机电一体化概论范文

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(一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化''''''''带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.

(二)"机电一体化"发展趋势

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

二、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

三、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。

(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。

(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。

(4)北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，CAD应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；CAD的覆盖率才达到11%(而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。

(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。

(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。

1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。

3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

(二)北京“机电一体化”工作的任务

北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点

(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶

国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和PID技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。

(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平

对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。

(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度

风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。

(4)优先应用CAD／CAM技术，工业设计水平提高要有新目标

北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统CAD的应用率为17%，CAD的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。

2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标

(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。

(2)单项目标：

机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。

汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。

PLC的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的PLC生产基地之一。

“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。

模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。

其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；PLC模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。

四、北京发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

(二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

(三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。

(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：

抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；

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机械工业举足轻重，随着社会的发展和科学技术的进步，机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设所起到的促进作用越来越明显。现代化设备逐渐发展成为集光、电、机、气、声、像、磁、热等技术于一体的智能化系统，机电一体化产品几乎贯穿到国民经济的所有行业。当前，机电一体化产品已经进入发展成熟期，高速率、高精确度的智能系统越来越成为机械制造业的主流。随着我国后经济危机时代产业结构调整与升级大潮的来临，企业产品、设备正在经历一个更新换代的频繁时期，因此对高技能的机电一体化人才和高技术含量的机电产品需求越来越大。

技校机电一体化技术专业是为生产第一线的高级技能型岗位培养人才，但是目前我国技术院校培养的机电一体化专业的学生与社会、市场的需要还有不小的距离，因此，机电一体化技术教学改革势在必行。

一、当前技校机电一体化教育存在的问题

（一）课程设置不合理

当前技工院校课程设置不合理主要表现在两个方面：首先，重理论轻实践。很多学校的课程设置和教学内容将重点放在追求知识和理论的体系的完整上，但学生毕业后大多被分配在生产一线，所从事的工作是操作设备、设定工艺、查找并排除故障，而不是研究、开发、设计等，在学校学的理论知识很多用不上，而实际工作所必需的实践能力又不具备。其次，教学内容落后。由于机电一体化是多种技术交叉融合的产物，相关技术的发展都在推动着机电一体化的发展。因此，其发展是日新月异的，这就必然导致课程设置与教学内容与其发展不相适应。例如，当前很多技工院校的单片机课程的教学内容是仍以MCS-51单片机为主，而实际生产中新的单片机层出不穷，种类繁多。

（二）教材建设落后

职业教育的教材建设仍是当前技校教育的薄弱环节并严重影响了技校教学质量。现在机电一体化的一些教材过于偏重理论、脱离实际、缺乏实用性、部分教材内容陈旧、严重落后于现实，各科教材之间存在衔接性差、内容重复或内容脱节等现象。这些问题给教学带来了很多不便，也在一定程度上影响了学生的学习积极性，制约了教学质量的保证和提高。

（三）教学、实习设施不够先进

目前很多学校的教学、实习设备缺乏且严重落后。只有少数条件较好的技工院校配备有为数不多的数控车床、铣床、线切割机床、电火花成型机，很多学校的学生一学期只有三四次操作设备的机会，并且这些设备又比较落后，学生难以学到真正有用的技能。

二、教学改革的思路

（一）制订适应新形势的教学内容

制定符合现代化建设要求的机电一体化专业教学计划,遵循国家、省教委的有关文件精神,以综合素质培养为基础,以能力培养为主线。围绕培养目标,对知识、能力、素质等方面进行合理的综合安排,力求整体优化,培养实用的职业技术人才。

(1)关于“机电一体化”内涵的认识。机电一体化技术从学科角度来看,它是集机械技术、微电子技术、计算机技术、电气技术、信息技术的有机统一体,而不是机械技术、电气技术的简单组合体;从机电一体化技术的成果或最终体现来看,它则是在计算机控制下由机械本体、电、气、液压以及光电器件组成的产品或设备,是一个自动化的工作系统。

(2)培养目标。机电一体化专业应培养德、智、体、美、劳全面发展,热爱祖国,热爱本职岗位,具有不断追求新知识、实事求是、独立思考、勇于创新、踏实苦干的精神,掌握基本文化科学知识和机电一体化专业必需的基本理论、基本技能,对现代机电一体化产品结构调整有较强适应能力的应用型高级技术人员、技艺型操作维护人员。

