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關鍵詞:機電一體化;現狀;技術應用
隨著科學技術的飛速發展,機械化設備不斷的發生著變革,人工智能的技術手段提高了工作效率,解放了生產力,為人們的生活帶來方便。機電一體化就是在計算機技術不斷地發展背景下產生的,是機械和微電子技術結合的產物,現在社會中使用的大部分自動化生產設備都是機電一體化設備,它已經深入了人們的生產和生活,可以說現代信息化生活中人們已經離不開機電一體化設備了。
一、機電一體化技術的概念
機電一體化又稱機械電子學,是結合電子技術、機械技術、微電子技術、信號變換技術、傳感器技術、接口技術等多種技術為一體的高新技術,并在實際的生活中得到充分利用的技術,現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備,比如:數控機床、工業機器人、辦公自動化、視覺傳感式變量噴藥系統、汽車電噴系統、生產流水線、全自動洗衣機、打印機復印機、電梯等,均與人們的生活息息相關。
機電一體化在工作中的運用,整體上來說是解放了人,它不僅減少人的體力工作,而且與人工操作、手工進行相比,結果會更精準、效果會更好。
二、機電一體化在我國的發展現狀:
我國是在上世紀80年代改革開放后開始進行機電一體化方面的研究,相對外國先進的發達國家來說,起步晚,發展時間短,人才短缺。目前,我國有大量的機電一體化設備的應用,雖然高精的設備主要來源還是通過進口,但是,整體來看,我國的機電一體化發展速度很快,與國外科技發達國家相比雖然有很大差距,但這種差距正在以飛快的速度縮小。
傳統的機器設備不僅機器落后,使用起來效率不如機電一體機高;傳統的手工勞作不僅需要大量的勞動力,而且還是高耗能、高污染的低技術含量機器設備,不符合可持續發展的現代化市場要求。但是,我國的傳統工業工作量大,設備多,勞動力也多,目前還不能不考慮資金、操作技術人員、原有工人安排等因素的存在,直接將原有的落后機器全部換成機電一體化的設備,這需要一個逐漸替換的過程,需要慢慢的進行結構的轉型和人才的培養。
三、機電一體化的發展趨勢
機電一體化是機械、電子、信息等多種學科的交叉融合,它的發展和進步是科學技術發展的結果和表現,同時也會給相關的科學技術帶來發展。它的發展趨勢主要有:
(一)智能化
智能化是機電一體化的主要特點,也是不斷追求的目標,技術越發達,智能化程度越高,高性能、微處理,完成人的局限內不能完成的工作為人們的生產帶來便利。
(二)網絡化
網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產和人們的日常生活都帶來了重大的變化,基于網絡的各種遠程控制和監視技術就是在這種背景下產生,并 有不斷發展和完善的趨勢。
(三)微型化
微型化是精加工技術發展的必然,也是提高工作效率的需要,機電一體化產品生產的零件尺寸小,多是人工無法完成的產品,如尺寸在1毫米以下,并向微米、納米級發展,是小型化的發展方向。
(四)環?;?/p>
過去的工業革命給人們的生活帶來了重大的變化,但同樣也給生態環境帶來了嚴重的破壞,信息革命時代,人們的思維發生了轉變,提倡保護環境和資源,機電一體化也要注意這個方向,設計出更加環保、低能耗、高效率的一體化設備和系統。
四、機電一體化的應用
機電一體化應用范圍廣,工作起來效率高,在眾多的領域都可以找到它的存在,在我國,機電一體化主要有幾個方面的應用,數控車床、煤礦機械、柔性制造系統等。
(一)數控車床
數控車床,是機械加工行業的新秀,顧名思義,它是用數字指令來實現機械的加工制造,經過多年的發展,現在已經基本趨于成熟,它精度高、效率高,而且具有可復制性,按照圖紙的標準和形狀設置好指令后,可以自動精準的批量生產。過去的手工操作時期,工人根據圖紙的要求進行操作,需要憑借自己的眼睛來衡量操作的準確性,但是,人的視覺是有局限的,不能精準到最小的范圍,機電一體化卻可以精準到納米這個微小單位。
目前我國使用的數控機床大多是多個系統操控下共同來完成的,功能強大,結構緊湊,數控車床相比于其它普通車床來說,能夠做到精確化、智能化,動態仿真、在線診斷、模糊控制等功能,極大地的豐富了數控系統的功能,提高了產品的質量,更好的滿足人們的要求。數控車床主要工作對象是不銹鋼、合金、銅鐵、亞克力、塑膠等,根據不同的要求,通過鉆孔、線切割、精銃等加工成不同形狀的零件和模型。
(二)煤礦機械
煤礦機械領域是機電一體化技術廣泛使用的領域之一,煤礦機電一體化是將計算機、機器人等技術結合,我國最早的采煤機是在1992年與波蘭公司合作開發的,經過了這些年,通過不斷地努力和合作,研發出了很多更先進的技術,使我國的電牽引煤礦電控系統更加的完善。
在上世紀我國開始重視機電一體化在礦井中的作用開始,國家組織人員向外國進行考察,并引進了一批最早的安全監控系統,在使用的同時,技術人員通過不停的探索和發展,研究出了適合我們實際情況的安全監控系統,經過三十多年的變化,目前擁有多家可以獨立研發生產安全監控系統的公司,而且這些國人自制的安全系統無論在穩定性還是可靠性上都具有較大的進步,基本跟上了先進國家的水平,適合我國的國情和需要。
礦井提升機可算是機電一體化在礦井中運用最得意的一項技術,它實現了全數字化的提升,簡化了電氣的安裝,硬件配置簡單,零件少,兼容性高,啟動快,還能瞬間提速,軟件的控制也很方便。我國研發的提升機控制系統非常的方便和安全,比如變頻交流提升機,該系統可以使用2臺計算機裝置,這兩臺機器擁有自己獨立的數據處理系統外,它們還可以同步工作、互相檢測。
(三)柔性制造系統
英文簡稱是FMS,是由統一的信息控制系統、物料儲運系統和一組數字控制加工設備組成,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統,包括計算機、數控機床、料盤、機器人、自動搬運車、自動化倉庫等組成部分,此系統有三個類型:柔性制造單元、柔性制造系統、柔性自動生產線。它按照成組的加工對象確定工藝過程,選擇相適應的數控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統,并由計算機進行控制,所以能自動調整并且實現一定范圍內的多種工件的成批高效生產,并能及時地改變產品以滿足市場需求。
(四)交流傳動技術
交流傳動技術一般包括兩大類:同步交流電機控制和異步交流電機控制,它具有良好的牽引和制動性,黏著力強,目前我國的動車組和磁懸浮列車幾乎都是采用的交流傳動技術,交流傳動技術之所以能快速的發展,主要原因就是交流傳動系統的優越性,備受各界的好評。比如動車運行控制系統,它就是由地面設備、車載設備、信息傳輸設備組成,是一項將通信技術、計算機技術、控制技術為一體的機電一體化系統。
