时间：2023-08-09 17:32:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化理论，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
本小节主要从机电一体化的相关基本概念、机电一体化技术的基本特征、机电一体化的最新发展趋势等三个方面对机电一体化技术做较为全面的介绍，接下来详细介绍。
1.1机电一体化的基本概念
机电一体化技术从大的领域来说属于机械领域，其定义版本较多，其中一种较为权威的定义表述如下：机电一体化一般是指在机械的设计与功能扩展中，应用机械特有的主要功能、信息处理、功能控制等，把机械系统的控制中心进行集成化，并且与安装在计算上的上位机软件实现双向通信，一般来说，机电一体化技术也是一门交叉学科技术，涉及到的主要技术有通信技术，机械技术，微电子技术，电力电子技术等，机电一体化技术的核心功能就是把以上技术结合起来，形成一个整体并内嵌入机械系统中。
1.2机电一体化技术的基本特征
机电一体化技术作为一门应用广泛的技术，有其自身的特点，通过实际调查总结和查阅相关资料，本文总结出了机电一体化技术的3个主要特点，接下来详细说明如下。（1）应用的广泛性：机电一体化技术由于涉及的技术较多，是一门涉及多学科的交叉技术，正是由于这一特点，使得机电一体化技术应用十分广泛，已经远远超出了机械工程的应用范畴，当然，本文的研究重点还是放在机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势。（2）具有很强的逻辑性：由于机电一体化的核心任务就是把各种技术合理融合，应用到机械领域中，把系统的机械机构和上位机软件控制合为一体，也就是形成一个统一的整体，从这个层面来说，机电一体化技术具有很强的逻辑性，或者说拥有很强的系统性。（3）机电一体化具有很强的最优化建模理论：机电一体化技术经过多年的发展，已经形成完整的最优化理论体系，相关算法可以参阅相关文献，限于论文篇幅，在这里不再累述。
1.3机电一体化技术的最新发展趋势
经过多年的发展，机电一体化技术已经形成了自己的理论体系，随着我国高新技术不断发展，越来越多的新技术被应用到机电一体化技术上，机电一体化的最新的发展趋势是控制智能化、精确化、零延迟化、结合计算机处理技术和信号传输技术，机电一体化技术也朝着无线控制、高速控制、精确控制的方向发展。
2机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势分析
本小节在上文介绍机电一体化技术相关知识的基础上探讨机电一体化技术在机械工程领域的当前应用以及未来的发展趋势，结合实际，本文从机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析、机电一体化在现代机床控制上的应用、机电一体化技术在全自动包装机领域的应用等三方面简单论述机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势，下面详细讨论。
2.1机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析
在国外，机电一体化技术应用到机械工程领域较早，通过查阅资料得知，美国在上世纪90年代就把自动控制设备应用与机械制造领域，我国相对起步晚，但是起点较高，20世纪60年代，我国通过引进苏联控制设备，逐渐把机电一体化技术应用到机械领域，并在20世纪80年代，实现机电控制设备国产化，随着科技不断进步，以计算机处理技术和无线通信技术为代表的新技术不断应用与机电一体化技术，这使得机电一体化技术焕发出勃勃生机，应用领域进一步扩大。
2.2机电一体化在现代机床控制上的应用
机电一体化在机械工程领域很重要的一个应用领域就是应用在现代机床控制上，现代机床控制要求精度高、速度快、智能化高，这就要求现代机床的控制系统具有很强的抗干扰性，机电一体化技术由于采用计算机处理技术，处理速度快，精度高、内置多块DSP芯片，抗干扰能力强。
2.3机电一体化技术在全自动包装机领域的应用
机电一体化技术除了应用与纯机械工程领域，还大量应用于相关机械与电子相结合的控制领域，通过实际调查得知，我国全自动包装机已经全部采用机电一体化技术，由于包装机械不但设计机械工程知识，还涉及机电控制技术，微机处理技术等，所以一般的控制系统很难胜任，机电一体化技术由于是一门交叉学科，所以具有很强的灵活性，所以机电一体化技术较好的解决了这个问题，机电一体化把软件控制和机械控制结合起来，融为一体，通过上位机软件来控制包装机的运行状态。
3机电一体化技术在机械领域的发展前景
通过对机电一体化当前发展趋势的调查研究，本文认为，机电一体化技术在机械领域的发展前景包括以下几点：（1）专用化趋势不断加强：随着机电一体化应用到机械领域的不断深化，机电一体化技术表现出明显的专用化趋势。（2）智能化不断加强：近年来，随着人工智能等新技术不断应用到机电一体化领域，机电一体化技术也呈现了智能化趋势。（3）能耗低：节约资源，保护环境成为全社会的共识，在这种背景下，机电一体化技术积极加强自身改革，不断研发新技术，把能耗进一步降低。
4结论
关键词 职业技术学校 机电一体化教学 改革
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.11.055
Abstract The development of modern society has put forward higher requirements for the technical personnel， pay more attention to practical ability of technical personnel， it also requires the occupation technical school opened in mechanical and electrical professional teaching， teaching not only in theory， but also to strengthen the practice teaching， so as to realize the combination of theory and Practice， and training of professional and technical personnel compound. In this paper， based on the analysis of the vocational and technical school of mechanical and electrical integration of teaching system， the paper puts forward some suggestions for the integration of mechanical and electrical integrated teaching to provide a reliable guarantee.
Keywords vocational and technical school； Electromechanical Integration Teaching； reform
C电一体化作为机械与电子技术集成构成的一个综合体系，对推动工业智能化发展有着很大的作用，且对人们生活的方方面面都会产生影响。①在机电一体化不断推广与应用的形势下，社会对相关人才的需求也在不断增多。为了满足社会发展的需求，许多职业技术学校均开设了机电一体化教学课程，用人单位对机电一体化人才的要求不只是具备熟练的操作能力，还要综合运用机电技术知识，从而更好的完成工作。②然而，在机电一体化教学中还存在着一些不足，需要进行一定的改革与创新，这样才可以取得良好的教学效果，满足社会与市场发展的需求。
1 部分职业技术学校机电一体化教学体系中的问题分析
1.1 专业课程体系设置不合理
现阶段，职业技术学校在开设机电一体化课程的时候，主要把课时安排在“机”、“电”上，但学生学习时间只有两年，再加上学习任务繁重，机械类课程设置较多，导致电类课时设置较少，使得相关人才培养无法达到预定目标，与机电一体化教学目标相违背。③在此种专业课程体系设置中，教学内容与实践脱离的现象非常严重，导致课程专业教学与实践操作教学未能达到预期目标。与此同时，在职业技术学校设置机电一体化课程时，培养学生职业能力是主要的教学目标，因此，在理论知识传授的基础上，也要重视学生综合素质及实践操作能力的培养。然而，在实际教学中，因为学校设备、师资力量等因素的制约，导致普遍存在着重理论、轻实践的问题，未能实现理论和实践的结合，因此，很多学生均未深入理解理论知识，只是了解知识的表层含义，尽管知识丰富，但却未能灵活运用。针对职业技术学校而言，其毕业生的就业方向主要为机床设备安装、机床设备调试、电气线路等有关工作，所以，要求学生具有较强的实践操作能力。倘若在学习中，未能接受良好的培训，就无法有效适应工作岗位的要求，进而出现一些弊端。
1.2 专业教学内容不完善
现阶段，机电技术发展越来越快速，但机电一体化教学课程设置却未能跟上机电技术的发展步伐，导致教学效果不佳。④其一，职业技术学校机电一体化教材未能得以及时更换，内容相对老旧，并且教学设备不先进，导致部分教学内容无法落实。部分职业技术学校使用的依然是旧版教材，内容与现代社会脱节严重，学生根本无法学到先进知识，使其无法满足社会发展需求，进而被淘汰。其二，在机电一体化教学中，教师采用的教学方法比较单一，只是按照教材内容予以讲解，很少涉及项目教学，虽然学生能够学到丰富的理论知识，但却无法灵活运用。比如，在“电力拖动”教学中，教师讲解重点为电路工作原理、电路接线方式等，而未对元件选择、故障检修等内容进行讲解，造成学生应用能力较差，导致学生综合素质较低。在理论与实践教学中，如果教师没有充分结合工作岗位需求，非常容易导致学生知识面狭窄，实践操作能力较差，进而不符合用人单位的要求。
1.3 机电一体化教学设备陈旧
现阶段，因为经济条件有限，许多职业技术学校的教学设备都比较老旧，特别是具有专业特点的实验设备，数量非常少。现阶段只有部分经济条件好的学校才会配备一些必要的数控机床，如加工中心、控制柜等，为PLC实训一体化的落实提供了可靠保障。通常而言，在机电一体化实践教学中，相关设备的作用非常重要，是有关教学活动得以落实的基础与前提，能够有效培养学生的专业技能与实践能力，如果相关设备配置不全，就会影响教学活动的开展，进而降低教学效果。⑤
1.4 教师队伍素质需提升
在机电一体教学过程中，教师作为教学活动的主导，发挥着十分重要的作用，对教学质量有着很大的影响，所以，必须给予高度重视。为此，要想取得理想的教学效果，就要构建一支高素质、高水平的教师队伍。然而，现今许多职业技术学校的教师队伍素质均未达到相应的标准，普遍存在着教师知识体系陈旧、落后的问题，致使学生未能学到先进的知识，进而影响了学生的就业情况。同时，部分年轻教师均是刚毕业的学生，未从事过有关工作，也未对市场需求展开调研，进而导致实践教学效果不佳，使得学生很难满足实际工作的要求。
2 职业技术学校机电一体化教学改革的建议
2.1 构建标准合理的课程体系
在职业技术学校教学中，应积极构建中国式“校企双制”，从工作岗位的实际要求出发，加强和用人单位的沟通，深入研究用人单位对人才的需求，以工作要求为导向，以工作任务为载体，重新设置符合机电一体化教学的课程体系，以此取得良好的教学效果。⑥在设置课程体系的时候，必须对学生的基础知识予以充分考虑，以此设置符合学生学习特点的课程体系。在实际教学中，应以学生技术应用能力培养为课程设置目标，强化理论与实践的结合，突出专业教学的实用性与针对性，以此提高学生的综合素质。
职业技术学校是用人单位技能操作岗位人才储备的重要场所，其发展与用人单位的认可与好评息息相关，所以，职业技术学校的教学目标与考核应和用人单位的要求相统一，将岗位职业能力要求作为构建核心，以技术应用能力与岗位技能为支撑，突出专业性，以此设置合理、科学的课程体系，同时对教学设计、准备、组织、评价等环节予以改革，有效培养与提高学生的专业技能与职业能力，进而获取有关职业资格证书，更好的适应与完成工作岗位内容。
2.2 完善教学场地与设备
在机电一体化教学中，教学场地与设备会对教学效果产生很大的影响。为此，在实际教学中，为了确保教学质量，一定要建立一体化的教学场地，配备相应的设备，以此确保教学活动的全面落实。在实际教学中，应加强实训一体化体系的构建，明确“教、学、做”的要求，保证模拟教学全面展开，从而完全“四位一体”的实训基地，即“教学、生产、培训、鉴定”，有效增强学生的理论水平及实践能力。⑦
与此同时，在场地、资金等因素的限制下，致使一些职业技术学校未能构建完善的实训一体化体系，此时，应遵循资源共享、互惠互利的原则，积极和用人单位沟通，设立校外实习基地，从而为学生提供一个实践的平台，进而提高学生灵活运用所学知识的能力。
2.3 创建多元教学方法
（1）采用多种教学方法与手段。在机电一体化教学中，具有信息量大、理论性强、抽象等特点，教学内容相对枯燥、乏味，所以，在教学方法与手段上，应重视实训、多媒体、现场教学的结合，以此培养学生的综合素质。比如，在学习“按钮和接触器双重连锁正反转”这一内容的时候，以往教师需要利用3-5分钟的时间将电路原理画在黑板上，在此过程中，学生非常容易走神，导致教学效果不佳，但是如果采用动画演示的方式展现电路原理，再加上教师的讲解，就可以充分吸引学生的注意力，不仅可以节省画图时间，还可以在短时间内讲清电路各种元件等，进而让学生掌握相关知识。
（2）加强实践教学。在实践教学中，主要包括课程设计、实验等环节。因为机电一体化课程的实践性非常强，在开展教学活动的时候，一定要注重理论与实践的结合，从而让学生充分掌握相关知识，达到预期的教学目标。比如，在实际教学中，教师可以根据学生的具体情况设置实训方案，让学生根据教学内容予以实践，以此培养学生的知识应用能力，进而使其更好的适应工作岗位要求。
2.4 强化师资队伍建设
在职业技术学校机电一体化课程教学中，要想取得理想的教学效果，就要重视“双师型”教师队伍的建设。⑧因此，学校可以组织一些优秀青年教师到用人单位实习，并且对其教学能力与职业技能进行定期考核，或聘请用人单位的专家到校兼任教师，以此提高教学质量。与此同时，学校也应鼓励教师继续进修，利用一些课余时间到用人单位参观学习，积累实践经验，进而在讲课的时候，能够更好的融会贯通，加深学生的印象，让学生可以深入理解教学内容，并且可以灵活运用，以此实现理论与实践的结合，为学生毕业后成功就业奠定坚实的基础。
3 结语
综上所述，随着现代社会的快速发展，机电行业市场越来越繁荣，对机电技术人才的要求也越来越高，进而要求职业技术学校进行教育改革，创新教学模式，以此培养复合型机电技术人才，更好的满足社会与市场的发展要求。为此，在机电一体化教学中，一定要构建标准合理的课程体系，完善教学场地与设备，创建多元教学方法，强化师资队伍建设，从而达到预期的教学目标。
注释
① 袁建锋.基于中职机电技术应用专业项目一体化教学模式构建的分析[J].广东科技，2014（24）：170-170，146.
