機電一體化課堂教學(xué)改進措施論文

機電一體化課堂教學(xué)改進措施論文

　　在日常學(xué)習(xí)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(xué)術(shù)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(xué)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(xié)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(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)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(yè)產(chǎn)品和過程的設(shè)計和制造中，機械工程和電子與智能計算機控制的協(xié)同集成’，包括11個方面：成型和設(shè)計;系統(tǒng)集成;執(zhí)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(tǒng);其他應(yīng)用。”機電一體化概念主要包括機電一體化技術(shù)和機電一體化產(chǎn)品兩方面。

　　二、機電一體化

　　(一)機電一體化的發(fā)展歷程

　　從第一次提出機電一體化概念到現(xiàn)在，機電一體化技術(shù)發(fā)展經(jīng)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(fā)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(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，機電一體化技術(shù)的產(chǎn)品得到了各國的關(guān)注和支持，并出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。目前，學(xué)界對機電一體化的學(xué)科體系和法陣趨勢都進行了深入研究;同時，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)展取得巨大進步，促使機電一體化進一步形成完整的科學(xué)體系。

　　(二)機電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1.計算機數(shù)控機床。計算機數(shù)控機床(CNC)是一種由計算機或?qū)Ｓ秒娮佑嬎阊b置控制的高效自動化機床。數(shù)控機床發(fā)展至今，經(jīng)歷了從電子管數(shù)控、晶體管數(shù)控、集成電路數(shù)控、計算機數(shù)控到微型計算機數(shù)控等5代演變。工業(yè)發(fā)達國家，數(shù)控機床占機床總數(shù)的30%-40%。近十年來，我國普通級數(shù)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(xiàn)汽車降低油耗，降低排氣污染，提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和舒適性。近幾十年來，在機電一體化技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，汽車機電一體化的研究和發(fā)展都有了質(zhì)的飛越。

　　3.工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。工業(yè)機器人有以下幾個顯著特點：可編程、擬人化、通用性等。工業(yè)機器技術(shù)是機電一體化技術(shù)的典型應(yīng)用。工業(yè)機器人越來越廣泛地應(yīng)用在食品工業(yè)、自動化生產(chǎn)等民用及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

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

　　(三)機電一體化的發(fā)展趨勢

　　縱觀機電一體化的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合目前國內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，機電一體化技術(shù)和機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。

　　1.微型化。微型機電一體化系統(tǒng)是在機械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物，是機電一體化一個新的發(fā)展方向。微型機電一體化產(chǎn)品具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，在生物醫(yī)療、軍事等方面有顯著的優(yōu)越性，是機電一體化將來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

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

　　3.綠色化。隨著工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有資源的減少，以及近年來回歸自然理念的產(chǎn)生，綠色化是機電一體化發(fā)展的必然趨勢。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染環(huán)境，報廢后能回收利用。

　　三、關(guān)于機電一體化的課堂教學(xué)改進

　　《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》是一門綜合性和應(yīng)用性都很強的課程，也是機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的一本專業(yè)必修課程之一。該課程的基本任務(wù)是讓學(xué)生了解機電一體化的概念，應(yīng)用、發(fā)展趨勢，掌握機電一體化系統(tǒng)設(shè)計理論、方法和相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，了解機電一體化產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)流程。作為一門綜合學(xué)科，其先修課程包括《機械設(shè)計》《機械原理》《機械工程控制基礎(chǔ)》《機械工程測試技術(shù)》《電動技術(shù)》和《電子技術(shù)》等。

　　(一)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課堂教學(xué)現(xiàn)狀

　　1.課堂理論教學(xué)內(nèi)容重復(fù)。基于《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程綜合性、應(yīng)用性強的特點，其主要內(nèi)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(shù)的相關(guān)知識在《機械設(shè)計》和《機械原理》等課程種有專門學(xué)習(xí)的;《機械工程測試技術(shù)》中有專門學(xué)習(xí)檢測傳感技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，包括各類傳感器的工作原理、工作特性及傳感器的應(yīng)用等知識;《機械工程控制基礎(chǔ)》有關(guān)于控制理論與控制器設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。而在《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程中，這些內(nèi)容的回顧和重復(fù)，雖然是對前期的回顧和重復(fù)，但對大四學(xué)生的務(wù)實性而言，這些知識的學(xué)習(xí)對他們并沒有多少吸引力，課堂教學(xué)效果不理想。

　　2.重理論輕實踐的課堂教學(xué)方法。目前，《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》的教學(xué)還是以教師的課堂授課為主，整個學(xué)習(xí)流程為：機電一體化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)的理論學(xué)習(xí)后→結(jié)合幾個常用實例講解其具體應(yīng)用(三相異步電動機、機械手應(yīng)用等實例)→結(jié)合機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計流程講解具體設(shè)計案例。最后以考試的方式來考核整個學(xué)習(xí)效果。從上述介紹的課程學(xué)習(xí)流程看，整個學(xué)習(xí)過程中涉及學(xué)生動手的環(huán)節(jié)很少，而且應(yīng)用案例分析和設(shè)計案例講解都是以課堂教學(xué)為主，這就會造成學(xué)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(jié)論：《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計的初衷是在于讓學(xué)生能夠綜合所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識，綜合運用，具有一定的分析、設(shè)計產(chǎn)品的能力，為學(xué)生后期的畢業(yè)設(shè)計甚至是工作奠定基礎(chǔ)，建立一定的設(shè)計思路和培養(yǎng)其動手能力。但從整個現(xiàn)狀分析看，教學(xué)效果不盡人意。

　　(二)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課堂教學(xué)改進

　　1.理論教學(xué)內(nèi)容的改進。調(diào)整理論教學(xué)在整個教學(xué)過程中的比例，協(xié)調(diào)好各部分理論知識與前期先修課程之間的關(guān)系。一方面，可以適當(dāng)減少與前期先修課程設(shè)計理論知識重復(fù)的部分，讓學(xué)生保持對知識的求知欲;另一方面，加大相關(guān)技術(shù)前沿知識和發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的比重，讓學(xué)生對學(xué)科發(fā)展的前瞻性有一個感性認識，爭取做到課本知識與現(xiàn)有技術(shù)和現(xiàn)狀良好銜接，盡量避免出現(xiàn)理論知識與實際脫節(jié)，做到與時俱進。

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

　　四、結(jié)語

　　本文結(jié)合機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀，提出現(xiàn)階段《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學(xué)現(xiàn)狀，并針對目前存在的不足，就理論教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)計環(huán)節(jié)和教學(xué)方法三方面提出改進方法。

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