結語:
機電一體化是時代的產物,是生產力的集中表現,隨著科學技術的發展,我國的機電一體化技術會越來越成熟,前景也會越來越廣闊,將會不斷的給人們的生產和生活帶來方便和進步。
參考文獻:
[1]門偉.淺談機電一體化[J].民營科技,2012(10)
[2]李建蓉.以學生自主能動性學習為目的的教學方式探討[J].科技創新與應用,2012(11)
關鍵詞:煤礦;機電一體化技術;應用
1.煤礦機電一體化技術的發展狀況
我國煤礦機電一體化技術始于建國初期,電子科技的初步發展使得把電子技術和原有的機械水平結合成為了可能,一定程度上提高了機械水平,但是由于計算機技術的限制,機電一體化并沒有蓬勃發展起來。20世紀70年代初,在“九五”期間發生了跳躍式變化,由于計算機技術的普遍應用,機電一體化程度加深;我國不僅引進了很多當時國際先進的機電一體化產品,并且研制成功了許多具有自主知識產權的產品并得到廣泛應用[2]。近年來隨著煤礦行業的不斷發展,煤礦生產水平也在不斷的提高,機電工程的控制水平也要隨著行業的發展而得以提高,從而也加快了機電一體化技術的發展?,F代科學技術的發展,機電一體化更加具有先進性,尤其是21世紀以來,智能技術的開發與利用對機電一體化起到了極大的作用,并且應用到煤礦系統中。
在煤礦的井下,智能設備已被應用,例如井下智能機器人、智能化作業設備等,這些都是機電技術所提供的機械設備,但我國井下機電設備的能力不高,可靠性和檢測智能控制水平也不能達到高標準,這樣會影響到工作的安全生產。就我國目前的情況來說,煤礦機電一體化取得了很大的突破,這在很多方面都得到了提現,以MGD150NW采煤機的應用為例,它不僅大大提高了產量,還增加了安全性;綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力,也提高了人身設備的安全性;鋼絲繩損耗定量檢測系統,充分利用了計算機的作用,精確的計算了鋼絲繩的損耗程度,使安全隱患消失于無形;此外還有很多其他技術的應用也充分體現了我國煤礦機電一體化的進程,例如提升機交流電控系統、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC/30煤礦用斜巷防跑車擋車裝置等。雖然現在我國煤礦一體化已經有了明顯的成就,但是和西方發達國家相比還存在著明顯的差距,整體技術水平和具體的機械設備都明顯落后,以SL500系列采煤機為例,這種智能的自動化技術在我國還沒有廣泛的流行。
2.電牽引采煤機
電牽引采煤機是機電一體化技術在煤礦生產中的一個典型應用。和液壓牽引對比,它具有以下特性:
其具備較好的牽引特性,能在采煤機向前工作時提供牽引力,讓它克服陰力進行移動,也能夠在采煤機下滑時進行發電制動,向電網反饋電能;能用于大傾角煤屋。此外牽引電動機軸端還安有制動器,從而不必借助別的防滑設備;運行可靠,使用壽命長。電牽引不同于液壓牽引,其除電動機的電刷和整流子有磨損外,別的元件都沒有磨損,故其工作可靠,礦障少,壽命長,維修工作量??;反應屢敏,動態性好,電控系統能實時調整各種系數,結構簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結構簡單、規格小,份量輕,傳動效率能達99%,比液壓采煤機的傳動效率高出將近30個百分點。1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作,研發出我國首臺交流變頻調速MG3442PWD型薄煤屋強力爬底板電牽引采煤機。后國內有關研究單位與企業在吸納國外采煤機技術進步。如:上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都對電牽引采煤機進行了大量的研究開發,同時在煤礦生產中起到了廣泛的作用。
3.礦井安全生產監測監控系統
最能體現煤礦機電一體化技術之一的是礦井安全生產監控系統。我國監測監控技術應用較晚,上世紀80年代初,原國家煤炭部組織了大規模地對國外煤礦監控技術的考察和引進工作,不僅推動了國內監控技術的發展。而且還從法國、波蘭、德國、英國和美國等先后引進了一批安全監控系統(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion2200),經過消化,響應收同進又結合我國的實阮情況,研發出KJ2,KJ4等安全生產監控系統并通過了鑒定。
上世紀90年代以來,我國緊跟世界監測監控系統的發展趨勢,自行研發出了一批具有世界先進水平的監控系統,如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等。它們的主要特點有:測控分站的智能化水平進一步提高:可與網絡邊接,系統軟件采用了Windows操作系統。而且,在“以風定產,先抽后采,監測監控”12字文針和煤礦安全章程等有關條款的指導下,規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。此后,更多的監測監控系統生產廠家如雨后春筍般不斷涌現,這不但為各煤礦提供了更多的選擇,也促進了各廠家產品質理和服務意識的提高。通過長時間的實踐,安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。
4.液壓支架電液控制系統
我國研制液壓支架電液控制系統的起步較蟓。雖有諸多型號的電液控制系統液壓支架研發成功,但我國自主生產的電液控制系統的液壓支架卻還未在煤礦中廣泛的推廣使用,在高產高效工作方面依然是從國外引進電液控制系統液壓支架。以我國目前研制的支架電液控制系統來年,仍處于成組程序和單架控制的起步階段。液壓支架研制的趨勢是向電液控制的方向發展,將計算機技術與液壓控制相結合,達到定硬度雙向鄰架或自動移架,避免對頂板和支架產生沖擊。而且,電液控制設備還可查測支架的工作狀態。美國、德國液壓支架電液控制系統的研發走在世界前列,它們的液壓支架技術配備有礦障預警功能,能實現液壓支架與采煤機、刮板機的遠程控制。
5.礦井運輸提升設備
帶式輸送機不僅能滿足長距離的連續輸送、而且具有輸送量大、運行可靠、效率高和自動化等特點,已成為我國當今機電一體化技術的研究重點。
5.1 帶式輸送機
