系统设计的机电一体化论文2篇

第一篇

1基于CDIO的改革方案探索

1.1课程组织方式的改革CDIO是美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学2000年组建的跨国研究组织，经过四年的探索研究后创立了CDIO工程教育理念[3-4]。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(0perate)，它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、与课程之间有机联系的方式学习工程。按CDIO教育模式，以项目设计和实现为驱动力的方式组织课程的教学，根据项目设计的步骤进行安排课程。“机电一体化系统设计”课程是机电专业的专业课程，集理论和实践为一体，涉及机械和电子控制的综合应用技术，知识容量大，实践性很强，需要强化实践环节才能使学生真正达到课程的要求。我们在组织课程大纲时，从已知成熟的机电项目出发，机电工程项目设计与实现为目标，建立起培养学生整体的机电一体化产品设计能力的知识结构。首先,让学生建立起对机电一体化系统和机电一体化产品的整体性理解。在概述部分，主要讲述机电一体化的概念、体系结构、特点和国内外的发展趋势,并强调机械学和电子学的有机结合和相互协作,详细分析机电一体化产品的功能评价、设计方法和设计步骤等内容。其次,让学生掌握如何运用所学知识对机电一体化产品进行分析设计和选型，从而实现系统或产品整体性能最优。介绍机电一体化各组成部分。为了避免使学员因学习内容重复而失去兴趣,又能深入理解组成机电一体化系统的各构成要素之间的关系，我们对基础知识只是做简单的复习回顾，突出强调各组成部分的特性分析、设计选型及应用上,并重点介绍其接口部分。最后，让学生能够学以致用，融会贯通，缩短毕业后胜任工作岗位的时间。介绍典型的机电一体化产品。除数控机床、工业机器人等典型机电一体化产品外,引入本学校机械专业老师的在研项目中实际装备的案例，学生有机会接触到实际的设计和开发过程。

1.2课程体系的改革根据CDIO的基本原理，对课程体系设置进行改革探索[5]，按照“项目构思，资料查阅，系统分析，方案设计，实现运作”的思路，进行课程设置。整个培养方案和课程体系，围绕机电一体化系统和产品设计展开，在上述的理论教学改革的基础上，组织学生参观或者参与数个特定机电一体化系统和产品的设计项目（本学校机械专业老师的在研项目中实际装备的案例[6]，如物流机器人系统设计、纺织品自动生产线设计、汽车自动装配生产线、医疗手术机器人设计等）进行课程安排。

1.3教学模式的改革在对学生进行基础课程内容教学的同时，就开始有意识地引导学生自主的探究学习，激发学生创新思维，为后续的创新项目（项目组）研究性和开发性的教学打下基础。在实践课部分，学生可以组成3～6人的项目团队，选出组长1名。在授课老师的指导下，每个学生项目团队必须选择或者自主制定一个具体产品或课题。从消费需求、功能分析开始，先做产品的概念设计与总体设计，在此基础上做系统设计、机械结构设计、传动与控制设计等，体验机电一体化产品开发的整个实践过程。在整个项目设计和完成的过程中，学生以创新思维的理念、创新方法为导向，进行团队合作，在老师的指导下，对查阅资料进行综合与理解，结合前期已修的理论知识，不断完善产品的构思与设计，为未来专业化的构思、设计、实现、操作打好坚实的基础。在团队项目设计和实践的过程中，可以培养学生的设计、创新、沟通和协调能力。整个项目开放型教学实践，使学生有机会把所有的知识有机地联系起来，学以致用，在实践的同时运用旧知识获取新知识的能力。

1.4实践基地的设计为了使学生组织的团队能够有场所进行实践活动和完成所有项目步骤，我们构思建立工程项目实践基地。学生在这里构思项目整体规划、功能原理，也可以提出新的产品概念，理解用户需求和发展概念，学生还可以通过立项、讨论、倾听、反思及重新立项的过程相互交流，促使概念的形成和优化。我们构思的工程实践基地应包含基本的机械工程设计和装配设备，如金属加工工具、测量工具、电路板制造工具、软件集成设备、计算机辅助设计软件等等；也应该包含现代机电设计的平台，如Android手机、人机交互、人脸识别等开发环境。使学生能够进行设计、模拟设计、分享设计和相互交流。还有视频会议和共享数据库，能够支持世界各地学生团队相互协作。学校内的实验室定期有开放日，让学生可以随自己的喜欢去参观和接触到实际的各种实验设备，为日后的专业发展奠定坚实的实践基础。

