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高職機電專(zhuān)業(yè)人才培養如何適應機電一體化的發(fā)展
機電一體化技術(shù)是綜合應用機械、微電子、自動(dòng)控制、信息、傳感測試、接口、軟件編程等群體技術(shù)，而產(chǎn)生的一種系統工程技術(shù)。改革開(kāi)放以來(lái)，機電一體化技術(shù)在我國得到了較快的發(fā)展，這對高職機電一體化人才培養規格和課程體系的改革與建設提出了新的挑戰。
1機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢
1。1機電一體化技術(shù)的發(fā)展概況20世紀70年代，日本人率先將英語(yǔ)詞匯Mechanics（機械學(xué)）的前半部分和Electronics（電子學(xué)）的后半部分拼在一起，構成了Mechatronics，創(chuàng )造了這個(gè)日式英語(yǔ)詞。它著(zhù)重強調了機械技術(shù)與電子技術(shù)的結合，國內將機電一體化與機械電子學(xué)并用。機電一體化是一門(mén)面向應用的跨學(xué)科的邊緣科學(xué)。它使系統更優(yōu)化，從而產(chǎn)生功能更強、結構更簡(jiǎn)單、體積更小、重量更輕的新一代智能化產(chǎn)品。
�。�1）數控機床的問(wèn)世，寫(xiě)下了機電一體化歷史的第一頁(yè)。20世紀人類(lèi)最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應用，它在機械制造裝備中的應用是20世紀內制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國第l臺數控銑床問(wèn)世至今已經(jīng)歷了50多個(gè)年頭。數控裝備形成龐大的數控制造裝備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10萬(wàn)~20萬(wàn)臺，產(chǎn)值數百億美元。我國數控機床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機床廠(chǎng)從傳統產(chǎn)品實(shí)現向數控化產(chǎn)品的轉型，經(jīng)過(guò)幾十年的奮斗，使數控裝備制造市場(chǎng)一派繁榮。
�。�2）微電子技術(shù)為機電一體化帶來(lái)了勃勃生機。微電子技術(shù)是現代電子信息技術(shù)的直接基礎，是傳統產(chǎn)業(yè)這棵老樹(shù)換新芽的動(dòng)力和源泉。中科院院士王xx指出：
幾乎所有的傳統產(chǎn)業(yè)只要與微電子技術(shù)結合，用集成電路芯片進(jìn)行智能改造，就會(huì )使傳統產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)青春。（3）可編程序控制器PLC、電力電子等技術(shù)的發(fā)展為機電一體化的發(fā)展提供了堅實(shí)的基礎。目前我國的PLC市場(chǎng)形成了大型PLC以歐美為主、中型PLC歐美和日本平分秋色、小型PLC則以日本為主的格局。
�。�4）激光等新技術(shù)把機電一體化推上新臺階。以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了物理學(xué)、波導光學(xué)、材料科學(xué)、微細加工和半導體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學(xué)科。光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
1。2機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為核心而引發(fā)的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、綜合化、個(gè)性化信息技術(shù)革命，不僅深刻地影響著(zhù)全球的科技、經(jīng)濟、社會(huì )和軍事的發(fā)展，而且也影響著(zhù)機電一體化的發(fā)展趨勢。機電一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展。
�。�1）光機電一體化方向。一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（動(dòng)力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)，就能有效地改進(jìn)機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。
�。�2）柔性化方向。未來(lái)機電一體化產(chǎn)品，控制和執行系統有足夠的冗余度，有較強的柔性，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成自律分配系統。在這種系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務(wù)，同時(shí)具有本身的自律性，可根據不同環(huán)境條件做出不同反應。
�。�3）智能化方向。今后的機電一體化產(chǎn)品全息特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展。