我國已自行生產制造了多個品種類型的帶式輸送機?!鞍宋濉睍r期,由于“日產萬噸綜采設備”項目的實施,帶式輸送機的技術水準得到了極大地提升,煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的主要技術研究和新產品的研發也獲得了較大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效順槽可伸縮帶式輸送機等;均真補了國內此項技術的空白,并對帶式輸送機的關鍵技術及主要部件進行了理論探討和產品開發,成功的研制出多種軟起動和制動裝置。有以PLC為核心的可編程電控裝置、驅動系統采用調速型液力偶合器和行星步齒輪減速器。
5.2 礦井提升機
礦井提升機實現全數字化的提升,特別是內裝式提升機,從結構上將驅動和滾筒合為一個整體,簡化了機械結構,是典型的機電一體化設備。全數字提升機不僅能夠進行可重復性礦障尋址、診斷和自診斷,而且還可以進行簡單而迅速地通信。采用選擇總線的方式,大大簡化了電氣的安裝。其硬件配置簡單,相互兼容,零備件少,能夠輕松地實現軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。在我國“九五”計劃時期,國產全數字化直流提升機是各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產龍的全數字化直流提升機的核心部分ASCS的計算機系統由雙CPU構成。除此之外,我國還研制成功了第一臺交2交變頻器供電的交流提升機。2000年11月,該系統在焦作古漢山礦投入運行,情況良好。提升機由于采用了計算機技術,其安全保護系統更為完善。該系統的主要特點是:使用兩臺計算機裝置,每臺都有自已獨立的測量、傳感裝置和數據處理系統。兩臺計算機同步工作,互相檢測,互為備用,對提升行程實現直接測量和間接測量容器位置相結合的方式,一定程度上實現了行程的自動控制。因為采用了計算機,對安全回路、制動回路、電源和驅動回路能夠進行實時檢測,極大地提高了提升機安全性能。
6.其他煤礦機電一體化裝置
其他的機電設備主要為煤礦供電設備。煤礦供電的特點不僅要求可靠,質量高,而且還要能滿足大功率設備的要求,因此節能型產品應為首遷。高壓開關柜采用了維護量小,使用壽命長的真空開關。用集中補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數,減少供電系統的無功電流,降低了無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用了“微機保護”,具備網絡功能,可以實現遠程遙控、遙測和遙調。
7.結束語
總而言之,先進煤礦機電一體化設備的高智能化、程序化、信息化特點,以及體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點,使得這些機電設備在煤炭生產中得到廣泛應用,不僅減輕了操作人員的勞動強度,而且還為煤礦工人提供了安全保障,極大地提高了煤礦的生產能力,創造了巨大的經濟效益和社會效益。
參考文獻:
關鍵詞:機電一體化;構成要素;技術
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:
機電一體化的發展總體上主要分為三個階段:(1) 第一階,也就是初級階段主要是是上世紀 60 年代之前,人們不自覺地應用電子技術并且將其推廣。(2)第二階段主要是隨著經濟的發展,機電一體化技術與產品均取得較大的發展。(3)第三階段主要是各個國家都開始加強對機電一體化的關注以及大力支持機電一體化技術和產品。
一、國內機電一體化的發展現狀
機電一體化經過近幾十年的發展,其技術本身已經實現了長足的進步。特別是在經過電子科技的完善、微型處理器的引入、通信技術和多媒體遙控技術以及自動化的縱深發展的支援。
1. 數控技術方面的發展現狀。
我國的數控技術主要起步于 1958 年,在 1995 年末期,國產數控機床在國內市場的占有率已經達到 52%左右,配置的數控系統也高達 11%左右。據對我國數控技術發展歷程分析,大體上已經取得了不錯的成績。不僅擁有千套的數控系統,同時其生產能力也得到提高。
2 .計算機集成制造系統方面的發展現狀。
經過多年理論與技術的準備, 我國的 CIMS 已經取得相當不錯的發展。早在上世紀初,我國已經有多個省市、多個行業以及多家具有不同規模和類型的企業開始采用或者已經采用過CIMS 示范工程,并且取得巨大的經濟效益。此外,隨著近年來經濟的快速發展,CIMS 試點的進一步推廣與應用已經廣泛的擴展到機械、電子、航空、輕工、紡織、冶金以及石油化工等多個領域,同時也受到各個行業的關注,并投入較多的資金和精力的投入。
3 智能機器人技術得到廣泛應用?,F代機電一體化技術的發展也逐漸強調智能機器人的作用,從控制機器人進行機械操作到機器人自動化操作,有關機電一體化領域中的智能機器人技術日益完善。據不完全統計,我國目前擁有開發智能工業機器人的科研機構和廠家超過五十家,而在我國工業機器人市場,大約有一萬臺智能機器人參與市場流通。可以說將智能機器人技術引入機電一體化系統之中,將會有助于提高機械系統運作效率,在某些特殊情況下能夠幫助工作人員減少人身傷害。
4 車床數控技術水平得到全面提升。
從二十世紀五十年代,我國的車床數控技術開始得到國家和專家的重視。當前我國的車床數控系統的生產能力有十分明顯的提高,年產量達到3000 多套,與之相關的主軸和配給方面裝置的年生產能力也早已突破了5000套。在車床數控技術提升的同時,數控機床業分為普通級和精密級等不同類別,但就普通級車床數控系統而言,目前其加工作業密度已經精確到5μm;而精密級車床數控系統的加工精密度已經可以達到1μm。相比較而言,十年前我國的車床加工精密度還只是在5μm 級別,不得不說當前在機電一體化技術中,車床數控技術的突飛猛進十分引人矚目。
二、機電一體化技術體系的構成要素
1.機械技術
機械技術是機電一體化技術的基礎。包括機架、工作機構、傳動和動力裝置等, 具體實現人們最終需要的各種功能。無論是設計、機械制造, 還是機械工藝, 潛力都很大。
2.微電子技術
微電子技術是體系內傳遞、過濾、吸收和處理各種信息、能量和思想的工具, 是整個體系賴以生存和發展的關鍵和先導。因此, 要大力開發功能多、性能高、保密性好、性能價格比較低的單元等, 以滿足日趨完善的機電一體化體系的需要。
3.計算機及信息技術
計算機及信息技術是機器實現自動化和智能化的核心要素, 是代替人操縱機器的替身。包括計算機主體和可仿程序控制器及其配套的輸入輸出設備, 顯示器和外部存儲器,也包括有關的傳感器等。為進一步發展機電一體化, 必須提高信息處理設備的可靠性, 包括模/ 數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性, 進而提高處理速度, 并解決抗干擾及標準問題。
4.系統工程和控制技術
