī)械、電子、航空、輕工、紡織、冶金以及石油化工等多個(gè)領(lǐng)域,同時(shí)也受到各個(gè)行業(yè)的關(guān)注，并投入較多的資金和精力的投入。
3 智能機(jī)器人技術(shù)得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也逐漸強(qiáng)調(diào)智能機(jī)器人的作用，從控制機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械操作到機(jī)器人自動(dòng)化操作，有關(guān)機(jī)電一體化領(lǐng)域中的智能機(jī)器人技術(shù)日益完善。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前擁有開(kāi)發(fā)智能工業(yè)機(jī)器人的科研機(jī)構(gòu)和廠家超過(guò)五十家，而在我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，大約有一萬(wàn)臺(tái)智能機(jī)器人參與市場(chǎng)流通?？梢哉f(shuō)將智能機(jī)器人技術(shù)引入機(jī)電一體化系統(tǒng)之中，將會(huì)有助于提高機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)作效率，在某些特殊情況下能夠幫助工作人員減少人身傷害。
4 車(chē)床數(shù)控技術(shù)水平得到全面提升。
從二十世紀(jì)五十年代，我國(guó)的車(chē)床數(shù)控技術(shù)開(kāi)始得到國(guó)家和專(zhuān)家的重視。當(dāng)前我國(guó)的車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)能力有十分明顯的提高，年產(chǎn)量達(dá)到3000 多套，與之相關(guān)的主軸和配給方面裝置的年生產(chǎn)能力也早已突破了5000套。在車(chē)床數(shù)控技術(shù)提升的同時(shí)，數(shù)控機(jī)床業(yè)分為普通級(jí)和精密級(jí)等不同類(lèi)別，但就普通級(jí)車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)而言，目前其加工作業(yè)密度已經(jīng)精確到5μm；而精密級(jí)車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)的加工精密度已經(jīng)可以達(dá)到1μm。相比較而言，十年前我國(guó)的車(chē)床加工精密度還只是在5μm 級(jí)別，不得不說(shuō)當(dāng)前在機(jī)電一體化技術(shù)中，車(chē)床數(shù)控技術(shù)的突飛猛進(jìn)十分引人矚目。
二、機(jī)電一體化技術(shù)體系的構(gòu)成要素
1.機(jī)械技術(shù)
機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。包括機(jī)架、工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)和動(dòng)力裝置等， 具體實(shí)現(xiàn)人們最終需要的各種功能。無(wú)論是設(shè)計(jì)、機(jī)械制造， 還是機(jī)械工藝， 潛力都很大。
2.微電子技術(shù)
微電子技術(shù)是體系內(nèi)傳遞、過(guò)濾、吸收和處理各種信息、能量和思想的工具， 是整個(gè)體系賴(lài)以生存和發(fā)展的關(guān)鍵和先導(dǎo)。因此， 要大力開(kāi)發(fā)功能多、性能高、保密性好、性能價(jià)格比較低的單元等， 以滿足日趨完善的機(jī)電一體化體系的需要。
3.計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)
計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)是機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的核心要素， 是代替人操縱機(jī)器的替身。包括計(jì)算機(jī)主體和可仿程序控制器及其配套的輸入輸出設(shè)備， 顯示器和外部存儲(chǔ)器，也包括有關(guān)的傳感器等。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化， 必須提高信息處理設(shè)備的可靠性， 包括模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性， 進(jìn)而提高處理速度， 并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。
4.系統(tǒng)工程和控制技術(shù)
體系的組成、優(yōu)化、自動(dòng)化、智能化、可靠性、可行性的經(jīng)濟(jì)性的綜合反映都必須采用系統(tǒng)工程的方法來(lái)分析、決策并付諸實(shí)現(xiàn)。這是近年來(lái)最活躍的技術(shù)領(lǐng)域。特別是人工智能控制技術(shù)有了很快的發(fā)展， 對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
5.接口技術(shù)
為了能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信， 因此數(shù)據(jù)的傳遞格式必須是標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的接口可以使給信息傳遞和維修帶來(lái)方便，因此我們要著力于發(fā)展低成本、高速串行的接口的生產(chǎn)， 以解決信號(hào)電纜非觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的功能
(1)提高機(jī)械系統(tǒng)的性能， 完成傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)不能完成的功能。
(2)提高機(jī)械系統(tǒng)的智能化程度， 使人在更舒適的環(huán)境中工作。
(3)提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性。
(4)降低機(jī)械系統(tǒng)的原材料消耗。
(5)降低機(jī)械系統(tǒng)的能耗。
(6)降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染。
四、現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的特征
1.智能化特征
現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有三方面的智能能力:
(1)自學(xué)習(xí)能力，即能對(duì)一個(gè)過(guò)程或其所處環(huán)境的信息和知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并能將得到的知識(shí)用于進(jìn)一步的估計(jì)、分析、決策和控制，從而使其處于最優(yōu)狀態(tài);
(2)自適應(yīng)能力，即當(dāng)系統(tǒng)遇到未學(xué)習(xí)過(guò)的事例時(shí)，有能力給出合適的處理，甚至找出故障，分析和修復(fù)故障;
(3)自組織能力，即對(duì)復(fù)雜任務(wù)和分散信息有進(jìn)行組織和協(xié)調(diào)和能力，具有不同程度的靈活性和主動(dòng)性，能在任務(wù)要求的范圍內(nèi)自行決策，主動(dòng)采取行動(dòng)，當(dāng)各種任務(wù)沖突時(shí)，可指揮各拉制器有組織地自行解決。
為實(shí)現(xiàn)智能化功能，常以計(jì)算機(jī)為基本工具，根據(jù)控制論和信息論的原理，輔之以軟件系統(tǒng)框架。80年代末以來(lái)研究最多的是專(zhuān)家系統(tǒng)框架、模糊系統(tǒng)框架和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)框架.專(zhuān)家系統(tǒng)提取人類(lèi)成熟的操作經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以知識(shí)庫(kù)為核心，配以特征知識(shí)處理，采用多種推理機(jī)制和匹配法則.構(gòu)成完整的最優(yōu)決策系統(tǒng)。模糊控制首先對(duì)對(duì)銀的各Tl)卜比能指標(biāo)建立單項(xiàng)滿意度模糊子集的隸屬函數(shù)，按其重要性的小同分配以不同的加權(quán)因子，然后按一定算法得出綜合整體滿意度隸屬函數(shù)，再通過(guò)何優(yōu)化策略尋優(yōu)。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是一種用來(lái)模擬人類(lèi)大腦神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)，一般由多輸入單輸出非線性單元組成神經(jīng)元，各神經(jīng)元按一定模式連接，并構(gòu)成各種連接模型。
2.擬人化特征
機(jī)電一體化產(chǎn)品最終是要為人類(lèi)服務(wù)的，在那些人能直接進(jìn)行干預(yù)或控制的場(chǎng)合，操作環(huán)境和控制方式越來(lái)越與人的行為方式一致，體現(xiàn)出高度的人一機(jī)一環(huán)境協(xié)調(diào)，這就要求在機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分研究人的生理、心理特性和能力限度，人機(jī)功能的配合與互補(bǔ)等等，最大限度地使產(chǎn)品更適宜人。在那些人無(wú)法直接進(jìn)行干預(yù)或不需要人直接進(jìn)行控制的場(chǎng)合，機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)加強(qiáng)與人或其他生命體保持相似的行為方式，即具有鮮明的仿生特征。
3.微型化特征
將機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用于人類(lèi)無(wú)法施展的微觀世界，是一項(xiàng)重要而又自然的要求，由此開(kāi)拓了微機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，并取得了輝煌的成果。目前，幾何尺寸不超過(guò)1cm3的微機(jī)電一體化產(chǎn)品已由研究全面走向生產(chǎn)，更微小的如納米級(jí)產(chǎn)品也開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室中研制。