② 伍映红.优化中职机电一体化教学体系[J].广东教育（职教版），2014（6）：106-107.
③ 林灵，刘昌铭.机电一体化教学存在的问题及改革措施[J].新课程・下旬，2015（11）：459.
④ 唐凤.基于一体化教学方式培养高职学生化学综合能力的实验研究[D].湖南师范大学，2015.
⑤ 群宣.“教学做”一体化教学在电气控制技术中的应用体会[J].广东科技，2014（24）：166-167.
⑥ 钱晓静.关于机电一体化教学中项目教学法的应用研究[J].课堂内外・教师版，2015（9）：54-54，56.
关键词：机电一体化；实验平台；课程改革与设计；开放性
随着科技的发展，社会对机电一体化技术人员的要求也越来越高。目前，机电一体化实验教学的形式主要有验证、现场参观实习等。这样的教学方法存在明显的不足，学生的参与性不够强，无法深入了解教学内容和应用技巧。传统的演示、验证教学方法已经无法适应社会、经济对人才需求的发展和变化[1,2]。针对这样的实际情况，本文提出了一种新型机电一体化实验教学平台，该平台采用模块化设计，开放性强，可以模拟自动化生产线的简单工艺流程，具有上料、装配、检测和分拣等功能。并基于该平台进行了机电一体化实验课程的设计与研究，通过各种典型的机电一体化实验项目，加深学生对机电一体化基本知识和理论的理解，扩展知识面，培养学生的科学思维、创新精神、实践能力。
1新型机电一体化实验平台的设计与研究
1.1技术方案
本文设计的机电一体化综合实验平台总体结构，主要由电控系统、机械传动系统、自动化工位及各种传感器组成。各子系统有机的配合在一起，模拟自动化生产线的简单工艺流程，实现上料、装配、检测、分拣等多种功能[3]。学生通过相关实验项目的操作，可以加深对机电一体化理论知识的理解，同时提高分析问题和动手实践的能力。
(1)电控系统。是整个实验平台的核心，是各实验项目功能和指标的重要保障。其主要由基于PLC设计的电控箱、操作面板、变频调速控制器及数码管、指示灯等组成。
(2)机械传动系统。实现工件在输送带上流水传输，主要由三相异步电动机、减速器、输送带组成。
(3)自动化工位。由上料、机械手、检测和分拣等多个自动化工位组成，每个工位都是通过气缸活塞伸出或缩回实现自动操作。
(4)传感器系统。主要用于工件定位和质量检测等，采用光电式传感器或接近开关设计。实验台工作原理：按下开始按钮，控制系统通过变频器控制电动机的转速和方向，从而实现输送带的自动运行；延时5秒后，控制系统控制上料工位气缸，实现自动上料；控制器通过接近开关自动感应工件是否来到装配工位，并自动控制机械手装置实现自动装配；检测工位自动检测装配是否合格，并实现分拣与计数、显示。
1.2设计目标
通过上面的分析，实验平台应设计实现如下功能。
(1)实验平台能够直观地体现自动化生产线的工艺流程。
(2)平台输送带的电动机具有启动和停止控制功能，且为了安全起见，设计有急停按钮。
(3)采用变频器实现电动机及输送皮带的速度及转向控制，具有调速和正反转控制功能[4-5]。
(4)上料、装配、检测和分拣等功能采用气压传动系统来实现。
(5)能用机械手实现工件的自动装配。
(6)具有良好的人机接口，自动显示系统状态及工件统计状态。
(7)电控系统采用PLC控制器设计，方便同学从底层理解典型的机电控制原理。系统用变频器控制三相异步电动机启动、停止、正反转及各种转速的改变，经过减速器、三角带带动传输带运输，从而达到输送工件的目的。在传输带边上设置上料工位、机械手工位、检测工位、分拣工位，各个工位的运动都采用气压传动。另外采用指示灯来显示系统工作状态和采用LED数码管显示毛坏数和成品数。
2实验课程总体设计
我们基于新设计的综合实验平台，对原有的实验教学大纲进行了修订，增加了新的实验项目，实验内容的安排更加注重学生知识面的扩展与分析、实践能力的培养，以适应新形势对机电一体化技术人才需求的发展和变化[6]。编写了适合本实验平台的实验指导书、实验报告、相关测试程序等。实验项目的设计遵循“由浅入深、循序渐进”的原则。不同的实验项目，考核的内容和培养的目标各不相同，具有明确的针对性。通过全部实验项目的学习，使学生达到4个层次的目标：一是理解和掌握机电一体化系统的基本理论和概念；二是培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力；三是分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题；四是掌握机电一体化系统设计的相关技术、设计方法。
3实验项目详细设计
前面已经介绍了，基于本实验平台可以开展4个层次的实验项目。下面以一个与实践结合较紧密的综合实验项目——工件装配实验为例，介绍实验项目的详细设计。
3.1实验目的
理解、掌握工件装配的原理及工艺过程；培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力；分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题。
3.2实验内容
工件装配由一台气动机械手装置完成。装配前，装置应处于原点位置，即夹爪气缸应伸出，处于松开状态，水平气缸应缩回，垂直气缸应伸出；当定位传感器检测到有工件就位后，控制垂直气缸向下运行，到底后，夹爪气缸夹紧工件；然后垂直气缸向上运行，运行到顶后，水平气缸向前推出，推到行程后，垂直气缸向下运行，到底后松开工件，完成工件的装配；最后垂直气缸向上到顶，水平气缸向后缩回，装置重新回到原点。
3.3实验设备及技术参数
(1)电源：AC220V±10V(带保护地三芯插座)。
(2)空气压缩机：0.6Mpa～0.8Mpa。
(3)气动机械手装置：手动控制功能由操作面板按钮完成，自动控制功能由PLC完成。
(4)KJ223A型综合实验台。
3.4实验电路
3.5PLCIO分配表
3.6实验程序流程
3.7安全注意事项
(1)气动系统使用压力不得超过800KPA。
(2)在气动系统管路接好之前不得接通气源。
(3)接通气源和长时间停机后开始工作，个别汽缸可能会动作过快，所以要特别当心。
(4)机械手在运动过程中不能受到障碍物阻碍，否则会造成损害。
(5)机械手运行过程中不要用手去触摸它，也不要人为地阻止它运动。
(6)一段时间不用机械手或检修气动系统，应放掉压缩空气。
3.8编写实验报告
(1)根据运动控制要求，画出机械手运行梯形图。
(2)试编制机械手程序，实现工件的装配。
(3)思考工件在传送带上是如何实现定位的。
4结束语
针对目前机电一体化课程实践教学环节存在的问题，本文提出了一种新型机电一体化综合实验平台。并基于该平台进行了机电一体化实验课程的设计与研究，通过各种典型的机电一体化实验项目，开拓了学生的视野，提高了学生的理论素养和实践能力。更为重要的是，本实验台采用模块化设计理念，具有极强的开放性，学生可以依据平台提供的软硬件资源自行设计实验项目，大大提高了学生的学习能动性和分析解决问题的能力。
参考文献
[1]张艳花.强化实践教学过程,提高学生综合素质和创新能力[J].高校实验室工作研究,2004(3):54-57.
[2]梁风.机械设计实验教学与创新能力培养[J].实验室研究与探索,2006(11):1433-1435.
[3]陈功福.机电一体化实验装置设计[J].制造技术与机床,2004(6):31-33.
[4]潘树勋.机电一体化实验装置研究[J].机床与液压,1996(3):42-43.
[5]张培国.机电一体化综合控制实验装置的研制及实验课程设计[J].实验室研究与探索,2008,27(9):34-38.
[6]袁嫣红.机电一体化综合设计性实验方法及装置的研究[J].浙江理工大学学报,2008,25(3):297-300.
[7]王立权.模块化机电一体化实验系统研究与实践[J].实验室研究与探索,2002,21(6):47-50.