體系的組成、優化、自動化、智能化、可靠性、可行性的經濟性的綜合反映都必須采用系統工程的方法來分析、決策并付諸實現。這是近年來最活躍的技術領域。特別是人工智能控制技術有了很快的發展, 對機電一體化產生了深遠的影響。
5.接口技術
為了能夠與計算機進行通信, 因此數據的傳遞格式必須是標準化、規格化。用同一標準規格的接口可以使給信息傳遞和維修帶來方便,因此我們要著力于發展低成本、高速串行的接口的生產, 以解決信號電纜非觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
三、機電一體化技術的功能
(1)提高機械系統的性能, 完成傳統機械系統不能完成的功能。
(2)提高機械系統的智能化程度, 使人在更舒適的環境中工作。
(3)提高機械系統的可回收性。
(4)降低機械系統的原材料消耗。
(5)降低機械系統的能耗。
(6)降低機械系統對環境的污染。
四、現代機電一體化技術的特征
1.智能化特征
現代機電一體化產品應具有三方面的智能能力:
(1)自學習能力,即能對一個過程或其所處環境的信息和知識進行學習,并能將得到的知識用于進一步的估計、分析、決策和控制,從而使其處于最優狀態;
(2)自適應能力,即當系統遇到未學習過的事例時,有能力給出合適的處理,甚至找出故障,分析和修復故障;
(3)自組織能力,即對復雜任務和分散信息有進行組織和協調和能力,具有不同程度的靈活性和主動性,能在任務要求的范圍內自行決策,主動采取行動,當各種任務沖突時,可指揮各拉制器有組織地自行解決。
為實現智能化功能,常以計算機為基本工具,根據控制論和信息論的原理,輔之以軟件系統框架。80年代末以來研究最多的是專家系統框架、模糊系統框架和神經元網絡框架.專家系統提取人類成熟的操作經驗和知識,以知識庫為核心,配以特征知識處理,采用多種推理機制和匹配法則.構成完整的最優決策系統。模糊控制首先對對銀的各Tl)卜比能指標建立單項滿意度模糊子集的隸屬函數,按其重要性的小同分配以不同的加權因子,然后按一定算法得出綜合整體滿意度隸屬函數,再通過何優化策略尋優。神經元網絡是一種用來模擬人類大腦神經系統結構和功能的系統,一般由多輸入單輸出非線性單元組成神經元,各神經元按一定模式連接,并構成各種連接模型。
2.擬人化特征
機電一體化產品最終是要為人類服務的,在那些人能直接進行干預或控制的場合,操作環境和控制方式越來越與人的行為方式一致,體現出高度的人一機一環境協調,這就要求在機電一體化產品的設計階段應充分研究人的生理、心理特性和能力限度,人機功能的配合與互補等等,最大限度地使產品更適宜人。在那些人無法直接進行干預或不需要人直接進行控制的場合,機電一體化產品應加強與人或其他生命體保持相似的行為方式,即具有鮮明的仿生特征。
3.微型化特征
將機電一體化產品應用于人類無法施展的微觀世界,是一項重要而又自然的要求,由此開拓了微機電一體化的研究和應用領域,并取得了輝煌的成果。目前,幾何尺寸不超過1cm3的微機電一體化產品已由研究全面走向生產,更微小的如納米級產品也開始在實驗室中研制。
4.綜合化特征
機電一體化技術已完全突破了機械與電子相結合的概念約束,成為綜合機、電、光、磁、聲、熱、液、生物等多種學科的先進技術,按照控制論、信息論、系統論、決策論等多門理論進行集成而實現。另一方面,在機電一體化產品的設計和生產階段,計算機集成制造系統(CIMs)的思想也得以貫徹。
結語
機電一體化技術的發展提高了機電產品的質量,贏得了較好的經濟效益和社會效益。機電一體化技術并不是一個獨立的學科,是許多科學技術發展的結晶機電一體化技術的發展也能帶動著的眾多科學技術的發展,代表著一個時代的前進。因此,隨著科學技術的快速發展和各種技術的相互融合,機電一體化技術必將有著廣闊的發展前景。
參考文獻:
[關鍵詞]機電一體化 項目驅動 討論互動 教學實踐
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)10-0155-02
機電一體化技術與系統課程是南京理工大學泰州科技學院機械電子專業的專業主干課,是一門綜合性、應用性很強,具有系統工程應用意義的課程。[1]課程涉及專業內容多,知識廣泛,理論性和實踐性較強。為幫助學生實現從理論學習到實踐應用的過渡,提高學生對所學知識的綜合運用能力以及工程實踐能力,更好地培養應用型、創新型人才,我校機械電子專業教學團隊對該課程不斷進行教學改革,更新教學內容,積極探索理論與實踐相結合的教學方法。
一、教學中存在的問題
(一)理論教學方面存在的問題
教材和教學內容與先修課程重復率高,各知識點分散。[2]機電一體化技術與系統是許多高校相關專業為高年級本科生開設的一門課程,旨在讓高年級學生厘清前三年的各專業課之間的關系,能夠以系統的觀點和方法去分析和設計機電一體化系統。由于是原專業基礎知識的鞏固和加深,因此,教材和教學內容包括了之前學過的多門課程,教材大而全,教學內容多而廣;此外,該課程現有教材內容一般按照機電一體化大系統的各組成子系統組織設計,即每一子系統對應一章內容,不同章節知識點之間缺少有機聯系。雖然知識點可以獨立教授,但容易孤立,學生無法深刻理解機電一體化產品的系統性和技術的綜合應用性。
(二)實踐教學方面存在的問題
機械電子專業由于為我校后增專業,機電一體化技術與系統課程開設時間相應也不長,加之機電設備的復雜性、高造價、臺套數不足、使用維護成本高等原因,在實驗教學環節開設的多為演示性、驗證性實驗,學生動手操作調試的機會少。[3]在課程設計環節,則通常紙上談兵,模仿設計,學生學習積極性主動性不高,更談不上創新設計。
上述原因使得理論教學與實踐教學脫節,在教學中出現“理論教學教懂難、實驗教學動手難”的問題。針對傳統教學體系中存在的問題,結合我?,F場工程師的培養目標,機械電子教學團隊探索構建了以學生為主體,以項目驅動為主線,通過項目任務引導理論教學和理論教學指導項目實踐的互推互動的教學新模式。在剖析某幾個典型機電一體化系統(項目)的結構組成、工作原理、設計過程中,串聯講解知識點并在實驗環節進行知識點在項目中的具體應用實現,進而將項目實施和理論講授有機融合,實現一體化教學。教學改革探索的實踐表明,在機電一體化技術與系統這門課程的教學上,采用此方法是可行且有效的。
二、以項目驅動為主線的教學新模式應用
以項目驅動為主線,是指以項目為載體、教師為主導、學生為主體,將某一門課程的核心概念和原理,通過一個或多個項目的形式來體現[4],將課程中分離的知識點轉換為在具體項目中應用的相關聯的技術支持點,將學生認為枯燥乏味的理論知識轉變為生動的、具體的技術實現,有利于學生更加系統地認識和掌握所學習的知識。
(一)項目選擇
