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機械電子工程專業對應的職業如下:機械工程師、機械設計、電子工程師、電氣工程師、ME工程師等。
機械電子工程專業培養具有機械電子工程專業基礎知識與專業技能,能在生產一線從事機械電子工程專業產品的設計制造、控制開發、應用研究和生產管理等工作的應用型高級專門人才,培養能在中、高等職業教育領域從事機電一體化專業的理論教學、專業實踐指導和學生管理工作的復合型職教師資。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:機械電子工程;實驗教學;教學改革
作者簡介:羅亞輝(1981-),女,湖南華容人,湖南農業大學工學院,講師;康江(1969-),男,湖南長沙人,湖南農業大學工學院,副教授。(湖南 長沙 410128)
基金項目:本文系湖南農業大學教學改革項目“機械電子工程專業實驗教學體系的研究與實踐”的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0145-02
機械電子工程是一門綜合性學科,集機械設計制造技術與電子技術為一體,其學科具有知識點豐富、涵蓋內容廣與適用范圍寬等特點。近年來,隨著電子信息與自動控制技術的快速發展,機電系統正逐步向智能化與自動化方向轉化。目前在各行業中沒有滲透電子與自動控制技術的純機械領域越來越少,因此,社會急需全面掌握機、電和控制的復合型人才。[1-3]
湖南農業大學機械電子工程專業是根據當前國內外機電產品生產及發展趨勢而設置的,以培養具有實踐能力和創新精神,能應用機械、液壓傳動、電子、控制和傳感技術,從事國民經濟各部門所必須的機電設備及其自動化的設計制造、應用研究與科技開發等工作的復合型高級專門人才為目標。因此,要求所培養的學生既要有扎實的基礎理論知識,又必須有較強的動手能力和創新思維。實驗室是培養學生理論聯系實際、建立創新意識、提高工程實驗能力的重要實踐基地,在教學計劃中占有相當大的比重,但湖南農業大學機械電子工程專業是在多年探索機械設計制造及其自動化專業改造并取得經驗的基礎上創辦的,其實驗課程的設置與實踐能力的培養均側重于機械部分,因此有必要開展湖南農業大學機械電子工程專業的實驗教學改革研究。
一、機械電子工程專業實驗教學現狀分析
湖南農業大學機械電子工程專業于2010年開始招生,專業課程設置參考了國內多所高校的經驗,在現有師資力量與教學硬件條件下,力爭做到最好,但就實驗教學環節而言存在以下問題。
1.專業內容廣而不精
由于機械電子工程專業涵蓋機械與電子,因此在課程設置時力爭兼顧到機械與電子兩方面的內容,包括“理論力學”、“材料力學”、“機械制造基礎”、“機械制圖及計算機繪圖”、“機械設計基礎”、“電路分析”、“模擬電子技術基礎”、“數字電子技術基礎”、“控制工程基礎”、“液壓及氣動”、“傳感器與檢測技術”、“電機及電力拖動基礎”、“單片機原理及接口技術”、“工廠電氣控制技術”、“可編程控制技術”、“信號與系統”、“機電一體化系統”、“數控技術及其應用”等近20門專業課,學生普遍反映課程科目太多,對應課程所開設實驗學時偏少,難以深入學習,故每門課掌握得都不夠精通。
2.電類實驗設備不足
湖南農業大學機械電子工程是在多年的機械設計制造及其自動化專業基礎上創辦的,相比而言,機械類實驗設備較完善,而電類實驗的開設,雖可以在湖南農業大學部省共建電氣技術實驗室進行,但當時所建的電氣技術實驗室主要為滿足機械設計制造及其自動化專業及其他工科專業的電類基礎實驗開設,因此如“電路分析”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”等基礎課程的實驗,均能滿足要求,而專業課程如“信號與系統”、“機電一體化系統”等卻缺少對應的實驗設備。
3.綜合設計性實驗設置不夠
在實驗教學方法上,由于課時少而時間緊等問題的存在,盡管實驗室的多數儀器均能滿足設計性與綜合性實驗要求,但目前各門課程所開設的實驗多以驗證性或演示性實驗為主,以保證學生能在課堂上按時完成實驗內容。如“電路分析”、“模擬電子技術”、“傳感器與檢測技術”等課程均采用模塊化實驗儀器,學生實驗時只需簡單的連接電源線與信號線進行觀察或數據記錄即可,嚴重局限了學生的思維,部分課程的實驗甚至達不到教學大綱要求。因此,在教學過程中,難以調動學生的積極性與學習興趣,發揮其主觀能動性與創造性,教學效果有所欠缺,對應用型與創新型人才培養目標的體現不夠深入。
二、深化實驗教學改革,培養學生實踐能力與創新思維
1.修改培養方案,面向市場培養應用型人才
機械電子工程專業的培養目標是要求本專業的學生不僅具有扎實的理論知識,還必須通過實驗真正掌握所學理論知識,從而具備較強的動手實踐能力,因此,重視實驗和實踐教學是培養方案修改所必須思考的問題。機械電子工程專業涵蓋機械與電子,要在寬口徑的同時有所精通,培養方案修改時便不能盲目的減少理論課程或平均分配實驗學時,而是應該按照市場人才培養需求進行。
(1)合并相關性較強的課程實驗,單獨設立實驗課。機械電子工程專業的課程內容較多,應用性強,如“電路分析”、“模擬電子技術基礎”、“數字電子技術基礎”等課程均開設有一定學時的實驗課,從10學時到14學時不等,以幫助學生理論聯系實際,更好地掌握理論知識,提升動手能力。分別開設實驗課能方便各任課教師自主實施課程教學,但容易出現各課程實驗內容過于基礎,綜合性不夠的問題。由于這三門課程都是電類專業基礎課,聯系緊密,相關性強,因此可以考慮將三門課程的實驗合并為一門“電工電子技術實驗”,學時設為34學時,課程開設時可以從電類基礎實驗開始,后期完成應用性、設計性較強的兩個綜合性實驗,使學生能更好地掌握相關內容,增強動手實踐能力。