4.綜合化特征
機(jī)電一體化技術(shù)已完全突破了機(jī)械與電子相結(jié)合的概念約束，成為綜合機(jī)、電、光、磁、聲、熱、液、生物等多種學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，按照控制論、信息論、系統(tǒng)論、決策論等多門(mén)理論進(jìn)行集成而實(shí)現(xiàn)。另一方面，在機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMs)的思想也得以貫徹。
結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提高了機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量,贏得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。機(jī)電一體化技術(shù)并不是一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科,是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也能帶動(dòng)著的眾多科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,代表著一個(gè)時(shí)代的前進(jìn)。因此,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和各種技術(shù)的相互融合,機(jī)電一體化技術(shù)必將有著廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)：
[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng) 討論互動(dòng) 教學(xué)實(shí)踐
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）10-0155-02
機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程是南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)主干課，是一門(mén)綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)，具有系統(tǒng)工程應(yīng)用意義的課程。[1]課程涉及專(zhuān)業(yè)內(nèi)容多，知識(shí)廣泛，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)。為幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)渡，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力以及工程實(shí)踐能力，更好地培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，我校機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)該課程不斷進(jìn)行教學(xué)改革，更新教學(xué)內(nèi)容，積極探索理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法。
一、教學(xué)中存在的問(wèn)題
（一）理論教學(xué)方面存在的問(wèn)題
教材和教學(xué)內(nèi)容與先修課程重復(fù)率高，各知識(shí)點(diǎn)分散。[2]機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)是許多高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)為高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程，旨在讓高年級(jí)學(xué)生厘清前三年的各專(zhuān)業(yè)課之間的關(guān)系，能夠以系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法去分析和設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)。由于是原專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固和加深，因此，教材和教學(xué)內(nèi)容包括了之前學(xué)過(guò)的多門(mén)課程，教材大而全，教學(xué)內(nèi)容多而廣；此外，該課程現(xiàn)有教材內(nèi)容一般按照機(jī)電一體化大系統(tǒng)的各組成子系統(tǒng)組織設(shè)計(jì)，即每一子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一章內(nèi)容，不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間缺少有機(jī)聯(lián)系。雖然知識(shí)點(diǎn)可以獨(dú)立教授，但容易孤立，學(xué)生無(wú)法深刻理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)性和技術(shù)的綜合應(yīng)用性。
（二）實(shí)踐教學(xué)方面存在的問(wèn)題
機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)由于為我校后增專(zhuān)業(yè)，機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程開(kāi)設(shè)時(shí)間相應(yīng)也不長(zhǎng)，加之機(jī)電設(shè)備的復(fù)雜性、高造價(jià)、臺(tái)套數(shù)不足、使用維護(hù)成本高等原因，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)設(shè)的多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生動(dòng)手操作調(diào)試的機(jī)會(huì)少。[3]在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，則通常紙上談兵，模仿設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性主動(dòng)性不高，更談不上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
上述原因使得理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)，在教學(xué)中出現(xiàn)“理論教學(xué)教懂難、實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)手難”的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)體系中存在的問(wèn)題，結(jié)合我?，F(xiàn)場(chǎng)工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，機(jī)械電子教學(xué)團(tuán)隊(duì)探索構(gòu)建了以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)理論教學(xué)和理論教學(xué)指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐的互推互動(dòng)的教學(xué)新模式。在剖析某幾個(gè)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)（項(xiàng)目）的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程中，串聯(lián)講解知識(shí)點(diǎn)并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而將項(xiàng)目實(shí)施和理論講授有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。教學(xué)改革探索的實(shí)踐表明，在機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)這門(mén)課程的教學(xué)上，采用此方法是可行且有效的。
二、以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線的教學(xué)新模式應(yīng)用
以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線，是指以項(xiàng)目為載體、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，將某一門(mén)課程的核心概念和原理，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的形式來(lái)體現(xiàn)[4]，將課程中分離的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為在具體項(xiàng)目中應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的技術(shù)支持點(diǎn)，將學(xué)生認(rèn)為枯燥乏味的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)的、具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，有利于學(xué)生更加系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和掌握所學(xué)習(xí)的知識(shí)。
（一）項(xiàng)目選擇
教學(xué)新模式應(yīng)用中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)或選取尤為重要，其成功與否直接影響教學(xué)效果。首先，項(xiàng)目應(yīng)具有代表性，以體現(xiàn)機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)的典型應(yīng)用；其次，項(xiàng)目應(yīng)具有可操作性，即項(xiàng)目的難易程度應(yīng)適中；最好配套有足夠數(shù)量的、具體可操作的裝備供學(xué)生實(shí)踐操作；再者[5]，項(xiàng)目應(yīng)具有可拓展性，以培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。