教學新模式應用中,項目設計或選取尤為重要,其成功與否直接影響教學效果。首先,項目應具有代表性,以體現機電一體化關鍵技術的典型應用;其次,項目應具有可操作性,即項目的難易程度應適中;最好配套有足夠數量的、具體可操作的裝備供學生實踐操作;再者[5],項目應具有可拓展性,以培養學生綜合應用和創新能力。
基于上述考慮,并在我校實驗室二期建設經費大力投入的支撐下,分別以PLC和51單片機兩大控制核心為基點,提出了“物料自動分揀”、“自動立體倉庫”、“桁架機器人”和“自動尋跡小車”四大項目。以“物料自動分揀”項目為例,此項目涉及的知識模塊包括:西門子S7-200PLC控制,異步電動機的變頻調速,辨識物料顏色、材質的傳感檢測,觸摸屏監控,自動定位控制,光電編碼器及氣動元件應用等多項技術,均為機電一體化共性重要技術。與此相對應,MPS實驗室增配了多臺套可拆裝式物料分揀實驗裝置,學生可通過機械安裝、電氣硬件接線、軟件編程、系統調試等環節進行動手實踐操作,既可進行單項實驗,也可進行綜合性、創新性實驗。
(二)具體實施
1.理論教學方面
概述部分仍沿用教材內容,重點講述機電一體化概念、體系結構、特點及發展趨勢。在課程開始即強化機電一體化產品(系統)“機電有機融合”的特點、“系統化”的設計開發理念和“綜合性”的技術應用。
其余內容則采用項目驅動教學法,并分兩大模塊,分階段展開。
(1)第一階段:以教師講授為主,選用“物料自動分揀”和“自動立體倉庫”兩大項目,按“任務分析方案總體設計硬件選型、設計軟件設計系統調試”的項目一般設計開發流程開展。通過兩個項目的介紹,使學生熟悉項目開發的一般流程,總體方案設計的一般要求和原則,掌握系統原理圖的設計要求,學習如何結合功能實現和成本控制進行硬件選型,常見硬件的工作原理和使用方法等。在此基礎上,使學生掌握變頻調速、檢測系統設計、伺服驅動與控制、步進電機與控制、軟件編程技巧與仿真調試等有關綜合應用的理論知識。
(2)第二階段:采用討論互動課的模式進行,教師主要起引導和指導作用,選用“桁架機器人”和“自動尋跡小車”兩大項目。教師按每一項目確定3種任務方向共制訂6套項目設計任務書,包括設計題目、功能需求、技術要求及重難點。學生結合自身的興趣愛好,每3-5名同學自由組合為一組,從6套任務書中任選一套,每套設定限選額度(上限為4組)。選題在討論互動課正式開始前兩周即確定完畢。在兩周準備時間內,各小組需要完成的工作內容是:任務分析組員分工資料查閱組內討論方案擬訂方案形成書面報告并制作PPT。在討論互動課上,按相同任務書抽簽選取1-2個小組進行10分鐘的上臺演講、報告,5分鐘的討論互動答辯。每組答辯完成后,教師利用2分鐘左右的時間總結學生討論、發言情況,提出改進意見。[6]討論互動課通過教師創設情境,激發學生思維,強化對知識點的理解學習,促進學生參與合作,有效調動了學生在課堂上的積極性和主動性,變單純傳授知識為培養學生的學習方法和能力。
2.實踐教學方面
實踐教學主要包括實驗教學和課程設計。
(1)實驗教學:由于實驗室新購置了多臺實訓裝置,因此,開出的實驗項目從之前單一的驗證性、演示性實驗,擴展躍升到集難度遞增的單項實驗和綜合性實驗于一體的系統全面的實驗體系。同時,實驗環節所需要的理論知識、技術應用規范和應用技巧與理論課所講授內容高度契合,極大增強了學生實驗時的自信心、積極性和主動性,學生敢于并愿意動手操作,實驗效果突出,學生動手能力顯著提高。
(2)課程設計:在設計選題上摒棄了之前單一的命題方式,改為可從教師給定的多組題目中任選或學生自由選擇的方式。其中,教師給定的題目主要為討論互動課上項目任務的綜合和深化。由于已進行過較為充分的論證,因此,對這部分設計題目詳細設計部分要求完成度較高,最好可通過實物驗證。
(三)課程考核
與教學模式改革相匹配,對課程考核方式進行了調整,更加強調應用能力的測試,加大實驗環節考核比重,增加討論互動課考核。其中,對于實驗環節的考核,除了考察實訓時的常規表現(如出勤率、操作規范情況、實驗完成情況、實驗報告情況)外,在最后一次實訓課上以現場發放任務卡的形式,要求各組學生利用現場實訓裝置,在限定時間內,完成某一小項目的設計、接線、編程和調試工作,最終根據完成情況現場打分,該分值為實驗環節最終考核成績的主要組成部分。
三、總結
教學改革實踐表明,以項目驅動為主線的理論實踐一體化的教學新模式,實現了理論教學與實踐教學的深度結合,將教學內容與工程實踐緊密聯系,提高了學生對相關技術的工程綜合應用能力,以‘用’促‘學’,學以致用;體驗型的討論互動教學方式,讓學生主動參與教學過程,發揮其主體作用,增強了學生的團隊協作能力、溝通能力,提升了學生的綜合素質。
[ 注 釋 ]
[1] 楊汝清.機電控制技術[M].北京:科學出版社,2009:1.
[2] 陳英俊.“機電一體化設計基礎”課程教學內容創新設計分析[J].中國電力教育,2014(11):94-95.
[3] 姜慶昌,郭士清,陳光軍.基于CDIO理念的機電一體化系統設計課程教學改革實踐[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2012(1):8-9.
[4] 沙樹靜,劉亞梅.基于項目驅動的機電專業教學模式探索與實踐[J].長春理工大學學報,2012(1):207-208.
關鍵詞:機電一體化技術;電驅動系統;應用;研究。
Abstract: this paper introduced the concept of the electromechanical integration technology and significance, and summarizes its support to this technology of the electromechanical integration technology development direction. Finally through the electric drive system construction, this paper introduces how to the idea of system, gradually put the electric drive system perfect, so as to realize the mechanical and electrical ¬-body of the application of the technology.
Keywords: mechanical and electrical integration technology; Electric drive system; Application; Research.