关键词：机电系统 概念设计 应用特点
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0041-01
机械电子学自从20世纪70年代诞生至今，历经了差不多40个年头，在科学水平的不断发展的同时，人们对于机电产品的需求也随之逐渐增加。在需要企业具有快速创新研发新产品能力的时代大环境下，概念设计技术的应用越来越普遍，不但在汽车等高档奢侈品上得以应用，在机电系统上的概念设计也越来越受到大家的青睐。因此，不仅要清醒地认识到机电系统概念设计技术研究的背景，还要深刻理解机电系统和概念设计技术的具体内容，同时，对机电系统概念设计技术的应用特点进行一定的探析。
1 机电系统概念设计技术与应用的研究背景
就机电系统概念设计技术与应用的研究背景而言，包括技术支持和机电产品需求两个方面。具体来说，一方面，鉴于机械电子技术、传感技术，以及计算机信息技术的持续发展，为机电系统的探索和应用提供了技术方面的大力支持。另外，人们对机电产品的需求和种类日益增多，然而，整个社会对机电产品的实际需求的变化速度无法与其产品的设计速度相适应。因此，机电系统的设计是机电产品的研发进程中的重要环节之一，而机电系统的概念设计更加是极具创造性的重要阶段之一。另一方面，由于当今世界，科学技术日新月异，新产品更新换代的速度明显加快，现代市场的产品竞争日趋激烈，对于机电系统的设计的要求将更加严格，对于机电系统的设计师而言，除了以往常用的适应性设计及变形设计，机电系统的创新性设计的任务已经迫在眉睫。面对严峻的挑战，应当明白机电系统产品创新的关键所在，清晰地认识到机电系统概念设计技术的重要性。
2 机电系统以及概念设计的内涵
2.1 机电系统的内涵
机电系统，也是机电一体化系统，它一般是指几厘米以下，甚至更加小尺寸的小型装置，主要由传感顺、执行器，以及微能源等组成，实际上是一个相对独立的智能系统，在电子和机械等各个领域有着非常广泛的应用。对于机电系统的具体内涵，其实有很多不同版本的理解，有的认为，机电系统是一种将机械设备、电子装置和各种软件等有机结合而组成的应用系统；有的认为，机电系统是一种主要由计算机信息网络协调并控制的，以此来实现机械力、运动和能量流等多动力学任务，同时，将机械和机电的各个部件相联系的系统；有的认为，机电系统是一种将多种不同技术，比如，机械电工、电子光学等组合而成的系统。而在我国普遍将机电系统定义为是机电一体化技术（包括精密机械技术、伺服传动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术，以及系统总体技术）与机电一体化产品的合称。
2.2 概念设计的内涵
众所周知，产品设计是一项非常复杂的工作，就其具体的过程而言，虽然国际上有诸多论述，众说纷纭，但是无论是哪一种说法，得出的总结就是产品设计涉及到两个重要的设计阶段，也就是概念设计与详细设计。而概念设计的内涵主要包括这样几个方面：首先，功能创新；其次，功能分析和功能结构图设计；再者，工作原理解的搜索和确定；最后，功能载体方案构思和决策。因此，概念设计在产品设计的整个过程中占据着重要地位，发挥着不可替代的作用，如果概念设计做好了，产品设计的整体水平才能达到一定的高度。此外，机电系统的概念设计运用到多个学科范畴的知识，其体现了设计的高度艺术性、创新性，以及综合性。
3 机电系统概念设计技术的应用特点
3.1 创新性
我国一直致力于建设创新型国家，培养创新型高新技术人才，对于“创新”一词的高度重视是当今社会的必然要求，而对于机电系统概念设计技术而言，创新性更是机电系统概念设计技术的精髓和灵魂，如果要适应时展的要求，满足用户对机电产品的日益增长的要求，就要很好地体现机电系统概念设计技术的创新性特点，只有不断地对机电系统进行创新的概念设计，才能够打造出能够让机电产品的用户感到满意并且适用的新产品。因为机电系统本身就是一个相对比较繁杂的综合性系统，所以，机电系统概念设计技术上所体现出来的创新可以是不同层面的，比如，机电系统的结构的完善和更换等等。无论是哪个方面的创新，都直接对机电系统的整体的创新有很大的影响。因此，机电系统概念设计技术的创新性特点是不可忽视的。
3.2 多样性
除了创新性的特点以外，机电系统概念设计的另一个比较重要的特点就是它所体现出来的多样性。无论是机电系统概念设计的手段的多种多样，还是机电系统概念设计的设计方案的丰富多样，都在一定程度上反映了机电系统概念设计在市场需求、工作原理，以及产品形态等多个方面的多样化。不但布局不同会体现多样化，而且设计思路不同也会加强多样化的显现。
4 结语
总而言之，从长远的角度来看，机电系统的快速发展和更新换代都离不开概念设计技术的应用。就目前的情形而言，机电系统概念设计技术的使用早就已经在世界范畴内得到了大家的普遍认可和推崇，作为产品设计的重要环节，概念设计是整个产品设计的过程中最不可或缺的一个阶段。在某种程度来说，概念设计阶段在产品的生命周期里发挥着决定性的作用，产品特征多半通过概念设计阶段的内容来决定，同时，概念设计也是市场及企业间的角逐竞争的关键因素。上述内容通过对机电系统概念设计技术与应用的研究背景的分析，在深入理解相关概念的基础上，对其应用特点等进行探析对该领域的发展具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 程志刚，李瑞琴，董亚峰，等.机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J].中北大学学报，2006，27（1）：18-22.
[2] 霍志璞，黄克正，艾兴.机电系统概念设计自动化中的一体化理论探讨[J].机电一体化，2005（3）.
[3] 邹光明.机械产品概念设计建模及求解策略的研究[D].武汉：华中科技大学，2005.
[4] 张建明，魏小鹏，张德珍.产品概念设计的研究现状及发展方向[J].计算机集成制造系统-CIMS，2003，9（8）：613-620.
[5] 马峻.创新设计的协同与决策技术[M].北京：科学出版社，2008.
【关键词】机电类专业；实训课程；重要性；问题；建议
机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，其核心思想是将电子、信息、机械、控制进行有效结合，以实现工业产品和生产过程整体的智能化和最优化。随着经济的迅速发展，工业自动化水平的不断提高，为适应工业发展对具有实践性、创造性等综合能力和高素质技术、技能人才的强烈需求，高校对机电类专业课程教育教学进行了改革，并取得了一些良好成效，尤其是在实训课程改革中取得了不菲的成绩，如：提高了学生胜任现代机电设备实际设计和操作的能力，从而大大满足了学生自身发展的需要，促进了学生长远发展。然而，我们在庆幸改革带来的成绩的同时，也不容忽视实训课程改革中暴露出的一些问题，我们只有重视这些问题，并加强对开设实训课程重要性的认识，才能积极寻找和探索解决问题的对策，从而进一步提高机电类实训课程教学的效果，保证教学质量。
一、机电类实训课程的重要性及取得的成效
一方面实训课程有利于学生理论与实践相结合。实训课程的内容涉及的知识面非常广泛，且比一般的实践教学课程更加具有综合性。在实训课程中，不仅可以促使学生手脑相结合，还可以通过学生在实践中自己解决问题来强化学生的理论知识，提高他们的实训课程设计和操作能力，实现理论与实践的有效结合；另一方面实训课程能够为学生提供一个直观有效的衔接平台。这个衔接平台不仅能够使该课程理论和实践进行有效结合，也能够使整个课程群实现融合。同时，还有利于初学者对抽象且相对枯燥的机电一体化理论知识树立自信心，并通过该平台建立和完善机电一体化知识体系。为了培养学生对机电一体化相关技术的认知，从而能够将理论知识和实践结合起来，增强思考问题与动手的能力，我们在机电类课程教学过程中，依托机械工程实验中心，以机电一体化培训系统为主要平台，加强机电类实训课程的改革，并取得了很好成效。如：学生自从见识了机电类自动化装置和系统高效率工作之后，提高了学习的积极主动性，能够按照相关要求查阅相关资料，不断补充和强化机电基础理论知识；教师通过课堂宣传及利用学生毕业设计，让学生在实践训练中学习到了实际工程应用技术，提高了学生的动手能力，从而促使他们顺利完成毕业设计和学业。
二、机电类实训课程中存在的问题
机电类实训课程的实施虽然取得了一些成绩，但仍存在一些问题。具体表现为：一是机电类实训课程内容还存在局限。实训内容是课程教学的重点，而内容设置的合理性又直接关系到教学效果的好坏。目前，高校机电类实训课程内容设计还比较局限，不利于提高学生的认知水平；二是实践训练课内容与学生的知识体系存在不符现象。由于大多数学生从未实际接触过类似先进自动控制系统，加之大二、大三学生的机电知识体系还不完善，对于实训装置系统在实践中运行，只能了解其表面现象，而无法深入理解系统具体的原理和结构，从而也导致一些实训科目无法科学设计实验；三是学生对实训课程重要性的认识不足、重视不够。如学生对实训教学的内容、功能、要点、目标认识不够，缺乏自主学习的兴趣和积极性；四是机电教师的素质有待提高。随着经济的快速发展、科学技术的不断进步以及企业对机电类专业人才的需求越来越高，高校要培养高质量的人才，就需要有高素质的教师，如果没有高素质的教师，就不可能培养出优秀的专业人才，因此，提高教师素质至关重要；五是实践操作教学效果不明显。当前，机电类实训课中因实践操作教学方法陈旧、缺乏创新，导致实践教学效果不明显；六是实训教学评价机制不完善，有待进一步改善。
三、建议
1、提高实训教学思想认识，建立和完善相关教学制度和体系
有效结合机电类专业的特点，建立和完善相关实训教学制度和体系，如：准确定位实训教学目标，建立学生实训纪律、管理制度、实践成绩奖惩条例、实践教学考核办法等。
2、优化实训教学内容
一是要加强对当前新知识、新技术的引入和学习，提高实训课程的内容深度；二是拓展实训课程教学的广度，拓宽学生的知识面；三是加强学生对机电课程基础知识点的学习和掌握；四是综合设计实训课程目标，培养学生的独立设计能力，促使学生通过结合自身所学理论知识独立设计和完成实验方案，从而提高自身的实践操作能力，为以后真正地踏上工作岗位打下坚实的基础。
3、提高教师素质
一是要鼓励教师通过社会调研、与企业座谈交流等诸多渠道接触社会实际，这不仅有助于校企双方就学生在实习中许多待解决问题达成共识且有助于增加教师科研与教学的信息量，拓宽机电类专业的知识面。同时，也可以更加明确双方对技能人才的培养方向和需求，进而帮助企业解决遇到的技术问题，提高自身的实践能力和科研能力。二是依据客观实际情况，聘请一些具有丰富实践经验的工程师对教师进行相关方面的培训和交流，促使教师专业素质的进一步提升。
4、加强校企合作，为学生建立一个优质的实训教学基地
企业需要技能人才和技术，而学校可以通过科技服务、人才培训、技术咨询的形式为企业解决困难和办好事。定期或不定期组织师生到企业进行参观、交流，并与之建立一个和谐融洽的关系，促使企业转变原有态度，提高他们接收学生实训的动力，从而为学生建立一个优质的实训教学基地。
5、提升实践操作教学的效果
实践操作教学是实训课程的关键。要让每个层次的学生乐于接受、理解，并学有所获，就需要结合学生的实际情况在实践操作教学方法上进行创新改进，如通过加强任务型教学法、分层次教学法、专业导向的实训教学方法的运用，强化实训课程的针对性，提高实践操作教学的效果。
6、完善实训教学评价机制
针对实训教学评价机制不完善的问题，我们需要在实训课程改革中不断加强实训评价，并对学生的实训成果及时给予分析和总结，从而实现实训教学的针对性。具体而言：一是要设定以实训为主的评价方式；二是要设置多元化的评价标准；三是要加强评价总结和反馈。将评价信息及时反馈给学生，促进他们在实训教学中及时进行调整和改进学习方法。
四、结语
总之，实训课程的实施对机电类学生提高理论知识水平和实践操作能力都具有至关重要的作用。高校在实行实训课程改革以来取得了诸多良好成效，但是我们也不容忽视实训课程改革进程中存在的一些问题，只有重视这些问题，加强对实训课程重要性的深入认识和理解，才能有效探寻解决问题的多元化途径，从而不断深化机电类实训课程改革，全面提升教学效果和质量，为学校的健康发展和教育教学水平的提高贡献自己应有的力量。
【参考文献】
[1]赵大旭，黎淑芬，顾玉琦，寿国忠，姚立健.开放实验课在机电类专业课程教学改革中的应用[J].现代农业科技，2014.04.