（二）先进教学手段的应用

(1)运用多媒体进行直观教学。课程中的原理图、梯形图、程序及电路图较多,利用Authorware、Powerpiont制作成多媒体课件,集文字、图片、动画和声音于一体,不仅仅大大减少了老师课堂上画图的时间,而且学生兴趣倍加,容易理解,提高了教学效率,增大了课堂教学的信息量。

(2)联系生活,启发学生思维。课堂教学重在理论联系实际,运用生活中的实例,既有助于学生对理论知识的掌握,又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。如在讲解三相异步电机的变频调速时,结合变频空调原理和特点,来分析变频空调与普通空调之间的区别,从而阐述变频调速的优点,学生增加了生活知识和学习的趣味性。(3)与时俱进,激发学生的求知欲。教师应该与时俱进,了解课程最新的技术动态,并把它传授给学生,只有这样才能激发学生的求知欲,真正的把课教好。

（三）改革优化实践环节

实践教学是技术应用能力形成的重要环节,也是技校专业教育教学的重点。为了培养学生专业技术能力,改革传统的实践教学模式,将实践教学分为三个阶段进行:(1)实验技能训练。实验技能训练主要包括专业基础课和专业课中的实验,使学生掌握基本实验仪器的使用,基本数据的测量、采集和基本实验方法的运用。(2)单项技能训练。单项技能训练主要包括金工实习、数控实训等,学生进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、数控铣、加工中心的编程和操作)的训练。通过训练使学生掌握相应的技能,参加职业资格考核取得数控工艺员或数控车、铣、加工中心操作工等级职业资格证书。(3)综合技能训练。综合技能训练主要包括生产实习、顶岗实习等,学在实训中,采用边教、边学、边做的教学方法,通过典型零件数控加工案例引导教学设计,针对实际零件数控加工任务讨论工艺解决方案,并在加工现场实施,形成不同零件加工效果的直观比较和认识,以合作完成实训教学过程。融“理论、示范、练习、反馈”于一体,将“教、学、做”合而为一。

（四）加强对学生的培养

机电专业教学中必须坚持从实际出发,确定教学改革思路、培养目标,深入改革课程体系、教学方法和教学内容,使专业人才培养与未来社会发展需要相适应。在对学生的培养方面要做到:1.培养学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计和创新能力,学生能根据一般的设计要求和动作流程完成整个控制系统的设计。2.提高教学质量,培养了学生的学习兴趣。3.在实验和设计中增强了他们的团队合作精神。从一个目的、两个原则的教改思想出发,抓好课程理论、实践、考核的每一个教学环节,不仅充分发挥了学生的开拓创新精神,而且充分调动教师教学和教改的积极性,在教与学两个积极性的推动下,教学质量得以大幅度提高,使高校为社会主义现代化建设培养出更多优秀的人才。

三、结语

为提高机电一体化的教学教学质量，广大相关教育工作者必须紧跟行业发展的步伐，既保证学生的基本素养和知识结构，又要突出技工教育的特点，在教学过程中积极推进教学改革，不断调动学生的学习积极性，加强对学生动手能力和综合能力的培养，加强社会实践能力，不断为社会提供适合时代需要的高技术机电一体化人才。（泰安市高级技工学校；山东；泰安；271000）

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现代社会是一个高速发展的社会，机械、电子等新技术也一直处在日新月异的发展状态中。而机电一体化专业技术的学习的目的就是应用在日常的生活生产中，新技术不断出现，但未能及时加入到机电一体化专业课程的教学内容中，这就使学生在机电一体化专业课程上学习的内容与企业应用的机电一体化专业技术有着较大的出入。而真正具备机电方面专业知识技能的人才，却极少会参与到专业课程内容的编写中。多方面的原因就导致了机电一体化的专业课程内容不能及时得到更新，技术知识落后，不适用于当前的社会。

1.2部分教学内容与生产实际脱离

一方面，在机电一体化的专业课程的教学过程中，选用的大部分都是高学历低经验的专职教育教学工作者，这部分机电一体化的专业课程教师自身就没有实践另一方面，虽选用的有具备实践经验的来自企业的专业课程教师，但学校中又没有与之所具备的实用机能相对接的课程，能让教师对实用性技能进行讲解，最终课堂教学内容还是以理论知识作为重点。理论与实际脱离，学生的学习动力受挫的同时也不能为社会培养出高水准的应用型人才。