基于上述考慮，并在我校實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)經(jīng)費(fèi)大力投入的支撐下，分別以PLC和51單片機(jī)兩大控制核心為基點(diǎn)，提出了“物料自動(dòng)分揀”、“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)”、“桁架機(jī)器人”和“自動(dòng)尋跡小車(chē)”四大項(xiàng)目。以“物料自動(dòng)分揀”項(xiàng)目為例，此項(xiàng)目涉及的知識(shí)模塊包括：西門(mén)子S7-200PLC控制，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，辨識(shí)物料顏色、材質(zhì)的傳感檢測(cè)，觸摸屏監(jiān)控，自動(dòng)定位控制，光電編碼器及氣動(dòng)元件應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)，均為機(jī)電一體化共性重要技術(shù)。與此相對(duì)應(yīng)，MPS實(shí)驗(yàn)室增配了多臺(tái)套可拆裝式物料分揀實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可通過(guò)機(jī)械安裝、電氣硬件接線、軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐操作，既可進(jìn)行單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。
（二）具體實(shí)施
1.理論教學(xué)方面
概述部分仍沿用教材內(nèi)容，重點(diǎn)講述機(jī)電一體化概念、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。在課程開(kāi)始即強(qiáng)化機(jī)電一體化產(chǎn)品（系統(tǒng)）“機(jī)電有機(jī)融合”的特點(diǎn)、“系統(tǒng)化”的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和“綜合性”的技術(shù)應(yīng)用。
其余內(nèi)容則采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，并分兩大模塊，分階段展開(kāi)。
（1）第一階段：以教師講授為主，選用“物料自動(dòng)分揀”和“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)”兩大項(xiàng)目，按“任務(wù)分析方案總體設(shè)計(jì)硬件選型、設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試”的項(xiàng)目一般設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程開(kāi)展。通過(guò)兩個(gè)項(xiàng)目的介紹，使學(xué)生熟悉項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般流程，總體方案設(shè)計(jì)的一般要求和原則，掌握系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)要求，學(xué)習(xí)如何結(jié)合功能實(shí)現(xiàn)和成本控制進(jìn)行硬件選型，常見(jiàn)硬件的工作原理和使用方法等。在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握變頻調(diào)速、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、伺服驅(qū)動(dòng)與控制、步進(jìn)電機(jī)與控制、軟件編程技巧與仿真調(diào)試等有關(guān)綜合應(yīng)用的理論知識(shí)。
（2）第二階段：采用討論互動(dòng)課的模式進(jìn)行，教師主要起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用，選用“桁架機(jī)器人”和“自動(dòng)尋跡小車(chē)”兩大項(xiàng)目。教師按每一項(xiàng)目確定3種任務(wù)方向共制訂6套項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，包括設(shè)計(jì)題目、功能需求、技術(shù)要求及重難點(diǎn)。學(xué)生結(jié)合自身的興趣愛(ài)好，每3-5名同學(xué)自由組合為一組，從6套任務(wù)書(shū)中任選一套，每套設(shè)定限選額度（上限為4組）。選題在討論互動(dòng)課正式開(kāi)始前兩周即確定完畢。在兩周準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)，各小組需要完成的工作內(nèi)容是：任務(wù)分析組員分工資料查閱組內(nèi)討論方案擬訂方案形成書(shū)面報(bào)告并制作PPT。在討論互動(dòng)課上，按相同任務(wù)書(shū)抽簽選取1-2個(gè)小組進(jìn)行10分鐘的上臺(tái)演講、報(bào)告，5分鐘的討論互動(dòng)答辯。每組答辯完成后，教師利用2分鐘左右的時(shí)間總結(jié)學(xué)生討論、發(fā)言情況，提出改進(jìn)意見(jiàn)。[6]討論互動(dòng)課通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生思維，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生參與合作，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生在課堂上的積極性和主動(dòng)性，變單純傳授知識(shí)為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和能力。
2.實(shí)踐教學(xué)方面
實(shí)踐教學(xué)主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)。
（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：由于實(shí)驗(yàn)室新購(gòu)置了多臺(tái)實(shí)訓(xùn)裝置，因此，開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從之前單一的驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展躍升到集難度遞增的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)于一體的系統(tǒng)全面的實(shí)驗(yàn)體系。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需要的理論知識(shí)、技術(shù)應(yīng)用規(guī)范和應(yīng)用技巧與理論課所講授內(nèi)容高度契合，極大增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的自信心、積極性和主動(dòng)性，學(xué)生敢于并愿意動(dòng)手操作，實(shí)驗(yàn)效果突出，學(xué)生動(dòng)手能力顯著提高。
（2）課程設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)選題上摒棄了之前單一的命題方式，改為可從教師給定的多組題目中任選或?qū)W生自由選擇的方式。其中，教師給定的題目主要為討論互動(dòng)課上項(xiàng)目任務(wù)的綜合和深化。由于已進(jìn)行過(guò)較為充分的論證，因此，對(duì)這部分設(shè)計(jì)題目詳細(xì)設(shè)計(jì)部分要求完成度較高，最好可通過(guò)實(shí)物驗(yàn)證。
（三）課程考核
與教學(xué)模式改革相匹配，對(duì)課程考核方式進(jìn)行了調(diào)整，更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力的測(cè)試，加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核比重，增加討論互動(dòng)課考核。其中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考核，除了考察實(shí)訓(xùn)時(shí)的常規(guī)表現(xiàn)（如出勤率、操作規(guī)范情況、實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況）外，在最后一次實(shí)訓(xùn)課上以現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放任務(wù)卡的形式，要求各組學(xué)生利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)裝置，在限定時(shí)間內(nèi)，完成某一小項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、接線、編程和調(diào)試工作，最終根據(jù)完成情況現(xiàn)場(chǎng)打分，該分值為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)最終考核成績(jī)的主要組成部分。
三、總結(jié)
教學(xué)改革實(shí)踐表明，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線的理論實(shí)踐一體化的教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的深度結(jié)合，將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系，提高了學(xué)生對(duì)相關(guān)技術(shù)的工程綜合應(yīng)用能力，以‘用’促‘學(xué)’，學(xué)以致用；體驗(yàn)型的討論互動(dòng)教學(xué)方式，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，發(fā)揮其主體作用，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。
[ 注 釋 ]
[1] 楊汝清.機(jī)電控制技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2009：1.