(2)按教學計劃要求和培養目標對某些課程的理論與實驗課時進行增減調整。如“單片機原理及接口技術”課程,10個學時的實驗課遠遠不能滿足學生的學習要求,可適當考慮減少部分理論學時,增加實驗學時至16學時或更多,使學生通過實驗對單片機的基礎理論有較深的理解,能初步設計基本的單片機控制軟硬件;同時增設單片機課程設計,用1~2周的時間進行自主設計,使學生利用所學理論知識解決實際問題的能力得到加強,從而深入培養學生的應用動手能力。
2.多方位改進實驗條件
由于電類教學設備老化、部分專業課程實驗設備不足等問題的存在,導致學生在實驗課上動手操作機會減少,甚至某些課程未曾開設對應的實驗。針對此類情況,機械電子工程專業應考慮從以下幾方面改善實驗條件:
(1)加大資金投入,建立“機電一體化技術”、“信號與系統”等課程對應的專業實驗室。
(2)將部分設計性實驗與教師科研結合,如教師研究的信號放大電路、濾波電路等可以用于“模擬電子技術基礎”實驗教學,而涉及到的信號檢測部分或控制單元則可以用于“傳感器與檢測技術”、“單片機原理及接口技術”課程的設計性實驗教學,以科研促教學,提高學生的動手能力與參與科學研究的能力。
(3)建立開放式的創新實驗室,一方面實驗室的開放不局限于課堂教學,由此提供給學生更多的動手操作機會,提升學生學習的主觀能動性與自主學習能力;另一方面依托開放式的創新實驗室,組織學生更多的參加各類創新活動,如機械創新大賽、電子設計競賽及機器人大賽等,通過學生的自主開發設計,培養學生的實踐能力與創新思維。
3.優化實驗教學內容
針對目前各課程實驗多以驗證性或演示性實驗為主,缺乏綜合設計性實驗的問題,除了改進實驗條件外,還可以從各任課教師優化實驗教學內容方面著手。如“單片機原理及接口技術”課程,實踐性強,內容綜合難度大,為便于組織,多是在實驗箱上進行相關驗證性實驗,此類教學方式難以提高學生的學習主動性與積極性,教學效果不佳。因此,教師可從教學方式和教學手段方面進行優化,采用“任務驅動”教學法,[4]精心設計實驗教學內容,使學生不僅對單片機硬件電路設計具備直觀認識,也可自主嘗試設計基于匯編語言或C語言的單片機軟件,以提升學生自主學習的積極性,更好地掌握該門課程的內容。再如“傳感器與檢測技術”課程,是一門應用性極強的課程,不僅包括傳感器獲取信號部分,[5,6]還包括信號的變換、處理、顯示等電路分析,目前所采用的實驗儀器為“傳感器系統實驗儀”,集成了應變片、電容傳感器、電感傳感器、壓電傳感器、熱電偶、霍爾傳感器、光電傳感器等十多種傳感器及對應的處理電路,具備集成度高、應用簡便等特點,能方便學生在課時范圍內完成實驗,其缺點是模塊化的設計限制了學生的創造性思維,只能驗證性完成各傳感器的標定,學生興趣不夠。因此,教師可對實驗教學內容進行設計,由易到難進行實驗教學,基礎實驗在實驗儀上完成后,結合電子技術、傳感器技術、單片機技術的內容,引導學生自主開發,進行紅外發射接收或光敏電阻應用等設計性實驗,使其對傳感器及應用方面的內容有更深的理解,培養其創新思維與開發設計能力,更好地將課本知識用于實踐。
三、結語
湖南農業大學機械電子工程專業開設時間不長,不管是專業培養方案還是教學方式、教學手段都需要通過長期不斷的探索研究并完善,筆者結合專業實際情況與學生反饋信息,對專業的實驗現狀進行了分析,并根據多年從教經驗探討了實驗教學改革方法與思路,其中“傳感器與檢測技術”、“單片機原理與接口技術”等課程的實驗教學內容優化研究,已應用于課堂教學。結果表明,學生學習興趣得到提高,實踐動手能力明顯增強。2013年湖南農業大學組隊參加了“第十二屆亞太大學生機器人大賽國內選拔賽”,成功進入前八強,榮獲一等獎,相較于往屆有了重大突破,長達一年的研制過程中,濃厚的興趣、堅實的基礎與較強的動手能力缺一不可,體現了一系列的教學改革探索已初具成效。但是教學改革是一個長期的、不斷循環往復的動態過程,在以后的教學過程中,還需要不斷的探索,為更好地培養具有實踐能力和創新思維的復合型人才而努力。
參考文獻:
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【關鍵詞】實踐教學;機械電子工程
1、我國機械電子工程專業實踐教學體系的現狀
當前機電專業的人才培養正向著復合型和應用型的方向發展,這不僅要求學生具有較扎實的專業知識,也需要學生能將相關專業的理論與實踐應用結合起來,通過實踐方面的鍛煉,培養學生綜合運用專業知識的能力。應用型學院的辦學理念是培養有較扎實的基礎理論、較強的專業知識和實踐能力、有健康的心理素質和創新精神的應用型人才。近年來,應用型高等學校的機械電子工程專業雖然取得了一些成就,向社會輸送了一部分人才,但也確實存在以下兩個問題: 一方面,這類院校雖然開設這個專業,卻沒有建立一套嚴謹的實踐教學體系。這包括實踐教學管理體系、實踐教學內容體系、實踐教學保障體系。另一方面,三本學生相對基礎薄弱,院校沒有因材施教,只是一味的沿用重點院校理論深度的內容教學體系培養,產生了一些新的問題和矛盾,所以教學效果不是十分理想。