[2]张建峰，梁静，张洁婧，朱学军.浅谈情景教学法在化工原理课程中的应用[J].科技经济导刊，2017-04-15.
【导语】
考试时间、考试地点
10月20—21日上午9：00—11：30;下午14：30-—17：00。考试地点分别设在银川市、吴忠市两市。参加考试的具体地址见《准考证及座位号通知单》。
2018年10月宁夏高等教育自学考试专业课程时间表 专业代码 专业名称 层次 10月20日(星期六)上午 10月20日(星期六)下午 10月21日(星期日)上午 10月21日(星期日)下午 公共课 00009 政治经济学(财经类) 03708 中国近现代史纲要 00012 英语(一) 03706 思想道德修养与法律基础 04729 大学语文 00015 英语(二) 03709 基本原理概论 12656 *思想和中国特色社会主义理论体系概论 04183 概率论与数理统计(经管类) 00020 高等数学(一) 04184 线性代数(经管类) 00420 物理(工) 00022 高等数学(工专) 00023 高等数学(工本) 英语顶替课 02126 应用文写作 00321 中国文化概论 00395 科学.技术.社会 20203 会计 专 00067 财务管理学 00065 国民以济统计概论 00041 基础会计学 00043 经济法概论 20207 市场营销 专 00179 谈判与推销技巧 00178 市场调查与预测 00181 广告学(一) 00144 企业管理概论 30112 法律 专 00247 国际法 00223 中国法制史 00243 民事诉讼法学 00244 经济法概论 40101 学前教育 专 12344 学前教育政策与法规 12339 幼儿园教育基础 30003 学前儿童游戏指导 30001 学前儿童保育学 50114 汉语言文学 专 00535 现代汉语 00530 中国现代文学作品选 00506 写作(一) 00532 中国古代文学作品选(一) 50207 英语 专 50212 阿拉伯语 专 06754 阿拉伯语综合技能（一） 10453 阿拉伯语应用文写作 06759 经贸阿语及外贸函电 06761 阿拉伯文化概论 100701 护理学 专 02997 护理学基础 02903 药理学（一） 02998 内科护理学（一） 02899 生理学 00488 健康教育学 03002妇产科护理学 03001 外科护理学 90110 葡萄与葡萄酒 专 02735 葡萄酒工程学 02738葡萄植物保护学 02731 酿酒微生物 02736 葡萄酒工艺学 A0808306 机电一体化 专 02230 机械制造 02159 工程力学（一） 02236 可编程控制器原理与应用 02232 电子技术基础 20115 经济学 本 00142 计量经济学 20204 会计 本 00058 市场营销学 00149 国际贸易理论与实务 00160 审计学 00158 资产评估 00162 会计制度设计 00150 金融理论与实务 00159 高级财务会计 00161 财务报表分析（一） 20210 旅游管理 本 00067 财务管理学 00197 旅游资源规划与开发 00199 中外民俗 00200 客源国概况 00053 对外经济管理概论 20218 人力资源管理 本 00759 工作分析与评价 05963 绩效管理 00937 政府、政策与经济管理 06090 人员素质理论与方法 06093 人力资源开发与管理 30106 法律 本 00230 合同法 00227 公司法 05680 婚姻家庭法 00226 知识产权法 02126 应用文写作 00626法律文书写作 00321 中国文化概论 00228 环境与资源保*学 00169 房地产法 30302 行政管理学 本 00320 领导科学 00319 行政组织理论 00321 中国文化概论 00322 中国行政史 00261 行政法学 40102 学前教育 本 00398 学前教育原理 12350 儿童发展理论 00402 学前教育史 03657 学前教育研究方法 00394 幼儿园课程 00385 学前卫生学 00401 学前比较教育 40112 小学教育 本 00464 中外教育简史 00458 中小学教育管理 00466 发展与教育心理学 00467 课程与教学论 00465心理卫生与心理辅导 50105 汉语言文学 本 00540 外国文学史 00539 中国古代文学史（二） 00537 中国近代文学史 00541 语言学概论 80702 计算机及应用 本 02331 数据结构 04735 数据库系统原理 02326 操作系统 04741 计算机网络原理 02325 计算机系统结构 82218 电子政务 本 00067 财务管理学 03339 信息化理论与实践 03338 政府经济学 04741 计算机网络原理 90115 园林 本 07895 园林设计基础 07897 园林测量 07427 园林生态 07899 园林建筑设计 02662 植物生理学 07894 园林植物遗传育种 07900 园林养护与管理 100702 护理学 本 03202 内科护理学（二） 03009 精神障碍护理学 00182 公共关系学 03007 急救护理学 03023 外科护理学（二） 100805 药学 本 03034 药事管理学 03023 药物化学 03031 药物分析 03050 药理学（三） 03049 数理统计 02087 分子生物学 90403 畜牧兽医 本 02794 动物遗传育种学 05945 禽生产学 06698 牛生产学 02795 动物营养与代谢病防治 20208 市场营销 本 00186 国际商务谈判 00150 金融理论与实务 00055 企业会计学 00183 消费经济学 00185 商品流通概论 00149 国际贸易理论与实务 00184 市场营销策划 00098 国际市场营销学 80307 机电一体化工程 本 02194 工程经济 02240 机槭工程控制基础 02200 现代设计方法 02202 传感器与检测技术 20202 工商企业管理 本 00067财务管理学 00149 国际贸易理论与实务 00152 组织行为学 80806 建筑工程 本 02404 工程地质及士力学 02447 建筑经济与企业管理 50201 英语 本 00087 英语翻译 00837旅游英语选读 00603 英语写作 00604 英美文学选读 50408 音乐教育 本 00730 中外音乐史 00732 简明配器法 00733 音乐分析与创作 00735 音乐教育学 90202 林学 本 05042 自然资源学 说明：带号专业为宁夏高职高专在校生衔接自考本科、中职中专在校生衔接自考专科课程，不接受社会生报考。 带的专业助学组织必须严格按照限定的报考条件招收新生。
关键词：数控专业课程 实施理论实践一体化教学模式 培养合格数控人才
数控机床加工技术在机械制造业中占有重要地位，已经在机械制造中广泛应用。数控机床在工业发达地区已经普遍采用，企业急需高素质的数控加工技能型人才，因此，中职学校培养合格的数控专业毕业生，满足企业发展需求，是中职职业教育工作者研究的课题。
数控机床是机电一体化的高科技产品，综合了机械技术、计算机技术、电气技术、液压技术、气动技术、信息处理和光电技术，对应用者的综合素质提出很高的要求，而中等职业学校招生对象主要是初中毕业生，要他们同时全面掌握数控技术应用是很困难的，如何培养合格的数控技术应用人才是一个新的课题。我校数控专业进行了"理实一体化教学"模式的研究与实践，对培养合格数控人才取得较好的效果。
一、研究企业对数控加工人才的要求，培养企业需要的技能型人才
为培养适应企业需要的数控加工人才，我们利用在企业工作的机会，对企业数控机床应用特点进行了深入调查。大中型企业中强调技能专一，小型企业注重一人多能。企业需要的数控加工人才主要有：
1、零件产品或模具加工中熟练的数控操作工，要求该员工具有一定的机械加工基础和经验，一般的数控加工知识。
2、零件产品加工中能完成复杂零件的手工编程，并能熟练操作数控机床的技能人才。要求该员工具有丰富的机械加工经验和数控编程能力。
3、模具加工中对已有的造型利用CAM软件完成复杂成型零件刀路轨迹设计与加工的中等技能人才。要求该员工具有丰富的机械加工经验和模具知识及较强的CAM软件应用能力。
4、模具加工中能根据设计要求，利用CAD/CAM软件完成复杂成型零件的造型和刀具路径编制的高级技能人才。要求该员工具有机械加工、模具制造、数控加工的综合知识和运用能力。
5、能完成数控机床日常维护和一般故障维修的专门高级技能人才。要求该员工能操作数控机床和编程，并具有丰富的机电一体化知识和机、电维修经验。
6、数控加工管理人才。企业一般从具有数控加工经验者中培养。
二、开展理实一体化教学先决条件
开展理实一体化教学必须满足相应的教学要求。在开展理实一体教学时应注意以下几点：
1、在教学内容上，有三类课程比较适合开展理论实践—体化教学：a.理论性强、课程内容较为抽象、不进行实验不易理解的课程内容；b.技术性强，不进行训练难以掌握的课程内容；c.研究性强，不深入现场无法讲授的课程内容。
2、在教材上，教师要针对所教专业的特点，所任学科的特点，学生就业的要求，精选教材或自编校本教材，对教学内容进行有机组织编排。在讲授内容上要体现针对性与实用性，以任务为主线的编排好教材内容。
3、课程安排上注意理论与实践教学的有机结合，不割裂理论与实践的教学，做到相互交融，浑然一体。做到“做中学、学中做”，从而实践陶行之先生所提出的“教学做三合一”职教理论。
4、教学场所上，最好选用相关实验实训场地进行理论与实践的教学，这样可充分地使用实训设备，提高教学效果了。另外许多教学器材并不能搬到教室，只有在实场地内才能很好地开展相应的实践教学。
5、教师能力上，对教师提出了更高的要求。教师一方面要能进行理论教学，另一方面又要能示范和指导实践教学，这要求教师要成为“双师型”教师。只具有一方面的教学能力是不能胜任这样一种新型的教学模式的。
6、教学设备上，学校要为实训（验）室配备相关设备及足够的工量具。没有相应的设备设施，实践教学就不能很好地组织进行，教师的教学又会回到普通的教学形式中去，那将无法提高教学水平，而实践能力的培养是中职学生的核心所在。
三、数控专业课程理实一体化必备教学资源
1、确立制造行业职业专业方向，全面修订培养方案和课程标准，整合课程体系，构建一体化课程体系。培养方案是教学安排、组织的依据，是实施理论实践一体化教学的前提。首先我们应根据制造业职业性原则，通过广泛地社会调研和相关企业专家顾问的论证，从现代制造企业已有的或新出现的相关职业或岗位分析入手，列出这些岗位所需要的知识点，技能工作态度的要求，再根据职业情景和职业能力的同一性原则，进行归纳整理形成职业性专业体系。接着将学生应掌握的专业相关知识和技能分成若干个模块，每个课题依据不同的知识点又分成若干个子模块，每个模块都有具体理论和技能要求。这样教学过程不再是单一的学科教学，而是瞄准目标、围绕模块的一体化教学。
2、编写出比较实用的模块化理实一体教材。依据模块化、项目化的要求及模块课程标准及技能鉴定标准，按科学性、合理性、实用性、针对性、适时性、有效性原则编写出模块课程教学教材。我们将本专业需学习的《公差》、《数控加工工艺》、《金属材料》、《机械制图》、《机械基础》等课程，经过整合以模块为主线，突出技能的培养过程和职业特色，强化技能的训练，将理论教学内容嵌入到各实践教学环节之中，以基本操作训练为基础，适当增加综合性、创新性及工艺性、实践性较强的校本教材。
3、加强理论实践一体化教师的培养。通过组织教师利用节假日进工厂顶岗锻炼，参加技能培训，让实习老教师传、帮、带以弥补其操作技能的不足；有计划地组织教师参加技能培训；从企业引进优秀的工程技术和管理人员充实教学一线；聘请一支既有实践经验又有较高理论水平的工程技术人员作为兼职实习指导教师。这样以多种方式提高教师的生产实践水平，满足理实一体化课程教学的需要。
4、建设模块课程理论实践一体化教学基地。要实施理论实践一体化教学，就必须具有既能满足理论教学、又能满足实习教学的“一体化”场所，理论实践一体化教学中心是实施一体化教学的保障。在建设实训基地时就充分考虑到这点，保证了所有的实习室都可实现理论实践一体化教学方式。
四、理论实践一体化教学可采用的基本模式
1、课堂教学训练。将相关理论知识溶入操作过程，只要学生掌握怎样做，结果是什么，而不强迫要求学生了解为什么这样做。学生通过模块的实践和完成，培养动手能力、解决问题的能力和协调的能力。通过现场教学、案例分析、辩论会、实训操作技能竞赛等多种形式进行课堂训练，培养学生对知识的运用能力、创新能力以及人文素质的提高。
