系統設計的機電一體化論文2篇

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第一篇

1基于CDIO的改革方案探索

1.1課程組織方式的改革CDIO是美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學2000年組建的跨國研究組織，經過四年的探索研究后創立了CDIO工程教育理念[3-4]。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(0perate)，它以產品從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、與課程之間有機聯系的方式學習工程。按CDIO教育模式，以項目設計和實現為驅動力的方式組織課程的教學，根據項目設計的步驟進行安排課程?！皺C電一體化系統設計”課程是機電專業的專業課程，集理論和實踐為一體，涉及機械和電子控制的綜合應用技術，知識容量大，實踐性很強，需要強化實踐環節才能使學生真正達到課程的要求。我們在組織課程大綱時，從已知成熟的機電項目出發，機電工程項目設計與實現為目標，建立起培養學生整體的機電一體化產品設計能力的知識結構。首先,讓學生建立起對機電一體化系統和機電一體化產品的整體性理解。在概述部分，主要講述機電一體化的概念、體系結構、特點和國內外的發展趨勢,并強調機械學和電子學的有機結合和相互協作,詳細分析機電一體化產品的功能評價、設計方法和設計步驟等內容。其次,讓學生掌握如何運用所學知識對機電一體化產品進行分析設計和選型，從而實現系統或產品整體性能最優。介紹機電一體化各組成部分。為了避免使學員因學習內容重復而失去興趣,又能深入理解組成機電一體化系統的各構成要素之間的關系，我們對基礎知識只是做簡單的復習回顧，突出強調各組成部分的特性分析、設計選型及應用上,并重點介紹其接口部分。最后，讓學生能夠學以致用，融會貫通，縮短畢業后勝任工作崗位的時間。介紹典型的機電一體化產品。除數控機床、工業機器人等典型機電一體化產品外,引入本學校機械專業老師的在研項目中實際裝備的案例，學生有機會接觸到實際的設計和開發過程。

1.2課程體系的改革根據CDIO的基本原理，對課程體系設置進行改革探索[5]，按照“項目構思，資料查閱，系統分析，方案設計，實現運作”的思路，進行課程設置。整個培養方案和課程體系，圍繞機電一體化系統和產品設計展開，在上述的理論教學改革的基礎上，組織學生參觀或者參與數個特定機電一體化系統和產品的設計項目（本學校機械專業老師的在研項目中實際裝備的案例[6]，如物流機器人系統設計、紡織品自動生產線設計、汽車自動裝配生產線、醫療手術機器人設計等）進行課程安排。

1.3教學模式的改革在對學生進行基礎課程內容教學的同時，就開始有意識地引導學生自主的探究學習，激發學生創新思維，為后續的創新項目（項目組）研究性和開發性的教學打下基礎。在實踐課部分，學生可以組成3～6人的項目團隊，選出組長1名。在授課老師的指導下，每個學生項目團隊必須選擇或者自主制定一個具體產品或課題。從消費需求、功能分析開始，先做產品的概念設計與總體設計，在此基礎上做系統設計、機械結構設計、傳動與控制設計等，體驗機電一體化產品開發的整個實踐過程。在整個項目設計和完成的過程中，學生以創新思維的理念、創新方法為導向，進行團隊合作，在老師的指導下，對查閱資料進行綜合與理解，結合前期已修的理論知識，不斷完善產品的構思與設計，為未來專業化的構思、設計、實現、操作打好堅實的基礎。在團隊項目設計和實踐的過程中，可以培養學生的設計、創新、溝通和協調能力。整個項目開放型教學實踐，使學生有機會把所有的知識有機地聯系起來，學以致用，在實踐的同時運用舊知識獲取新知識的能力。

1.4實踐基地的設計為了使學生組織的團隊能夠有場所進行實踐活動和完成所有項目步驟，我們構思建立工程項目實踐基地。學生在這里構思項目整體規劃、功能原理，也可以提出新的產品概念，理解用戶需求和發展概念，學生還可以通過立項、討論、傾聽、反思及重新立項的過程相互交流，促使概念的形成和優化。我們構思的工程實踐基地應包含基本的機械工程設計和裝配設備，如金屬加工工具、測量工具、電路板制造工具、軟件集成設備、計算機輔助設計軟件等等；也應該包含現代機電設計的平臺，如Android手機、人機交互、人臉識別等開發環境。使學生能夠進行設計、模擬設計、分享設計和相互交流。還有視頻會議和共享數據庫，能夠支持世界各地學生團隊相互協作。學校內的實驗室定期有開放日，讓學生可以隨自己的喜歡去參觀和接觸到實際的各種實驗設備，為日后的專業發展奠定堅實的實踐基礎。