[2] 陳英俊.“機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新設(shè)計(jì)分析[J].中國(guó)電力教育，2014（11）：94-95.
[3] 姜慶昌，郭士清，陳光軍.基于CDIO理念的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].黑龍江教育（高教研究與評(píng)估），2012（1）：8-9.
[4] 沙樹(shù)靜，劉亞梅.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)電專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（1）：207-208.
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);應(yīng)用;研究。
Abstract: this paper introduced the concept of the electromechanical integration technology and significance, and summarizes its support to this technology of the electromechanical integration technology development direction. Finally through the electric drive system construction, this paper introduces how to the idea of system, gradually put the electric drive system perfect, so as to realize the mechanical and electrical ¬-body of the application of the technology.
Keywords: mechanical and electrical integration technology; Electric drive system; Application; Research.
中圖分類(lèi)號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 機(jī)電一體化技術(shù)的概念
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,推動(dòng)了不同科學(xué)的相互交叉與滲透,并引發(fā)了幾乎所有工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。而以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主體,多學(xué)科技術(shù)交融滲透、相互結(jié)合的新興學(xué)科――機(jī)電一體化,正逐漸變成了當(dāng)今學(xué)界研究的重點(diǎn)之一。
2 機(jī)電一體化技術(shù)的意義
2.1功能增強(qiáng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品具有多種復(fù)合功能,如加工中心可以將多臺(tái)普通機(jī)床的多道工序在一次裝夾中完成,并自動(dòng)檢測(cè)工件和刀具精度,顯示刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。
2.2精度提高
機(jī)電一體化技術(shù)簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)鏈,使機(jī)械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少。由于采用計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制技術(shù)補(bǔ)償和校正因各種干擾造成的動(dòng)態(tài)誤差,從而達(dá)到純機(jī)械技術(shù)手段所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工作精度。
2.3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化
由于機(jī)電一體化技術(shù)采用微處理器、大規(guī)模集成電路、電力電子器件代替了原來(lái)的電器控制柜和傳動(dòng)裝置,使機(jī)電一體化產(chǎn)品零部件數(shù)量減少、體積變小,結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。
2.4可靠性提高
隨著集成電路的集成度越來(lái)越高,材料性能越趨穩(wěn)定,機(jī)電一體化產(chǎn)品可靠性不斷增強(qiáng),同時(shí)由于具備了安全連鎖控制、過(guò)載及失控保護(hù)、斷電保護(hù)的功能,進(jìn)一步提高了機(jī)電一體化產(chǎn)品的安全可靠性。
2.5改善操作
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品采用了計(jì)算機(jī)技術(shù),從而提升了產(chǎn)品的自動(dòng)化程度,減少了操作按鈕及手柄,改善了設(shè)備的操作性能,構(gòu)建了良好的人機(jī)界面。
2.6提高柔性
由于軟件技術(shù)的引入,從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器工作程序的可修改性,能夠通過(guò)軟件的修改來(lái)滿足工作情況改變的需要。
3 機(jī)電一體化技術(shù)的構(gòu)成
3.1機(jī)械技術(shù)
機(jī)電產(chǎn)品的功能和作用大部分都是由機(jī)械本體來(lái)體現(xiàn)的。本體材料的優(yōu)良、結(jié)構(gòu)的新穎、精密的加工技術(shù),能夠使機(jī)械結(jié)構(gòu)重量減輕、體積變小,改善其快速響應(yīng)特性,提高零部件的精度、剛度和可靠性。
3.2傳感技術(shù)
傳感技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),它將所測(cè)得的各種參數(shù)量如位移、速度、加速度、力等信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式的電信號(hào)輸入到信息處理系統(tǒng)中,并由此產(chǎn)生出相應(yīng)的控制信號(hào)以決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式。
3.3信息處理技術(shù)
信息處理技術(shù)包括信息的輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)及輸出技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作是受控于信息處理裝置的,因此信息處理是否正確及時(shí),將直接影響到產(chǎn)品工作的質(zhì)量和效率。
3.4自動(dòng)控制技術(shù)
自動(dòng)控制技術(shù)就是通過(guò)控制器使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)范圍很廣,包括自動(dòng)控制理論、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、可靠運(yùn)行等從理論到實(shí)踐的整個(gè)過(guò)程。而機(jī)電一體化系統(tǒng)中自動(dòng)控制技術(shù)包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、模糊控制和自適應(yīng)控制等。
3.5接口技術(shù)
機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由許多要素和子系統(tǒng)構(gòu)成,為了確保各個(gè)要素與系統(tǒng)之間能夠順利地進(jìn)行信息、物質(zhì)能量的傳輸和交換,必須在它們之間建立一定的聯(lián)系條件,而這些條件統(tǒng)稱(chēng)為接口。這些接口既可能是硬件,也可能是軟件,或者是兩者的結(jié)合。
3.6驅(qū)動(dòng)技術(shù)
驅(qū)動(dòng)技術(shù)的主要研究對(duì)象是執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)裝置。執(zhí)行元件分為電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等, 機(jī)電一體化產(chǎn)品中多采用電動(dòng)式執(zhí)行元件,驅(qū)動(dòng)裝置主要指各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源電路,其主要以采用電力電子器件及集成化的功能電路構(gòu)成。
3.7系統(tǒng)總體技術(shù)
