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机电一体化弊端范文1
1智能控制在机电一体化中的总体方案设计
机电一体化采用智能控制进行操控是机电一体化发展的必然趋势，智能控制的优劣能够决定机电一体化技术的优劣，可以说智能控制在机电一体化中的已经取得决定性的地位。智能控制在机电一体化系统之中大体上可以分为四种设计方案，分别是专家系统、模糊系统、神经网系统和遗传系统。通过这四种方案，智能控制与机电一体化之间的联系越来越紧密，不仅相互可以成为独立的个体，还能够彼此结合，形成相互渗透的整体。
2智能控制在机电一体化中的硬件设计
机器人实际电一体化设计中典型的硬件设计，通常情况机器人在智能控制中具备非常多的控制信息，这些控制信息往往呈现出非线性、强耦合与时变的不规则控制变化，尤其是在传感器信息传递时，其控制变量的传播是复杂多变的。基于这样的实际情况，在机器人系统中应用智能控制是非常正确和恰当的。例如，智能控制系统能够对机器人内置的传感器和感应器等信号进行处理，而后根据信息反馈数据通过多种信息相互融合与相互决定来进行对于机器人的控制，这样一来就能够使得机器人具备各种本领，例如自动的绕过障碍，进行各种舞蹈动作，还能够模拟人类进行交流。可以说，智能控制对于机电一体化的硬件设计起到了至关重要的作用，这些性能不仅能够改变传统控制方式单一、死板的弊端，还能够使得人类对于创新性能方面进行不断的探索与追求。通过智能控制，能够使毫无生气的硬件相互结构，共同组成活灵活现、能歌善舞的机器人，可以说没有智能控制，就没有机电一体化这样的成功。对于机电一体化来说，智能控制方面的控制主要是通过神经网络所完成的。其中神经网络具备很强大的自主学习能力和非线性映射能力。通过这两者性能相结合，就能够保证机器人做出当各种动作非常协调与稳定，才能够使得机器人能够像人类一样自由的活动。智能控制机电一体化设计应用于多自由度机械臂方向来说是非常合适的，通过神经网络对于各个传感器之间的信号进行融合，从而使得智能控制机电一体化系统具备非常强力的容错性与鲁棒性。为了使得智能控制机电一体化系统的鲁棒性与适应性更加的高效，我们采用将多种智能控制方法与控制机理相互融合，形成一种集成的智能控制系统。
3智能控制在机电一体化中的软件设计
对于智能控制在机电一体化软件设计中的应用，最主要的表现方面在于伺服驱动装置的设计。伺服驱动装置是非常典型的机电一体化重要组成部分，不仅能够保证电信号与机械动作之间实现同步协调，还能够保证电信号无缝转换为机械动作，通过伺服驱动装置，才能够对机电一体化系统中的动态功能、质量控制等方面具有决定作用。
4智能控制级机电一体化的实验结果
智能控制级别的机电一体化系统不仅具备更高的性能、更好的精准度，与传统的智能控制系统相比还具备更多的职能处理能力，例如模拟数据、扩展等知识的自动处理。智能控制级机电一体化对于温度控制的实验结果如图2所示。可以说智能控制级机电一体化通过不断的实验与检测，经过各种检测与复杂环境的考验，已经能够具备建立精准的数学模型功能、利用控制理论知识进行操控的功能，而且很多的信息是我们无法通过传统的控制方法实现的。可以说智能控制在机电一体化系统中的实验是非常成功的，不仅能够促进智能级别机电一体化系统不断的完善，更加有利于人们的使用和操作，而且更使得机电一体化系统的发展更加的趋向于人类，使得机电一体化系统能够具备类似人一样的感知能力和判断能力。
5结束语
机电一体化弊端范文2
1.1机电一体化专业教学内容有待进一步完善
目前，机电技术取得了快速发展，但是机电一体化教学课程设置并没有跟上机电技术发展步伐。首先，技工学校机电一体化课程教材的更新速度非常慢，整个教学内容老旧、，落后，而且教学设备也比较陈旧、落后。有的技工学校目前采用的教学教材仍然是以往的旧教材，教学内容当前的时展严重脱节，学生很少接触到学科的前沿知识。旧教材内容无法使学生们感受到它的用途，也不了解学习它的好处，自然就会感觉学习比较枯燥、乏味，学习兴趣低下，这样机电一体化教学效率显然比较低下。同时，目前机电一体化课程教师在实际教学过程中仅仅采用单一的教学方法，讲解的内容也只是局限于课本，很少会涉及到项目教学，虽然学生们可能掌握了丰富、扎实的基础理论知识以及学科专业知识，但是在实际工作并不会灵活运用。比如，在学习“电力拖动”的过程中，教师主要讲解的内容是关于电路的工作原理以及准确、快速接线等方面的知识，并没有注重讲解选择元件以及故障的检修及排除等知识，也没有注意对学生专业知识应用能力的培养。教师在安排理论教学以及实践教学内容的过程中，如果没有结合岗位的实际需求，很容易使学生的知识面过于狭窄，实践能力不足，无法满足用人单位的用人要求。
1.2并没有科学的设置专业课程体系