最重要的是該專業的建立旨在為社會輸送大量的專業化應用型人才,工程應用能力一定會是他們的強項。但目前很多院校在教學實踐體系中沒有增加工程實踐的課程更談不上提供給學生工程實踐的一線實習經歷。另外,實踐基地和實踐目標的矛盾,新的理論和落后的教學設備之間的矛盾也是目前機電工程專業教學體系中存在的較為突出的問題。
2 我國機械電子工程專業實踐教學體系的改革方法
從我國當前機械電子工程專業的實踐教學體系中存在的問題來看,工程實踐教學環節是改革的重中之重。筆者試著從以下幾個方面提出一些意見,希望有助于構建完善的工程實踐教學體系。
(1)實踐教學管理體系
高等院校應建立規范的實踐教學考核辦法,對實踐教學的要求與培養目標準確定位,保證實踐教學的質量。工程實踐的內容要靠制度來體現,目標要考考核體系來保證。制度要準確、合理。目標要明確、可行。
(2)實踐教學內容體系
根據研究數據來看,一名合格的工程師的培養過程大約需要七到九年的時間,這其中包括工程科學知識的學習和工程實踐的訓練。其中工程實踐的訓練是這個培養過程的重頭戲。在制訂工程實踐教學內容時應該多方面考慮,既要保證學生的基礎知識穩固,又要保證其創新意識以及實踐能力。
將部分傳統的理論性教學課程轉設為小班教學,理論教學和現場操作結合,保證良好的教學效果。例如單片機、PLC這類課程課堂配備相關教學儀器,學生在學習過程中理論學習與操作相結合,理論指導實踐,實踐加深對理論理解;實驗教學方面,將具有綜合性、創新性的實驗替代部分驗證性實驗,這樣更有利于發揮他們的主觀能動性,開發他們的思維潛能;實習是每個高等院校培養學生的必要環節,它對提升學生操作能力和實踐能力等多方面起到了十分重要的作用。學校應多給學生提供各類實習機會及充足的實習時間。
(3)實踐教學保障體系
目前,學院存在實踐教學的“軟”、“硬”件層次欠缺的問題較突出。
教師在實踐教學中處于主導地位,專業教師實踐能力的強弱直接關系到實踐教學的效果。打造一支訓練有素的師資隊伍是改革工程實踐教學的重要保障之一。教師不僅要做到精心把握策劃每個教學環節,編寫實用的實踐環節教材。還要及時解決學生在實踐學習過程中遇到的問題。這兩者缺一不可。當然要想把這兩方面做好,一方面教師本身需要不斷的實踐學習,校方也要定期培訓教師,及時將新的理論、技術引進教學體系。另一方面校方要有計劃地引進一批綜合素質高的師資隊伍,這些教師不僅具備一定的理論知識,還應有工程實踐一線工作的經歷,以便將實際生產與教學相結合。這將是工程實踐教學質量的有力保障。
實踐基地與實踐教學目標難匹配是應用性高等院校機電專業實踐教學環節一個普遍存在的問題。機械電子工程類專業是一門實踐性很強的專業,所以教學的每一步驟都不能缺少工程實踐的教學。這樣既可以鞏固理論知識也可以提高操作能力。學校應在教學設備、設施上積極升級、擴充。綜合光、機、電、計算機、信息控制等方面來考慮,提供計算機測控系統、自動化儀表及裝置、機電工程智能檢測、光電轉換與通信技術等系列實驗設施及相關實踐環節,建立優勢明顯的實驗室及實習基地,以供學生參與實踐學習。還可積極開啟合作教育的模式。即校外企業教學和校內課堂教學相結合。
3 結束語
機械電子工程專業是一門實踐性非常強的綜合學科。理論來源于實踐,理論指導實踐。以學生為中心,以向社會輸送優秀的應用型人才為宗旨,逐步將院校的工程實踐教學體系走上正軌,全面提升學生綜合素質。本文針對該專業當前教學體系現狀,在實踐教學體系上做一些研究和探討,希望對應用型高等院校實踐工程教學質量的提升盡一些綿薄之力。
參考文獻:
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[3] 林賢進. 新建工程類本科院校實踐教學體系建設研究[J].福建師范大學-學位論文 2009
2016年6月2日,中國正式成為《華盛頓協議》成員國,這將對中國工程教育質量的提高發揮極大的督促作用,促進中國按照國際標準培養工程師,提高工程技術人才的培養質量[1]。國際上廣泛應用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學聯合研究提出的[2]。它主要由構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)四部分組成,目的是通過產品研發到產品運行整個過程的鍛煉培養學生理論聯系實際的能力[3]。按照CDIO的培養模式,工程畢業生的能力被分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層次,并通過12條標準來衡量學生的培養質量,這與中國工程教育專業認證的12條標準有異曲同工之處。
我校機械電子工程專業目前雖然已經制定了較合理的專業培養目標和培養方案,培養了結構合理的師資隊伍,形成了較好的理論和實踐教學模式,但是與CDIO工程教育標準的要求相比,在培養方案、教學體系、教師隊伍建設及教學效果評價機制等方面,仍然存在一定的差距。現有機電專業課程體系存在專業特色不明顯、不同課程之間存在重復或相互沖突的地方等缺點,因此要依據CDIO工程教育理念,借助校企合作平臺,全面地進行機電專業人才培養模式的探討,建立符合CDIO工程教育標準的機械電子工程專業實踐教學體系。
1.我校機械電子工程專業課程體系情況