系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法,將系統(tǒng)分解成若干相互聯(lián)系的功能單元,找到能完成各個(gè)功能的技術(shù)方案,并將其進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化的綜合應(yīng)用技術(shù)。
4 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
在人們的日常生活當(dāng)中,自動(dòng)機(jī)械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車(chē)輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學(xué)裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)都離不開(kāi)執(zhí)行元件為其提供動(dòng)力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無(wú)法直接連接的,因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。該驅(qū)動(dòng)部件在電子控制裝置的控制下,接收指令,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換,從而得到目標(biāo)輸出。電子控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框架。
對(duì)于精密傳動(dòng)來(lái)說(shuō),需要在執(zhí)行元件輸出終端進(jìn)行傳動(dòng)測(cè)量,如測(cè)量其位置、速度、加速度,同時(shí)將所測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置,讓其進(jìn)行比較,進(jìn)行誤差修正控制,最終實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。電子閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框架。
當(dāng)有多個(gè)執(zhí)行元件,其輸出動(dòng)作規(guī)律各不相同時(shí),一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來(lái)考慮其控制的形式,另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒(méi)有聯(lián)系,可以讓它們單獨(dú)來(lái)工作, 也可以通過(guò)構(gòu)建PC機(jī)上位控制來(lái)統(tǒng)一管理。圖1為PC機(jī)二級(jí)管理的多驅(qū)動(dòng)電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。若工作聯(lián)動(dòng)內(nèi)容經(jīng)常變化,就應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)可以直接識(shí)別聯(lián)動(dòng)輸出的軟件,將聯(lián)動(dòng)輸出寫(xiě)入軟件當(dāng)中,讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序,這樣就能靈活地應(yīng)對(duì)動(dòng)作輸出的需求。圖2為裝載了位置控制模塊的PC機(jī)二級(jí)管理多驅(qū)動(dòng)電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖1PC 機(jī)二級(jí)管理的多驅(qū)動(dòng)電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖2帶位置控制模塊的PC 機(jī)二級(jí)管理多驅(qū)動(dòng)電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
上述機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,僅論述了如何將傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)簡(jiǎn)單的融合,各部件都是以模塊形式搭建的,而模塊間的信號(hào)傳輸及所涉及到的接口技術(shù)和信息處理技術(shù)是其中的重點(diǎn)。所以,在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用中,以全局最優(yōu)的觀念去設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品,并且解決好每個(gè)功能模塊信息處理和傳輸?shù)膯?wèn)題,是能夠迅速地利用好機(jī)電一體化技術(shù)的方法。
5 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
由于機(jī)電一體化技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)交融的技術(shù),因此其發(fā)展的程度必然受制于其相應(yīng)支撐技術(shù)的發(fā)展, 同時(shí)其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也必然促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。
5.1智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向,而機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是其重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新方法,模擬人類(lèi)智能,使它具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)、思維和決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。
5.2模塊化
機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)繁多,讓它們自由地交換信息是一項(xiàng)十分復(fù)雜的事,因此有必要研制具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口或電氣動(dòng)力接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品。如果機(jī)電產(chǎn)品能夠象“搭積木”那樣讓需求者根據(jù)要求自由組合,那么無(wú)論是對(duì)資源的節(jié)約,還是服務(wù)于各行各界,都有著其巨大的作用。
5.3網(wǎng)絡(luò)一體化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及,推進(jìn)了全球化的進(jìn)程。而基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù),讓家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能。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)(Compu ter Integrated App liance
System,CIAS),使人們無(wú)論在家里還是在外面,都能隨時(shí)享受各種機(jī)電產(chǎn)品帶來(lái)的好處。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
5.4微機(jī)電化
微機(jī)電化指的是機(jī)電系統(tǒng)主要裝置的特征尺寸在亞微米至亞毫米范圍。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品由于體積小、 耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在軍事、生物醫(yī)療、航空、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5.5綠色化
綠色化主要是指產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,而且是低能耗、低材耗、協(xié)調(diào)而可再生的產(chǎn)品。
6 結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞 技術(shù)基礎(chǔ)課 一體化教學(xué)模式 改革
中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 師生角色定位