技工学校的机电一体化课程目前主要将课时分配在“机”、“电”两大模块上，但是学生的学习时间只有两年，本来学习时间比较紧，教学重点还放在机械类课程上，这样就会使电类方面的课时安排相对较少，这样并未符合人才培养标准，也不符合当前机电一体化教学目标。这种专业课程设置体系也极易使教学内容脱节于实际操作，无法很好的配合该课程的专业教学以及设备操作教学要求。技工学校机电一体化专业课程的主要教学目标是为了培养学生的职业能力，在传授学生理论知识的同时，还应该注重培养学生的综合素质以及实际动手操作能力。但是很多技工学校由于师资、设备等各方面原因的限制，重理论、轻实践的现象比较普遍，并没有有机结合理论和实践，因此很多学生对很多知识都是处于“知其然而不知其所以然”的状态，学了不会灵活运用。大部分技工学校毕业生以后的就业方向都是关于电气线路、机床设备调试、设备安装、设备日常维护、一般故障检修等方面的，因此对学生的实践动手能力有很高的要求。如果在学习的过程中，并未接受很好的培训，以后学生正式进入岗位后的弊端会尤为突出。
1.3机电一体化师资队伍素质水平并不高
教师是机电一体化专业课程教学的主体，因此教师的素质直接决定了机电一体化教学质量，根据机电一体化教学的特点决定了机电一体化教学需要“双师型”的师资队伍。然而目前很多技工学校的师资队伍专业素质以及综合素质并未达到相应的要求和标准，一些老教师的知识结构比较老旧、落后，平时也没有自己主动了解、学习新的机电专业知识，知识更新速度较慢。而一些年轻教师都是刚毕业的大学生，并未在相关的企业岗位工作过，也没有对市场进行深入的调查、研究，实践经验严重不足，自然也就不能很好的培养学生的实践能力，导致学生难以满足社会实际工作需求。
1.4机电一体化教学设备相对匮乏、落后
目前，很多技工学校由于经济条件的原因，导致很多教学设备以及实习设备比较老旧、落后，特别是一些带有专业特点的实验设备比较欠缺，目前只有一些经济条件相对较好的技工学校会配置一些必要的数控机床，如加工中心、铣、车等，还有各种类型的控制柜、电力拖动，并且实施了PLC实训一体化。教学设备、实验设备是机电一体化专业实践教学的重要基础物质，对于培养和提高学生的专业技能以及实践能力具有极其重要的作用，如果教学设施配置不完善的话，很难有效提高机电一体化专业教学水平。
2促进技工学校机电一体化教学改革的策略
2.1建立科学、有特色的机电一体化课程体系
技工学校在建立机电一体化课程体系的过程中，首先应该深入、全面的调查相关企业对于机电一体化专业人才的需求以及近年来机电一体化专业学生的就业情况，还应该积极、主动的和企业交流、沟通，结合学生就业岗位群的任职要求建立一套“以促进学生就业，以市场需求为导向”的专业课程体系。在设置机电一体化课程的过程中，还应该充分考虑到学生的基础水平，当然也要考虑学生的可持续学习。因此，机电一体化课程内容安排的主要目标是为了培养学生的技术应用能力，对于基础理论方面只需要强调“必需、够用”两点，而对于专业教学一定要将实用性以及针对性突出出来。技工学校办学目标是为了给用人单位的技能操作岗位培养更多优秀的人才，只有得到用人单位的好评以及认可才可以促进技工学习的可持续、健康发展。因此，技工学校应该根据企业要求制定相应的教学目标以及考核标准理念，以岗位工作技能以及技术应用能力作为有力支撑，以企业岗位的职业能力要求作为中心，确定专业领域核心能力，并且以此为人才培养依据建立专业领域课程体系。其次，在人才培养方案中还应该考虑到有关机电一体化专业职业资格证书的要求，这样可有效避免学生毕业后具有较强的上岗能力。
2.2采用多元化教学方法，不断提高课堂教学质量
2.2.1采用多种教学手段
机电一体化专业课程的理论知识较多，理论性也比较强，加上知识比较抽象，很多学生在实际学习的过程会感觉非常枯燥、乏味，如果教师仅仅是照搬课本，向学生直接灌输相关的专业理论知识的话，学生的学习兴趣可能比较低，因此教师应该采用多媒体教学、实训室教学、模型教学等多种教学模式，通过多种多样的教学方法丰富课堂教学内容，调动学生的学习兴趣。新时期下，机电一体化专业课程教师一定要转变传统的教学观念，站在学生的角度上，迎合学生的心理特点采用多种教学方法，尽可能提高学生的学习兴趣，使学生能够体会到学习过程中的乐趣，将以往的“被动学习”转变成“主动学习”。
2.2.2适当增加实践教学课时，实现理论和实际有机结合
机电一体化教学的实践性非常强，而且目前用人单位对机电专业人才的实践能力要求越来越高，因此教师应该适当增加机电一体化教学的实践教学环节，在向学生们传授专业理论知识的同时，也要设计和组织一些综合性比较强的实践项目，注重学生实践能力的培养。技工学校可根据机电一体化专业教学需求建立一个校内实习基地，当然需要相应配套的实验设备，教师实际教学过程中可以根据用人企业的人才要求以及实纲要求适当调整实习计划，并且结合学生的实际情况设计相应的实习课题，这样可有效确保实习教学质量。其次，学校还应该和用人企业保持密切的联系，积极和校外企业合作，建立校外实习基地，定期安排学生们到企业进行顶岗实习，了解行业企业的工作环境、生产工艺以及相应的加工方法，这样不仅有利于拓宽学生的视野，也有利于提高学生的综合知识应用能力。