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:
1 機電一體化技術的概念
現代科學技術的飛速發展,推動了不同科學的相互交叉與滲透,并引發了幾乎所有工程領域的技術革命與改造。而以機械技術和電子技術為主體,多學科技術交融滲透、相互結合的新興學科――機電一體化,正逐漸變成了當今學界研究的重點之一。
2 機電一體化技術的意義
2.1功能增強
機電一體化產品具有多種復合功能,如加工中心可以將多臺普通機床的多道工序在一次裝夾中完成,并自動檢測工件和刀具精度,顯示刀具運動軌跡。
2.2精度提高
機電一體化技術簡化了機構鏈,使機械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少。由于采用計算機檢測與控制技術補償和校正因各種干擾造成的動態誤差,從而達到純機械技術手段所無法實現的工作精度。
2.3結構簡化
由于機電一體化技術采用微處理器、大規模集成電路、電力電子器件代替了原來的電器控制柜和傳動裝置,使機電一體化產品零部件數量減少、體積變小,結構得到簡化。
2.4可靠性提高
隨著集成電路的集成度越來越高,材料性能越趨穩定,機電一體化產品可靠性不斷增強,同時由于具備了安全連鎖控制、過載及失控保護、斷電保護的功能,進一步提高了機電一體化產品的安全可靠性。
2.5改善操作
由于機電一體化產品采用了計算機技術,從而提升了產品的自動化程度,減少了操作按鈕及手柄,改善了設備的操作性能,構建了良好的人機界面。
2.6提高柔性
由于軟件技術的引入,從而實現了機器工作程序的可修改性,能夠通過軟件的修改來滿足工作情況改變的需要。
3 機電一體化技術的構成
3.1機械技術
機電產品的功能和作用大部分都是由機械本體來體現的。本體材料的優良、結構的新穎、精密的加工技術,能夠使機械結構重量減輕、體積變小,改善其快速響應特性,提高零部件的精度、剛度和可靠性。
3.2傳感技術
傳感技術是機電一體化技術的關鍵技術,它將所測得的各種參數量如位移、速度、加速度、力等信號轉換為統一格式的電信號輸入到信息處理系統中,并由此產生出相應的控制信號以決定執行機構的運動形式。
3.3信息處理技術
信息處理技術包括信息的輸入、識別、變換、運算、存儲及輸出技術。機電一體化產品的工作是受控于信息處理裝置的,因此信息處理是否正確及時,將直接影響到產品工作的質量和效率。
3.4自動控制技術
自動控制技術就是通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定的規律運行。自動控制技術范圍很廣,包括自動控制理論、控制系統設計、系統仿真、現場調試、可靠運行等從理論到實踐的整個過程。而機電一體化系統中自動控制技術包括位置控制、速度控制、最優控制、模糊控制和自適應控制等。
3.5接口技術
機電一體化系統通常由許多要素和子系統構成,為了確保各個要素與系統之間能夠順利地進行信息、物質能量的傳輸和交換,必須在它們之間建立一定的聯系條件,而這些條件統稱為接口。這些接口既可能是硬件,也可能是軟件,或者是兩者的結合。
3.6驅動技術
驅動技術的主要研究對象是執行元件及其驅動裝置。執行元件分為電動、氣動、液壓等, 機電一體化產品中多采用電動式執行元件,驅動裝置主要指各種電動機的驅動電源電路,其主要以采用電力電子器件及集成化的功能電路構成。
3.7系統總體技術
系統總體技術是一種從全局角度和系統目標出發,用系統的觀點和方法,將系統分解成若干相互聯系的功能單元,找到能完成各個功能的技術方案,并將其進行分析、評價和優化的綜合應用技術。
4 機電一體化技術的應用
在人們的日常生活當中,自動機械、信息處理設備、辦公室設備、車輛電子設備、醫療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統等機電一體化系統都離不開執行元件為其提供動力。而執行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的,因此需要一個驅動部件。該驅動部件在電子控制裝置的控制下,接收指令,進行能量轉換,從而得到目標輸出。電子控制驅動系統框架。
對于精密傳動來說,需要在執行元件輸出終端進行傳動測量,如測量其位置、速度、加速度,同時將所測得的數據反饋給電子控制裝置,讓其進行比較,進行誤差修正控制,最終實現精密傳動。電子閉環控制驅動系統框架。
當有多個執行元件,其輸出動作規律各不相同時,一方面要根據各執行元件工作情況來考慮其控制的形式,另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯系。如果它們之間沒有聯系,可以讓它們單獨來工作, 也可以通過構建PC機上位控制來統一管理。圖1為PC機二級管理的多驅動電子閉環控制系統結構框圖。若工作聯動內容經常變化,就應該構建一個可以直接識別聯動輸出的軟件,將聯動輸出寫入軟件當中,讓其直接轉化為控制程序,這樣就能靈活地應對動作輸出的需求。圖2為裝載了位置控制模塊的PC機二級管理多驅動電子閉環控制系統結構框圖。
圖1PC 機二級管理的多驅動電子閉環控制系統結構框圖
圖2帶位置控制模塊的PC 機二級管理多驅動電子閉環控制系統結構框圖
上述機電一體化技術的應用,僅論述了如何將傳感技術、信息處理技術和驅動技術等技術簡單的融合,各部件都是以模塊形式搭建的,而模塊間的信號傳輸及所涉及到的接口技術和信息處理技術是其中的重點。所以,在機電一體化技術應用中,以全局最優的觀念去設計機電一體化產品,并且解決好每個功能模塊信息處理和傳輸的問題,是能夠迅速地利用好機電一體化技術的方法。
5 機電一體化技術的發展方向
由于機電一體化技術是多學科技術交融的技術,因此其發展的程度必然受制于其相應支撐技術的發展, 同時其相關技術的發展也必然促進機電一體化技術的發展。
5.1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向,而機器人與數控機床的智能化就是其重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、心理學、生理學和混沌動力學等新方法,模擬人類智能,使它具有自學習、自組織、自適應、思維和決策等能力,以求得到更高的控制目標。
5.2模塊化