【关键词】机械制造；自动化；发展；分析；思考
机械制造所涉及到的技术以及理论，是自动化研究的重要内容。将计算机网络信息技术融入到机械制造中，实现设计与制造的自动化发展，提升机械制造的科技含量。计算机制造系统的大规模发展，对于整个机械行业来说，是种必然的趋势，关键点在于制造企业如何在其中把握发展大势，提升自身制造的自动化水平，从而提升自身的核心竞争力，在激烈的市场竞争中占据重要地位。
一、机械制造以及自动化技术的原则分析
（一）安全性能
机械制造及其自动化，通过对故障问题的分析与自我诊断，并能够自主采取措施，提升产品的可靠性与安全性[1]。机械制造过程中自我分析能力的上升，减少了人工操作，产品能够进行自主的保护，从而实现故障的低发生率。智能化与人性化的发展使得机械制造生产过程中的安全性上有着更加充足的保障，对于生产过程中杜绝危险事故具有重要意义。
（二）操作性能
操作性能的提升在于减少人工数量或者是简化人工操作。在自动化的机械制造中，通过智能控制系统，对机械制造全过程进行综合调控。自动化的实现是对传统生产方式的变革，利用计算机系统，对生产过程进行优化升级，并利用自动监控，对生产过程中的每个环节细致把握，有效提升机械制造的操作性能。
（三）能源节约
机械制造及其自动化的目标之一是通过最小的资源消耗，实现最大的经济效益。自动化产品采用较低能耗的驱动系统，在降低资源消耗的同时，能够实现生产效率的大提升[2]。当下，大多数领域中，都将节能降耗作为提升自身实力的重要途径，这不仅仅契合当前时代的发展以及环境保护的大趋势，对于企业的核心竞争力的提升也具有重要的作用。
（四）适应性能
机械制造的自动化通过自动控制、自动补偿、自动调节以及自我保护等诸多功能，提升自身的适应性，从而能够在诸多领域中得到应用。其中，机械制造的自动化所采用的多种技术，使其具备了强大的复合功能，使机械产品在安全性与可靠性上具有了更好的保障，能够很大程度上满足用户的需求。
二、机械制造的自动化程序分析
（一）需求分析
机械制造及其自动化，需要充分结合市场需求以及行业需求，从而实现自身技术的发展方向。行业需求是自动化发展的重要指标之一，通过对行业内机械制造企业的摸排与走访，了解生产效率提升所遇到的困难，从而展开系统性分析[3]。针对市场需求进行分析与论证，了解机械在实际使用过程中所出现的故障以及不合理的地方，在机械设计中，对各种故障进行有效预防，从而提升机械的使用寿命。
（二）方案优化
通过对需求的有效分析，设计人员提出相关的设计方案。针对机械制造及其自动化所涉及到的运行状况、整体结构构成、子系统有效描述以及设计方案的实施等多方面进行设计，从而使设计方案具有较高的系统性。方案的优化是一个渐进的过程，需要对机械设计中的各个环节有效表达，通过计算机系统的图文结合、3D立体成像技术，从而全面提升方案的深层次与系统性，提升机械制造的自动化水平。
（三）可行性研究
机械制造及其自动化能够具有充分的可行性，能够在实际应用过程中，实现机械制造生产效率的提升以及成本的节约。可行性注重机械制造的实用性，对技术标准、技术改进等多方面进行研究试验，从而使得自动化水平达到较高层次，注重创新与实践，建立专门的数据库以便于机械制造的可行性研究。
三、机械制造及其自动化发展趋势分析
（一）智能化
智能化的发展趋势是对计算机信息技术合理、科学应用，通过智能化的操作系统，对机械制造的全过程进行综合调控。在机械制造过程中，机械设备出现故障是较为常见的，通过数据库的有效建立，实现对故障问题的综合分析，进而进行自我诊断，并能够完成一定程度上的自我修复。智能化是自动化发展的大方向，对于机械制造过程中工作效率的提升一级工人劳动强度的降低具有重要的作用。
（二）人性化
机械制造及其自动化发展，重视人与机械之间的关系，通过智能化的操作手法，简化操作程序，从而实现机械制造的人性化。机械制造的终极目的是为人服务，产品的使用对象也是人，因此针对机械制造的人性化分析，具有重要的显示意义。机械制造模仿生物机理，通过仿生理论的应用，促进机械化自动化水平的提升。在机械制造的自动化发展中，人性化将会占据更加重要的位置。
（三）机电一体化
机电一体化是将机械技术、电子技术以及微电子技术综合利用的结果，通过对各种技术的利用，充分发挥出各种领域中的优势，并进行有效整合，从而提升机械制造的整体水平。机电一体化技术的有效实现是对现代科技手段的有效利用，对于机械制造企业的生产效率提升具有重要的作用[4]。现代化的机械设备相对于以往在精密性与科技性上都有了较大程度的提升，其中重要的原因就在于能够对多种学科进行有效利用，通过发挥多学科的优势，实现资源的有效利用。
（四）微型化
微型化的机械制造要求在机械产品的体积以及能耗上不断降低，以实现操作上的灵活以及成本的有效节约。微型化的机械制造在医疗、信息等行业中的应用尤为突出，通过微型化的机械设备，提升操作的精确度，从而获得更大的效益。精细技术的应用需要机械设备在软件与硬件方面都要达到较高层次的要求，使生产出的设备能够具有更强的适应性，降低产品在使用过程中的损耗，延长使用寿命。当前，机械制造的微型化发展还需要突破众多的技术难关，才能实现较多领域内的机械微型化，最大限度的提升机械设备的利用效率。
（五）节能化
节能减排，降低资源的消耗成为机械制造领域的共识。三十年来的粗放型经济发展，给资源环境带来了极大压力。因此，提升资源的利用效率，保护生态环境，促进人与自然之间的和谐相处，就必须对机械制造节能化发展提出更高的要求。在机械制造过程中，通过对资源的有效利用，降低机械生产过程中的污染物排放，实现机械制造的可持续性。对新型能源的有效利用，加强报废设备的无公害化处理，推广微型机械设备，最大程度上提升资源的重复利用效率。
【关键词】机器人；手臂关节；机械设计
1.引言
从机械手臂投入商用起，已经有了几十年的应用和发展历史。将模块化的设计思路与理念引入机械手臂的设计中，能够充分发挥其灵活、可拆分、可组合的特点，并将其应用于更多的场合，包括服务机器人，工业生产制造领域、医疗领域等等。本文结合机械臂设计的模块化理念，着重对其进行系统分析和设计，包括旋转关节、传动系统、减速系统进行实现，具有比较好的理论价值与实践意义。
2.机器人手臂关节机械设计
2.1手臂关节模块
手臂关节模块包含了许多零部件，主要有旋转电机、减速器和反馈单元等。在手臂关节的内部固定了控制单元和传动系统，以二级减速传动作为传动模式，即齿轮减速传动与谐波减速传动，这种传动模式可以支持手臂关节自由度之内的回转运动。下面具体阐述其设计方案：
(l)模块外壳方案
手臂关节的外壳能够为电机、制动器、滚动轴承提供必要的机械支撑，并起到必要的保护作用。在手臂关节运动的过程中，模块的外壳也承受了期间多产生的种种应力，因此模块的外壳必须满足一定的刚度。模块外壳的主要构成部分包括：底盖、电机、齿轮盖、主壳体、轴承、制动器等。其中，底盖位于结构的底端，其作用是为整个旋转模块的各个部件提供支撑与连接；主壳体构成此部件单元的外壳，对单元当中的电机、制动器等子单元起到连接和支撑作用；齿轮盖覆盖于模块的齿轮传动单元之上，起到保护和连接作用，而且能够支持谐波齿轮减速器的安装。为保证机械臂有足够的强度，模块外壳选取的制作材料为铝合金，并将壁体设计为圆桶状的抗压结构，为防止氧化与腐蚀，表面结果特殊处理。
(2)减速齿轮方案
减速齿轮方案的主要构成部分包括：电机连接齿轮、中心齿轮、中心轴以及制动连接齿轮等。其实现方式简述如下：通过小齿轮来连接直流电机的输出端，然后通过与小齿轮相咬合的中心齿轮互相连接；同理，通过另一个小齿轮来连接断电制动器的输出端，然后通过与小齿轮相咬合的中心齿轮互相连接。在这种啮合模式下，当减速齿轮单元加电后，便由系统的电机来作为动力源输出，而当减速齿轮单元端电后，便由系统的制动器来作为阻力源输出。考虑到机械臂的关节在不同运动时，会使减速齿轮持续维持高速转动状态，因此必须有足量的剂。又因为该减速齿轮不是封闭结构，因此本文以滑脂来起到齿轮的作用。
(3)中轴传动方案
中轴的传动方案是整个机械臂设计中非常关键的一个组成部分。中轴传动的作用是，首先支持来自中心齿轮的动力，其次还要为波发射器高效传递动力。考虑到中轴会承接一定比例的来自轴向的受力和很大比例的径向应力，因此为支持中轴，引入了角接触轴承。中轴传动单元主要由旋转模块、断电制动器、卡簧、角接触轴承、中心齿轮、主轴、连接法兰以及波发射器组成。
因为中轴传动单元在设计上要求同轴度与圆柱度都在较高的水准，因此尤其应注重其材料选择和参数控制。本研究所设计的中轴用以45号钢才作为原料，并在成型后淬火，从而保证单元在表面具备一定的硬度。
在中轴传动方案中，最关键的是旋转模块的结构设计。旋转模块的设计思路是：将其转轴与中心轴线重合，并以电机驱动。在模块上部署有电磁编码器，用于周期性地检测角位移和角速度。将之与直流伺服电机相联。结合具体的应用环境与需求，直流伺服电机也可以加装起到减速增力作用的行星减速箱，共同起到动力输出的作用。而后通过小齿轮与中心齿轮的咬合，以正齿轮传动方式来实现系统的减速增力功能。
断电制动器的结构设计也是中轴传动方案中的关键，断电制动器有两方面的作用，首先在旋转模块进行位置搜索时能够起到保持作用，其次，在旋转模块因故失去电源之后也能发挥保护的功能。在中轴中，当旋转单元加电，并处于转动状态的时候，断电制动单元便会随着系统的小齿轮单元传递过来的中心齿轮作用而转动，而在断电制动器运动的时候，其输出轴的动力也来自小齿轮单元。在本文所涉及的机械臂中，电机与制动器全部布置于电机底座，并且将电机底也作为旋转单元外壳的一部分，其好处在于保护内部零部件。
2.2连接件模块
连接件的主要功能是在机械臂中连接旋转关节不同的单元，因此是机械臂的重要组合部分，对机械臂的组合与功能的发挥均有着不容忽视的作用。由于机械臂的各个模块单元是相对独立的关系，因此只要将不同的模块单元互相组合，起可以发挥机器人的机械臂基本功能。因此本文结合具体的需求，设计开发了数种类型不同的连接结构。
机器人的机械臂在实际操作中，连接件实现了不同部件单元之间的力矩传递，而其质量的大小也关系到机械臂整体重量和轻便程度，因此在实际设计中，一方面应保证改模块单元具有足够的机械强度，另一方面也应考虑到减轻其质量。本文在设计中，考虑到铝合金属于高强度低密度的材料，同时具有比较好的可塑性，因此以铝合金作为连接件的制作材料。
2.3模块手抓单元
考虑到机械臂必须部署在一个可以移动的平台上，来在现场抓取物体，因此模块手抓单元的末端执行器是其中最重要的组件。为了满足这个系统的模块化的设计，末端执行器必须具备一定的应用和扩展功能。假若模块手抓单元附加多指灵巧手，其实能够抓取更多类型的对象，本课题的研究只需模块手抓单元能够抓取简单对象，因此使用了图中的简单的夹钳手抓，其优点是结构简单、容易控制。
3.结束语
机器人的机械臂设计与开发属于机电一体化领域的高精尖课题。考虑到机械臂的结构具有比较高的复杂性，本文阐述的设计方案充分顾及了模块设计的标准化与产品的通用性，从而能够良好的满足模块之间的替代性特征需求，因而也能够保障机器人的机械臂在实际应用中能够满足用户的要求。
参考文献
[1]郭立新，赵明扬，张国忠.空间冗余度机器人最小关节力矩的轨迹规划.东北大学学报(自然科学版 ).2010:512-515
[2]马江.六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真.北京工业大学硕士学位论文,2009:3-10
Abstract Practice teaching is an important part of higher vocational education， optimize the allocation of resources is a key problem in practical teaching. How to allocate training resources in the low carbon environment reasonably and effectively， reduce the cost of teaching， improve teaching efficiency. According to higher vocational training teaching management and resource allocation problems and the reasons were analyzed， put forward the strategy of optimizing the allocation of teaching resources of higher vocational training.