2.2.3加强机电一体化专业课程的师资队伍建设
技工学校应该为机电一体化专业课程教学培养一支高素质的“双师型”教师队伍。为此，学校可以安排一些优秀的青年教师到用人企业工作，定期考核任教教师的教学能力以及职业技能，或者也可以从企业一线高薪聘请具有丰富工作经验的专家作为兼职教师。同时，学校应该鼓励教师继续进修研究生，鼓励教师利用寒暑假时间到用人企业参观学习，积累一下实践经验。也可以不定期的邀请一些行业专家到学校开讲座、作报告，或者定期培训教师的专业技能以及教学能力等等，不断提高任教教师的教学技能。
2.2.4进一步完善机电一体化教学场地以及教学设施设备
机电一体化弊端范文3
关键词：世界技能大赛；机电一体化；专业英语；课程建设
1世界技能大赛简介
世界技能大赛是世界技能组织举办的世界顶尖级赛事，被称为世界“技能界的奥林匹克”。每一个竞赛项目均设金、银、铜奖，而成绩超过500分的选手则会获得优秀表现证书。2010年中国正式加入世界技能组织。2013年第42届世界技能大赛，中国派出26名选手参加22个项目，吴泳超和曾明智参加机电一体化项目，荣获第七名的好成绩。2015年第43届世界技能大赛，我国代表团参加了29个项目比赛，谢坤和郭杰钊获得机电一体化项目的银牌，创造了我国参加世界技能大赛以来机电一体化项目的最好成绩。总结历届参赛选手的情况可知，只有个别选手的英语水平达到能独立阅读比赛相关文件、撰写报告以及与外籍裁判沟通等能力，其余选手均需在专家与技术翻译的协助下完成，但沟通能力有待提高。可见，英语技能是中国选手亟需提高的培训项目。本文通过对机电一体化专业英语的教材现状、教师能力水平和现有教学模式分析进行课程建设的探索，旨在为世赛机电一体化项目选手的英语技能培训提供新思路与新视角。
2世界技能大赛机电一体化项目考核及能力要求
机电一体化项目是世界技能大赛的传统项目。比赛内容主要包括机械安装、传感器调试及PLC编程等。需运用气动、机械、电子资讯技术等知识，以完成MPS的安装及调试。每一名竞赛选手均需要进行为期四天，共22小时的竞赛。对于参赛选手来说，不仅要比精湛的技艺，更要比体力、心理和来自世界各地观摩者的抗干扰能力。由于参赛选手必须是22周岁以下的青年选手，竞赛技术文件又采用英语作为语言，对中国队来说无疑增添了不少难度。只有了解、掌握竞赛规则和技术工作文件要求，才能将其为我所用，并应用到对选手进行有针对性的培训中，进而加入到修改和制定这些竞赛规则和技术工作文件中。
3机电一体化专业英语课程教学现状
3.1专业英语教材不适用
机电一体化课程内容较广泛，涉及机械与电气控制的专业知识。现有教材很难满足专业知识的适宜度，内容陈旧，跟不上专业知识的发展。以介绍与机电相关知识的历史、发展、学术论文为主，与实际教学和应用脱钩。基本滞后于实际生产，书中大多是科普性文章。内容单调陈旧，难度深浅不一，无趣味性，教师觉得乏味，学生更难以产生兴趣。
3.2师资队伍水平有限
目前机电专业英语教学缺乏熟练运用英语且精通机电专业知识的专业英语教师。不是由英语教师来担任，就是由机电专业教师来担任。这两类教师在教学过程中，均存弊端。虽然英语教师是经过正规高等院校英语专业教学培训的，其优势在于基础扎实、教学经验丰富，但这些教师缺乏机电专业的专业理论知识，备课与授课的方式与基础英语基本相似，在用词的准确性和专业性相对欠缺。而机电专业文章，尤其像世界技能大赛中的竞赛规则和技术工作文件，不能完全用直译或意译，还需要系统的机电专业知识。而英语教师不仅很难将这些知识点讲解或是翻译清楚，更不能用术语解释相关英文词汇，并且不了解机电一体化专业最新发展，教学时无法将专业知识进行拓展。而专业教师虽然掌握系统的机电专业知识，并掌握实际操作技能，对专业词汇的分析和理解较强，能有针对性地将专业知识与英语知识相融合，但其英语能力相对薄弱，发音欠标准，词汇量掌握不足，在分析句型结构等语法知识方面不及英语教师准确，对英语授课方法不擅长，也无法达到最佳的授课效果。
3.3现有机电一体化专业英语教学模式
目前专业英语课堂教学，仅以词汇教学、句型和语法讲授、文章理解为主，无法进行相关专业知识的补充和拓展，未能与专业实训知识有机结合。在课堂讲授时，教师往往先讲解课文的重点词汇和典型语法，再对课文内容进行详细阐述和翻译，最后讲解课后习题。传统的教学模式既缺乏互动，而且降低了教学质量。不仅使机电专业英语教学缺乏专业特色，更未将教学与社会实践应用全面结合。
4机电一体化专业英语课程建设的具体措施及实践方案
4.1机电一体化专业英语课程建设的目标定位
世界技能大赛作为一项国际化赛事，在考核参赛选手技能水平的同时，也突出了英语综合能力。世赛的所有题目、图纸、模型、评分表均为英文，这要求我们在对选手进行职业技能培训提高时，也要对选手的基本素质及语言能力水平加以重视。
4.2机电一体化专业英语课程建设的内容构建
4.2.1制订适合技工院校使用的机电实训
