解析機電一體化與機電一體化教育

◆胡素梅

作者：胡素梅，烏海職業技術學院高級工程師，研究方向為機電一體化技術（016000）。

機電一體化又可以稱之為機械電子學。在科學技術的帶動下，現階段世界上所應用的機電一體化技術主要是將機械與微電子技術聯系在一起而形成的一種技術。在市場需求的帶動下，越來越多的技術類院校都將機電一體化作為學生的主修課程。本文就通過介紹機電一體化的構成以及其應用范圍，來詳細探討機電一體化教育。

1 機電一體化的構成

通過對機電一體化的了解可以得知，機電一體化結構中主要包括機械本體部分、傳感部分、驅動部分、控制及信息處理部分、動力部分和執行部分幾個要素。

1）機械本體部分類似于人體的構架，這一部分是保證整個系統正常運行的基礎和依托，主要包括框架、機身和機械連接等。

2）機電一體化結構中的傳感部分類似于人體的主要感官，在系統運行過程中，傳感部分能夠對運行過程中需要用到的各類參數和狀態進行詳細的檢測，并將這些數據變為易于識別的信號，之后傳輸到處理單元進行信息處理，這樣就能夠產生所需的控制信息。傳感部分一般由儀器儀表和傳感器等組成。

3）驅動部分類似于人體的肌腱，肌腱能夠在大腦的支配下完成四肢的運動。

4）驅動部分在控制信息的引導下也能夠充分發揮其功能，完成各類任務和動作。

5）控制及信息處理部分類似于人腦，控制和引導全身進行運動，同時進行思考和判斷，控制及信息處理部分能夠將各個傳感器中的信息進行集中、分析、加工和存儲，之后根據處理結果來發出相應的指令，這樣就能夠控制整個系統的運行狀態。控制及信息處理部分一般包括可編程序控制器、邏輯電路、計算機、控制裝置、計算機外部設備、轉換和接口等。

6）動力部分類似于人體自身制造的能量，這些能量能夠維持人體的正常運動。動力部分也能夠為系統的運行提供充足的能量，它作為系統的驅動執行機構，能夠保證系統的正常運行。

7）執行部分類似于人體的四肢，四肢能夠在大腦的指引下完成工作任務，并根據具體的信息和指令來發揮自身的功能。執行部分屬于運動部件，其中包括機械、電液和電磁等。

2 機電一體化的應用范圍

數控機床從數控機床產生及發展的過程來看，其功能和控制精度都達到了一定的水平。數控機床一般被分為模塊化、總線式以及緊湊式幾種主要的結構，這種體系結構的主要特點是多CPU和總主線。同時數控機床也彰顯出開放性的設計特征，也就是數控機床的硬件體系結構和功能模塊具有較好的兼容性和層次性，能夠盡可能地保護和提高用戶的使用效益。數控機床的系統能夠根據車間需求來應用編程技術，并實現加工過程的動態仿真，同時還引入了診斷和控制類的智能機制。數控機床在發展的過程中還應用了大容量的存儲器，并將軟件進行模塊化設計。這種方式不僅增強了數控技術所具有的功能，也提高了CNC系統所具有的控制能力。現階段的數控機床系統基本實現了多級網絡功能，大大增強了系統構成復雜的加工能力。

工業機器人機電一體化技術還應用于工業機器人中，當第1代機器人問世時，它們只能夠進行簡單的運動，本身缺少靈活性，也不能較快地適應工作環境。在第2代機器人問世以后，其所具有的傳感元件更加先進，并且能夠根據作業環境和對象來提出相應的信息，在經過計算機的分析和處理以后，機器人能夠進行簡單的判斷，進而保證自身能夠更好地完成任務。工業機器人的這次發展代表著自身功能的完善，并預示著工業機器人將會變為一種實用性的工業技術。第3代機器人是智能化的代表，其具有較多的感知功能，能夠獨立完成較為復雜的判斷，能夠獨立完成任務。這一發展主要歸功于第5代計算機的應用。

3 機電一體化教育

增加招生數量 對于高職院校來說，機電專業是一門比較基礎性的學科。在教育市場化的變革下，許多教學質量高的高職院校都成為競爭中的獲勝者。從現實情況來看，大部分職業學校學生的文化課水平不能和普通本科生的成績相比，學生進入高職院校的目的都是獲取一技之長。在這種觀念的影響下，學生就讀高職院校的目的更多傾向于學習理論知識和實踐經驗。而機電一體化專業恰恰就是迎合這一學習目的而產生的，機電一體化能夠鍛煉學生的動手操作能力，幫助學生積累更多的技術和經驗。要想保證機電一體化教育的發展，學校必須正視自身的辦學目的，并通過增加招生數量的方式來增強機電一體化專業的發展。在機電一體化教學過程中，教師可以根據高職院校實踐能力強的特點來安排教學，這樣更容易讓學生接受知識，并掌握更多的專業技能。