Key words vocational college； practice training； teaching resources； optimization
0 前言
根据我国高等职业教育改革及国家对技术技能人才的要求，高职实训教学在高职教育中占的比例越来越重。国内各高职院校也加大实训教学部分的投入，每所院校每个专业都建立了或争取建立各自的实训基地及实训教学资源。然而我国高职院校在实训教学资源的使用上就不尽如人意，重投入轻产出现象非常明显，院校的某些专业在实训资源建设方面具有较大规模，但在使用方面可谓非常薄弱，一个学期下来都没安排几周的学生实训，这样造成极大的资源浪费，不满足国家对低碳社会的要求。
为避免高职实训重复建设，合理利用实训设备和资源，急需对高职实训教学资源进行整合优化，改变国内高职院校在相近的专业建立实训基地及购置相近甚至相同的实训设备与教学资源的现状，以充分利用有限的实训教学资源，实现对技术技能人才的培养目的。本文通过对高职院校实训教学及资源配置现状与存在的问题进行分析，提出高职实训教学资源优化配置方法策略，实现实训教学资源的充分利用，降低实训教学成本，满足国家对高职教育的发展要求。
1 高职院校实训教学及资源配置问题与分析
1.1 实训设备配置不合理，造成资源浪费
近年来，高职院校逐渐加强实训教学建设，各部门更是花了大精力争取实训室建设经费。建设经费较充足的系或专业则具有较大的实训场地及相对丰富的实训设备，实训设备的添置固然改善了专业实训条件，对技术技能人才的培养起到了非常重要的作用，但是部分高职院校系部或专业完全没有相关的实训课程可利用该实训设备，实训设备没能得到充分利用，购置的实训设备基本成为摆设，利用率及其低。另有系部或专业之间实训设备重复建设现象较为严重，造成了严重的浪费。例如广东一所示范高职院校自动化系的电子信息工程技术专业与机械工程系的机电一体化技术专业都设有电工电子实训室，这就造成了实训室的重复建设，带来了极大浪费。更有为了满足机电专业实训教学要求，争取到了中央及地方政府财政支持，投资近千万元人民币用于专业实训基地或实训室建设，购置了多种机床、生产线设备、各种电子电路安装调试设备及多种智能机器人等，但该专业的实训课程体系中没体现出与某些机床的联系，甚至可以说根本没有涉及到智能机器人的课程。另外部分系部或专业由于各方面条件的影响造成实训场地及设备严重不足，实训教学无法开展，实训设备的配置极为不合理，亟需重组优化。
1.2 实训教学师资队伍配备不足
实训教学师资队伍是实训教学得以顺利进行的保证，由技能过硬的能工巧匠担任。当前高职院校在实训教学师资队伍配置方面存在实训教师数量不足、技能不过硬等较大问题，大多高职院校实训教师配备不足的现象较为明显，如有的院校整个系部就配备一名实训教师，而实际上该名教师只是整个系部实训室的管理人员，有的还是由物业管理员担任，并不是实训指导教师。有的院校是整个专业配一名实训指导教师，这就对该指导教师有很高的要求，要具备很熟练的专业技能才能胜任，但从高职院校现状发现该实训指导教师无法指导专业实践教学。大部分高职院校通过专业任课教师同时担任其相关课程实训教学指导教师以解决实训指导教师配备不足的问题，然而并不是所有专业都能采用该方案。同样以广东示范高职院校机电专业为例，该专业现配备了一名实训指导教师，具有高职工程师资格，技能较为过硬，可担任机床控制技术实训、PLC应用技术实训教学，但该专业的其他课程如机械传动、电路设计制作、机器人技术等，该指导教师由于实训冲突没时间也无法胜任这些课程的指导工作，这样诸如上述课程的实训教学只能安排理论任课教师一人担任，就导致实训方面存在安全隐患。
1.3 实训项目（课程）设置不协调
实训项目（课程）是高职实训的指导文件，并且随着高职教育教学体系及内容的改革，实训内容也做了较大的改革。目前可以说高职院校都基本已开发出符合职教改革要求的项目化实训教学教材或指导书，各专业各课程都建立了丰富的实训教学资源库，表面上看有这么多实训教学资源，应该可以达到较好的实训教学效果，但我们发现高职实训教学并没有达到设定的效果。主要问题在于高职实训项目（课程）在设置中存在着实训项目无法实施，实训项目孤立、缺乏延续性等不足之处。以高职机电一体化专业为分析对象，机电一体化专业是实践性较强的专业，该专业有5～7门专业核心课程，每门核心课程又设置了相应的实训教学要求，如机电设备调试与维护课程安排了一周的实训，但专业所在系部根本没有该类设备给学生装调与维护，只能安排废旧的机床让学生进行拆装，实训项目无法实施，造成与该课程的培养目标不符。再如液压与气动技术课程的实训安排在液压实训室，可满足一定实训教学要求，但该课程实训项目只能完成单纯的液压或气动回路任务，未能将回路与机床、设备连接起来，表现出项目的孤立性，缺少与其他课程的延续性，所以，必须对诸如此类的实训项目（课程）进行优化重组，才能较好地服务实践教学，提升实训教学质量。
2 高职实训教学资源优化配置策略
2.1 高职实训设备优化配置策略
为减少高职实训设备重复建设，提高设备利用率，高职院校应设立实训资源管理机构。教务处实训科由高职院校教务处管理，即为整个学院的实训资源管理中心。实训科下设立若干个系部实训中心，根据高职院校系部划分，由管理教学的系主任及系实训中心主任负责。系部实训中心下又按专业设立若干专业综合技能实训室，由专业带头人或负责人及实训中心主任负责管理。各实训室还应根据专业实训课程开设情况找出各专业实训所需设备是否存在相同或相近的，首先在系部形成实训设备资源在各专业的共享，以减少系部实训设备重复购置，实现系部实训设备优化配置。各系部的实训设备也可采取同样的方法，找出系部间是否有存在相近的专业以及是否有安排相同或相近的实训项目，如果存在需要涉及相同的实训设备，则由高职院校教务处根据该类设备的使用情况或效益进行重新整合分配，实现此设备在系部间的共享，避免这类设备的重复购置，以实现系部之间的实训设备优化配置。
另外采用科学的管理方案，建立高职院校实训中心管理信息系统，将实训设备的基本信息、使用情况、产生效益、所属系部、所在场地等信息录入实训管理系统，实现实训设备网上查询，各系部只需将实训安排交教务处实训科，实训科可借助实训管理系统进行实训课程的安排，既提高实训设备有效利用率，也方便实训设备的管理，达到实训设备最优化配置。
2.2 高职实训指导教师优化配置策略
实训指导教师的合理配置是高职实训教学顺利开展的基础，高职院校应重视实训师资队伍建设，可通过校企培养、校内调配、企业引进兼职实训指导教师等措施优化配置实训教师资源，建立完善的实训教师配置相关制度。在加强实训教师的培养和技能培训方面，高职院校应在制定专任教师培训计划的同时也应安排相关专业实训教师的培训项目，定期派遣实训教师到相关企业的生产一线、校外实习基地及其他相关培训单位进行锻炼或培训，同时对培训项目配备相应的技术技能考核标准，不断提升高职实训教师的动手实践技能和实践教学水平。
对于实训指导教师严重不足的专业，高职院校可通过两条途径加以解决，一是从专业相关企业聘请一些具有扎实的专业基础，过硬的操作技能及丰富的实践经验的一线管理人员或工程技术人员来学院担任兼职实训指导教师。二是高职院校可制定相关政策制度，突破各系部间的界线，实现实训教师的共享。当A系部实训指导教师严重短缺的情况下，学院可通过内部相近实训项目或相近专业的其他系部调配实训教师至A系部，以解决实训教师不足的情况，实现实训指导教师的优化配置。
2.3 高职实训项目（课程）的优化配置策略
对于高职实训项目（课程）设置，改变以往教师根据所教每门课程而单独开发的缺乏弹性的，仅为支撑该课程的实训项目，而应充分考虑学生和企业需求，对教师开发的实训项目进行优化整合。整合不能简单地将分散的各实训项目进行叠加，要结合实际生产流程及多种优化理论，淘汰无法实施的、落后的、缺乏延续性的实训项目（课程），建立更完善的与实际生产紧密结合的实训项目及其考核评价方法，重构模块化实训课程体系。
（扬州工业职业技术学院 江苏 扬州 225127）
摘要：讨论了苏中地区各高职院校专业按大类和专业点布局的总体情况，分析了苏中3市高职教育专业设置和毕业生数与三大产业的适应状况。指出苏中地区高职专业设置与区域产业虽然总体呈现适应的态势，但还应科学把握二者的适应关系，着力培植优势特色专业，尽快解决部分院校专业重复设置现象突出、与区域产业结构需求脱节等问题。
关键词 ：苏中地区；高职院校；专业设置；区域产业；适应性
中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）05-0005-03
教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》明确指出，职业教育要根据区域经济发展和市场需求的变化，灵活调整和设置专业。笔者以苏中地区11所高职院校的基本办学情况和专业布局为分析对象，探讨高职专业设置与区域经济发展和产业结构的适应性。
苏中地区高职教育概况及院校专业设置总体情况分析
江苏共有13个省辖市，分为苏南、苏中、苏北三大区域，苏南地区含苏州、无锡、常州、镇江和南京共5市；苏中地区则包括扬州、泰州、南通3市；苏北地区为徐州、淮安、盐城、连云港和宿迁等5市。苏中地区共有20个县（市、区），扬州市下辖广陵等3区1县2个县级市；泰州下辖海陵等3区及3个县级市；南通下辖崇川区等3区2县3个县级市。苏中地区总面积约2.09万平方公里，人口约1636万人，分别占江苏省面积和人口比例的20%和21%。苏中3市中，扬州、南通有扬州大学和南通大学2所综合性大学。泰州市在2012年以前普通本科院校尚为空白，去年已取得突破，2013年4月国家教育部批准同意在泰州师范专科学校基础上建立本科层次的普通高校“泰州学院”。苏中地区高职教育与苏南地区尤其是南京、苏州、无锡相比仍有一定差距，但优于苏北地区。苏中地区高职院校共11所，占全省高职院校总数的14.6%。