英语教材专业英语是根据学习者的特殊目的而开设的课程，学习者的需求是专业英语的本质和基础。世赛机电一体化选手的需求是能独立阅读比赛相关文件、撰写报告以及与外籍裁判沟通。职业院校机电一体化专业英语教材可分模块教学。教材内容由易到难，由浅到深，分为：（1）基础与电气安装；（2）电机与拖动技术；（3）电子技术；（4）PLC应用；（5）变频调速；（6）单片机；（7）传感器与检测技术；（8）液压与气压传动；（9）机械知识；（10）数控技术；（11）世界技能竞赛规则和技术文件；（12）世界技能竞赛代表团成员职责；（13）参赛者感想；（14）往届世界技能竞赛试题。
4.2.2建立高水平师资队伍
基于缺乏熟练运用英语且精通机电专业知识的专业英语教师，为建立高水平的师资队伍，提出以下两点建议：（1）由省职业技术教研室统一安排系统的机电一体化专业英语培训，分为两类进行。一类是针对机电专业教师进行英语专业知识的培训，另一类是针对英语专业教师进行机电专业知识培训。（2）由各校自行组织，让英语教师参与专业实训教学。使其通过实习教学，先掌握机电专业知识，再掌握对应的英语知识。
4.2.3机电一体化专业英语的教学设计专业英语的教学建议
在第三学期进行，此时学生已学习过专业基础课程，初步掌握一定的专业基础知识。针对学生能力和层次，采取分阶分层教学。为创设良好的教学环境，提高学生运用英语的能力，专业英语教学建议在相应实训室内进行。分阶教学，包括基础教学和专业教学两个阶段。在基础教学阶段中，学习教材中的前四个模块，使学生具备一定程度的英语能力。在专业教学阶段中，结合学生专业技术的实训成绩，挑选出部分专业技术较强的学生，尤其是备选的参赛学生，继续学习教材中专业性更强的模块。专业教学是基础教学的深化，学生将学习到最新、最具特色的专业知识与技能，为参选省技能选拔赛、国家技能选拔赛，甚至是世界技能大赛做准备。
4.2.4机电一体化专业英语的教学方法与教学手段
在职业院校机电一体化专业英语教学中，建议采用行动导向和任务驱动教学法。行动导向教学法细分为引导文教学法、项目教学法、探索式教学法、角色扮演法、案例教学法、分组教学法。其优点在于培养学生在合作中锻炼听说读写的能力，达到课堂学习目标。任务驱动教学法是将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。在实际教学中建议将学生分组，布置任务，学习小组以互助学习的形式，通过小组讨论和探究，在规定时间内完成任务。
4.3机电一体化专业英语课程的效果评价与考核方案
机电一体化专业英语课程的效果评价应根据课程标准的目标和要求，实施对教学全过程和结果的有效监控。通过评价，使学生在英语课程的学习过程中不断体验进步与成功，认识自我，建立自信，促进学生综合语言运用能力的全面发展；使教师获取英语教学的反馈信息，对自己的教学行为进行反思和适当的调整，促进教师不断提高教育教学水平。
4.3.1评价主体的多元化和评价形式的多样化
改变以往以教师为主的单一评价主体现象，提倡教师、学生本人、同学一起参与评价。评价应关注学生综合语言能力的发展过程以及学习的效果，采用形成性评价与终结性评价相结合的方式，既关注结果，又关注过程，使对学习过程和对学习结果的评价达到和谐统一。充分利用形成性评价的优点———反馈调节、激励、诊断反思、记录成长和积极导向的作用。此外，做到课堂评估与阶段性评估相结合。
4.3.2评价的内容
机电一体化专业英语课程考核以“实用为主，够用为辅，应用为目的”为原则，而评价的对象不仅包含学生，也包含教师。从语言技能、语言知识、情感态度和学习策略等方面来评价学生。对于教师而言，评价应包含教师素质、教学目标、教学设计、课堂管理能力、课堂过程。
4.3.3评价工具与方法
以评价表格为主，如教师观察和访谈表、自我评价表、相互评价表。建议建立学生档案，鼓励学生自我评价、增强自我评价责任感、带动学生间和师生间的互动、提高学生主体意识、激励学生学习、引导学生反思、鼓励合作评价。
4.3.4具体的课程考核方案
由于机电一体化专业英语课程终极目标是为世界技能竞赛储备人才，选拔尖子生。考核时建议将形成性评价与终结性评价相结合：形成性评价占60%，终结性评价占40%。形成性评价的得分依据教师观察和访谈表、自我评价表和相互评价表；其中，教师观察和访谈得分占70%，自我评价占10%，相互评价占20%。以往，侧重于基础语言知识考查的终结性评价，不仅没有体现职业英语的专业特点。考试内容还与现实生活脱节，实用性大打折扣。
以职业为导向的专业英语课程考核，建议分为理论考试和实训考试。理论考试以教材为核心，重点考核学生对基础语言知识的掌握程度。实训考试以考核学生的语言应用能力和技能的掌握程度：如要求学生用英语口述仪器或设备的正确使用方法、故障检修和排除的步骤、分析电路的工作原理等。通过终结性评价将专业知识与专业实训知识有机结合。
参考文献
[1]刘东菊.世界技能大赛对中国职业院校人才培养启示[J].中国职业技术教育,2012.