目前的專業培養方案里包括的核心課程為:機械制圖、理論力學、材料力學、模擬電子技術、數字電子技術、C語言程序設計、單片機原理及應用、自動控制原理、機電傳動控制、傳感技術、機械原理、機械設計、機械工程測試技術、機電一體化系統設計、互換性、工程材料等;主要實踐環節為:社會實踐調查、金工實習、電子電路實訓、工程制圖實踐、創新實踐、生產實習、畢業實習、畢業設計(論文)、PLC與組態技術綜合實驗、測試技術與傳感器綜合實驗、單片機綜合實驗、自動化生產線認知實踐、機械設計基礎課程設計和機電專業綜合課程設計等。
2.CDIO模式下的機電專業教學體系
根據CDIO工程教育標準的要求和我校辦學特色,為適應煤炭行業和地方經濟對機電專業高級技術人才的需求,結合重實踐、重創新的培養目標設計新的課程體系。廣泛吸取企業專家建議,深入探討和修訂機電專業課程體系,強化實踐環節,構建國際化的課程體系和教學模式,從而保證面向工程的課程體系能夠培養學生的實踐能力與創新思維。依據CDIO工程教育理念,選擇典型的工程實踐項目,采取“做中學”的方式,通過在項目中反復訓練鍛煉學生自主學習的能力,這樣不僅可以促進學生對基礎知識的掌握,還可以提高學生解決工程實踐問題的能力,從而使學生綜合素質和能力能達到CDIO標準的要求,增強人才培養對企業的適應性[4]。近年來,主要通過以下措施進行教學體系的改革:
(1)基于CDIO的工程教育理念,構建了“一個核心、兩個方向、四個階段”的工程教學體系。
“一個核心”是以礦業領域的機電一體化系統設計、研發為主,覆蓋了多學科交叉領域,主要涉及機械設計、機械傳動、機械制造、機電傳動控制、PLC、單片機、控制工程、機電一體化系統設計等多種技術;“兩個方向”是指機械設計與制造、電氣控制系統,選修課中增添“煤礦機電設備”、“工業控制網絡與現場總線技術”等課程;“四個階段”是指根據CDIO理念的構思、設計、實現、運行四階段指導,學生要經歷認知實習、基礎課程實驗、專業課程設計與綜合實驗及畢業設計、創新大賽等綜合實訓,才能更好地掌握本專業的工程應用技術。從第三學期開始,每學期均安排工程實踐環節,按照核心知識點和要求來設定每個工程實踐項目,在課程設計與畢業設計過程中企業參與。
(2)依托產學研合作背景,通過專業綜合實訓和企業頂崗實習等環節提高學生工程實踐能力。
我校機械工程學院已經建立了電子創新設計實驗室、慧魚模型創新設計實驗室、機電控制技術實驗室、虛擬儀器綜合實驗室、動態測試技術實驗室等實踐創新平臺,與淮南礦業集團、皖北煤電集團、淮南萬泰電子股份有限公司、淮南潤成科技股份有限公司、平安開誠智能安全裝備有限責任公司、凱盛重工有限公司、淮南階梯電子科技有限公司等開展了長期的產學研合作,從而可以保證給學生提供校內、外實踐實習基地。通過單片機和PLC綜合實驗、課程設計、畢業設計、實訓檢驗學生電工電路、單片機、PLC綜合開發的能力,往往借助典型機電案例(如斜井跑車防護裝置、皮帶機集控系統、立井提升系統過卷過放保護系統等),讓學生經歷“構思—設計—實現—運行”四階段的完整實訓。與此同時,讓學生積極深入到到校企合作的實習基地中,在相關機電系統中頂崗鍛煉,進一步提高學生的理論聯系實踐的能力,縮短學生個人能力與企業要求的差距。
(3)通過創新團隊建設、學科競賽和大學生科研項目培養學生工程實踐創新能力。
為進一步拓展學生科技創新能力,借助學院設置的創新團隊、學科競賽活動、大學生科研項目的平臺,在日常的教學管理中,融入緊密聯系工程實際的大學生課外科技創新能力培養模式,鼓勵學生積極參加“全國大學生機械創新大賽”、“全國大學生機器人大賽”、“全國大學生電子設計競賽”、“全國大學生節能減排大賽”等各種賽事,鼓勵學生撰寫學術論文和申請專利。
3.結語
CDIO工程教育模式與中國工程教育專業認證的標準是高度統一的,只有堅持以CDIO工程教育模式為指導,依據校企合作背景,不斷創新改革機電專業的課程教學模式,才能進一步提高學生的工程實踐應用能力,為國家和企業培養出能在機電行業及相關領域從事機電一體化產品和系統的設計制造、研究開發、工程應用和運行管理工作的復合型工程技術人才,達到國際標準的要求。
“軟件及儀器”是虛擬儀器區別于傳統儀器的顯著特點,它具有性能高、擴展性強、開發周期短、無縫集成等優點,被廣泛應用于各種測試場合,已成為現代測試技術的發展趨勢。虛擬儀器技術對機械電子工程專業教學及實驗有著傳統儀器無法比擬的優勢。
一、虛擬儀器技術
(一)虛擬儀器簡介
20世紀80年代末美國國家儀器公司ni提出的虛擬儀器概念,引發了傳統儀器領域的一場重大變革,使得計算機和網絡技術得以長驅直入儀器領域,和儀器技術結合起來,從而開創了“軟件即是儀器”的先河。虛擬儀器英文全稱為virtual instrument,簡稱vi,指的是在計算機為核心的硬件平臺上,通過用戶定義、設計出的一種具有測試功能和虛擬版面的計算機儀器系統。通過運用pc計算機的顯示器的顯示功能模擬傳統儀本文由收集整理器的控制面板,用其他方式代表輸出的檢測結果,從而完成各項檢測功能的一種計算模擬儀器系統[1]。
(二)基于labview的虛擬儀器技術
labview是由美國n i公司開發的、圖形化編程開發平臺,它用圖形語言、圖標和連線代替文本的形式編寫程序,為用戶提供了簡單、易學的圖形編程方式。labv iew軟件設計的程序包括前面板和程序框圖。前面板等效于傳統儀器的前面板,提供人際交互界面。程序框圖等效于傳統儀器與前面板相聯系的硬件電路。基于labview 的虛擬儀器技術就是充分利用了計算機在圖形顯示、數據處理、管理智能化等功能上的優勢,通過軟件將計算機軟件資源與儀器硬件有機地融合為一體,從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結合在了一起。這種基于計算機的儀器,既可享用pc機固有的智能資源,具有高檔儀器的測量品質,又能滿足測量需求的多樣性,具有極高的性價比[2]。