教學(xué)的最終目的在于使學(xué)生獲得知識(shí)與技能，必須充分發(fā)揮主體（學(xué)生）的積極性、主動(dòng)性。在一體化教學(xué)過(guò)程中，教師的作用在于創(chuàng)設(shè)各種教學(xué)情境，當(dāng)好“編劇”與“導(dǎo)演”，為“演員”提供舞臺(tái)并給予示范、指導(dǎo)、評(píng)價(jià)。例如：在學(xué)習(xí)了電阻概念、學(xué)會(huì)了萬(wàn)用表的使用后，教師可列寫(xiě)如下表格（表1）并要求學(xué)生完成，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)歸納、學(xué)會(huì)搜尋相關(guān)資料，進(jìn)而養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。
表1
2 理實(shí)內(nèi)容的合理取舍
職業(yè)教育的一個(gè)特點(diǎn)是：對(duì)技術(shù)理論的要求是“實(shí)用、夠用”，而非強(qiáng)調(diào)其知識(shí)的系統(tǒng)性，因而，必須對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行取舍。同樣，實(shí)踐環(huán)節(jié)安排哪些內(nèi)容，也必須做出合理選擇。
作為傳統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)課而言，在安排知識(shí)點(diǎn)時(shí)，必須考慮后續(xù)課程的需求；在確立實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)，既要考慮與知識(shí)點(diǎn)間的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，也要考慮與后續(xù)課程間的通用性。
以“電工技術(shù)基礎(chǔ)”為例：在知識(shí)點(diǎn)的安排上，盡管“疊加定理”與實(shí)踐環(huán)節(jié)聯(lián)系不緊密，但其概念與后續(xù)課程的關(guān)聯(lián)度較高（如電子技術(shù)的放大電路中直流與交流通道的理解），故仍需安排；鐵心線圈與后續(xù)課程（如電機(jī)、電器等）關(guān)聯(lián)度高，但其理論分析較為復(fù)雜，可采取淺入淺出的方式，重在講清線圈電流和電磁吸力這兩個(gè)主要物理量與氣隙的關(guān)系。從實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，重在學(xué)會(huì)電路基本物理量的測(cè)量方法、常用儀表的正確使用并懂得電氣設(shè)備的安全操作規(guī)程，如電壓表、電流表、萬(wàn)用表（指針式、數(shù)字式）、電橋、功率表、電度表、鉗形表、搖表（兆歐表）、接地電阻測(cè)量?jī)x等。
3 教-學(xué)-做時(shí)間與空間的合理安排
在理實(shí)一體化的教學(xué)過(guò)程中，從時(shí)間順序來(lái)說(shuō)，可以是先講技術(shù)理論并以此指導(dǎo)實(shí)踐操作；也可以先從實(shí)踐環(huán)節(jié)（如電路的制作、設(shè)備的安裝、現(xiàn)象的演示等）入手，然后從理論上加以分析、解釋、概括、總結(jié)。從空間（場(chǎng)所）上來(lái)說(shuō)，可根據(jù)實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容、設(shè)備等不同采取相對(duì)分開(kāi)或交替進(jìn)行的方式。
例如：在學(xué)習(xí)伏安法測(cè)量電阻的內(nèi)容時(shí)，可先安排學(xué)生“做”在先，即各小組先行測(cè)量標(biāo)稱(chēng)值相同的電阻。一般來(lái)說(shuō)，會(huì)采取電流表在前或電壓表在前的不同接法，從而各組的測(cè)量值不同。然后，老師“教”大家分析誤差產(chǎn)生的原因；最終，使學(xué)生“學(xué)”會(huì)能根據(jù)不同的阻值大小，選擇合適的測(cè)量方法以及如何減小測(cè)量誤差的途徑。
4 軟件與硬件的有機(jī)結(jié)合
這里說(shuō)的軟件和硬件均指教學(xué)條件。
學(xué)生能力的獲得，是通過(guò)其自身“練”出來(lái)的，而不是教師“講”出來(lái)的。因此，必要的教學(xué)設(shè)施，是開(kāi)展一體化教學(xué)的前提條件。但因種種原因（如場(chǎng)所、資金、學(xué)生人數(shù)、設(shè)備更新等），往往硬件設(shè)施不能最大限度地滿足教學(xué)需求，必須借助軟件予以補(bǔ)充、完善。另一方面，在一些涉及人身和設(shè)備安全、教學(xué)消耗大的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，還必須在學(xué)生“真刀真槍”地操作設(shè)備前，使他有一個(gè)“仿真”的歷練，以進(jìn)一步熟悉操作步驟、掌握技術(shù)要領(lǐng)。當(dāng)然，不管仿真軟件仿得如何“真”，也不能替代現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的“實(shí)”。
教材是教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的“媒介”，是特殊的硬件，是教學(xué)指導(dǎo)思想、教學(xué)內(nèi)容的具體體現(xiàn)。開(kāi)展理實(shí)一體化教學(xué)模式，必須有與之配套的教材；其教材體例，必須便于教學(xué)活動(dòng)的組織與實(shí)施，既要便于教師“教”，更應(yīng)便于學(xué)生“學(xué)”；其教材風(fēng)格，必須體現(xiàn)職業(yè)教育教學(xué)特點(diǎn)，既要通俗易懂，還需圖文并茂；在內(nèi)容安排上，要理實(shí)融合，便于“學(xué)中做”、“做中學(xué)”。
現(xiàn)代職業(yè)教育，還必須借助信息化手段，化深?yuàn)W、抽象、枯燥、乏味為通俗、具體、生動(dòng)、有趣；必須利用網(wǎng)絡(luò)資源，為師生互動(dòng)、自主學(xué)習(xí)提供平臺(tái)。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)包括的多媒體教學(xué)設(shè)備有投影儀（最好短焦或超短焦）、交互式電子白板、實(shí)物展臺(tái)、音響等。
5 評(píng)價(jià)模式的改革
一個(gè)好的評(píng)價(jià)模式，能引導(dǎo)、激發(fā)評(píng)價(jià)對(duì)象的積極性。教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，其最終落腳點(diǎn)不在于“教得如何”，而在于“學(xué)得如何”。當(dāng)然，“教”的過(guò)程，影響著“學(xué)”的結(jié)果。
對(duì)教師方面的評(píng)價(jià)包括課前準(zhǔn)備、教學(xué)實(shí)施和課后工作等方面。教師在開(kāi)展教學(xué)過(guò)程中，既要把握好節(jié)奏和進(jìn)程，更要注重知識(shí)與技能的傳授技巧。
對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)與考核，既要注重結(jié)果，也要考察過(guò)程；既要考查知識(shí)的理解與應(yīng)用，更要考核技能的掌握與熟練程度?！斑^(guò)程”考察在平時(shí)進(jìn)行，一般包括出勤記錄、課堂表現(xiàn)、作業(yè)質(zhì)量、學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性等方面；“結(jié)果”性評(píng)價(jià)與考核，一般在學(xué)期或課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行，比較規(guī)范、綜合，以理論試卷和操作項(xiàng)目相結(jié)合的形式考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這其中，“結(jié)果”與“過(guò)程”、“理論”與“操作”的權(quán)重因課程的不同可有所差異。
在“電工技術(shù)基礎(chǔ)”第一學(xué)期結(jié)束時(shí)技能考核的方法是：選定本學(xué)期練習(xí)過(guò)的幾個(gè)工作任務(wù)（電橋電路、日光燈電路、星形連接電路、三角形連接電路等），學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)從其中任意抽取一個(gè)，從電路連接的正確性、熟練程度、數(shù)據(jù)測(cè)量、安全文明生產(chǎn)等方面進(jìn)行考核評(píng)分，權(quán)重為50%。
6 結(jié)語(yǔ)
不論采取何種教學(xué)模式，其根本目的在于使學(xué)生掌握知識(shí)、提高技能。目標(biāo)一致，但途徑多樣，形式各異。模式是否合適，方法是否對(duì)路，最有發(fā)言權(quán)的還在于教學(xué)過(guò)程中的主體——學(xué)生。
參考文獻(xiàn)
[1] 禹祿君.探究理實(shí)一體化教學(xué)新模式[J].長(zhǎng)沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（12）：60.