機電一體化產品種類繁多,讓它們自由地交換信息是一項十分復雜的事,因此有必要研制具有標準機械接口或電氣動力接口等的機電一體化產品。如果機電產品能夠象“搭積木”那樣讓需求者根據要求自由組合,那么無論是對資源的節約,還是服務于各行各界,都有著其巨大的作用。
5.3網絡一體化
由于網絡的普及,推進了全球化的進程。而基于網絡的各種遠程監控技術,讓家用電器網絡化成為可能。把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(Compu ter Integrated App liance
System,CIAS),使人們無論在家里還是在外面,都能隨時享受各種機電產品帶來的好處。因此,機電一體化產品無疑會朝著網絡化的方向發展。
5.4微機電化
微機電化指的是機電系統主要裝置的特征尺寸在亞微米至亞毫米范圍。微機電系統產品由于體積小、 耗能少、運動靈活,在軍事、生物醫療、航空、信息等方面具有不可比擬的優勢。
5.5綠色化
綠色化主要是指產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,而且是低能耗、低材耗、協調而可再生的產品。
6 結束語
關鍵詞 技術基礎課 一體化教學模式 改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
1 師生角色定位
教學的最終目的在于使學生獲得知識與技能,必須充分發揮主體(學生)的積極性、主動性。在一體化教學過程中,教師的作用在于創設各種教學情境,當好“編劇”與“導演”,為“演員”提供舞臺并給予示范、指導、評價。例如:在學習了電阻概念、學會了萬用表的使用后,教師可列寫如下表格(表1)并要求學生完成,從而引導學生學會歸納、學會搜尋相關資料,進而養成自主學習、終身學習的良好習慣。
表1
2 理實內容的合理取舍
職業教育的一個特點是:對技術理論的要求是“實用、夠用”,而非強調其知識的系統性,因而,必須對知識點進行取舍。同樣,實踐環節安排哪些內容,也必須做出合理選擇。
作為傳統的技術基礎課而言,在安排知識點時,必須考慮后續課程的需求;在確立實踐環節時,既要考慮與知識點間的相互對應關系,也要考慮與后續課程間的通用性。
以“電工技術基礎”為例:在知識點的安排上,盡管“疊加定理”與實踐環節聯系不緊密,但其概念與后續課程的關聯度較高(如電子技術的放大電路中直流與交流通道的理解),故仍需安排;鐵心線圈與后續課程(如電機、電器等)關聯度高,但其理論分析較為復雜,可采取淺入淺出的方式,重在講清線圈電流和電磁吸力這兩個主要物理量與氣隙的關系。從實踐環節來說,重在學會電路基本物理量的測量方法、常用儀表的正確使用并懂得電氣設備的安全操作規程,如電壓表、電流表、萬用表(指針式、數字式)、電橋、功率表、電度表、鉗形表、搖表(兆歐表)、接地電阻測量儀等。
3 教-學-做時間與空間的合理安排
在理實一體化的教學過程中,從時間順序來說,可以是先講技術理論并以此指導實踐操作;也可以先從實踐環節(如電路的制作、設備的安裝、現象的演示等)入手,然后從理論上加以分析、解釋、概括、總結。從空間(場所)上來說,可根據實踐環節的內容、設備等不同采取相對分開或交替進行的方式。
例如:在學習伏安法測量電阻的內容時,可先安排學生“做”在先,即各小組先行測量標稱值相同的電阻。一般來說,會采取電流表在前或電壓表在前的不同接法,從而各組的測量值不同。然后,老師“教”大家分析誤差產生的原因;最終,使學生“學”會能根據不同的阻值大小,選擇合適的測量方法以及如何減小測量誤差的途徑。
4 軟件與硬件的有機結合
這里說的軟件和硬件均指教學條件。
學生能力的獲得,是通過其自身“練”出來的,而不是教師“講”出來的。因此,必要的教學設施,是開展一體化教學的前提條件。但因種種原因(如場所、資金、學生人數、設備更新等),往往硬件設施不能最大限度地滿足教學需求,必須借助軟件予以補充、完善。另一方面,在一些涉及人身和設備安全、教學消耗大的實踐環節中,還必須在學生“真刀真槍”地操作設備前,使他有一個“仿真”的歷練,以進一步熟悉操作步驟、掌握技術要領。當然,不管仿真軟件仿得如何“真”,也不能替代現實環境中的“實”。
教材是教學實施過程中的“媒介”,是特殊的硬件,是教學指導思想、教學內容的具體體現。開展理實一體化教學模式,必須有與之配套的教材;其教材體例,必須便于教學活動的組織與實施,既要便于教師“教”,更應便于學生“學”;其教材風格,必須體現職業教育教學特點,既要通俗易懂,還需圖文并茂;在內容安排上,要理實融合,便于“學中做”、“做中學”。
現代職業教育,還必須借助信息化手段,化深奧、抽象、枯燥、乏味為通俗、具體、生動、有趣;必須利用網絡資源,為師生互動、自主學習提供平臺。一般來說,應包括的多媒體教學設備有投影儀(最好短焦或超短焦)、交互式電子白板、實物展臺、音響等。
5 評價模式的改革
一個好的評價模式,能引導、激發評價對象的積極性。教學效果的評價,其最終落腳點不在于“教得如何”,而在于“學得如何”。當然,“教”的過程,影響著“學”的結果。
對教師方面的評價包括課前準備、教學實施和課后工作等方面。教師在開展教學過程中,既要把握好節奏和進程,更要注重知識與技能的傳授技巧。
對學生的評價與考核,既要注重結果,也要考察過程;既要考查知識的理解與應用,更要考核技能的掌握與熟練程度。“過程”考察在平時進行,一般包括出勤記錄、課堂表現、作業質量、學習的主觀能動性等方面;“結果”性評價與考核,一般在學期或課程結束時進行,比較規范、綜合,以理論試卷和操作項目相結合的形式考查學生的學習效果。這其中,“結果”與“過程”、“理論”與“操作”的權重因課程的不同可有所差異。
在“電工技術基礎”第一學期結束時技能考核的方法是:選定本學期練習過的幾個工作任務(電橋電路、日光燈電路、星形連接電路、三角形連接電路等),學生現場從其中任意抽取一個,從電路連接的正確性、熟練程度、數據測量、安全文明生產等方面進行考核評分,權重為50%。
6 結語
不論采取何種教學模式,其根本目的在于使學生掌握知識、提高技能。目標一致,但途徑多樣,形式各異。模式是否合適,方法是否對路,最有發言權的還在于教學過程中的主體——學生。
參考文獻
[1] 禹祿君.探究理實一體化教學新模式[J].長沙通信職業技術學院學報,2008(12):60.