1.5考核方式的改革CDIO工程教育模式第11条标准表明，学生的基本个人能力和人际能力，产品、过程和系统构建能力以及学科知识应融入专业考核之中，它以项目设计为导向，强调学习评估方法和学习成果相结合。“机电一体化系统设计”是专业性比较强的课程，它的考核方式也应该进行改革，应将考核重点改为对学生实际应用的强化训练上。考核还应该贯穿实验和项目实践过程的始终，学生可以随时提出项目内容的不合理和不完善处，教师要根据实际情况对实践内容和项目环节做出调整，通过学生实际操作能力和探究问题能力的培养，以在项目团队中的出勤率、完成效果等为标准，按一定的权重和比例加以量化，最后得出考核成绩。拟定考核方式为研究项目占总成绩的50％，课程实验占20％，理论考试占30％。

2结语

上海理工大学机械工程学院机电专业根据应用型创新性人才培养需要，初步进行了基于CDIO的机电一体化系统设计的课程改革的探索，从培养模式、课程组织方式与课程体系方面，进行了教学模式探索和实践场所设计，让学生在“实践中学习”，激发学生的兴趣，从而发挥出学生的主动意识，实现师生互动，团队合作，教学相长，提高学生的综合能力。从机电一体化系统设计课程开始改革探索，也为CDIO的推进和其他工程应用型课程提供参考。

作者：周媛麦云飞单位：上海理工大学机械工程学院

第二篇

1课程内容的设计特色

1）教学内容具有较强的针对性与适用性。在设计本课程的教学内容时，应针对机电设备中的行业岗位来设计，常见的自动化生产线安装、调试、控制、机电设备的维修与保养、机电产品的电气原理设计和气路设计、机电一体化系统中的变频器、PLC、步进电机、伺服电机、传感器的控制和调试，及机电设备中的人机界面设计等。这些内容是学生在将来的工作岗位上经常遇到的，与学生的工作内容充分衔接。2）教学内容组织与安排对接企业岗位。结合当前的机电一体化实际工作岗位，“机电一体化系统的设计和建立”课程可分解为以下模块：第一，分析现实中从事机电一体化技术业务的单位、工作岗位以及岗位职责要求，让同学们了解即将迎接的工作挑战，包括对自动化生产线的安装与调试、怎样控制变频器制调节异步电机、怎样通过PLC控制步进电机、怎样安装传感器、怎样维修和保养机电设备等等，让学生明白工作岗位的职责。第二，以实际工作任务为载体讲授机电一体化技术的实践内容、分析问题、解决问题的原则。本课程主要以模块化自动生产线为例，包括上料检测单元、搬运单元、加工检测单元、安装单元、安装搬运单元、分拣单元，这部分是本课程的重点。自动生产线每个工作单元均由一台PLC控制，可自成一个独立的机电一体化系统，连接起来可组成自动化模拟生产线。生产线设备提供了一个半开放的学习环境，其各工作单元组成结构和电气线路可以被拆卸和安装，设备各工作单元按照各自的工艺流程进行工作，各工作单元之间配合，最终使生产线设备实现一个完整的生产加工过程。自动化生产线设备按怎样的操作模式运行，可根据学生自己的理解，运用所学专业知识，编制PLC控制程序，连接气动回路，调整生产线设备相关机械部件、传感器的位置，使自动化生产线设备实现一个最符合生产实际的工作流程。第三，带领学生到机电企业进行参观和学习，学习包括机械工程师的日常工作内容，企业的文化以及企业对员工的日常管理要求，了解机电一体化相关企业的日常管理工作。