【關(guān)鍵詞】電工電子技術(shù)；一體化；教學(xué)改革；實(shí)踐；創(chuàng)新
隨著時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)越來(lái)越普遍，而國(guó)家和社會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)相關(guān)人才的需求量也越來(lái)越大，計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展為當(dāng)今社會(huì)的人們學(xué)科。而電工電子技術(shù)課程是計(jì)算機(jī)學(xué)科里面一門(mén)至關(guān)重要的課程。電工電子技術(shù)一直隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷地發(fā)展和進(jìn)步，內(nèi)容知識(shí)越來(lái)越多，不斷出現(xiàn)新的技術(shù)方便著人們的生活。雖然電工電子技術(shù)的內(nèi)容和技術(shù)越來(lái)越多、越來(lái)越新，但是其教學(xué)時(shí)間并沒(méi)有增多，因此，在課時(shí)少、內(nèi)容多的情況下，要想有理想的教學(xué)效果、使學(xué)生較好地、熟練地掌握這門(mén)課程就會(huì)變得較為困難。學(xué)習(xí)本身就是一件枯燥乏味的事情，而這門(mén)課程的基礎(chǔ)知識(shí)又偏理論和推倒，因此更容易讓學(xué)生失去興趣。因此，如何對(duì)這門(mén)課程進(jìn)行教育改革、提高學(xué)生對(duì)于這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣并且電工電子技術(shù)發(fā)展的新方法、新技術(shù)教會(huì)給學(xué)生、讓學(xué)生掌握，是我們需要熱切關(guān)注的問(wèn)題。除此之外，由于電工電子技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容偏理論，如果只學(xué)習(xí)這些理論知識(shí)，是不能讓學(xué)生在實(shí)際中熟練運(yùn)用的，因此在教學(xué)過(guò)程中，還要增加學(xué)生的實(shí)踐能力，只有這樣，才能在以后的生活工作中游刃有余地使用所學(xué)到的知識(shí)，才能培養(yǎng)在新時(shí)展過(guò)程中國(guó)家需要的新型人才。
1將電工電子技術(shù)課程內(nèi)容整合起來(lái)，確定教學(xué)任務(wù)
首先我們可以當(dāng)今社會(huì)在電工電子技術(shù)相關(guān)崗位上對(duì)于人才的需求，明確他們需要的人才類(lèi)型，了解他們對(duì)于電工電子技術(shù)的要求，清楚地知道企業(yè)需要什么樣的人才。此外，還要了解已經(jīng)工作的學(xué)生在實(shí)際的工作中對(duì)于電工電子技術(shù)的應(yīng)用，從他們那里得知哪些知識(shí)是在實(shí)際工作中能夠經(jīng)常用到的、哪些理論是重要的、對(duì)于實(shí)踐應(yīng)用有幫助的。掌握了這些內(nèi)容，我們就可以在電工電子技術(shù)的教學(xué)過(guò)程中有重點(diǎn)的教學(xué)，對(duì)于那些能夠在以后工作中有幫助的重要的理論要讓學(xué)生加深認(rèn)識(shí)，熟練地掌握。只有這樣，學(xué)生在課上學(xué)到的知識(shí)才能夠很好地應(yīng)用到以后的工作中去，成為國(guó)家需要的人才。此外，對(duì)于這門(mén)課程來(lái)說(shuō)，僅僅有理論是絕對(duì)不夠的，如果沒(méi)有實(shí)踐，是很難在以后的工作中熟練地運(yùn)用在課上學(xué)到的知識(shí)的。我們要根據(jù)當(dāng)今社會(huì)電工電子技術(shù)相關(guān)崗位的要求，對(duì)于學(xué)生開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。我們的實(shí)踐活動(dòng)要盡可能地與工作崗位的要求相一致，貼近電工電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。我們要鍛煉學(xué)生在電工電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)本領(lǐng)，如一些電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、萬(wàn)用表的組裝等，將理論與實(shí)踐相結(jié)合才能達(dá)到教育改革的目標(biāo)，使這門(mén)課程朝著更好的方向發(fā)展。
2根據(jù)教學(xué)任務(wù)決定教學(xué)內(nèi)容
電工電子技術(shù)一體化是指理論與時(shí)間的相結(jié)合，在理論的基礎(chǔ)上去實(shí)踐，在實(shí)踐中鞏固所學(xué)到的理論知識(shí)，加深對(duì)于理論的認(rèn)識(shí)與掌握。確定好我們的教學(xué)任務(wù)后，就要設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生能夠應(yīng)用到以后實(shí)際工作中的能力。我們的教學(xué)任務(wù)可以設(shè)計(jì)如下：
（1）萬(wàn)用表的組裝。
首先要讓學(xué)生掌握關(guān)于萬(wàn)用表的基礎(chǔ)知識(shí)，了解相關(guān)的基本元、會(huì)讀會(huì)畫(huà)電路圖，并且對(duì)萬(wàn)用表組裝的理論知識(shí)要有熟練地掌握。學(xué)生要能夠運(yùn)用這些知識(shí)完成對(duì)于萬(wàn)用表的組裝以及電路的測(cè)試。
（2）安裝照明電路。
對(duì)于電路中涉及到的物理量必須牢記，與照明電路相關(guān)的計(jì)算方法掌握。在實(shí)踐中，學(xué)生要能夠熟練地運(yùn)相關(guān)電路工具，對(duì)于電路圖要能讀懂會(huì)畫(huà)，可以熟練地進(jìn)行導(dǎo)線的連接，會(huì)讀會(huì)用電路表。
（3）功率放大器的組裝和調(diào)試。
在基礎(chǔ)知識(shí)方面，學(xué)生要對(duì)半導(dǎo)體有了解，掌握其性能。要明白放大器組裝的原理。在實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生要能夠識(shí)別出電子元件，同樣地也要能夠會(huì)讀會(huì)畫(huà)電路圖，除此之外，還要能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)功率放大器的組裝并完成其調(diào)試。