1.3传统的教学结构已经不能适应

社会的发展机电一体化的专业技术在不断的革新中，而传统的学科结构大都不是围绕学生的就业方向和社会需求来设置的，这就导致了学生在学习了主要以知识结构来设置的机电一体化专业课程后，只掌握了一些理论知识，却不具备独自实际操作的能力。传统的机电一体化课程还存在着新技术没被纳入到教学结构中，而已有的教学结构中出现诸多的知识内容重复的问题。从上述描述的我国机电一体化的专业课程中存在的一些问题，可以看出，当下，必须将培养专业人才的目标放在首位，突破传统教学模式和教学内容的束缚，果断摒弃那些华而不实的理论知识，对机电一体化的专业课程进行改革，以期为社会培养出一批有用的技术实用型人才。

2机电一体化专业课程的教学改革

2.1从教学内容上对课程进行改革

针对机电一体化的专业课程存在的问题，首先是对教学内容的改革完善。专业课程自然要以专业知识技能的获取为中心，紧抓机电专业所具备的特点，以理论知识够用为标准，少讲多练，将知识和技能的学力融入到实践教学环节中。同时加大实践教学的教学力度，将提升学生的独自分析问题和解决问题的能力作为教学的重点，并规范学生的实践操作，使之更接近企业对机电产品的生产标准。对于有内容交叉重复较多的课程，可以通过对几个课程内容脉络的梳理和整合，将之融入成一门条理性和综合性更强的课程。对常用到的理论知识进行精讲，以实践操作为主，让学生在机电一体化的专业实践课程中通过自己的亲手操作融会贯通所学的理论知识，提升自己对知识技能的应用能力。而对于另外一些内容复杂且内容脉络繁杂的课程可进行科学的拆分，一方面帮助学生更容易掌握理解这部分知识，另一方面也是为了加大实际操作课的课时。使理论和实际在这种高效的理论知识的学习和实践操作中更加紧密有机的结合起来。

2.2从教学方法上对课程进行改革

将教、学、做有机结合来进行机电一体化专业课程的教学。依照目前的机电一体化的专业课程的教学来看，其教学方式依旧沿用的是传统的灌输式教学方式。教师是课堂教学的中心，学生只是被动的坐在原位听教师所教授的知识，没有进行自主探究和合作学习的意识和机会。大量的时间都被没有进入实用阶段的理论知识所占据，这样实际操作的时间就少了，学生的实际操作能力差。针对这种情况，在确定了新时期的新的教学目标后，对机电一体化专业课程的教学手段和教学方法进行进一步的改革，将教师教和同学紧密联系起来并进一步融入到由教师指导的实践操作中，以保证一个高效的学习效率和较好的教学质量。这种方法对于学生巩固所学知识、提升自主操作能力也大有裨益。与普通的专业学科相比，机电一体化专业课程的学习对于学习的过程更为注重。原因在于学生有关机电一体化专业的知识和技能都是在机电一体化专业课程的学习过程中获取的。因此，在机电一体化的专业课程的教学方法改革中，可以将合作学习的方法作为一种新的教学方式融入到机电一体化的专业课程的教学中。合作学习为学生之间的专业知识和技能的学习创造了一个平等交流的平台。总的来说，合作学习在机电一体化专业课程的教学上的应用，能够使学生在一个平等交流的环境中，进行自主的、积极的思考，学会与人协作共同去解决问题。同时对于学生的信息整合能力也有一定程度的提高作用。

2.3转变传统教学观念，积极提升教师实际操作技能

与一般的学科不同，机电一体化专业课程的最终目的是在于培养出一批能够进入到实际工作中的技能型人才。很显然，在我国一直沿用至今的传统教学观念并不符合机电一体化的专业教学。故而，教师应及时转变自己的教学观念，把学生作为机电一体化专业课程学习的主体，做好教学过程中的讲解、引导和辅导工作。同时摒弃以往以专业理论为重的观念，积极投身到机电一体化的实际操作技能的学习中，加深自己对机电一体化专业课程了解的同时，可以更多的为学生传授真正的机电一体化操作经验，带来更好的教学效果。教师还要关注机电一体化最前沿的技术的发展，及时根据现实情况对教学内容和教学方法进行调整，帮助学生获得更多的机电一体化专业知识和技能。