[2]袁名伟,张玉洲.世界技能大赛项目设置与成绩特征研究[J].中国职业技术教育,2012.
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[4]李彬.高职机电专业英语教学改革初探[J].中国校外教育,2014.
机电一体化弊端范文4
关键词:光机电一体化;实训装置;理实一体化教学;项目化教学;模块化教学
中图法分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)01-254-03
Application of the Opto-Mechatronics Practice Training Equipment in Course Teaching of Mechanical Specialty
FANG Gui-sheng, SUN Ping
(Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College, Hangzhou 310018, China)
Abstract: The traditional teaching equipment is mainly used to verification experimental teaching. It is deficient to foster students practical ability and creativity. The opto-mechatronics practice training equipment which adopts open architecture and modular structure, applies various technologies, such as mechanical technology, electrical control technology, PLC technology, pneumatic technology, sensing technology to train students comprehensive ability. In this paper basic structure and main functions of the opto-mechatronics practice training equipment are introduced. Some course modules and course projects of mechanical specialty are designed based on the equipment. Finally, by making an example in the electrical control and PLC course teaching, the teaching method combining theory with practice is described.
Key words: opto-mechatronics; practice training equipment; teaching combining theory with practice; project teaching; modular teaching
1 概述
职业教育的核心是提高学生的实践动手能力和分析解决实际问题的能力。传统的职业教育模式是专业理论课和实训课分开进行,其弊端是理论和实践相分离,重理论而轻实践,教师教学缺乏新意,上课枯燥乏味,学生听课不感兴趣,上课昏昏欲睡,这样直接造成的后果就是培养的学生动手能力差,解决实际问题的能力差,课程教学难以达到职业教育培养目标的要求。解决该问题的关键是适当引入实训设备,探索理实一体化教学模式。
理实一体化教学作为职业院校专业教学中探索创新的一种教学模式,它强调充分发挥教师的主导作用,将理论学习和实际训练紧密结合起来,注重培养学生的动手能力,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。理实一体化教学要求学校建立专业教室,配备相应的专业设备和计算机辅助教学设施,将有关专业设备和教学设备同置一室,将专业理论课和生产实习等实践性教学环节安排在专业教室中进行教学[1-2]。
高职高专机电类课程教学大多需要实验实训设备的支撑。传统的教学仪器设备主要为了满足某门课程验证性实验的需要,缺乏对学生实践动手能力和创新能力的培养。光机电一体化实训装置融合了机械、电气、PLC、气动、传感等多种技术,采用了开放式和模块式结构,可满足《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理论实践一体化教学的需要。正是基于以上考虑,我校在省财政的支持下,面向机电一体化、数控技术、电气自动化等专业课程教学的需要,引入了光机电一体化实训装置和模块化生产线等设备,并积极探索理实一体化教学模式,取得了初步成效,显著提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。
2 光机电一体化实训装置的基本构成
2.1 光机电一体化实训装置的总体结构