教育部2004年颁布了《普通高等学校高职高专指导性专业目录（试行）》，我国高职院校招生专业类别由19个专业大类、78个二级专业类和532种专业组成。2012年，苏中地区11所高职高专院校共设置17个专业大类、54个二级专业类，水利大类和公安大类专业为空白，覆盖率分别为全国目录的89.5%和69.2%（见下页表1）。11所高职院校共设置专业点数为446个，平均每个高校设置专业40.5个。专业设置数超过40个的院校有4所，最多的设置70个专业，是扬州职业大学；专业设置数最少的是扬州江海职业技术学院，共设置28个专业。2012年苏中地区11所院校招生计划共37 919人，平均每所院校招生数为3 447人，最多的院校为5 600人，最少的为2350人。
17个专业大类中，财经、制造、土建、电子信息、文化教育5大类专业布点数最多，均在42个以上， 5个大类专业布点数为264个，占总数的59.2%。招生数较少的专业大类为资源测绘、材料能源、医药卫生、公共事业、法律，专业布点数均小于10，该5大类专业布点数共29个，占总数的6.5%。
苏中3市高职专业设置与产业适应性状况分析
高职教育是与区域经济发展联系最紧密的一种教育形式，高职院校专业设置应以经济与社会发展需求为导向，围绕区域产业结构分布进行设计。专业设置的合理性可以通过专业结构与产业结构的适应程度来评价。苏中3市高职院校专业设置和毕业生人数按三大产业的分布情况见表2。
第一产业的专业适应性分析 由表2可知，苏中地区高职院校第一产业专业设置和毕业生人数比例分别为6.05%和6.96%，产值比例为7.01%，总体上具有较好的适应性。但从具体情况进行分析，设置第一产业专业的院校共3所，苏中3市各有1所，其中又以位于泰州的江苏农牧科技职业学院为主体，设置专业数占苏中一产专业总数的70.4%，毕业生人数占苏中总数的84.7%。
第二产业的专业适应性分析 第二产业包括制造、土建、材料与能源、生化与药品等大类。这部分大类专业的特点是：对教学基础设施和设备投入的要求较高，对区域支柱产业发展的人才支撑关系最为密切。由表2可知，苏中地区第二产业专业设置和毕业生比例分别为38.34%和38.8%，产值比例为53.02%，专业设置比例和毕业生比例与产值比例具有一定差异。苏中3市中又以南通市第二产业的专业设置比例与产值比例的差异较小。第二产业中，制造大类专业点数虽然达到64个，但基本集中于少数专业，专业重复设置情况较突出。如机电一体化、电气自动化和数控技术3个专业中，机电一体化专业重复率达100%（开设院校11所），电气自动化专业重复率为91%（开设院校10所），数控技术专业重复率为82%（开设院校9所）。这一现象既造成教育资源严重浪费，又加剧了高职毕业生就业难的问题。
第三产业的专业适应性分析 苏中地区第三产业专业设置和毕业生比例分别为55.61%和54.24%，产值比例为39.97%，总体上专业设置和毕业生所占比例明显高于三产产值比例。在区域内进行比较分析，3市中南通市专业设置比例（52.11%）和泰州市毕业生比例（47.49%）与产值比例较为接近。从具体院校的专业设置情况进行分析，师范类院校，如泰州师范专科学校专业设置以文化教育、财经大类专业为主，三产专业设置率达到92%；综合类高职院校，如扬州职业大学，虽然并入了扬州环境资源学院，三产专业设置率仍然达到63%；某些民办高职院校，如扬州江海学院，更钟情于办学成本较低的三产专业，三产专业设置率达到75%。具有鲜明行业特色的高职院校，三产专业设置比例则可能较低，如江苏农牧科技职业学院三产专业比例仅为31%，南通纺织职业学院三产专业比例为35%。从专业分布情况来看，各高职院校三产专业设置仍然偏重于少数热门专业，如财经大类专业布点数达65个，占三产专业布点总数的26.2%，财经大类专业中，又以财务会计类、经济贸易类、市场营销类等二级专业为主，11所高职院校共设置该二级专业点数共43个，占三产专业布点总数的17.3%。专业设置重复情况仍较严重。
关于苏中地区高职教育专业设置适应性的思考
苏中地区高职教育与区域产业结构呈总体适应态势 江苏省2012年三次产业增加值比例为6.3∶50.2∶43.5，苏中地区当年三产增加值比例为7.01∶53.02∶39.97。苏中地区高职院校三次产业专业设置比例为6.05∶38.34∶55.61。各院校多年来为区域经济输送了大批素质较高的应用型、高技能型人才。苏中地区高职院校一产专业设置与产业需求具有较好的适应性，南通、泰州市各设有1所以一产专业为主要特色的农业类高职院校；苏中地区3所国家示范性（骨干）院校，如江苏农牧科技职业学院以动物医学、畜牧兽医、动物防疫、兽药生产等省级品牌专业为特色；南通纺织职业技术学院以现代纺织技术专业、纺织品设计等品牌专业为特色；南通航运职业技术学院以航海技术、轮机工程、船舶工程技术、港口物流设备与自动控制等品牌专业为特色，形成了独特的、在全国有一定影响的、专业优势较为突出的专业群。
苏中地区高职院校对区域主导或支柱产业的发展已做出一定贡献，但仍亟待加强 高职教育是与区域经济发展联系最紧密的教育形式，区域经济中的产业结构布局与调整是高职教育专业设置的主要依据。扬州职业大学和扬州工业职业技术学院围绕扬州市机械装备、石油化工等支柱产业，加强优势特色专业建设，已拥有机械和化工类省级品牌特色专业4个。但目前苏中地区高职院校专业设置仍存在下列主要问题：（1）专业同质化和专业重复设置问题较突出。如前所述，各院校制造类专业设置主要集中于机械制造及自动化、机电一体化、电气自动化和数控技术等少数热门专业，三产专业设置则集中在财务会计类、经济贸易类、市场营销类等专业，专业重复设置现象仍较严重。（2）高职院校专业设置和人才培养与所在区域产业结构和人才需求存在脱节。如扬州高职院校对本地区四大支柱产业中的汽车和船舶产业的支撑作用明显不足。据统计，2011年汽车类专业毕业生仅303人，占扬州当年高职毕业生总数的2.47%，船舶技术类毕业生尚没有；2012年汽车类专业招生人数为410人，船舶技术类专业仅江海学院开设，招生人数为45人，分别仅占当年招生人数的3.46%和0.38%。苏中地区高职院校亟须建立科学有效的专业论证与预测机制，制定出与地方经济主导产业发展趋势相适应、又立足于自身办学条件和办学特色的专业发展规划，使高校专业人才培养与区域产业的人才需求达到有效平衡。
科学把握专业设置与区域经济和产业结构的适应关系 高职教育既然服务于区域经济，但是否要求各高职院校的专业设置必须完全与本地区的产业结构相对应？完全对应的要求既不符合现实，也不科学。根据专业化理论，每个高职院校只有集中力量办好优势特色专业，才能提高办学效益和培养质量。从苏中地区3所国家示范（骨干）校的发展和专业布局可以看出，这3所学院均已形成自己在行业内的专业优势，建立起一批优于同类学校的品牌特色专业群。但苏中地区其他部分高职院校仍然存在专业设置较分散、专业特色不够鲜明的问题。我院经过多年努力，已经形成以化工和建筑工程为主线的“两纵三横”专业群。2012年招生的41个专业涵盖了高职专业目录中的10个大类，涉及工、理、文、经、艺术等各个方面。专业覆盖面过广，增加了师资培养、教学设备投入方面的难度，难以形成适当的办学规模效益。因此，坚持错位发展，依托自身传统专业优势，努力加强品牌特色专业（群）建设，才是地方高职院校可持续发展的根本保证。
参考文献：
[1]王力俊，曹晔.专业设置与区域产业结构适应性研究[J]．职教论坛，2011（36）：32-37．
[2]傅琼.高职高专专业设置与区域产业结构的适应性探析[J]．职教通讯，2012（6）：71-75．
【关键词】教学改革;课程建设;计算机控制技术;专业特色
【中图分类号】G420【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2009)08―0117―03
引言
计算机控制系统是以计算机为工具实现的控制系统,培养控制系统的系统观念是课程的核心,但是实现方法不同于连续时间控制系统。因此,这门课程仍应以离散控制理论为线索,以离散控制理论如何采用软、硬件实现为主要内容,与连续控制系统对比的方式进行教学,以认清因手段不同而产生的系统实现方式的变化以及由此而产生的其它一系列问题,如采样周期、振铃现象等。有的教师在讲授这门课程时,主要是在微机原理及应用课程的基础上增加一些通道和微机系统设计及其工业控制方面的应用,侧重点在微机系统设计。而对离散控制理论则只讲述一些基本定理和PID 等较为直观的基本算法,对这些算法的导出不做系统介绍。对于微机与控制的结合,除了讲述采样程序外,重点介绍常用数据处理程序,而对数据处理的依据以及人对信号的影响则不涉及。从教学目的看,客观上这种方式直接向学生传授了许多具体问题的实际处理方法,使学生在毕业设计及毕业后的工作中能很快进入角色。但这种方式也有很明显的弊病,对很多问题及方法,学生知其然不知其所以然,基本理论的欠缺使学生在进一步的学习和提高中显现出先天不足,底子虚,后劲不大。学生难以理解控制理论与计算机的结合点,掌握不住这门课程的精髓,只当作《微机原理》的应用篇去学习。
一课程教学改革的设计思路