1.5考核方式的改革CDIO工程教育模式第11條標準表明，學生的基本個人能力和人際能力，產品、過程和系統構建能力以及學科知識應融入專業考核之中，它以項目設計為導向，強調學習評估方法和學習成果相結合?！皺C電一體化系統設計”是專業性比較強的課程，它的考核方式也應該進行改革，應將考核重點改為對學生實際應用的強化訓練上。考核還應該貫穿實驗和項目實踐過程的始終，學生可以隨時提出項目內容的不合理和不完善處，教師要根據實際情況對實踐內容和項目環節做出調整，通過學生實際操作能力和探究問題能力的培養，以在項目團隊中的出勤率、完成效果等為標準，按一定的權重和比例加以量化，最后得出考核成績。擬定考核方式為研究項目占總成績的50％，課程實驗占20％，理論考試占30％。

2結語

上海理工大學機械工程學院機電專業根據應用型創新性人才培養需要，初步進行了基于CDIO的機電一體化系統設計的課程改革的探索，從培養模式、課程組織方式與課程體系方面，進行了教學模式探索和實踐場所設計，讓學生在“實踐中學習”，激發學生的興趣，從而發揮出學生的主動意識，實現師生互動，團隊合作，教學相長，提高學生的綜合能力。從機電一體化系統設計課程開始改革探索，也為CDIO的推進和其他工程應用型課程提供參考。

作者：周媛麥云飛單位：上海理工大學機械工程學院

第二篇

1課程內容的設計特色

1）教學內容具有較強的針對性與適用性。在設計本課程的教學內容時，應針對機電設備中的行業崗位來設計，常見的自動化生產線安裝、調試、控制、機電設備的維修與保養、機電產品的電氣原理設計和氣路設計、機電一體化系統中的變頻器、PLC、步進電機、伺服電機、傳感器的控制和調試，及機電設備中的人機界面設計等。這些內容是學生在將來的工作崗位上經常遇到的，與學生的工作內容充分銜接。2）教學內容組織與安排對接企業崗位。結合當前的機電一體化實際工作崗位，“機電一體化系統的設計和建立”課程可分解為以下模塊：第一，分析現實中從事機電一體化技術業務的單位、工作崗位以及崗位職責要求，讓同學們了解即將迎接的工作挑戰，包括對自動化生產線的安裝與調試、怎樣控制變頻器制調節異步電機、怎樣通過PLC控制步進電機、怎樣安裝傳感器、怎樣維修和保養機電設備等等，讓學生明白工作崗位的職責。第二，以實際工作任務為載體講授機電一體化技術的實踐內容、分析問題、解決問題的原則。本課程主要以模塊化自動生產線為例，包括上料檢測單元、搬運單元、加工檢測單元、安裝單元、安裝搬運單元、分揀單元，這部分是本課程的重點。自動生產線每個工作單元均由一臺PLC控制，可自成一個獨立的機電一體化系統，連接起來可組成自動化模擬生產線。生產線設備提供了一個半開放的學習環境，其各工作單元組成結構和電氣線路可以被拆卸和安裝，設備各工作單元按照各自的工藝流程進行工作，各工作單元之間配合，最終使生產線設備實現一個完整的生產加工過程。自動化生產線設備按怎樣的操作模式運行，可根據學生自己的理解，運用所學專業知識，編制PLC控制程序，連接氣動回路，調整生產線設備相關機械部件、傳感器的位置，使自動化生產線設備實現一個最符合生產實際的工作流程。第三，帶領學生到機電企業進行參觀和學習，學習包括機械工程師的日常工作內容，企業的文化以及企業對員工的日常管理要求，了解機電一體化相關企業的日常管理工作。