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二、电子技术专业传统教学方式的弊端

1.传统教学资料

电子技术是一门理论复杂、抽象、学习难度较大、应用范围较广的学科。由于电子技术在实际工作中应用极为普遍，且实际现场情况灵活多变，这就要求电子技术专业的人才不仅有扎实的理论基础，更要有很强的实际动手和操作能力，能将晦涩难懂的知识灵活运用到具体情况中去。但是以往传统的教学资料都是以介绍电子技术专业基础理论知识为主，辅以简单少量的实验，与现实工作情况相脱离，这样对学生的基础知识水平和学习能力提出了很高的要求。此外，现在职业技术学校的学生普遍基础薄弱，学习能力差，所以教学效果不仅较差，而且与实际专业要求背离。

2.传统教学模式

与传统的教材相对应，以往的教学模式是以理论教学为主，实验教学为辅，老师通过在黑板上写下大量的文字来给学生灌输知识。一般情况下，老师讲的多，学生思考的时间少，教学缺乏创意，这种教学方式只重视结果，而不关注过程。结论与过程的有机结合是深入透彻地验证电子技术基本原理的必要前提，而传统的教学模式忽视了这一点。在传统的教学模式下，通常是大部分时间用于传授基础性知识，使课堂教学丧失了原来的基本功能，降低了学生的学习兴趣，极易导致学生被灌输了大量理论知识，所学的理论并没有和实践活动相结合，学生没有时间也没有意识去把学校里学到的东西应用到工厂里面，造成课堂教学和实际工作相互脱节，学生步入社会之后，专业知识根本不能得到很好的发挥。

3.传统教学检测模式

由于传统教学是以理论教学为主，因此教学检测手段基本上是理论知识的考试，考试内容一般为专业名词、概念、理论性的知识，用理论考试成绩来判断学生学习的好坏，忽略了对学生的实际操作技能水平的考察。为了得到高分，多数学生花费大量的精力去死记硬背基础知识，形成一种考前冲刺的不良习惯，潜移默化地使学生认为学好这门课就是考试过关，这种教学检测方法不甚合理，显示不出学生的真实水平，极大地限制了学生的创新和思维开拓。另外，传统教学模式以学历教育为主，并不注重学生动手能力的培养，在工作岗位上也形成了一种注重高学历的现象。学生的思想观念还停留在以学历为主，实践操作为辅的过程中，致使许多学生不重视个人能力的培养，只是为提高学历而学习深造。因此，全面改革传统教学检测模式、摒弃陈旧的思想观念是教育教学改革的重要课题。

三、电子技术专业施行一体化教学改革的意义

职业技术教育作为教育的一个重要部分，它的指导思想是以知识够用为原则，以就业为导向，旨在培养学生的知识应用能力。电子技术专业是一门理论复杂、实践性强、应用范围广的专业。随着我国科技事业的迅猛发展，职业技术变化速度已经远远超过了职业技术教育的发展速度，电子技术已由传统的电力电子学向现代电力电子学方向发展，新的理论、新的应用领域、新的科技设备不断涌现。但目前技术学校电子技术专业的教材仍然以经典的电子专业知识为主，教育模式重理论轻实践，培养的技术人才无法适应当前社会和企业的需求，出现了教育供应与社会需要相脱离的情况。由于传统的教学方式无法满足社会的需要，所以迫切需要建立一种新的教学模式，以增强学生的实践能力、动手能力和创新能力，使学生更好地符合技能型人才的要求。对电子技术专业施行一体化教学改革，对于提高教学质量、快速培养实用的技能型人才，满足当前科技发展和社会需求具有十分重要的意义。

四、电子技术专业一体化教学改革的措施

1.编写符合一体化教学理念的教材

职业技术教育教学的基本原则要求是基本理论教学要以应用为目的，以必需、够用为度。新的一体化教学教材必须以从“广而博”的专业理论中选择“少而精”的实用知识为原则，根据本行业发展动态积极推进课程和教材改革，开发和编写反映新知识、新技术、新工艺和新方法，具有职业教育特色的课程和教材，加强网络技术推进现代信息技术在教育教学中的应用，加强实践教学培养学生的实践能力和专业技能，提高实用性课程的教学比例，强调知识与实际应用的联系性。

