機電一體化課堂教學改進措施論文

機電一體化課堂教學改進措施論文

　　在日常學習中、工作生活中，大家都不可避免地會接觸到論文吧，論文是學術界進行成果交流的工具。那么，怎么去寫論文呢？下面是小編收集整理的機電一體化課堂教學改進措施論文，希望對大家有所幫助。

　　一、機電一體化概念

　　機電一體化概念是由日本機械振興協會第一次提出來的：機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成的系統的總稱。1996年，美國IEEE/ASME給出了一個較為全面的定義：“對機電一體化初步定義為‘在工業產品和過程的設計和制造中，機械工程和電子與智能計算機控制的協同集成’，包括11個方面：成型和設計;系統集成;執行器和傳感器;智能控制;機器人;制造;運動控制;振動和噪聲控制;微器件和光電子系統;其他應用。”機電一體化概念主要包括機電一體化技術和機電一體化產品兩方面。

　　二、機電一體化

　　(一)機電一體化的發展歷程

　　從第一次提出機電一體化概念到現在，機電一體化技術發展經歷了三個階段：20世紀60年代前的第一階段為“萌芽階段”，20世紀70年代到80年代的第二階段為“蓬勃發展階段”，20世紀90年代后期的第三階段為“智能化階段”。隨著機械技術、計算機技術、控制技術和通信技術的發展，機電一體化技術的產品得到了各國的關注和支持，并出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。目前，學界對機電一體化的學科體系和法陣趨勢都進行了深入研究;同時，人工智能技術、神經網絡及光纖技術等領域發展取得巨大進步，促使機電一體化進一步形成完整的科學體系。

　　(二)機電一體化的應用領域

　　1.計算機數控機床。計算機數控機床(CNC)是一種由計算機或專用電子計算裝置控制的高效自動化機床。數控機床發展至今，經歷了從電子管數控、晶體管數控、集成電路數控、計算機數控到微型計算機數控等5代演變。工業發達國家，數控機床占機床總數的30%-40%。近十年來，我國普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密加工中心則從3-5μm提高到1-1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。

　　2.汽車的機電一體化。汽車的機電一體化是以微機為中心，通過自動控制來改善汽車性能，增加汽車的功能，實現汽車降低油耗，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，在機電一體化技術飛速發展的背景下，汽車機電一體化的研究和發展都有了質的飛越。

　　3.工業機器人。工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。工業機器人有以下幾個顯著特點：可編程、擬人化、通用性等。工業機器技術是機電一體化技術的典型應用。工業機器人越來越廣泛地應用在食品工業、自動化生產等民用及工業生產領域。

　　4.計算機集成制造系統。計算機集成制造系統(CIMS)是在信息技術自動化技術與制造的基礎上，通過計算機技術把分散在產品設計制造過程中各種孤立的自動化子系統有機集合起來，形成適用于多品種、小批量生產、實現整體效益的集成化和智能化制造系統。

　　(三)機電一體化的發展趨勢

　　縱觀機電一體化的發展歷程、發展現狀，結合目前國內外高新技術的發展現狀和發展趨勢，機電一體化技術和機電一體化產品的發展趨勢主要體現在以下幾方面。

　　1.微型化。微型機電一體化系統是在機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物，是機電一體化一個新的發展方向。微型機電一體化產品具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，在生物醫療、軍事等方面有顯著的優越性，是機電一體化將來發展的關鍵技術之一。

　　2.智能化。21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向就是智能化，人工智能在機電一體化建設的研究中得到越來越多的重視，其重要應用體現在機器人和數控機床的智能化方面。

　　3.綠色化。隨著工業的發展，現有資源的減少，以及近年來回歸自然理念的產生，綠色化是機電一體化發展的必然趨勢。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染環境，報廢后能回收利用。