�。�4）仿生物系統化方向。今后的機電一體化裝置對信息的依賴(lài)性很大，并且往往在結構上是處于靜態(tài)時(shí)不穩定，但在動(dòng)態(tài)（工作）時(shí)卻是穩定的。這有點(diǎn)類(lèi)似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時(shí)，生物便死亡，而當控制系統（大腦）工作時(shí)，生物就很有活力。
�。�5）微型化方向。目前，利用半導體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
機械和電子完全可以融合，機體、執行結構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。
2典型機電一體化產(chǎn)品及其發(fā)展情況
2。1典型機電一體化產(chǎn)品典型機電一體化產(chǎn)品分系統（整機）與基礎元、部件兩大類(lèi)。典型機電一體化系統有數控機床，機器人、自動(dòng)機、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、汽車(chē)電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、智能電梯、電子排版印刷系統、CAD/CAM系統等。
2。2典型機電一體化產(chǎn)品發(fā)展趨勢本文僅以數控機床為例，目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近300萬(wàn)臺），近10年數控機床，在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。
�。�1）高速化。由于高速加工技術(shù)普及，機床普遍提高了各方面的速度。車(chē)床主軸轉速由3000~4000r/min提高到10000~15000r/min。
�。�2）高精度化。數控機床的定位精度已由一般的0。01~0。02mm提高到0。008mm左右；納米級機床達到0。005~0。01m；最小分辨率為1nm的數控系統和機床已問(wèn)世。
�。�3）復合加工、新結構機床大量出現。如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯(lián)動(dòng)加工各類(lèi)異形零件。
�。�4）使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床如虎添翼。如內冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時(shí)大大提高效率。
�。�5）數控機床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理。數控機床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數控機床的基本要求，而且可以提高數控機床開(kāi)動(dòng)率、生產(chǎn)率。
3機電一體化發(fā)展對高職人才培養提出的新要求
3。1目前部分高職院校對機電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養規格的定位由于各高職院校的服務(wù)區域和學(xué)校教學(xué)傳統及教學(xué)資源的不同，他們的機電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養規格各有其特殊性。被調研院校機電類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才規格案例：
湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院以傳統機械制造業(yè)為基礎，開(kāi)發(fā)了以現代加工制造技術(shù)為主的數控技術(shù)應用專(zhuān)業(yè)，該專(zhuān)業(yè)的人才培養規格是：①工藝規格的編制及實(shí)施；②傳統機械加工的工裝設計；③數控加工程序的編制；④數控機床的操作、加工調試、維護與保養；⑤數控機床的安裝調試；⑥數控機床故障診斷為初步維修；3。2高職機電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養規格新要求（1）學(xué)校與企業(yè)在人才培養規格上的認識差距。根據對本次調研材料對比分析，學(xué)校與企業(yè)在人才培養規格上認識和實(shí)踐方面有差距；①學(xué)校偏重于技術(shù)崗位，企業(yè)偏重綜合實(shí)用崗位；②學(xué)校希望學(xué)生有后勁，企業(yè)希望學(xué)生立竿見(jiàn)影，馬上有勁；③學(xué)校傳遞給學(xué)生的知識和培養的能力綜合度不夠，企業(yè)則對綜合度要求高；④學(xué)校希望按專(zhuān)業(yè)培養人才，企業(yè)希望按項目培養人才；⑤學(xué)校的教學(xué)內容偏重理論，企業(yè)注重理論的實(shí)際運用。
�。�2）現代企業(yè)技術(shù)崗位職責的新變化根據機械、電子行業(yè)的有關(guān)調查，現代企業(yè)技術(shù)崗位對人才的要求同過(guò)去相比有較大變化：①工作負荷（勞動(dòng)強度）要求在降低，工作責任心的要求在提高；②專(zhuān)項技能要求在降低，綜合理論知識要求在提高；③與物交流的能力要求在下降，與人交流的能力要求在上升；④對適應一個(gè)崗位的技能要求在下降，對適應多個(gè)崗位的技能要求在上升。