2.改革教学方式

与一体化教学教材相同步，新的教学模式必须摒弃理论教学为主导的传统教育模式，而要采取理论教学、实验指导和社会实践三方面相结合的教学方式，实现教、学、做的一体化教学。首先，由教师系统教授电子技术专业的基础理论知识。在教授过程中，教师必须将理论与实际工作应用相结合，以加深学生对枯燥难懂的原理的理解。例如，在教学时，教师可以首先提出实际现场问题，然后以解决问题为目的，介绍问题涉及知识点、知识点的作用，应用知识点解决问题的方法步骤。通过这种方式，教师将知识点由浅入深，循序渐进地教授给学生，同时又注重联系实际，对于学生整体掌握知识很有帮助。其次，教师要结合所传授理论知识，进行相对应的实验教学部分，力求让学生通过实验环节，巩固基础知识，加深对原理的认识，锻炼动手能力。再次，老师可以通过社会实践环节，给学生分配合理的实践任务，让学生在课余时间进入企业实习，通过实习环节，熟悉专业现场知识，强化知识与实践相结合能力，提高学生的综合能力，十分有利于培养学生的实用性技能。

3.改革教师教学职能

为了能够充分调动学生学习的主动性和积极性，激发学生的创新性思维，教师首先要改变自己作为知识解说员的观念，改变过去“以教师为中心、以教材为中心、以课堂为中心”的思想，要“以学生为中心、以社会需要为中心、以实践为中心”，努力把自己转变为学生学习的指导者、帮助者、促进者和学习环境的创设者。教师应该同时具备理论教授、实验指导和实习辅导的教学职能，要能够做到知识讲解的连贯性和引申性。因为每位教师讲课思路不同，如果理论教授、实验指导和实习辅导这三个部分分别由不同的老师传授，极易造成讲解知识点的重复和脱节，缺乏教学的系统性和连贯性，又易浪费学生的学习时间，所以在一体化教学改革中应该同时要求教师一体化，即要求一个教师能同时完成上述三个教师的教学任务，这样不仅使教师的理论知识和技能水平得到很大的提高和发展，更有利于学生系统连贯地学习知识。

4.更新教学设备

电子技术专业的知识抽象复杂，传统的板书教学方法教学效率低下，学生接受水平不高。教师利用多媒体技术手段辅助进行教学，可以通过将图片、文本、声音和录像多种手段相结合，生动形象地向学生讲解抽象知识，将枯燥的理论知识动态地展现在学生面前，这种方式可以激发学生的学习兴趣、提高学生接受和理解知识的能力，开发学生的实践能力、创新思维和创新能力，提高课堂教学质量和效率。

五、小结

随着社会的发展、科技的进步，现代社会和企业对电子技术专业人才提出了更高的要求，不仅要求技术人员具备扎实过硬的理论知识，更要求技术人才必须有很强的实际操作能力，并能够妥善处理好生产中的实际问题，同时还要有技术创新的能力。传统的教学方法无法培养出符合现代社会要求的高新技术人才，因此为了适应现代社会和企业的发展需要，培养顺应时代潮流的电子技术专业人才，职业技术学校必须尽快采取合理的方式和手段对电子技术专业进行一体化教学改革，这是职业学校义不容辞的职责。

参考文献

[1] 盛继华.浅谈《电子技术》一体化教学[J].计算机教研，2007（18）.

[2] 顾玉娥.《电子技术基础》理实一体化教学改革探讨与实践[J].太原城市职业技术学院学报.2011(6).

[3] 梁俊.关于高职教育应用型人才培养的思考[J].四川技术学院学报，2005(2).

[4] 王晓楠，周春雷.《数字电子技术》一体化教学改革的探讨[J].中国科技信息，2010(22).