　　三、關于機電一體化的課堂教學改進

　　《機電一體化系統設計》是一門綜合性和應用性都很強的課程，也是機械設計制造及自動化專業的一本專業必修課程之一。該課程的基本任務是讓學生了解機電一體化的概念，應用、發展趨勢，掌握機電一體化系統設計理論、方法和相關的關鍵技術，了解機電一體化產品設計、開發流程。作為一門綜合學科，其先修課程包括《機械設計》《機械原理》《機械工程控制基礎》《機械工程測試技術》《電動技術》和《電子技術》等。

　　(一)機電一體化系統設計課堂教學現狀

　　1.課堂理論教學內容重復。基于《機電一體化系統設計》課程綜合性、應用性強的特點，其主要內容在前期的先修課程中都有專門課程講授，比如，機械本體機械技術的相關知識在《機械設計》和《機械原理》等課程種有專門學習的;《機械工程測試技術》中有專門學習檢測傳感技術的相關內容，包括各類傳感器的工作原理、工作特性及傳感器的應用等知識;《機械工程控制基礎》有關于控制理論與控制器設計的相關內容。而在《機電一體化系統設計》課程中，這些內容的回顧和重復，雖然是對前期的回顧和重復，但對大四學生的務實性而言，這些知識的學習對他們并沒有多少吸引力，課堂教學效果不理想。

　　2.重理論輕實踐的課堂教學方法。目前，《機電一體化系統設計》的教學還是以教師的課堂授課為主，整個學習流程為：機電一體化設計的關鍵技術的理論學習后→結合幾個常用實例講解其具體應用(三相異步電動機、機械手應用等實例)→結合機電一體化產品的設計流程講解具體設計案例。最后以考試的方式來考核整個學習效果。從上述介紹的課程學習流程看，整個學習過程中涉及學生動手的環節很少，而且應用案例分析和設計案例講解都是以課堂教學為主，這就會造成學生對案例分析和講解的理解認知比較抽象，不夠具體化。綜上所述，我們可以得出結論：《機電一體化系統設計》課程設計的初衷是在于讓學生能夠綜合所學相關專業知識，綜合運用，具有一定的分析、設計產品的能力，為學生后期的畢業設計甚至是工作奠定基礎，建立一定的設計思路和培養其動手能力。但從整個現狀分析看，教學效果不盡人意。

　　(二)機電一體化系統設計課堂教學改進

　　1.理論教學內容的改進。調整理論教學在整個教學過程中的比例，協調好各部分理論知識與前期先修課程之間的關系。一方面，可以適當減少與前期先修課程設計理論知識重復的部分，讓學生保持對知識的求知欲;另一方面，加大相關技術前沿知識和發展現狀及發展趨勢的比重，讓學生對學科發展的前瞻性有一個感性認識，爭取做到課本知識與現有技術和現狀良好銜接，盡量避免出現理論知識與實際脫節，做到與時俱進。

　　2.課程設計環節的改進。課程設計環節方面，可以在單純理論教學的基礎上加入實踐教學環節。對于課程實踐教學與動手能力的培養，不要僅限于幾個課時的實驗課，而是真正讓學生做到將理論知識學以致用，在實踐過程中對所學理論知識有更深刻的理解，甚至提出自己的設計思路和見解。3.教學方法的改進。教學方法的改進主要體現在理論知識和實踐環節兩方面。理論教學方面，可以不拘泥于PPT和單純課本知識的講解。可以利用現有的比賽項目或科研項目，讓學生理論聯系實際，真正做到在實際中感受知識的應用。比如，北京工業大學在2007年時，利用機電一體化綜合教學培訓系統，將該培訓系統應用到本科生機電一體化課程設計中，這極大地提高了學生的工程實踐能力、動手能力和學生創新意識以及團隊合作精神的培養。北京航空航天大學提出了一體化項目教學的概念，通過實施一個完整的項目工作來進行教學活動，讓學生學以致用。

　　四、結語

　　本文結合機電一體化的發展現狀，提出現階段《機電一體化系統設計》課程教學現狀，并針對目前存在的不足，就理論教學內容、課程設計環節和教學方法三方面提出改進方法。

　　參考文獻:

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