4機電一體化技術(shù)的發(fā)展催促著(zhù)教學(xué)內容進(jìn)行改革機電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)內容的改革涉及到教學(xué)內容的選擇、組織、實(shí)施等。圍繞著(zhù)教學(xué)內容而展開(kāi)的工作復雜，社會(huì )對機電一體化專(zhuān)業(yè)性人才的需求、辦學(xué)指導思想、學(xué)校教師整體教學(xué)水平、教學(xué)設備儀器和教學(xué)場(chǎng)地及日常教學(xué)經(jīng)費等問(wèn)題的相互制約，教學(xué)內容的改革只能循序漸進(jìn)。
本人對機電一體化技術(shù)的發(fā)展與教學(xué)內容的不適應問(wèn)題進(jìn)行討論，提供參考。
4。1機電一體化主要技術(shù)發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展的多元化對教學(xué)內容的挑戰我國是一個(gè)經(jīng)濟發(fā)展極不平衡的國家，大、中型終端產(chǎn)品所構成的產(chǎn)業(yè)鏈需要實(shí)現生產(chǎn)成本的最優(yōu)化，所構成的產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構對機電一體化技術(shù)的應用水平產(chǎn)生了不同的需求。機電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容在知識和能力框架方面必須構建一個(gè)覆蓋面較寬，并可根據人才市場(chǎng)細分原則界定的多個(gè)專(zhuān)門(mén)化方向進(jìn)行教學(xué)設計。教學(xué)設計既要反映機電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的趨勢，又要考慮不同類(lèi)型企業(yè)對人才的不同需求。
4。2高職機電一體化專(zhuān)業(yè)課程改革如何適應其發(fā)展機電一體化技術(shù)是多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展都在推動(dòng)著(zhù)機電一體化技術(shù)的發(fā)展。因此，機電一體化技術(shù)的發(fā)展也是日新月異的，這就導致了教學(xué)內容與其發(fā)展不相適應。具體表現在：
�。�1）控制技術(shù)方面。企業(yè)對控制技術(shù)方面的教學(xué)要求是能選用成熟的控制器，組成一個(gè)完整的控制系統，對設備進(jìn)行自動(dòng)控制�，F有的教學(xué)內容與實(shí)際應用存在較大的差距。教學(xué)內容側重于系統講授原理，而產(chǎn)品的應用和選用較少涉及，課程的設置之間缺乏有機聯(lián)系，教學(xué)內容整合度不高。
�。�2）機械傳動(dòng)與制造技術(shù)方面。目前教學(xué)內容大都停留在傳統機械上�，F代精密機械的新機構、新零件已廣泛應用，但教學(xué)內容反映不夠，傳統的機械傳動(dòng)技術(shù)占據主導地位。先進(jìn)制造技術(shù)介紹也不夠。在計算機數控CNC、柔性制造系統FMS、計算機輔助設計/制造CAD/CAM、計算機集成制造系統CIMS、準時(shí)生產(chǎn)JIT、精益生產(chǎn)LP和敏捷制造AM等方面，亦應讓學(xué)生有所了解。
�。�3）單片機和PLC技術(shù)方面。單片機和PLC技術(shù)是信息技術(shù)在工業(yè)界的具體運用。目前單片機的教學(xué)內容仍以MCS—5l單片機為主，而現在實(shí)用的單片機種類(lèi)繁多；PLC目前仍以介紹小型PLC的原理、編程為主，而現在不僅小型PLC被廣泛使用，中型、大型PLC及DCS系統也被廣泛地使用了。
�。�4）檢測技術(shù)與傳感器方面。各種高精度、智能化、組合化的傳感器層出不窮，但在教學(xué)內容中反映不夠。
�。�5）機械與電氣技術(shù)綜合方面。企業(yè)的設備和所生產(chǎn)的產(chǎn)品綜合了各種技術(shù)，為保證生產(chǎn)順利進(jìn)行或能勝任技術(shù)服務(wù)的要求，要求機電一體化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生能處理設備（產(chǎn)品）的基本故障問(wèn)題。但目前機電設備維修方面的教學(xué)內容，仍把機械與電氣維修截然分開(kāi)，缺少綜合訓練，這顯然不利于培養機電復合型人才。
�。�6）理論聯(lián)系實(shí)際方面。高職教育的特點(diǎn)就是畢業(yè)生上手快，其教學(xué)內容的針對性要求也是其教學(xué)的基本要求。
但機電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容豐富，處理不好就容易成為知識的堆積。從調研情況來(lái)分析，重理論、輕實(shí)踐，教學(xué)內容陳舊，實(shí)驗和實(shí)訓裝備缺乏，雙師型教師數量不足等問(wèn)題不同程度困擾著(zhù)機電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革。
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