二、虛擬儀器技術在機械電子工程專業實驗教學中的應用
機械電子工程是一個重實踐的學科,所開設的檢測、控制類課程內容較為抽象,在教學過程中需要通過大量的實驗與演示,才有利于學生更好的理解和掌握基本的概念和原理,才能提高后期實踐動手的能力。這樣以來,我們在課堂中就需要有虛擬儀器來幫助教學,它在此類學科教學中無可比擬的優勢。
在具體教學中采用虛擬儀器、實測信號、數據采集卡相結合的實驗方式不僅可以節省支出,將各種資源平衡運用,同時也可以提高學生興趣與動手能力以及實際分析與解決操作問題的能力。
(一)步進電機測控系統應用實例分析
步進電機控制是機電傳動這門課的一個很重要實踐環節,為了加深學生對步進電機控制系統的了解及應用,用labview編寫了步進電機測控系統。
系統采用2m656驅動一個兩相步進電機,用ni公司的usb6251數據采集卡實時采集增量式編碼器的脈沖信號,由labview編寫的測控程序計算出步進電機的轉速,同時產生控制轉速的脈沖信號,經數據采集的輸出到2m656,達到控制步進電機轉速的目的。 同時系統還有波形顯示、數據存儲及生成報表功能。
這套測控系統最大的特點是虛擬儀器的可替換性和通用性,軟件采用模塊化設計,做實驗的學生可以根據實驗要求靈活地調用這些模塊,使得實驗變得非常方便。如果學生有能力還可以自己開發組件來擴充系統功能,可以有效提高學生的創新能力和實際動手能力。
(二)其他應用實例分析
溫度傳感器是傳感器技術這門課的一個重要章節,結合實驗室現有的單片機開發板,利用labview設計了溫度檢測程序。利用ds18b20實時檢測室內溫度,通過串口發送給上位機,利用labview實現溫度數據的顯示、超限報警、數據存儲及回顯。
如果需要做其他傳感器實驗,只需要更換傳感器,同時對程序稍作修改就可,大大降低了試驗成本,同時也可以鍛煉學生的動手實踐能力。
關鍵詞:協同創新;電子信息工程技術;模塊化;課程體系
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)46-0260-03
一、引言
目前,國內外對校企協同的人才培養已有了一定的研究,探索出了一些校企協同的新路子和新方法。在研究校企協同的文獻中,絕大多側重于研究校企協同的意義、校企協同的原則、校企協同的困境(問題)、校企協同的政策建議等等。這些極大地推動了校企協同的人才培養實踐,但是對于更深層次的課程體系協同以及如何建立起一個可持續發展的校企協同的良性循環等,都缺乏更多的系統性探討,對具體某個專業基于協同創新的課程體系研究與實踐方面的探索尚不多見。
從課程體系改革的發展趨勢來看,西方國家在職業教育教學質量和課程體系建構方面取得了顯著成就。我國高職教育發展時間較短,在課程體系構建上一直處于在摸索中實踐,在實踐中完善的狀態。在高職教育課程體系構建的過程中,國內和國外都在克服學科體系中理論與實踐分離的弊端,都在試圖以工作任務為載體,以工作過程涉及的知識為核心,將課程內容與工作過程進行高度整合建立適合時展需要的課程體系。
模塊化課程體系的思路就是按專業設置職業基礎課程模塊和職業方向課程群模塊,并根據技術變化和市場對各職業方向人才的需求情況,動態修改、增加或減少部分職業方向課程群模塊。模塊化課程體系體現以學生為主體的課程開發理念,適應學生因個體差異性、自主性對課程的要求,滿足學生根據自己的愛好和特長進行專業方向的選擇,有利于學生的成長與發展。
專業課程體系開發作為人才培養活動的一個重要環節。從微觀層面看,它是一個“教育系統”,需要遵循教育自身的規律;從宏觀層面看,它又是一個與產業相聯系的“社會系統”,需要行業的指導、企業的參與。因此,需要校企雙方協同人才培養理念,從宏觀和微觀兩個層面,統籌協調相關課程資源,共同開發形成一個適宜開展工學結合人才培養的開放的模塊化課程體系。
二、基于校企協同創新的電子信息工程技術專業模塊化課程體系研究的現實意義
1.協同創新是當前高職電子信息技術專業培養高級技術技能人才的必然選擇。2011年4月24日,同志在清華大學百年校慶大會上發表了重要講話,明確提出“要積極推動協同創新,通過體制機制創新和政策項目引導,鼓勵高校同科研機構、企業開展深度合作,建立協同創新的戰略聯盟,促進資源共享,聯合開展重大科研項目攻關,在關鍵領域取得實質性成果”。在此基礎上,教育部啟動了“高等院校創新能力計劃(2011計劃)”。作為高等教育生力軍的高等職業教育,肩負著培養適應生產、建設、管理、服務一線需要的高級技術技能人才的重任。因此,協同創新成了當前高職電子信息技術專業培養高級技術技能人才的必然選擇。
2.基于校企協同創新的電子信息技術專業模塊化課程體系的研究,是落實“五個對接”,提升專業服務地區電子信息產業發展能力的客觀要求。“十二五”時期,國家“把經濟結構戰略性調整作為加快轉變經濟發展方式的主攻方向”,產業轉型升級對技術技能型人才培養提出了新的要求。據調查,目前東莞電子信息產業轉型升級對技術技能人才的需求呈現出中端人才需求量大,低端人才需求在萎縮,高端人才需求在逐漸增加的趨勢。未來幾年,隨著東莞電子信息產業升級與高端化發展的需要,對高級技術技能人才的需求將越來越大。產業轉型升級對技術技能人才培養提出了新的要求,為了符合這一要求,高職院校的課程體系需要進行改革,但改革不是孤立的改革,需要學校同行業企業等主體協同創新進行改革。因此,必須依靠協同創新,引領多方合作,通過對專業課程體系的深入研究和具體落實,才能真實提高學生的崗位職業能力和就業競爭力,為構建現代產業體系和經濟社會建設提供強有力的技術支持和人才支撐。