緊跟時代發展趨勢機電一體化主要依靠科學技術的發展而進步，所以在機電一體化教育中，也應該根據機電一體化知識的變化來革新教學內容。如在課程選擇、專業設置以及教材編寫方面，都應該采用動態的方式進行管理。科技的發展促進了知識的發展，所以在機電一體化教育中，需要根據現階段市場以及技術的需求來調整教學內容。在這個過程中，教師起到至關重要的作用。

教師作為機電一體化知識的主要傳授者，首先應該提升自身的知識含量，擴充自身的知識內涵，不能滿足于現有的水平，應該迎合與時俱進的思想來完善自我。教師在平時可以通過互聯網、書籍、雜志以及學術交流的方式來改進自身的不足，對教學中有所欠缺的內容加以補充和調整，并且與時俱進地學習最新知識。這樣才能保證在教學過程中能夠將最新、最優質的知識傳授給學生，進而達到提升學生素質的目的。

作為學校來說，平時應該多聽取教師的意見，保證機電一體化專業的課程設置、教材選擇等內容易于學生接受，并且能夠取得較好的教學效果。由于機電一體化涉及的范圍較廣，對于一些教學條件有限的學校來說，不可能達到最為完善的教學水平，所以這些學校應該在教學過程中了解教學的重點以及次要的教學內容，這樣才能使學校的資源發揮最大的效果。

重點培養學生的實踐能力人才已經成為企業之間競爭的主要因素，所以用人單位在挑選畢業生時，一般都會選擇實踐能力較強的學生。針對企業對人才的這一需求，學校在培養學生的過程中，一定要將培養學生的實踐能力作為重點，同時還應該讓學生具備自學、思維、綜合運用和分析等多種能力，讓學生無論在課上還是課下都能夠不斷提升自己，這樣才能使學生達到全面發展的目的。教師在授課的過程中，也應該根據學生的年齡特點以及興趣愛好來設計新穎的題目，通過這種方式來提高學生的積極性和主動性，讓學生能夠自主地投身到實踐過程中，改變學生以往被動學習的態度，這樣就能夠取得事半功倍的效果。在這個過程中，教師可以引導學生利用現有的知識來解決問題，同時也可以鼓勵學生進行創新思維，充分發揮自身的創造性，大膽擴展設計思路，通過這種方式，可能會取得意想不到的教學效果。學校也可以定期組織動手實踐大賽，讓學生發揮自己的聰明才智，將學過的東西融入自身的創造力，將創新性的設計展示給大家。在這個過程中，學生不僅能夠感受到自身的價值，同時能夠感染周圍的學生，最終形成一種積極的學習氛圍，進而促使整個學校學習水平的提高。

在教學中了正確把握“機”“電”之間的關系在數字化時代的背景下，學生要想學好機電一體化專業，不僅需要完善有關電的知識，同時還需要學習計算機、電接口和自動化等技術，還應該正確把握“機”“電”之間的關系。在學習的過程中，應該遵循“以機為主、以電為用、機電結合”的基本原則，對原有的課程內容進行提取和加工，并根據實踐需要來建立綜合性實驗室。在設置機電一體化課程時，應該保證學科的綜合性，將機械技術、仿真技術、計算機技術、光電技術和控制技術結合在一起，在此基礎上來優化和調整專業知識教學體系。機械電子工程專業重點研究的是工程設計，需要將控制、計算機和微電子等融合在機械制造中。機械電子工程專業中主要體現的是機、電、光的結合，并且需要研究和設計機械控制、狀態檢測和測量等內容。

改變現有教學觀念及制度要想實現機電一體化教育的發展，就應該將學生作為教學的中心，以市場為導向來開展教學活動。學校需要任用具有一定學識和資歷的教師擔任機電一體化專業的授課教師，并且可以通過福利待遇的方式激發教師的教學積極性。

對于教師來說，應該將教書育人作為自身教學的基本準則，同時應該根據時代的發展變化來革新自身的知識結構。在時代發展的洪流之下，教師只有抓住這一機會，與學生共同努力，才能夠使學生的素質有所提高，同時也能夠促進機電一體化教育的發展。

4 總結

綜上所述，要想使機電一體化教育取得新的突破，除了要了解機電一體化構成和應用范圍，還應該做好機電一體化的教育工作，通過這種形式來促進機電一體化技術的擴展。在機電一體化教育不斷發展的同時，除了科技水平的提升，各所學校所培養的機電一體化人才也將會為該技術的發展提供更多動力。

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