光机电一体化实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、低压电器模块、模拟生产设备实训模块(包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等)、接线端子排、各种传感器、警示灯和气动电磁阀等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计,学生可以组装、接线、编程和调试由上料机构、搬运机械手机构、皮带输送线和物料分拣组成的光机电一体化设备。装置的总体结构示意图如图1所示。
2.2 装置主要模块的基本组成
1) PLC主机:采用了CPU226 AC/DC/晶体管(24路数字量输入/16路晶体管输出)、两个RS-485通信口、EM222(8路数字量输出),在PLC的每个输入端均有开关,PLC主机的输入/输出接口均已连到面板上,方便用户使用。
2) 变频器模块:采用西门子MM420变频器,三相380V供电,输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口,提供BOP操作面板;集成3路数字量输入/1路继电器输出,1路模拟量输入/1路模拟量输出;具备过电压、欠电压保护,电机过热保护,短路保护等。提供调速电位器,所有接口均采用安全插连接。
3) 电机模块:包括三相交流异步电动机,步进电机和步进电机驱动器等。
4) 低压电器模块:配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。
5) 气动模块:包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。
6) 传感器模块:具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器,可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。
7) 触摸屏与组态模块:配备了深圳步科EVIEW MT4200工业触摸屏和EV5000组态编程软件。
2.3 装置主要部件的工作原理[3]
1) 机械手搬运机构
当存放料台检测光电传感器检测物料到位后,机械手手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,延时0.5秒,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后;延时0.5秒,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后;手臂向右旋转,手臂旋转一定角度后,手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪放开物料,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后,手臂向左旋转,等待下一个物料到位,重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后,再将物料放入输送线上。
2) 物料分拣机构
当入料口光电传感器检测到物料时,变频器接收启动信号,三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行,皮带开始输送工件,当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时,推料一气缸动作,将金属物料推入一号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止;当料槽二检测传感器检测到白色物料时,旋转气缸动作,将白色物料导入二号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,旋转气缸转回原位,同时电动机停止;当物料为黑色物料直接导入三号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止。
3 基于实训装置的课程模块与项目设计
光机电一体化实训装置融合了机械、电气、电动机、PLC、气动、传感等多项技术,并面向职业教育发展的需要,采用了开放式和拆装式结构,可根据课程内容需要选用不同的模块组合,满足《电气控制与PLC》、《液压与气动控制》、《变频调速技术》、《检测与传感技术》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理实一体化教学的需要。表1为利用该实训装置开发的课程模块和教学项目。
4 基于实训装置的理实一体化教学
4.1 理实一体化教学场地安排
传统的职业教育模式是理论教学和实践教学分开进行,造成理论与实践分离,而且实验实训室功能单一,设备利用率低。为了改变这种现状,突出职业教育的实践性,我校引入了光机电一体化实训装置,并根据现场化教学的需要,将教学环境设计为现场教学模式, 建立理论与实践一体化教学的专业教室,融教室、实训、实验、考工于一体, 使专业教室具有传统教学、多媒体教学、实物展示、演练实训、考工强化训练和考工等多种功能, 营造出良好的职业氛围和环境。整个一体化实训室面积达150m2,室内配备了九台光机电一体化实训装置,一套MPS模块化生产线实训装置,以及46台电脑和投影、音响教学设备,配备了统一的实验桌椅、黑板、仪器柜等,可满足单班课程现场化教学的需要,实现课程教学做于一体,教学场地布置如图2所示。
电脑与操作台区属于基础教学部分,主要用于知识讲解、课程讨论、软件编程、低压电器实训等。实验桌上安装了网孔板,既用于液晶显示器的保护,又可固定常用的低压电器,作电工实训用。光机电一体化实训区属于应用部分,既可用于单门课程的实训需要,也可满足课程综合教学的需要,如PLC实训、变频调速实训、机电设备安装与调试操作等。模块化生产线区属于高级扩展部分,配备了自动传输、立体仓库、三坐标测量、模拟加工等八个模块,模块与模块之间采用了以太网和现场总线进行相互连接,侧重于生产线的总体控制实训等。