2課程教學方法選擇

1）教學模式的設計與創新。課程的教學過程是以實際工作任務為載體，即通過企業的實際機電一體化項目等真實案例，開展項目化教學：結合機電一體化企業崗位的工作運作和管理模式等，讓學生與將來的工作崗位零距離對接，畢業后學生能夠勝任一般性的工作崗位，會做一般性的機電設備安裝與調試，讓學生有一個良好的職業生涯。2）多種教學方法的運用。由于本課程是項目化的授課方式，采用比較多的是課程講授與討論相結合。在課程教學的實施過程中，充分發揮了學生的主體地位，充分調動學生的學習興趣，強調師生的互動交流，注重學生綜合能力的培養，實施行動導向的教學方法。具體體現為案例教學法、分組訓練法、討論輔導法、六步教學法等。案例教學法：即以具體的工業案例為載體，讓學生按照案例的工作過程進行學習與訓練，使理論知識、實踐技能和職業素質得以提高。分組訓練法：在教學活動中均以完成項目任務為目標，學生以小組方式進行學習、交流、討論、總結和匯報，在自己“動手”的實踐中，掌握職業技能、習得專業知識、學會合作交流，構建其經驗和知識體系，提高學生的綜合素質。討論輔導法：在項目實施過程中，教師和學生采用問答形式進行互動交流，及時分享經驗和心得，提高教學質量。六步教學法：即采用“資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價”六個行動過程，注重知識與能力的關聯，提高教與學的效果，提高學生獲取知識、運用知識、團隊合作與溝通等職業能力。將本課程學習與企業實踐緊密結合，安排學生到學院周邊企業參觀實習，通過實踐讓學生真正掌握本課程的理論體系和實踐環節的難點，培養學生的實踐動手操作能力。3）現代教學技術手段的應用。教學中運用多媒體技術，教師可以增加教學內容信息量，同時可以在很大程度上壓縮基礎理論的教學學時，提高教學效率。運用網絡技術手段，可以引導學生搜集大量有關資料，從而拓展學生的知識面，增加學生學習專業理論知識的興趣。建立課程教學網站，將上課用的授課教案、課程標準等資料上傳到網上，供學生下載。

3課程改革手段

1）積極嘗試新的教學模式，引進德國雙元制職業教育模式，根據德國“雙元制”教學模式的要求，結合近年來機電行業中的新技術、新工藝、新知識、新方法，重點突出實踐教學，以學生技術能力培養為主線，以企業需求、學生可持續發展能力的培養為依據，確定培訓目標，充分體現了德國“雙元制”教學模式的特點，更加貼近了企業對人才的需求實際。2）采用“訂單式”人才培養模式：學院與德國工商行會上海代表處簽約，成立“AHK-上海、健雄職業技術學院德國企業專業工人培訓中心”。這一模式中，學院負責招生，學生畢業后由培訓中心推薦到各個不同的德資企業工作，企業和學院是辦學的共同主體，企業也參與了學生培養的全過程。為德國舍弗勒公司、博世公司、慕貝爾公司等合作培養三年制高職機電專業技術工人。3）加強與周邊企業的橫向聯系，建立長久的實習實訓基地，讓企業實踐專家參與課程的項目開發與課程內容的探討，邀請實踐專家走進課堂，講授企業的實踐經驗與方法。4）對學生進行就業指導和職業規劃，幫助學生規劃自己的職業生涯，從企業的生產一線普通工人做起，發展成為一名合格的高素質、高技能人才。5）督促學生學習課外資料，通過學生學習搜集資料，了解機電工程師應具備的專業理論知識和相關技能應用。6）除了學院提供的實訓條件外，鼓勵學生進企業兼職實習，讓學生了解實際企業的工作崗位內容與理論知識之間的距離，從而鍛煉學生的職業素質與業務能力。

4課程改革的保障

1）硬件環境。蘇州健雄職業技術學院領導非常重視機電一體化特色專業的建設，已成功申報機電一體化省級特色專業，并獲得中央財政支持建設。我院機電一體化技術專業師資力量雄厚，校圖書館、實驗室提供了良好的硬件環境，教學可利用多媒體教室。同時，學院擁有工業自動化實訓室、西門子控制中心實訓室等資源。2）社會資源。與學院周邊企業建立長期合作關系，培養高技能、高素質的機電一體化技術工人?！皺C電一體化系統的設計和建立”是一門實踐性強、知識面廣的專業核心課程。本文提出了在教學內容、教學方法及教學思路等方面進行改革。在教學實踐中，提高了學生的獨立思考和解決問題的能力，增強了學生學習的興趣和積極性。

作者：崔玲玲李紅斌單位：蘇州健雄職業技術學院