3.探索基于校企協同創新的電子信息技術專業模塊化課程體系,為高職工科專業拓展專業建設思路,提升人才培養質量指明了方向。目前高職院校在合作培養人才方面面臨著諸多困難,校企合作人才培養脫節,合作主體找不到利益相關的結合點,人才培養協調機制不完善,人才培養與企業發展定位不緊密。因此,把握“協同是方法,創新是手段,高級技術技能人才培養是目的”這一協同創新的精髓,深入探索基于協同創新的模塊化課程體系,已成為今后高職教育課程體系改革與創新的重要思路,也是提高人才培養質量的切入點和突破口。
三、基于校企協同創新的電子信息工程技術專業模塊化課程體系的構建
構建基于校企協同創新的電子信息工程技術專業模塊化課程體系的主要工作集中在職業基礎課和職業方向課程群模塊的校企協同建設方面,其主要建設步驟如下。
1.校企協同成立校企協同及專業指導委員會。在校企協同及專業指導委員會的平臺中,深入研討獲得人才市場、學生就業和行業企業現狀,并總結出表1所示的東莞市電子信息工程技術專業就業所對應的主要職業方向,每個職業方向典型的工作任務以及應具備的職業能力。
2.設計職業方向模塊。確定每個職業方向模塊所開課程,確定職業方向模塊對應的職業資格證書。因此,制定出表2所示的職業方向模塊、開設課程和對應的職業資格證書。
3.構建課程體系。將政治理論課、公共基礎課模塊、職業基礎課程模塊、職業方向課程群模塊組合起來就形成了基于校企協同創新的電子信息工程技術專業模塊化課程體系。
四、結束語
基于校企協同創新的電子信息技術專業模塊化課程體系符合當前高職院校培養高級技術技能人才的理念,體現了高職的辦學特色,吻合了國家在《現代職業教育體系建設規劃(2014―2020)》中提出的“形成對接緊密、特色鮮明、動態調整的職業教育課程體系”的精神,是對多年來教學改革實踐工作的提煉,是傳承中的創新,為高職課程體系建設探索出了一條新的道路。
參考文獻:
[1]肖炎根.高職應用電子技術專業“三元學分制”模塊化課程體系[J].職業技術教育,2007,(17):20-21.
[2]李昌,包新華.高職電子信息專業“寬基礎、活模塊”課程體系的構建[J].職業教育研究,2008,(5):94-95.
[3]劉繼平.高職模塊化課程體系構建[J].中國高等教育評估,2008,(1):46-49.
[4]劉濤.高等職業教育課程設計的技術路線[J].職業技術教育,2005,26(34):45-48.
關鍵詞:控制工程;機械電子工程;運用分析;科學技術
隨著時代的發展,人類各方面的文明都在進步[1]。因此,在能源、資源、人力、物力等方面的消耗都是需要巨額的消費,間接地促進了我國在經濟、能源上的發展水平。與傳統的自動化技術相比,電子技術的發展為自動化機械工程帶來了無限的光輝,不僅促進了機械自動化技術向高科技方向發展,傳統技術與新科技的結合會快速促進控制工程在機械電子工程中的應用分析,進一步促進機械電子工程工業的發展。
一、機械電子工程中控制工程的簡述
控制工程主要是以工程控制為理論,重點結合當代的高科技發展與革新,以解決自動化機械電子工程中的實際問題為首要目標,進行機械電子工程中控制工程的研究與分析。控制工程在科學領域的各個學科中都有廣泛的利用,不僅可以促進機械電子工程的科技發展,還能夠有效的加快機械電子在國際科學市場上的影響力和效益。1、控制工程的產生隨著科學技術的發展,人類生活條件發展壯大,行業領域的發展亦是突飛猛進,各領域的發展都在加快步伐,不僅促進了控制工程在其行業領域的發展,還間接地促進了科技的進步,因此控制工程在機械電子工程中的運用也隨著時代的進步而進步。比起傳統的工藝工程,當代的機械電子工程已經在技術上有了突飛猛進的發展。傳統的控制工程主要依靠手工工藝的技術,發展速度慢,工作效率低,不能達到企業所需的目標與需求。而電子計算機的誕生則恰恰為電子機械控制工程帶來了新的挑戰,并且再一定程度上為傳統控制工程打下了堅實的基礎。信息時代的發展與傳統技藝的結合大大促進了機械電子工程的發展,沒有信息時代技術就不可能存在機械電子工程的產生。2、控制工程在機械電子工程的應用我國科學技術進步速度快,在科技和經濟方面的發展和變化巨大,但我國仍處于發展中階段[2]。無論是在技術還是在經濟上都與發達國家相去甚遠,存在不小的差距[3]。因此,處于發展中國家的中國還是要堅持不懈地進行控制工程的分析和研究。為應對這一難題,國家也需要作出相關努力,對于技術相關工作人員要組織相關專業隊伍,并由國家提供工作環境以及工作創造條件,供研究創新者使用,為我國創造出先進的機械電子工藝工程,提高我國在機械自動化行業的國際地位與國際影響力。
二、機械電子工程的應用