4.2 《电气控制与PLC》理实一体化教学思路
我校的《电气控制与PLC》课程在2005年被确定为省级精品课程,四年来项目组老师根据我校学生的特点探索了多种现代化教学方法,其中效果最显著的当属基于光机电一体化实训装置的理实一体化教学模式。以下为实施该教学模式而采取的一些有效措施:
1) 课前根据实训装置的特点,合理设计教学项目,编写教学讲义,制作多媒体教学课件和仿真动画,以提高课程教学的实用性和针对性,提高学生学习的积极性和趣味性。这部分工作是关键所在,直接关系到理实一体化教学模式能否顺利进行。
2) 在课程教学之初,组织学生到校工程训练中心进行参观,增加感性知识,了解普通车床、铣床、钻床的工作原理和控制要求,以及实际的电气控制电路;了解常用低压电器、PLC在数控车床、数控铣床、加工中心、电梯控制系统中的应用等。
3) 在讲解电气控制部分时,每个实验桌上放一套常用的低压电器和电工工具,方便学生了解各种低压电器的结构,学习基本控制电路的安装、调试方法等。
4) 在讲解PLC基础部分时,每个实验桌上放一个PLC和一套常用的低压电器,方便学生了解PLC的结构、接线方法等;方便学生自己动手设计、调试基于PLC的电机控制电路等。
5) 根据学生的特点,实行分类教学,充分发挥学生间的传、帮、带作用。对于平时表现优秀的学生,给与较高的要求,安排较难的设计任务,并要求不光自己学会设计和操作,还需要帮助组内的同学完成设计任务。对于平时表现一般的学生,需要加强引导和督促,适当加以鼓励,激发学生的学习兴趣和求知欲。对于平时表现较差的学生,则需要给予较多的关注,必要时采用强制措施,迫使他们掌握本课程的基础知识和基本技能。
6) 加强中间过程考核和期末实践考核,增添答辩环节,提高学生的口头表达能力,强化学生综合技能的培养。对教学过程中的每个项目组织考核,并根据学生的表现进行打分,计入平时成绩。在期末再安排一次实践考核,随机抽取平时训练过的项目任务,并给予评分,计入总评成绩。在实际操作过程中,这一招对平时不太爱学习的学生有很大的促进作用。
5 结束语
将光机电一体化实训装置引入课程教学,实现理论与实践一体,不仅提高了学生的学习兴趣和实践动手能力,同时也提高了教师的教学业务能力。整个实训装置包括了机械、电气、PLC、组态设计、气压、传感器等多项知识,不仅要求教师要有过硬的理论知识,更重要是具备综合运用知识和解决问题的能力,随时解决学生在操作中碰到的各种问题。另外新的实训设备引入,也需要教师根据实训装置编写合适的讲义,探索新的教学模式,这样对教师个人能力的培养也有很大的促进作用。
参考文献:
机电一体化弊端范文5
①教学内容改革的指导思想。改革理论课堂内容教学以灌输知识为主、实验教学内容以验证/简单设计为主的弊端，在实际中把握“立足测控专业基础、紧跟测控技术发展前沿”的思想，以点带面，加强教学内容及方法的改革，从以往单一的传授知识为主过渡到教学内容上知识、能力与思维培养的并重，立足于调动学生主观能动性，变学生“要我学”为“我要学”，把学生从应试学习中解放出来，全面激发学生的潜能。②教学内容改革的具体做法。选用及编写合适的教材，制作相应的课件，强调工程应用实例的分析。根据实际需求，对课本内容进行整合、优化，满足理论知识够用、强调工程实践教学。据此将机电一体化原理课程分成三个模块：机械传动设计、伺服驱动（三大电机）部分、机电系统实现（软件、硬件设计），根据各专业毕业生工作实际对三个模块的课时、上机次数、作业量等进行分配。
2教学方法与教学手段改革
2.1教学方法改革①教学方法灵活多样。采用传统教学与现代教学方法相结合的形式，从单一的课堂授课模式转变为课堂讲授辅以图片、录像、投影、课件、实验等灵活多样的多位一体的新型教学模式，加强理论知识与实践相结合，使学生能更直观、更形象地掌握知识，加深对机电一体化原理书本理论知识的理解与运用。②现代教育技术的运用。合理利用多媒体给学生上课，为了形象化的让学生更易接受所学理论知识，课堂上还要穿插些图片、幻灯片等。根据专业实验课的特点，理论部分略讲，主要讲操作中的注意事项，这样留出充分的时间让学生动手操作；除此外，还要安排自组装实验，培养同学们的动手兴趣及能力。③创新性教学。将课堂教学与实践锻炼相结合，在教学过程中涉及到实际工程应用的课程内容，布置学生在课外时间进行实训，并对实训成果进行评比，提高学生的动手能力和创新能力。④师生互动教学。教师授课中，善于提出问题，学生可进行讨论或争论，提出解决方案，教师适时引导，使学生从中领会教师思路，学会分析解决问题的能力。这种方法体现了以学生为主体的教育理念。
2.2教学手段改革①组织老师进行本课程网络化建设，充分利用网络教学手段，将本课程的教学课程和习题集等资源逐步公开在校园网上，学生在课外可自主下载学习。②在教学内容上侧重应用，对于基本理论部分要少而精，多结合实例进行教学，并在教学过程中补充学科前沿内容，拓展学生的知识面，加强学生的工程应用能力的培养。③进一步充实多媒体课件的内容，并进一步制作网络教学课程，网上系统库，网上答疑辅导信息平台等多种手段，弥补课件教学的不足之处。④加强实践性教学环境的建设，完善课程设计的内容，开设设计性实验、开放性实验，让学生自主构建简单的机电一体化系统，培养学生动手能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。