篇5

作者简介：郭玉华（1977-），女，河南南阳人，信息工程大学理学院电子信息工程系电子工程教研室副主任，讲师；庞学民（1963-），男，河南长垣人，信息工程大学理学院，副教授。（河南郑州450001）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）14-0069-02

主席强调指出，全面实施“素质教育”，应成为教育工作的主题。当前，我国高等教育进入内涵发展、提高质量的新阶段，确立了全面发展、人人成才、多元选择、终身学习、系统培养的新教育理念，更加注重学思结合、知行统一、因材施教，更加注重各类人才的社会责任感、创新精神和实践能力的培养。[1-4]

“数字电子技术基础”是一门强调理论联系实践的课程，重在培养学生的工程意识和科学思维能力。为此各高校都根据自身情况进行了形式多样的教学改革，在教材内容、教学手段、教学方法、教学模式、考核方式上进行了创新实践，[5]在教学模式上引入了多元化、信息化、启发式、立体式、项目驱动式的方法和手段，[6-10]全面推动了该课程的建设和发展。

“数字电子技术基础”是信息工程大学（以下简称“我校”）的一门重要的专业基础必修课程，具有开课面广、专业平台种类多、涉及学科面大等特点，要求教师不仅具有扎实的基础知识，还要有广泛而深入的专业知识。根据我校新的培养理念和不断深化改革的客观形式，教学组对该课程进行了“基于项目导引的理论与实践一体化”的教学改革实践，并将改革试点的成果进行了全面推广。“基于项目导引的理论与实践一体化”教学模式重在调动学生主动跟进、超前思维的本能，培养学生建立工程思维和创新意识，提高学生工程实践和科技创新能力。

一、基本情况和主要特色

“数字电子技术基础”课程“基于项目导引的理论与实践一体化”教学的基本组织模式是：在小班授课的基础上，采取“课堂理论教学+阶段研讨+习题课+基础实验+创新实践”相结合的组织模式，小班规模一般为40人以下。以电类专业为例，各环节学时安排如下：总计划学时80，其中理论讲授48学时，阶段研讨6学时，基础实验教学16学时，创新型实践教学10学时，习题课放在课下辅导答疑时间。该教学改革方案主要有以下几个特色：

1.模块化教学

模块化教学就是贯彻精讲原则，按照教学内容知识点的相关性，将课程划分为几个系统模块，将多个章节揉合在一起，突出讲解教学内容的重点难点。在课程学时日益压缩的情况下，模块化教学可以提高课堂效率，让学生学到尽量多的内容，并且对知识点之间关联性理解得更加清楚。

2.教学研讨

运用启发式和讨论式教学模式，在原来习题课的基础上，增加自主学习和阶段性研讨环节。自主学习和阶段性研讨可有效地增强学生的学习主动性，激发学生的学习兴趣。

3.EDA虚拟实验环境

要求学生熟练掌握计算机仿真虚拟实验环境，利用课下时间熟悉常用器件和仪器的使用规则，掌握常规电路的设计和调试方法。在节约实验室资源的情况下，可以培养学生综合运用知识、科学观察、分析和解决实际问题的能力。

4.创新型实践

创新型实践属于较为复杂的综合性实验，基于工程项目引导，多数内容是最新的电子技术实际应用的简化模型。该实践活动安排在理论教学结束后集中两周的时间，由教师提出功能和指标要求，学生自己设计、仿真、搭建、测试、调试完成。这种实践活动可以培养学生独立设计和实现电路系统的能力。

5.项目驱动和导引

在整个教学过程中都贯穿工程导引的思想。理论授课时运用项目驱动式教学模式，在引入每一单元模块知识前给学生布置一个设计任务，在教学过程中围绕如何实现该设计任务进行相关知识点的介绍；在研讨课上布置一些工程实践项目让学生设计并讨论，教师对其指导；创新型实践活动更是让学生直接接触工程实践的一次切身经历。

6.理论与实践一体化

理论教学与实验教学统一安排学时，理论课学时和实验课学时不强制区分。教学内容每一模块结束后即进行实验，让学生能够及时地“学一学、练一练”，有效提高学生的实践能力，也加深了学生对理论知识的理解。

改变理论任课教师不参与实验教学的现状，理论课教师组织并辅导学生实验，实验课程由理论课教师与电子实验中心的教师共同承担，由此解决了长期以来教学和实践易脱节的问题，同时也提高了教师的综合能力。