《计算机控制技术》有其自身的理论基础和实践技巧。数字控制器设计是计算机测控的核心,软硬件技术是计算机控制技术手段,现场总路线是其连接扩展的方式。数字控制器的核心是数字信号分析与处理,基础是拉氏变换和Z变换,主要内容是数字PID、数字滤波、最少拍无差系统、Simth算法和达林算法等,扩展后可涉及模糊控制、神经网络等内容。这部分内容理论性较强,在实践应用中需要Matlab作为辅助设计手段,在教学中也需要用Matlab仿真检验数字控制器的效果。因此如果能在课前开设Matlab课程,本课程中辅助加入一些Matlab辅助控制器设计内容,能有效提高本课程学习的效率。而AD和DA原理及芯片的使用,开关量的输入与输出,显示器、键盘与电机的接口等内容则面向实践,分成软件编程和硬件接口两个方面,软件编程通常用汇编或者C语言,硬件接口与数字电路和接口技术相关,强调动手操作。现场总线则偏重于应用。因此,这门课程的内容看似芜杂,其实自成体系,教学内容丰富而且弹性极大。电类专业开设的这门课程以微型计算机(单片机等)系统为主线,以微机应用于控制系统的方法及软、硬件实现为形式,了解与掌握应用为其主要目的;而计算机应用专业开设这门课程,其主体应为计算机实现控制的原理与方法、用于控制系统的高可靠性计算机的硬件及接口设计、实时操作系统软件的特点与编制原则,并以适量课时用于应用与实例介绍。机械自动化专业的本门课程教学,应根据教学目的而采用合适的教材,针对两个系统进行教学,开设以“系统”为特征的综合实验。
如果课程以数字控制理论为主体,在理论的应用中介绍微机控制方式及其具体实现,涉及到微机的内容重点介绍在微机原理及应用等课程中所未讲授的,形式上则以应用控制系统出现。这种方式为学生打下了较坚实的理论基础,特别是应用日益广泛的离散控制理论的基础,但对于应用类专业学生,同时也表现出它的一些缺陷。最为明显的是由于减少了微机方面的比重而使学生在具体应用中很难适应,特别在系统设计时更是如此。这种情况在毕业设计过程中就可以表现出来。授课内容侧重离散控制理论,学生在面对实际问题时,如果没有良好的微机原理基础就很难掌握系统的设计与应用。
二具体的教学改革内容
1 有机自专业特色的控制类课程教学体系
《计算机控制技术》课程从应用角度出发,密切结合工业自动化实践, 是机械工程及自动化专业的主干课程之一,以在《自动控制原理》课程中没涉及到的、计算机相关的控制技术为主要内容。它的主要任务是通过各个教学环节运用各种教学手段和方法,使学生掌握数字控制器的基础知识、基本应用技术;掌握计算机控制系统的硬件、软件的选择、组织、配置和设计;了解现场总线技术的基本概念,掌握一至二种典型应用系统;贯彻理论联系实际的原则,把硬件和软件结合、控制原理和典型应用结合,以利学生掌握计算机控制原理和应用技术的完整知识。
提高《计算机控制技术》的教学效果,要求学生熟练掌握的专业知识较多,包括《电工电子学》、《控制理论》、《网络技术》、《单片机原理》等专业课程。所以《计算机控制技术》课程的开课时间应晚于上述课程。这样,《计算机控制技术》理论讲解的重点可放在控制系统的离散化理论、控制系统总体的工业控制系统原理和设计上,大大减少理论讲授所需的时间。而《PLC技术》、《电机与拖动》和《传感器技术》等课程可以同时开设,也可以在之前或者之后都没有太大的关系。
《计算机控制技术》以经典控制理论和现代控制理论为基础,总线式工业控制机为控制工具,微机硬件技术和软件技术为手段,系统的工程实现为目的,从而做到理论、技术与实际应用相结合,理论与实践并重,综合性较强,应该后续开设《计算机控制技术》课程设计,综合应用所学知识,巩固教学效果[1]。
2 有机自专业特色的课程内容设定
与内容丰富、综合性强、对学生要求较高相反,课时逐年减少。对于机械电子专业,笔者拟定的教学内容时只能把大量的外延扩展内容放在课外,课内教学内容浓缩,大致如下:
(1) 输入/输出通道接口技术(8学时)
本门课程之前,开设了《电工电子学》和《单片机原理》,讲授最基本的数字电路和单片机软硬知识,但没有接触过由器件搭配接口及用程序控制生产,开始时学生都有些不适应。这部分内容讲解如何使用器件实现某个功能,以典型常用的硬件,如ADC0809、键盘、触摸屏、DAC0832、LED、开关量输入输出接口等作为例子介绍工作原理、使用方法和技术细节问题。有了这种训练以后,学生以后可以通过查阅用户手册的方法在较短时间内熟悉其它硬件的使用。
(2) 顺序控制与数字程序控制(5学时)
顺序控制在《PLC技术》中有详细的讲解,在此部分侧重于综合介绍顺序控制的特点、种类、思路和应用场合。数字程序控制是数控技术的基础,学生在以前的学习或者生活中对数控机床接触得很多,这部分的内容容易引发学生的学习兴趣,并且会自觉地把理论和实际联系起来。
(3) 数字控制器的设计(16学时)
这部分在讲授在数字信号采样和处理的基础知识后,主要学习实际生产过程中广泛应用的控制算法,如数字PID 算法、最少拍控制算法等。对于理论性较强,而实际生产过程中使用较少的算法,如Dahlin算法、Smith 预估控制等,则只做简单介绍,使学生对其有一个初步的认识即可。
(4) 先进控制技术(8学时)
对于近年应用于实际生产过程的智能控制算法如模糊控制、现场总路线等内容,作为次重点讲授,以提升学生对新技术的兴趣,引导其入门。
(5) 计算机控制系统的设计(7学时)
抗干扰是生产现场必须要注意的一个重要事项,是本课程实用性的一个体现。本章重点有二个,一是抗干扰技术,二是如何从设计要求搭建系统满足生产需要,包括器件选型、控制器设计、接口制作和程序设计。抗干扰技术包括光电隔离、滤波、屏蔽、接地、软件陷阱、看门狗等方面,是其它课程教学中没有涉及到的,或者没有系统讲解的内容。
3 关于辅助控制系统设计工具MATLAB的教学安排
在工程实际中,控制系统的结构往往很复杂,如果不借助专用的系统建模软件,则很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机,对其进行进一步的分析与仿真。与计算机辅助机械设计的CAD软件已经是机械工程师不可缺少的基本技能一样,辅助设计和仿真的手段已成为系统分析、研究、设计及人员训练的不可缺少的重要手段。借助于控制方面广泛应用的MATLAB系统和系统仿真技术,结合《计算机控制技术》课程的教学环境、要求以及工程实际,开设《MATLAB辅助设计和仿真》课程。该课程可使学生根据系统的工艺和控制要求设计数字控制器、选择控制参数以及编制控制软件,并在计算机模拟实验系统上进行实验,观察控制效果,提高课程的教学质量,增强学生解决实际工程问题能力。对于目前环节性实验过重、系统性实验没条件开展的情况,系统仿真是一个有效的教学方式,也能节省大量实验设备的投资。
但是如果把MATLAB放入《计算机控制技术》课程内的话,在目前教学内容已经十分丰富、课时量逐步减少的情况下比较困难。如果把MATLAB的内容单独开设为选修课程,与《计算机控制技术》同学期进行,也可以取得较好的效果。
4 结合专业方向的扩展课堂教学
在教学改革中,结合机自类专业人才培养目标,面向科学技术前沿、面向未来,将教学内容分重点、次重点、理解、了解、延伸扩展、实践动手等层次,把基础的、必须的内容放在课堂内,将延伸扩展的教学内容、实践动手的指导手册放在课外。延伸扩展的教学内容包括相关的最新科学技术,如LCD、触摸屏神经网络、人工智能等。将汇编程序设计、MATLAB辅助数字系统分析和设计等一部分设计成课件,放在实践动手部分;一部分作为扩展材料供学生课外阅读。编写《计算机控制技术》实验台的实验指导书和实验报告书。编写课外实践动手指导手册,内容分成电路设计制作、器件识别使用、程序编写调试三个部分。将理论部分、器件部分和实践部分合理搭配,将理论部分的掌握内容、了解内容、扩展阅读内容合理分布,选择较新、常用、有代表性的器件进行介绍,淘汰市场上已经很少出现的器件的说明,将配套的实践指导内容适当地分配在教案、课件、实验指导书和课外实践动手指导手册上,给学生以更宽松的环境、更大的自由柔性空间,既让学生有主次地掌握课程内容,又给学生的自由发展作了一定指导。
5 注重实践的教学改革
《计算机控制技术》是门实践性很强的课程,完成课程后学生应当具有系统性的综合实践能力。本课程无论是理论部分还是实践部分,都不应仅作为纯理论知识来讲授,而应强调应用为目的,应该注意与生产生活实际相结合,与学生已接触到的一些设备或者现象为案例。例如,结合数控机床的计算机控制系统分析与设计的实例,对于前向通道,可以完成传感与检测、滤波与放大、模数转换以及开关量输入等内容教学;对于后向通道,结合模拟量与数字量的输出、隔离与驱动,可以使学生学习到从简单的开关量控制(如阀组、接触器等)到复杂的模拟控制(如速度、位置与伺服系统等);而通过对整个系统的分析与设计,可以使学生学习到传递函数离散化、控制算法设计、计算机硬件与软件的实现等内容[2]。此外,如工业机器人、物料传输系统、汽车的各种微机控制系统等都是本门课程的实例典范。这样不但让学生对某一方面有比较深入的理解,还体现了课程间的连贯性。
在其它工科院校以及本校以前的教学中,《计算机控制技术》课程一般采用课堂教学和实验这两种传统方式进行教学,课堂教学传授基础知识,实验帮助学生认知、有助于理解和提高应用能力。实验课一般一次课两个课时,一次课检验和掌握一到二个主要知识点,偏向于环节性、检验性的简单内容,对于锻炼创新意识,提高工程实践能力,掌握创新设计方法,是不够的。尤其针对于《计算机控制技术》这种以搭建系统为目的的课程,设计、制作一个案例不可能在二至四个课时内完成,实验课难以达到目标。如果能给学生提供第二课堂,开展课外设计制作活动,引导学生申报学生课题,积极参与教师的科研课题,鼓励学生动手制作实物,对工厂企业、展览会或者日常生活的机电设备进行调研、原理动作分析和仿制,开展科技小发明活动,则能充分发挥学生的创造性,提高学生的综合素质。改革学习效果评价手段也要相应地变化。允许学生用自制实物、调研报告、设计制作报告,甚至创意作为课程学习效果的评价手段。这样可以突破以往的封闭式教学方法,使机自类专业的学生自己动手掌握相关的机电一体化知识,经历从机电一体化系统装置的设计到制作,完成整个过程,培养了创新能力、想象力和科学技能[3][4]。