2课程教学方法选择

1）教学模式的设计与创新。课程的教学过程是以实际工作任务为载体，即通过企业的实际机电一体化项目等真实案例，开展项目化教学：结合机电一体化企业岗位的工作运作和管理模式等，让学生与将来的工作岗位零距离对接，毕业后学生能够胜任一般性的工作岗位，会做一般性的机电设备安装与调试，让学生有一个良好的职业生涯。2）多种教学方法的运用。由于本课程是项目化的授课方式，采用比较多的是课程讲授与讨论相结合。在课程教学的实施过程中，充分发挥了学生的主体地位，充分调动学生的学习兴趣，强调师生的互动交流，注重学生综合能力的培养，实施行动导向的教学方法。具体体现为案例教学法、分组训练法、讨论辅导法、六步教学法等。案例教学法：即以具体的工业案例为载体，让学生按照案例的工作过程进行学习与训练，使理论知识、实践技能和职业素质得以提高。分组训练法：在教学活动中均以完成项目任务为目标，学生以小组方式进行学习、交流、讨论、总结和汇报，在自己“动手”的实践中，掌握职业技能、习得专业知识、学会合作交流，构建其经验和知识体系，提高学生的综合素质。讨论辅导法：在项目实施过程中，教师和学生采用问答形式进行互动交流，及时分享经验和心得，提高教学质量。六步教学法：即采用“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六个行动过程，注重知识与能力的关联，提高教与学的效果，提高学生获取知识、运用知识、团队合作与沟通等职业能力。将本课程学习与企业实践紧密结合，安排学生到学院周边企业参观实习，通过实践让学生真正掌握本课程的理论体系和实践环节的难点，培养学生的实践动手操作能力。3）现代教学技术手段的应用。教学中运用多媒体技术，教师可以增加教学内容信息量，同时可以在很大程度上压缩基础理论的教学学时，提高教学效率。运用网络技术手段，可以引导学生搜集大量有关资料，从而拓展学生的知识面，增加学生学习专业理论知识的兴趣。建立课程教学网站，将上课用的授课教案、课程标准等资料上传到网上，供学生下载。

3课程改革手段

1）积极尝试新的教学模式，引进德国双元制职业教育模式，根据德国“双元制”教学模式的要求，结合近年来机电行业中的新技术、新工艺、新知识、新方法，重点突出实践教学，以学生技术能力培养为主线，以企业需求、学生可持续发展能力的培养为依据，确定培训目标，充分体现了德国“双元制”教学模式的特点，更加贴近了企业对人才的需求实际。2）采用“订单式”人才培养模式：学院与德国工商行会上海代表处签约，成立“AHK-上海、健雄职业技术学院德国企业专业工人培训中心”。这一模式中，学院负责招生，学生毕业后由培训中心推荐到各个不同的德资企业工作，企业和学院是办学的共同主体，企业也参与了学生培养的全过程。为德国舍弗勒公司、博世公司、慕贝尔公司等合作培养三年制高职机电专业技术工人。3）加强与周边企业的横向联系，建立长久的实习实训基地，让企业实践专家参与课程的项目开发与课程内容的探讨，邀请实践专家走进课堂，讲授企业的实践经验与方法。4）对学生进行就业指导和职业规划，帮助学生规划自己的职业生涯，从企业的生产一线普通工人做起，发展成为一名合格的高素质、高技能人才。5）督促学生学习课外资料，通过学生学习搜集资料，了解机电工程师应具备的专业理论知识和相关技能应用。6）除了学院提供的实训条件外，鼓励学生进企业兼职实习，让学生了解实际企业的工作岗位内容与理论知识之间的距离，从而锻炼学生的职业素质与业务能力。

4课程改革的保障

1）硬件环境。苏州健雄职业技术学院领导非常重视机电一体化特色专业的建设，已成功申报机电一体化省级特色专业，并获得中央财政支持建设。我院机电一体化技术专业师资力量雄厚，校图书馆、实验室提供了良好的硬件环境，教学可利用多媒体教室。同时，学院拥有工业自动化实训室、西门子控制中心实训室等资源。2）社会资源。与学院周边企业建立长期合作关系，培养高技能、高素质的机电一体化技术工人。“机电一体化系统的设计和建立”是一门实践性强、知识面广的专业核心课程。本文提出了在教学内容、教学方法及教学思路等方面进行改革。在教学实践中，提高了学生的独立思考和解决问题的能力，增强了学生学习的兴趣和积极性。

作者：崔玲玲李红斌单位：苏州健雄职业技术学院