【關鍵詞】電工電子技術;一體化;教學改革;實踐;創新
隨著時代的發展、社會的進步,計算機越來越普遍,而國家和社會對于計算機相關人才的需求量也越來越大,計算機已經發展為當今社會的人們學科。而電工電子技術課程是計算機學科里面一門至關重要的課程。電工電子技術一直隨著計算機技術的發展而不斷地發展和進步,內容知識越來越多,不斷出現新的技術方便著人們的生活。雖然電工電子技術的內容和技術越來越多、越來越新,但是其教學時間并沒有增多,因此,在課時少、內容多的情況下,要想有理想的教學效果、使學生較好地、熟練地掌握這門課程就會變得較為困難。學習本身就是一件枯燥乏味的事情,而這門課程的基礎知識又偏理論和推倒,因此更容易讓學生失去興趣。因此,如何對這門課程進行教育改革、提高學生對于這門課程的學習興趣并且電工電子技術發展的新方法、新技術教會給學生、讓學生掌握,是我們需要熱切關注的問題。除此之外,由于電工電子技術的學習內容偏理論,如果只學習這些理論知識,是不能讓學生在實際中熟練運用的,因此在教學過程中,還要增加學生的實踐能力,只有這樣,才能在以后的生活工作中游刃有余地使用所學到的知識,才能培養在新時展過程中國家需要的新型人才。
1將電工電子技術課程內容整合起來,確定教學任務
首先我們可以當今社會在電工電子技術相關崗位上對于人才的需求,明確他們需要的人才類型,了解他們對于電工電子技術的要求,清楚地知道企業需要什么樣的人才。此外,還要了解已經工作的學生在實際的工作中對于電工電子技術的應用,從他們那里得知哪些知識是在實際工作中能夠經常用到的、哪些理論是重要的、對于實踐應用有幫助的。掌握了這些內容,我們就可以在電工電子技術的教學過程中有重點的教學,對于那些能夠在以后工作中有幫助的重要的理論要讓學生加深認識,熟練地掌握。只有這樣,學生在課上學到的知識才能夠很好地應用到以后的工作中去,成為國家需要的人才。此外,對于這門課程來說,僅僅有理論是絕對不夠的,如果沒有實踐,是很難在以后的工作中熟練地運用在課上學到的知識的。我們要根據當今社會電工電子技術相關崗位的要求,對于學生開展相應的實踐活動,提高學生的動手實踐能力,將理論與實踐結合起來。我們的實踐活動要盡可能地與工作崗位的要求相一致,貼近電工電子產品的生產過程。我們要鍛煉學生在電工電子技術方面的基礎本領,如一些電路設計與實現、萬用表的組裝等,將理論與實踐相結合才能達到教育改革的目標,使這門課程朝著更好的方向發展。
2根據教學任務決定教學內容
電工電子技術一體化是指理論與時間的相結合,在理論的基礎上去實踐,在實踐中鞏固所學到的理論知識,加深對于理論的認識與掌握。確定好我們的教學任務后,就要設計相應的教學內容,引導學生掌握相關基礎知識,培養學生能夠應用到以后實際工作中的能力。我們的教學任務可以設計如下:
(1)萬用表的組裝。
首先要讓學生掌握關于萬用表的基礎知識,了解相關的基本元、會讀會畫電路圖,并且對萬用表組裝的理論知識要有熟練地掌握。學生要能夠運用這些知識完成對于萬用表的組裝以及電路的測試。
(2)安裝照明電路。
對于電路中涉及到的物理量必須牢記,與照明電路相關的計算方法掌握。在實踐中,學生要能夠熟練地運相關電路工具,對于電路圖要能讀懂會畫,可以熟練地進行導線的連接,會讀會用電路表。
(3)功率放大器的組裝和調試。
在基礎知識方面,學生要對半導體有了解,掌握其性能。要明白放大器組裝的原理。在實踐過程中,學生要能夠識別出電子元件,同樣地也要能夠會讀會畫電路圖,除此之外,還要能夠設計和實現功率放大器的組裝并完成其調試。
(4)波形產生與轉換電路的設計制作。
會識別波形圖、掌握波形發生器的工作原理,了解波形的產生原理。在實踐中,要能夠自行設計和制作波形發生器,會讀波形圖,并從波形圖中判斷出震蕩條件。
3創新教育模式、改革教學方法
電工電子技術是一門相對枯燥乏味的課程,如果不改革教學方法,是很難讓學生對于這門課程提起興趣的,而興趣是最好的導師。對于教育工作者來說,要改革教學方法,激發學生學習電工電子技術課程的興趣,引導學生主動學習這門課程,讓學生在學習中發現學習的樂趣,在理論的基礎上去實踐,在實踐中鞏固理論知識,加深對于理論知識的理解。進行教學方法的改革,教育工作者要根據實際的需要分析教學任務,掌握這門課程的重點,引導學生主動學習,讓學生成為自己學習的主體。
(1)在課前,讓學生主動準備相關知識,對于不懂的知識提前通過查閱相關書籍、上網查找等渠道進行了解,可以讓學生準備一份課前報告,并制定自己的學習任務。
(2)在課程中,學生根據自己指定的學習任務逐步學習,教師對于學生的不懂的地方進行統一講解。可以將學生分為若干小組,小組成員對于可以互相討論、互相幫助、互相監督,借鑒彼此的學習任務計劃,并且對于查閱到的知識進行共享。這樣可以調動學生學習的積極性,還能鍛煉學生的溝通協作能力,全面提升學生的綜合素質。對于教師來說,可以確定教學任務,由小組共同完成,這樣小組之間就會形成競爭關系,由于這種競爭關系的存在,學生們便會積極主動地完成教師分配的任務,主動查閱相關資料,互相討論,并且共同完成教師分配的實踐任務,相互合作、共同進步,在這個過程中發現自己的不足,進行查漏補缺,還可以鍛煉學生任務分配和團結合作能力,學生的獨立思考能力以及對于知識的掌握和了解程度都可以得到提升。在小組完成任務后,可以進行小組成果的展示,小組之間又可以相互學習,借鑒他人的方法。教師根據大家任務的完成情況進行評價和指導,對于完成好的小組進行表揚,對于完成不理想的小組要指出他們存在的問題,給出解決方法,并且進行鼓勵。
(3)在課后,要及時讓學生進行反饋在課程中遇到的困難和問題以及所學到的知識。教師可以反思教學過程中的不足,并且總結學生在這個過程中學到的知識,從而使教學方法不斷進步與提高,更加適應學生,使學生積極主動地學習,形成良性循環。而對于學生來說,在課后要總結自己所學到的知識,不斷鞏固才能加深對于知識的理解??傊?,在電工電子技術課程的一體化教學改革中必須要把實踐加入到其中,一體化教學改革可以活躍整個課堂氣氛,并且調動學生的學習興趣,主動學習。對于教師來說,不僅僅是傳授給學生知識,更重要的是要鍛煉學生獨立思考的能力,只有這樣,在學生以后的學習工作中面對困難才不至于慌亂,才能沉著冷靜地面對并解決。作為教師要引導學生學習,充分調動學生的積極性,以學生為主體,提高學生的能力,鍛煉學生的實踐能力。只有這樣,才能培養出符合現代社會需要的電工電子技術人才。
參考文獻
[1]葉靜飛.“任務驅動”教學模式的探究[J].教育與現代化,2007(3).
[2]趙志群.職業教育工學結合一體化課程開發指南[M].清華大學出版社,2009.