當今的社會已經逐漸形成一個高速運轉的流程,效益是一個公司或者企業、行業的必備的要素,自動化控制系統因此也得到了廣泛的認可和利用,并且能夠在一定程度上為公司、企業、行業甚至國家層面帶來巨大的經濟和科技上的效益。因此,控制工程要一直不斷地更新和發展才能夠在社會市場上立于不敗之地,為社會市場帶來更大的經濟效益。1、自動化的集成自動化技術的集成是控制工程在機械電子工程中的一項重要運用,集成技術主要通過整合分析對原有的通信技術以及科學技術進行規整和修改,對其中精華部分進行保留,糟粕部分進行摒棄,使得其中的機械自動化系統變得更加完善與合理,高效地運用于機械電子工程中的控制工程領域內。除此之外,想要加快機械電子工藝進程就要充分借鑒國外先進技術,加強與國外的信息交流與科技交流,計算機技術在機械自動化電子工程中的控制工程的作用非常重要,是自動化技術的基礎,只有加強計算機網絡技術,完善科技的整體設備與器材,才能有效解決自動化進程中出現的各種問題。2、控制工程發展前景在未來的科學技術發展進程中,控制工程的作用會越來越大,在機械電子工程中所占比例會日趨增大,其對于自動化技術是一項基本技術,是其他學科和設計的基礎。隨著世界各國都在加快科技發展進程,國際之間的科技競爭越來越激烈,只有在技術工藝上加強才能夠使得控制工程發展領域越來越廣闊。當然,在發展的同時也要保持環境的衛生,盡量避免噪聲、輻射、環境等污染的產生,從污染源、傳播途徑、阻斷方式等方面進行考慮,在最大程度生對其進行遏制。只有實現了環境的清潔,將環境保護作為首要任務,才能將可持續發展進行下去,促進控制工程在機械電子工程中的有益發展。相關環境局負責人員要加強企業在環境衛生方面的監督力度,禁止污染環境現象的發生,一經發現,立即對其進行行政處罰和道德批評。
三、結束語
隨著時展,科學技術發展日趨成熟,控制工程在機械電子工程中的應用越來越廣泛[4]。機械工程師關系到我國行業發展和國際綜合實力的重要的一部分,機械工程的發展程度直接影響到了我國科技的發展和國際市場上的地位。因此,只有加快科學技術的步伐與進程才會促進控制工程在機械電子工程中的地位與發展。控制工程的技術固然得到相應的提高,但是也存在著許多不安全的隱患因素的存在,例如,自動化工程的實施為人類生活帶來了惡劣的輻射影響,噪聲污染、環境污染等等,這些都對人類文明生活等都帶來了一定程度上的負面影響。相關工作人員只有加強對技術造成的后果進行清潔處理,才能夠更加有效地加強控制工程的智能化和自動化,使控制工程的穩定性和準確性快速提高。相關工作人員要適當提高警惕,加強管理,針對當下的現實問題進行強有力的解決措施以及改善方案。
參考文獻
[1]袁明新,王琪,洪磊等.機械控制工程中案例化教學的改革及實踐[J].當代教育理論與實踐,2012,4(5):137-139.
[2]董一辰,張君.淺談建材機械特色的過程裝備與控制工程專業建設[J].城市建設理論研究(電子版),2013,(17).…
[3]劉秋平,黃慧娟,周洋等.基于鋁離子摻雜二氧化鈦薄膜的染料敏化太陽能電池的光電性能[J].物理化學學報,2012,28(3):591-595.
關鍵詞:機械電子工程;控制工程;應用
0.引言
計算機控制工程技術的應用,引導著機械電子工程在向著智能化方向邁進,控制工程的應用作用也愈來愈重要。人們當前對控制工程的研究也愈來愈深化,加強對機械電子工程中應用控制工程,可有效促進機械電子工程的良好發展。通過從理論層面對機械電子工程的控制工程應用,就能從理論上為其發展有著積極促進作用。
1.機械電子工程和其發展情況分析
1.1機械電子工程分析
機械電子工程主要就是機械和電子技術的結合,也就是機電一體化的發展,主要是用于創造優質產品而應用的技術。機械電子工程涵蓋的內容比較多,其中有電氣控制工程以及機械工程和系統總體技術等技術內容,在具體的產品生產設計當中會進行綜合性的應用。機械電子工程的核心技術中,信息處理技術以及電子技術和自動控制技術等等,都能發揮其自身的作用。機械基礎作為電子工程的重要支撐,也是機械電子工程的重要載體,在這一形式下才對多種技術的綜合提供了有利條件。
1.2機械電子工程發展情況分析
機械電子工程在實際發展過程中,經過了長期歷程,上世紀八十年代開始日本有著無人示化工程,在當前日本的機械電子技術已經比較成熟,成為世界領先技術應用國家。我國在機械電子工程領域的發展時間相對比較短,在各個層面和發達國家相比較還存在著很大差距。所以在機械電子產品大多是依靠著進口,其中數控機床的占比就比較少。我國的機械電子技術還不能有效滿足實際工程的需要,加上機械電子的工程在高級智能以及自動化控制的要求都相對比較高,所以這就會多控制工程的需求比較關鍵,強調多種技術進行綜合性應用,對工程領域的深度發展也有著促進作用目。在未來的發展過程中,我國的機械電子工程將會隨著技術進一步升級,在應用的領域也會進一步擴大化,技術理論也會進一步深化。
2.機械電子工程中控制工程應用內容和具體應用
2.1機械電子工程中控制工程應用內容分析
從當前我國機械電子工程當中控制工程的用情況來看,在內容上比較多樣化,其中的計算機智能技術的控制內容方面比較重要。計算機智能控制是在計算機網絡技術的應用下進行控制的,對機械電子工程的各環節在線模擬目標能有效實現,然后結合實際結果進行有效控制,在遠程控制系統的操作下實現自動化。通過計算機智能控制技術的應用,就能從整體上提高操作效率和質量,在相應的數據統計工作方面也提供了很大便利,對資源也得到了很大程度節約。
機械電子工程中的控制工程內容中,模糊控制工程也是重要內容,這一概念是對傳統工藝困難解決而應用的,在實體模型的應用型效率比較顯著。控制工程技術在計算機網絡技術支持下,通過三維立體模擬程序就能有效實現機械在線模擬。并能在立體模型分析性能以及合理性的分析下進行模擬操作。這一模糊工程的應用,就能大大對程序進行簡化,在控制質量上也能得到有效保證。這一簡便性方式的應用,就比較有助于機械電子工程的進一步發展。