3优化教学资源，建设高水平教材
3.1教学资源优化。①理论教学资源的优化。a协调整合校内外资源，加强机电一体化原理课程的习题、试题库及网络资源建设；b邀请国内外一流的专家学者，开设基于多学科交叉产生创新意识的机电系统设计方面的系列讲座。②重新整合实践教学资源。a设计采用MATLAB、LabView等软件组成综合实验平台，在其上做相关机电一体化系统的仿真、验证实验；设计综合性、设计性及开放性实验并编写相应的程序和调试。b将科学研究积累的资源进一步转化为提升以本科教育为核心的人才培养质量的平台，构建不同层次的开发、测试、控制平台；c把握学科发展动态，分层次、有重点、创特色地开展普及性和专题性工程实践与科技创新活动，培养学生分析、解决问题的能力和技巧，提升学生综合性、创新性思维能力。
3.2教材建设。①设立专项配套资金，鼓励教师从教学、科研成果中提炼素材；②提高认识，加强领导，定期研究教材建设工作；③组织高学术水平一线教师与相关企业高水平专家一起，编写以传授机电控制原理、知识为主，辅以培养思维、启迪智慧模块的，能培养创新思维人才的优秀教材辅助学习材料。
4成绩评价方式和课程评价体系改革
采用考试、实验、大作业并重的方式改进成绩评价方式，建成并完善以提高学生工程实践能力为指标的课程评价体系，设计综合成绩评价体系，并进行模拟考核加以改进。可采用考试、实验、大作业并重的考核方式，结合教师的科研项目，提出一个关于机电一体化系统设计的大作业。对授课教师授课效果的评价，既注重知识的获取更注重学生工程能力的提高。
5课程建设体系的主要特色及效果
机电一体化弊端范文6
可编程控制器技术课程采用信息化教学，是教师与学生借助现代教育媒体、教育信息资源和教育技术方法进行的双边活动，把现代信息技术和该门课程的学科特点结合起来，能使教学内容更贴近生产实际，使教学的表现形式更加形象化、多样化、视觉化、互动化。它是可编程控制器技术课程进行教学改革的重点之一，符合现代化教学发展趋势。
二、可编程控制器技术课程采用信息化教学的意义
可编程控制器技术课程是电气自动化技术、机电一体化技术专业的必修课。该课程在高职院校传统教学中是以教师在理实一体化教室边讲授理论知识边实操演示为主，以学生实训（实验）为辅。这种灌输加模仿式的教学让学生被动地接受知识，目标空洞、缺乏学习动力，机械性的操作让学生对知识理解并不透彻，导致教学效果不理想。
首先，在实训过程中对照实训设备在黑板上板书的授课方式信息量小，灌输给学生的是抽象的理论知识和枯燥的机械性操作，既不生动又不形象，内容讲解虽然有较强的针对性，但很难激发学生的学习热情。其次，理实一体化实训室虽然有多媒体设备，但是很多多媒体课件都是把教学课本知识以及实训室的设备图片未经现代化信息技术处理单纯地复制到多媒体中，过大的信息量使学生抓不住重点，难以达到很好的教学效果。最后，可编程控制器技术是一门理论与生产实际相结合的课程，传统的理实一体化教学大多只侧重于实训室实验设备的理实结合，而忽视了生产实际应用，导致学生只会操作实训室里的设备而没有真正的生产实践动手能力，完全是纸上谈兵，无益于以后的工作。
面对传统教学的弊端，如何唤起学生自主学习的欲望和激发学生的学习兴趣，是提高课程教学质量的关键。为了适应国家信息化与工业化融合发展的要求，为了培养掌握信息技术的高素质技能型人才，职业院校要在专业课程教学中培养学生的信息素养、岗位信息技术能力和就业创业技能。如何使现代化信息技术与可编程控制器技术课程深度融合，让学生转变学习方式，让教师改变教学模式，使教师与学生都具备较强的信息技术素养和职业能力，是广大职教工作者值得研究的课题。因此，进行基于工作过程的可编程控制器技术课程信息化教学的研究与实践，对提高本课程的教学质量和人才培养质量具有重要的现实意义。
三、可编程控制器技術课程采用信息化教学的基本原则
可编程控制器技术课程概念抽象、内容繁多。该课程采用信息化教学要将课程当中抽象的教学内容、枯燥的操作方式，应用信息技术手段生动、直观地表现出来，并以“任务驱动”和“问题解决”作为学习和研究活动的主线，让学生从各种信息化教学资源（多媒体课件、微课视频、网络资源、仿真教学软件、数字影像技等）中获取丰富的学习资源。在教师的引导、支持、监督（评价）下，学生与学生之间，教师与学生之间进行交流、分享，共同探讨教与学的策略和技能，在教学过程中做到真正意义上的理论联系实际，在做中教、做中学、学中做。
四、可编程控制器技术课程采用信息化教学后须实现的目标
第一，可编程控制器技术课程采用信息化教学提高了学生的自主学习兴趣，解决了学生的问题。充分利用信息化现代技术完善教学资源、教学模式、教学手段，通过任务驱动教学，设置教学情境任务，将知识点融入生产实际案例，让学生更加直观、深刻地掌握知识内容，从而激发学生的自主学习兴趣。
第二，可编程控制器技术课程通过信息化教学改变教师认为上课只是“传授知识”的陈旧观念，要求教师加快更新知识储备的速度，提升课程开发、信息化教学设计、信息化教学资源建设的能力，能够采用信息化、项目化教学模式培养学生的信息素养、岗位信息技术能力和就业创业技能。
第三，可编程控制器技术课程通过信息化教学使理实一体化教学更加贴近企业生产实际。教师应充分利用信息化技术来设计教学任务，将企业典型的职业工作任务转化为能在理实一体化教室实现的任务，使学生通过学习、实施该任务，了解企业的工作过程和经营过程，具备一定的职业经验。
参考文献：
[1]赵亚琴.《可编程控制器原理》课程信息化教学设计[J].中国教育信息化，2015（3）.
[2]刘晓.浅谈信息化教学模式下的教学方法创新[J].中国科教创新导刊，2012（6）.