二、改革实施方案要点

1.理论教学的改革措施

（1）模块化的教学方法。由于改革方案中将课堂讲授学时由原来的60减少为48学时，节省的12学时分别调整到学生研讨和创新实践中，因此课堂讲授采用模块化的教学方法，将教学内容整合为4个单元模块。第一单元是逻辑代数基础和组合逻辑电路，包含教材中第一、二、四章，共14学时；第二单元是时序逻辑电路，包含教材中第五和六章，共14学时；第三单元是门电路和基本数字电路，包含教材中第三、十、十一章，共14学时；第四单元是半导体存储器和大规模集成电路，包含教材中的第七、八章节，共6学时。利用模块化教学可以提高课堂效率，让学生在较少的时间内学到尽量多的内容，并且对知识点之间的关联性理解得更加清楚。

（2）增加阶段性研讨。在课程教学组织中，增加自主学习和阶段性研讨环节。为了使理论授课与教学研讨有效结合，教师分别在第一、第二、第三单元结束后组织讨论，每次研讨2个小时。教师需要在教学研讨中把握好研讨的内容和方式。一是需要根据课程标准的基本要求及学生在学习和作业中存在的疑难问题，精心选择讨论题并设计教学过程；二是需要安排一些适当的知识点让学生自学并在讨论课上检查自学效果，比如组合电路中的加法器和数值比较器、时序电路设计中自启动修正问题等；三是需要布置一些工程实践项目让学生设计并在讨论课上对其指导，比如自适应单行道交通灯控制器、超市自动计费器、复杂密钥的密码锁电路等。

托尔斯泰指出：“成功的教学所需要的不是强制，而是激发兴趣。”通过自主学习和阶段性研讨，在教师和学生之间形成了积极互动的局面，增强了学生的学习主动性，激发了学生的学习兴趣。

（3）引入工程应用实例。运用项目驱动式教学模式，在引入每一单元知识前给学生布置一个项目，在教学过程中围绕如何实现该项目进行相关知识点的介绍。比如在介绍组合逻辑电路前引入病房呼叫系统、在讲解触发器前引入抢答器电路，在讲时序电路的计数器前引入数字时钟系统、讲解D/A转换器前引入任意波形发生器电路等。在每个单元结束后，给学生举案例分析，通过该单元知识点的学习，可以获得怎样的能力，可以设计出怎样的电路，这些电路在具体的工程实例中是如何应用的。在教学过程中引入工程应用实例，一方面使学生对基本概念和分析方法有更深入透彻地理解，另一方面使他们解决问题的工程实践能力有所提高。

2.实践教学的改革措施

为了培养学生的工程应用实践能力，将实践教学分成三个层次：基础实验、仿真型实验和创新型实践。多层次的实践教学模式可以使那些有兴趣、有能力的学生被筛选出来，为学校科技创新基地挑选人才。

（1）基础实验。基础实验以单元电路训练和基本操作为主，学生在教师具体的指导下完成实验，主要是巩固、加深所学数字电路的基本理论，学习仪器设备的使用，提高学生的基本实验技能和操作水平。基础实验包含设计型与验证型两种，共安排16学时，主要由实验中心的教师承担。

（2）仿真实验。仿真实验是基于Multisim10.0计算机虚拟仿真实验平台，让学生在课下进行电路设计的一种实验手段。内容包括两个方面：一方面是基础实验中需要通过仿真预习的内容；另一方面是为了对理论知识加深理解而进行的拓展的简单综合性实验。教师利用辅导答疑时间给予原理和方法指导，要求学生自己独立设计并且完成仿真结果，最后上交文档和设计报告。

教学改革方案中所选择的仿真实验内容主要包括：数码锁电路、占空比可调的振荡器、模拟声响发生器、汽车防盗报警电路、多通道顺序选择电路、时钟变换电路、智力竞赛抢答器、数字钟晶振时基电路、数控放大器、可编程任意波形发生器等。

仿真实验的目的是使学生有效掌握利用计算机软件设计电路的能力，提高学生工程设计和独立工作能力，也使得学生从理论知识到实际电路之间有一个过渡认识，对学生进一步实现硬件电路和系统调试打下基础。

（3）创新型实践。创新型实践属于较为复杂的综合性实验，基于工程项目引导，多数内容是最新的电子技术实际应用的简化模型。实验内容涉及多门课程的知识，还有书本上没有学到的内容，要求学生自学实验指导书，自己查阅资料和手册并独立完成。