機械電子工程中控制工程內容中,核心擴展網絡神經控制也是其重要內容。這是講生物學科作為重要依據建立的控制程序,是通過多單線網絡進行編制的綜合網絡,然后在一個核心下進行控制,這一方法的應用是在模糊控制基礎上實現的,對信息數據的處理能力比較強,能有效提高工作效率水平。
2.2機械電子工程中控制工程具體應用
機械電子工程中控制工程的應用涉及到諸多內容,其中在機械磨削精密度的控制當中的應用比較重要。在對專業控制精度系統應用中,對動態化的控制目標能有效實現。具體的應用過程中,主要是在機械磨削中對可能發生的差錯進行充分考慮,然后在系統中進行設定控制目標以及規則,這樣就能從控制效率上有效提高。
機械電子工程中集成自動控制的應用方面,這是對信息技術的基礎上實現的控制。集成化自動控制系統的應用,能有效將原信息技術和生產相關信息加以糅合,這就能從整體上對機械工程生產發展起到了促進作用。在這一系統應用中,計算機技術是比較基礎性的應用技術,在不斷的發展下,集成自動控制的應用領域也在不斷的擴大化,集成自動控制系統在計算機技術的更新完善提高方面也起到了積極促進作用。
機械電子工程中控制工程應用,在預測控制應用在高速液壓機當中就發揮著積極作用。機械電子工程當中,高壓和高速化是液壓機技術的重要發展趨勢。對預測控制技術科學化應用,就能構建完善的系統輸出預測模型,在這一模型的基礎上能有效得到預測輸出值和對系統誤差的變化率。高速液壓機當中對預測控制的應用,對控制器輸出和控制模式的實現也有著促進作用。
通過模糊控制在機械電子工程中進行應用,也能發揮模糊控制的積極作用。在對模糊控制的應用下,最為主要的優勢就能將問題直觀化的呈現,構造算法以及控制編程也相對簡單,在諸多的機械加工中都發揮著重要作用。在簡單測量值輸入以及偏差和變化率的設置下,就能有效控制輸出值,在控制的效率上比較突出。
機械電子產品雖然結構相對簡單化,沒有摻雜過多的運動元件或者部件,但是它的內部結構是非常復雜的,若想要產品的性能得到提高,就必須將傳統落后的笨探究機械電子工程與人工智能的關系姚磊河北農業大學機電工程學院河北保定071000重機械面貌徹底拋棄,縮小物理體積。由于機械電子工程所涉及和利用到的內容非常廣泛,所以電子機械工程是一種具有極強綜合性的學科。機械電子工程的基礎是傳統機械工程,同時充分利用計算機的輔助作用,來強化機械電子工程的核心力量。這使得機械電子工程與其他學科相比較而言更能體現出科學性,并且能夠保證滿足系統配置方面的設計需求。機械電子工程充分利用到專業設計模板來完善機械電子設備,發揮設計應用中的模板作用,這樣有利于保證機械電子工程設計能夠順利進行。機械電子工程產品在設計結構方面較為簡單,并且元件利用數量也是相對較少的。所以在這種情況下,要通過持續提升產品性能,強化機械電子產品質量,優化機械電子產品的結構,來滿足消費者的更多需求。
2人工智能的定義及特點
何為人工智能,人工智能是一門綜合了計算機科學、信息論、控制論、神經生理學、語言學、心理學、哲學等多門學科的交叉性學科,是21世紀最偉大的三大學科之一。人工智能的發展其實經歷了一段非常漫長的歷程,人工智能在計算機開始發展的初期就已經被應用到了各個方面,只是它在起初所發揮的作用相對而言是非常小的,并沒有得到足夠的重視或者引起足夠的注意。但是隨著時代的進步,人工智能已經擺脫了過去相對弱小的形象,發生了翻天覆地的變化,得到了很大的改善。人工智能發生的這些轉變正是人類對計算機的應用和熟悉程度的轉變。信息時代的趨勢已經使人工智能技術得到了很大的強化,在社會中的地位也越來越重要。機械電子工程的發展需要依靠人工智能的力量和支撐,相信隨著人們對人工智能更加深入的研究,人工智能模仿人類思維的能力定會越來越強大。只有對人工智能不斷創新和改善,才能在計算機語言理解和應用方面得到更大的進步,才能更加符合機械電子工程的發展需求。
3機械電子工程與人工智能的關系
機械電子工程在應用上不穩定主要表現在系統輸入輸出的問題,即利用數學方程來建立模型,并且依靠人工智能來完成對傳統知識學習的更新,這種解析數學的相關方式在機械電子工程中的應用是非常廣泛的。傳統機械工程方式的應用是非常簡單的,但是隨著時代的發展和科學技術的進步,新時期出現的機械電子工程系統在處理各種問題時是相對復雜的,會通過配置多種系統對信息類型來進行區分。但是人工智能在機械電子工程領域還存在著一些不確定的因素,在計算機電子工程中,人工智能信息處理的方式主要采用的是解析數學措施,其應用方式主要是利用網絡神經系統對網絡系統進行合理安排,將神經系統迷你成人腦的結構,根據相關數字所傳達出來的信號,對已經搜集到的資源進行參數分析。其實,人工智能在機械電子工程中的應用是有差異的,這種差異性也是人工智能的一種特點,沒有辦法對網絡系統進行有效的描述,同時在建設系統資料庫的過程中進行嚴密數學分析,在分析過程中若是出現錯誤會直接影響到網絡系統的建設,甚至導致網絡系統的崩潰。創新工程方式,加強人工智能信息的服務建設是保證機械電子工程能夠順利開展和進行的關鍵。隨著時代的發展和人民日益增長的需求,生活方式的單一性早已不能滿足社會的發展需求速度。不斷完善的綜合性人工智能系統必將會使生產模式發生轉變。利用模型推理系統和神經網絡系統的優勢來補充綜合性人工智能,逐步完善機械電子工程的發展,網絡系統得到完善的必然結果就是模型推理系統。同時,模型推理系統也是二者功能性融合的重要體現。人工智能通過網絡信息資源進行完整性表達,完善機械電子和人工智能的密切關系。
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