（4）波形產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)制作。
會(huì)識(shí)別波形圖、掌握波形發(fā)生器的工作原理，了解波形的產(chǎn)生原理。在實(shí)踐中，要能夠自行設(shè)計(jì)和制作波形發(fā)生器，會(huì)讀波形圖，并從波形圖中判斷出震蕩條件。
3創(chuàng)新教育模式、改革教學(xué)方法
電工電子技術(shù)是一門(mén)相對(duì)枯燥乏味的課程，如果不改革教學(xué)方法，是很難讓學(xué)生對(duì)于這門(mén)課程提起興趣的，而興趣是最好的導(dǎo)師。對(duì)于教育工作者來(lái)說(shuō)，要改革教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)課程的興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)這門(mén)課程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，在理論的基礎(chǔ)上去實(shí)踐，在實(shí)踐中鞏固理論知識(shí)，加深對(duì)于理論知識(shí)的理解。進(jìn)行教學(xué)方法的改革，教育工作者要根據(jù)實(shí)際的需要分析教學(xué)任務(wù)，掌握這門(mén)課程的重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生成為自己學(xué)習(xí)的主體。
（1）在課前，讓學(xué)生主動(dòng)準(zhǔn)備相關(guān)知識(shí)，對(duì)于不懂的知識(shí)提前通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍、上網(wǎng)查找等渠道進(jìn)行了解，可以讓學(xué)生準(zhǔn)備一份課前報(bào)告，并制定自己的學(xué)習(xí)任務(wù)。
（2）在課程中，學(xué)生根據(jù)自己指定的學(xué)習(xí)任務(wù)逐步學(xué)習(xí)，教師對(duì)于學(xué)生的不懂的地方進(jìn)行統(tǒng)一講解?？梢詫W(xué)生分為若干小組，小組成員對(duì)于可以互相討論、互相幫助、互相監(jiān)督，借鑒彼此的學(xué)習(xí)任務(wù)計(jì)劃，并且對(duì)于查閱到的知識(shí)進(jìn)行共享。這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還能鍛煉學(xué)生的溝通協(xié)作能力，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，可以確定教學(xué)任務(wù)，由小組共同完成，這樣小組之間就會(huì)形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，由于這種競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的存在，學(xué)生們便會(huì)積極主動(dòng)地完成教師分配的任務(wù)，主動(dòng)查閱相關(guān)資料，互相討論，并且共同完成教師分配的實(shí)踐任務(wù)，相互合作、共同進(jìn)步，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己的不足，進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，還可以鍛煉學(xué)生任務(wù)分配和團(tuán)結(jié)合作能力，學(xué)生的獨(dú)立思考能力以及對(duì)于知識(shí)的掌握和了解程度都可以得到提升。在小組完成任務(wù)后，可以進(jìn)行小組成果的展示，小組之間又可以相互學(xué)習(xí)，借鑒他人的方法。教師根據(jù)大家任務(wù)的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和指導(dǎo)，對(duì)于完成好的小組進(jìn)行表?yè)P(yáng)，對(duì)于完成不理想的小組要指出他們存在的問(wèn)題，給出解決方法，并且進(jìn)行鼓勵(lì)。
（3）在課后，要及時(shí)讓學(xué)生進(jìn)行反饋在課程中遇到的困難和問(wèn)題以及所學(xué)到的知識(shí)。教師可以反思教學(xué)過(guò)程中的不足，并且總結(jié)學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中學(xué)到的知識(shí)，從而使教學(xué)方法不斷進(jìn)步與提高，更加適應(yīng)學(xué)生，使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，形成良性循環(huán)。而對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，在課后要總結(jié)自己所學(xué)到的知識(shí)，不斷鞏固才能加深對(duì)于知識(shí)的理解?？傊?，在電工電子技術(shù)課程的一體化教學(xué)改革中必須要把實(shí)踐加入到其中，一體化教學(xué)改革可以活躍整個(gè)課堂氣氛，并且調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，不僅僅是傳授給學(xué)生知識(shí)，更重要的是要鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考的能力，只有這樣，在學(xué)生以后的學(xué)習(xí)工作中面對(duì)困難才不至于慌亂，才能沉著冷靜地面對(duì)并解決。作為教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，以學(xué)生為主體，提高學(xué)生的能力，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。只有這樣，才能培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會(huì)需要的電工電子技術(shù)人才。
參考文獻(xiàn)
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