教学改革方案中所选择的创新型实验内容主要包括：汽车尾灯控制电路、病房呼叫系统、多路数显报警器、多功能智力竞赛抢答器、数字时钟、数字频率计、出租汽车里程计价表、数字电子秤、数字温度计、红外线转速表。创新实践的时间集中在理论课程结束后的两周，共安排10学时，主要由理论课教师承担，要求学生两人一组，自由选题，在完成仿真的基础上交实物作品。

创新型实践的目的是使学生从深度和广度上扩充知识，熟悉工业前沿的电工电子新设备、新技术，开拓知识面，进行系统和工程方面的训练，培养学生的创新精神和技术创新能力。

3.课程考核方式的改革

课程考核分为理论考核、平时成绩、创新实践成绩三部分。

理论考核：试点班课程考核仍采取教考分离方式，与非试点班同卷、同时进行考试，考试得分按70%计入总成绩。平时成绩：包括平时作业、研讨课和仿真实验三部分。平时作业的书写态度和正确率占总成绩10%，研讨课准备的充分性、发言的积极性和结论的科学性占总成绩5%，仿真实验设计的合理性占总成绩5%。创新实践环节成绩按10%计入总成绩，根据学生题目选择难易程度、设计方案、焊接、调试及参数测试和实践总结等方面计分。

三、思考和体会

组织教学组对“数字电子技术基础”课程进行“基于项目导引的理论与实践一体化”教学改革，使笔者对教学规律有了更深刻的理解、教学方式有了更全面的改善、对教育工作者的责任和义务有了更深刻的体会。主要总结为以下三点：

1.对学生要有信心，要敢于放手

在我校进行教学改革必需面临这样的实际情况：一方面由于学生没有就业压力而产生学习惰性并且缺乏学习热情；另一方面，一直以来僵硬的管理模式和课程标准的约束使教师不敢放开手脚。

教师选择自学内容时非常谨慎，担心影响考试成绩。而改革实践结果表明学生的自学能力很强，理解问题、解决问题的能力也很强，只要教师给予足够的信任和引导，学生可以做得很好。虽然由于时间不足没在考前例行复习串讲和做模拟试卷，但是学生比平行班考得更理想，这证明了“素质教育”才是最重要的，绝对不能采取“应试教育”。

通过各方面的改革措施，学生的学习热情调动了起来，研讨课上积极发言，并且愿意尝试各种实验。仿真实验虽然放手在课下进行，但是通过创新实践活动反映出，他们在课下独立完成了实验，并且较好地具备了创新能力。

2.研讨交流，教师可向学生学习

教师要想很好地掌控研讨课的局面，需要有丰富的教学经历、扎实的理论知识、广泛的实践经验、实事求是的治学态度，对自己的教学能力充满自信，又能够包容学生不同的学术见解。

教师需要全面提高注意力应对学生不断涌现的思维火花，自己习惯用常规解法，而学生不按常规思考，而且能提出多种不同的解决方法；自己思维定式，而学生敢于提问，甚至对工程业界的行规标准敢于，提出自己的想法。只有通过研讨课，教师才能明白学生的思维方式以及与自己的不同处，这样的课程形式大大提高了趣味性，而且对教师自己也是一个挑战。

研讨可以促进教学，教学双方的交流使得教师了解了学生的思维，学生得到了教师的引导，相得益彰。

3.要让学生真正接触工程实践

根据我校的培养目标，只有懂工程技术、能独立创新的学生才能够适应业务单位的需求；只有让学生真正接触工程实践，真正熟悉硬件设备，才能够到业务单位熟练地操作和维护先进的装备。

而实际的情况是，学生在校期间学习理论知识的时间很多，但是参与实践的机会较少。软件的设计仅依赖电脑即可完成，但硬件设计需要构建环境，这需要学校投入大量的人力、物力和财力支持，还需要各部门协调管理，参加校科技创新活动或电子设计大赛的是较好的解决方式。但是在课程中贯穿工程思维、增加创新实践环节则是教师组织和引导学生跨出实践的第一步。

参考文献：

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[2]蒋侃,韦兆文,邓柯.大学生创新实践活动的探索与思考[J].高教论坛,2007,(4):129-131.

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[6]崔占琴.“数字电子技术基础”课程授课方法思考[J].电气电子教学学报,2010,(5):81-82,85.

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